火电厂汽轮机阀门管理研究分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 火电厂汽轮机阀门管理研究分析 摘 要： 阐述了汽轮机调节系统 阀门管理的含义、类型，并对汽轮机启 动过程中阀门管理的应用进行了说明与 分析，又通过实际电厂汽轮机 DEH 调 节系统中的阀门管理，充分论证了 DEH 调节系统中阀门管理的重要性， 为了能够实现阀门管理在控制机构上所 采用的特殊方式。 中国论文网 /4/view-12895339.htm 关键词：阀门管理 切换 重叠度 中图分类号：TM621 文献标识 码：A 文章编号：1003-9082（2017） 02-0304-01 一、阀门管理基本内容及主要功 能介绍 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 在汽轮机 DEH 中，阀门流量特 性曲线是一个重要的函数，其调节特性 曲线如果与阀门的实际特性相吻合， DEH 的控制效果就会显露出其优势。 在 DEH 系统出厂时，所设置的阀门管 理曲线，通常是根据汽轮机的设计计算 得到的。而在实际运行中，它往往会受 到阀门的安装过程、管道的布置等环境 因素和人为因素的影响。在阀门管理这 个问题中，由于各个厂存在不同程度的 问题如在机组变负荷中出现负荷突变、 调节缓慢，造成机组控制困难，这种情 况在一次调频过程中，也同样显现出来， 严重影响了机组的安全性以及变负荷的 能力。 阀门管理主要针对高压调节汽门 而言，每个阀门有一个独立的伺服控制 回路。阀门管理程序是对高压调门的控 制方式在单一阀门控制（全弧度进汽方 式）即节流调节与顺序阀门控制（部分 弧度进汽方式）即喷嘴调节之间进行转 换的程序，用来控制和确定阀门开启的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 顺序。在单阀运行方式下，4 个调门同 时开启调节进气量，开启调门的总数随 着负荷的增加而增加，能够适应机组负 荷较大的变化，并且汽缸转子轴向上受 热膨胀均匀，但单阀运行时由于每个调 门都动作，节流损失较大，对机组的经 济性不利。当机组定压运行带部分负荷 时，采用顺序阀控制能使调门的节流损 失减少，因此机组获得较高的热效率。 但是，此方式存在金属受热不均产生热 应力和叶片受到冲击产生振动等问题， 因此机组变负荷能力受限。为了消除主 汽压力变化和高负荷对调门流量特性的 影响，在流量-阀位转换之前，先对流 量请求信号进行主汽压力与负荷的动态 修正。 阀门管理的主要作用是将负荷控 制回路输出的流量请求信号变成阀位请 求信号，并能在人工干预下，根据机组 安全、经济运行和变负荷要求实现在线 单阀/顺阀的无扰切换，并且能够实现阀 门流量的线性化，并将单阀或顺序阀控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 制方式下的流量请求值转换成相应的阀 门开度信号。 阀门管理的主要功能如下： （1）实现在线单阀/顺阀的无扰 切换。 （2）在阀门控制方式转换期间， 若负荷设定值不变，则 DEH 能够保持 负荷基本不变。 （3）实现阀门流量特性线性化， 并将单阀或顺序控制方式下的流量请求 值转换成相应的阀门开度信号。 （4）保证 DEH 系统能均衡地从 手操方式切换到自动方式。 （5）提供最佳的阀位位置。 由顺阀控制和单阀控制热效率差 异曲线，表明机组在带部分负荷时，顺 序阀门控制方式能提高热效率。蒸汽通 过调节阀门时总有节流损失，汽轮机运 行要求尽量减少调节阀门的节流损失， 以提高机组效率。一般而言，阀门的节 流损失在阀门接近全关或接近最大流量 时达到最小，即最佳阀位。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 DEH 系统根据机组负荷要求， 计算出参数与蒸汽流量对应，将此请求 值输入到阀门管理程序中，以控制阀门 开度。 输入的流量值是按额定主汽压力 确定的。当主汽压力不等于额定值时， 同样的调节阀门开度所获得的蒸汽流量 就不能满足控制的需求，负荷就达不到 要求值。此种情况，我们可以通过负荷 控制回路来加以校正。