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国产引进型300MW机组阀切换负荷波动原因分析及对策发表时间:2002-8-29作者：摘要：1．前言珠江电厂装机四台国产引进型300MW机组，汽机控制系统用上海新华公司的DEH控制系统，汽机阀门管理有两种方式，即单阀和多阀运行方式，经严格的热力试验，多阀运行比单阀运行经济，低负荷更加明显，180MW时单阀运行煤耗比多阀运行高15g/kw.h。因此机组启动暖机结束，当负荷稳定后，应进行阀门控制方式的切换。机组阀切阀时由于单阀与多阀的阀门控制方式不同，单阀切多阀时由于调节级压力上升，做功能力增加，机组负荷将增大，而顺序阀切单阀时由于调节级压力下降，机组负荷将下降，其切换过程中存一定的负荷扰动，良好的阀门管理程序当阀切换时机组负荷波动不应超过10MW，对机组的安全运行影响较小。但目前国内有多台机组在阀切阀时出现负荷大幅变化现象，仍末有良好的解决方法。珠江电厂#1机组DCS改造时也出现类似的现象，经新华控制工程公司和珠江电厂技术人员共同努力，有效地解决了这一问题。2．阀切换引起负荷大幅波动现象珠江电厂#1机在2001年初的大修中由上海新华控制工程公司进行了DCS改造，机组改造后一次启动成功，阀门管理程序通过在机组带仿真机试验正常，但机组运行后在180MW和240MW负荷进行了两次阀切换，阀切换前后机组负荷都发生了较大负荷的变化。4月11日9：30#1机负荷230MW多阀运行，进行阀切换，切换前主蒸汽压力15.7MPa,阀切换至单阀运行后负荷突降至184MW，主汽压升至18.4Mpa，高、低压旁路联开，高压加热器跳闸，汽包水位下降至-300mm，A、B小机自动跳至手动状态，经运行人员及时调整后稳定，机组险些跳闸。3．负荷大幅波动原因分析阀切换时，阀门管理程序通过切换前的负荷指令为依据，通过阀门的特性曲线，确定另一种方式下的阀位值，当阀门特性曲线符合机组的真实值时，则阀切换后负荷波动较小，而国产引进型300MW机组的阀门特性曲线一直延用原美国西屋公司出厂制定的特性曲线，但是由于机组大修中对阀门行程的调整，将造成阀门的的流量特性出现大的改变，如果继续使用原来的特性曲线，将造成切换前后同负荷指令下不同蒸汽流量，必将引起机组负荷大幅波动，对机组安全运行带来不利影响。因此有必要重新进行阀门流量特性的的测试，并通过新流量特性曲线进行阀门切换后的负荷校核，当计算流量与阀切阀后接近一致时，方可以进行阀切阀。4．阀门流量特性试验4．1试验目和条件在机组运行时，通过阀门试验测取阀门升程流量特性，优化阀门管理程序，改善单/多阀切换过程的调节品质。测取单阀方式下高调门升程h与流量（调节级压力）特性。测取多阀方式下，高调门升程h与流量特性。应包括各组阀依次交界点，即前组阀全开，紧接下一组阀将开但未开之点（也可只测单阀特性）。测量过程应主要记录如下测点：阀位给定（REF）、流量指令（FDEM）、阀位开度（LVDT（GV1~GV6））、主汽压（TP）、调节级压力（IMP）、主汽温（TT）、高压排汽压力（HEP）、高压排汽温度（HET）、实际功率（MW）。4．2试验方法蒸汽工况调整由锅炉控制系统完成。阀门运行工况由DEH完成。DEH在阀位控制方式下（MW、IMP回路切除），由运行人员改变给定值（即阀位指令）达到各试验工况的变化。压力、温度、给定值、流量、阀位、功率参数采集，由DEH完成。流量用调节级压力代替并加以修正。试验用的多阀管理曲线采用无重叠度（关闭DPU01组态中P52B25：输出置为T。原曲线自动变为无重叠度）。DEH逐点给定阀位（给定值定点要求变化），炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。对通流部分改造过的机组为了防止阀门全开下超过机组允许负荷，主汽压可适当降低，但整个过程应保持主汽压不变（16.0Mpa）。试验时DEH阀门管理程序在单阀方式下，DEH给定值（即负荷指令）从最低负荷135MW开始，逐渐加至额定负荷。单阀试验完毕后，要进行多阀试验，为了避免部分负荷下阀切换带来的负荷波动，应在300MW负荷进行阀切换，因此时单阀与多阀的实际阀门开度都是100%。在顺序阀方式下从300MW开始逐渐减负荷至135MW。加减负荷时每隔5MW停留，待汽压稳定后数据采样完成后再进行负荷调整。4．3阀门流量曲线的制定数据处理、优化阀门管理程序。通过如下数据处理过程得出实际流量与阀门开度特性曲线，而实际流量是通过如下公式得出。IMP：调节级压力IMP0：额定调节级压力TPR：额定负荷时试验压力值，试验时要求试验压力稳定TP：不同负荷下的试验压力如附图二为优化前和优化后多阀与单阀的流量与调门行程的特性曲线，纵座标为负荷调门门开度指令，横座标为流量指令（负荷指令），可以看出，由于新华原DEH阀门管理程序是采用原西屋公司提供的阀门特性曲线，在相同负荷下，对应相同阀门指令时，两条曲线的对应的流量有较大的差别，阀切换时将造成负荷大幅下降。4．4阀门切换负荷波动的验算根据实测流量曲线，对4月11日阀切换时负荷波动情况进行了如下校验计算，将试验前、后的阀门特性曲线进行比较，上取两点，试验情况进行复核计算如下：通过上面计算可知，80%负荷多阀切单阀运行时，由于实际单阀流量曲线左移，因此原曲线对应负荷偏高11%左右，切换后对应的负荷应下降11%。5．修改特性曲线后阀门切换试验情况由于计算阀门负荷波动数据比实际负荷波动略低，在进行适当优化和数据处理后、优化阀门了管理程序，修改DPU01组态。然后进行了优化后的阀门管理特性试验，线性化检验。并进行单/多阀切换。试验时DEH功率回路、调节级压力回路投入。DCS自动回路（汽包水位等）未投入。DCS自动回路（汽包水位协调等）投入。单/多阀切换时间由120秒适当延长至300s，目的是有利于观察负荷波动情况，正常后切换时间改为180秒，试验分四个阶段进行，主汽压为15MPa进行单/多阀切换试验，其阀切换前后，负荷波动明显减小，见下表：由上表可以看出，经过流量特性修正后的曲线，其负荷波动较小，进行机组阀切换时能保证机组安全运行，但仍存在一定的波动，主要是因为切换前后，调节级压力变化引起的，这是正常现象。如下图：为修改流量特性曲线后多阀切单阀负荷波动情况。6.结论：6．1珠江电厂阀切换时造成负荷大幅波动原因是原阀门特性曲线与阀门实际流量特性曲线不符造成的。6．2通过实测阀门流量特性曲线，并进行校核计算试验后，可有效消除阀门切换时机组负荷大幅波动，这种方法给同类机组阀切换过程负荷大幅波动的消除具有指导意义。参考资料：1、《汽轮机设备及系统》华中理工大学吴季兰2、《珠江电厂阀门特性试验方案》上海新华控制公司王建国等。3、《珠江电厂#1机阀门特性曲线》上海新华控制公司王建国等。附表1：单阀阀门特性曲线试验数据