若在转换成调门 开度前，将控制输出要求的流量当前的 主汽压力校正，然后再按校正后的流量 转换成相应开度，按此开度去调整阀门 就能使负荷达到要求值，这就是前馈校 正。 负荷对蒸汽流量请求的修正：在 低负荷工况下，调门开度小，前后压差 大，调门内部临界流动，此时，流量和 调门开度成一一对应关系。但是随着负 荷的增加，调门背压升高，前后压差减 小，调门内部变成亚临界流动，流量不 仅与开度有关，而且与背压也有关系。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 不同差压下流量系数计算公式分别如下 所示： 其中：蒸汽流量；蒸汽修正系数； 过热温度；阀门前后压差；阀前压力； 阀后压力通过改变调节汽门的开度来实 现对汽轮机的转速控制和功率控制。在 单阀控制方式时，高压调节汽门开度基 本是一样的，计算较为简单。在顺阀控 制方式时，需要确定阀门的开启顺序， 单独计算各个阀门的开度。这也是进行 汽轮机调节经济性分析的基础。 二、阀门流量特性优化 因为阀门的实际流量特性客观存 在很难更改，所以在阀门流量特性的优 化方案中，我们根据所测得的阀门实际 流量特性曲线，优化相应的阀门管理曲 线。我们根据所取得的各阀门的实际流 量特性曲线的反函数作为阀门管理曲线， 即可实现对单阀管理曲线的优化。对于 顺阀管理曲线的优化则需要根据单、顺 阀管理曲线之间的关系进行相应的优化。 目前，有两种模式：1.单、顺阀之间采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 用比例、偏置修正模式；2.单、顺阀各 自采用不同的阀门管理曲线。 三、阀门切换 阀门管理实质是通过喷嘴的节流 配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀 控制）的无扰切换，解决变负荷过程中 均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。这 样就出现单阀和顺序阀的概念。单阀模 式下，调节级全周进汽，叶片均匀受热， 负荷改变速率快，节流损失较大，热效 率低。而顺序阀模式下，节流损失减小， 改善了C 组的热经济性，但叶片受热 不均匀，负荷变化速率慢。因此，在冷 态启动或低参数下变负荷时一般采用单 阀方式。在变负荷过程中希望用节流调 节改善均热过程，而当均热过程完成后， 又希望用喷嘴调节来改善机组效率，这 种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀 切换来实现两种调节方式的无扰切换。 对于定压运行带基本负荷的工况 以及滑压运行的调峰的变负荷工况，由 于调节阀门接近全开状态，节流调节和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 喷嘴调节的差别很小，阀门切换的意义 不大；部分负荷对应于部分压力；对于 定压运行变负荷工况，在变负荷过程中 希望用节流调节改善均热过程，完成后， 又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因 此这种工况下要求实现单阀/顺阀的无扰 切换。 四、阀门重叠度影响分析 一般而言，重叠度大，则调门的 节流损失大，经济性差；重叠度小，则 会使调门总流量特性的线性度变差，影 响调节系统的稳定。采用喷嘴调节时， 多个调门依次开启，在前一个阀门未完 全开启时，下一个阀门便提前打开。当 前阀门全部打开时，下一个阀门提前开 启的量称为阀门的重叠度。分为行程重 叠度和压力重叠度两种类型。 按照优化方案实现单阀顺序阀切 换后，又进行了机组在单阀和顺序阀两 种方式下带负荷的稳定性试验、高压缸 效率试验， 试验显示，机组在负荷较 低时，单阀方式下高调阀开度较小，节 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 流损失较大，与顺序阀方式比较， 高 压缸效率较低，经济性较差。 在调门开启过程中，小开度大压 差时，调门内为临界流动，此时通过调 节汽门的流量线性地正比于调节汽门的 升程。如果汽门继续开大，虽然汽门的 通流面积仍在增大，但汽门前后的压差 减小，流量随升程增大的趋势变缓。随 后，即使汽门升程继续加大，但受汽门 喉部尺寸限制，流量增加很小。通常认 为：汽门前后的压力比为