220MW汽轮机组负荷波动的分析与处理

1、全国火电100-200mw级机组技术协作会2008年年会论文集 汽轮机220mw汽轮机组负荷波动的分析与处理付建国 刘金川 顾 军 连轶娟 郭磊 韩宝玉（焦作电厂河南焦作454001）摘要：通过对焦作电厂#机组负荷波动的现象的分析与处理，阐述了在实际运行中分析负荷波动的方法，对解决电液调节系统负荷波动问题有一定的借鉴作用。关键词：负荷波动；阀位反馈；球型铰链 1引言数字电液调节系统普遍运用于现代大型汽轮机组的调节，它具有灵敏度高，稳态精度高，动态响应快；可采用各种调节规律，如pid、最佳控制规律等，容易综合各种信号，容易实现各种逻辑电路，容易满足各种运行方式要求，便于与系统连接，实现进一步自动

2、化等优点。焦作电厂总装机容量1320mw，为6台n220-12.7/535/535型超高压中间再热三缸三排汽冷凝式汽轮机。从1999年到2003年，陆续将6台机组的原机械液压调节系统改为新华公司的deh-a数字电液调节系统；经过几年运行实践，对于处理系统运行中出现的问题摸索和总结了一定的经验。2007年9月我厂#1机组在正常运行时负荷大幅波动，我们及时组织力量进行分析和处理，最终消除了引起负荷波动的故障点。2调节方式简述为便于理解负荷波动的分析过程，下面先将我厂机组负荷的调节方式及各控制回路的特点做一下简要介绍：2.1控制方式机组正常运行时采用“协调”控制方式，阀门管理采用“顺序阀”控制，de

3、h中“一次调频”投入，协调画面中“调频”投入。2.2控制回路简介2.2.1功率回路：功率回路是以实际功率为反馈信号的闭环控制回路，投入时调节系统自动调整实际功率向目标功率靠拢：实际功率低于目标功率时调速汽门自动开大，功率增加，直到两者相等；实际功率高于目标功率时调速汽门自动关小，功率减小；直到两者相等。2.2.2一次调频回路：一次调频回路投入时，调节系统根据汽轮机转速调节机组负荷，转速死区2998-3002rpm,当转速3002 rpm调速汽门关小，功率减少，当转速2998rpm时，调速汽门开大，功率增加。转速每变化1 rpm时，负荷变化7.5mw。2.2.3顺序阀调节：即喷嘴调节方式:在顺序

4、阀调节时#1、2高调门同时开启，当#1、2高调门开度75%时，#3高调门始开，#3高调门开度70%时#4高调门始开，为机组正常运行时的调节方式。2.2.4单阀控制：既节流调节方式，#1、2、3、4高调门同时开启或关闭。在机组启停和高压调门有故障时采用。2.2.5协调控制：正常运行方式；机组正常运行时deh内“遥控投入”，协调控制站中“机主控站”自动投入，“炉主控站”自动投入，负荷指令由协调控制站发出。功率控制是以实际功率为反馈信号的闭环控制。3事件经过及处理3.1事件一：3.1.1事件经过：2007年9月11日，#1机负荷120mw,“顺序阀”投入、“一次调频”投入、“协调”投入，#1、2高调

5、门输出指令54%，阀位反馈22mm，08：20#1机组负荷突变由120 mw降到80mw，立即汇报值长，退出协调，升负荷到120mw，升负荷过程中反复波动最大150mw最小90mw，由于四段抽汽压力低，停止汽动给水泵运行。3.1.2检查与处理机组负荷稳定后，对调门指令、开度、负荷等组态，查阅历史曲线，发现在负荷第一次由120 mw降到80mw时，#1、2高调门指令、开度均未发生变化，转速在一次调频死区之内，主蒸汽压力稳定在12.7-13.1mpa之间；怀疑负荷或阀位控制回路有问题，联系热工人员检查，经热工人员检查并与其它机组逻辑参数对照未发现异常。3.2事件二3.2.1事件经过2007年9月1

6、2日，机组负荷150mw，“顺序阀”控制，“一次调频”投入、“功率回路”投入，#1、2高调门输出指令60%，阀位反馈24mm，主汽压12.8mpa。09：10#1机组负荷大幅波动最高升到170mw，最低降120mw。3.2.3.检查与处理#1机组负荷波动时，立即派人到就地检查各高调门情况，检查人员发现#2高调门就地波动较为剧烈，#1位移传感器固定螺丝松动。查历史曲线，负荷第一次上升到170mw过程中，#1、2高调门的输出指令、阀位反馈均未变化，主蒸汽压力在12.80.5mpa波动，转速在3001-3003 rpm之间波动，由于转速高于死区转速1rpm，一次调频参与调节，使负荷下降7.5mw，因

7、此，一次调频参与调节不是影响负荷大幅波动的原因。联系检修紧固#2高调门#1位移传感器固定螺丝，经观察负荷波动现象仍未消除。3.3事件三3.3.12007年9月14日08：35，由于#1机负荷仍然经常大幅波动，改变#1机负荷控制方式为：单阀开环控制，即deh中任何控制回路均不投入。负荷150mw，#1、2、3、4高调门阀位输出指令均为55%，阀位反馈22mm.10:16#1机负荷突然降到125 mw，然后又缓慢升到170 ，负荷反复波动，5分钟后趋于稳定。3.4三次事件负荷波动的特点分析#1机负荷频繁波动过程中，高调门指令、阀位反馈、一次调频、主汽压均未发生足以引起负荷大幅波动的变化，热工查逻辑

8、组态参数也未发现异常，这使我们的分析与处理陷入了困境，我们又重新调阅三次典型负荷波动事件中与负荷相关的参数曲线，发现在不同方式下负荷波动有着不同的特点，这给我们的分析处理指出了方向。3.4.1三次负荷波动中，在负荷起始波动是上升或下降时，#2高调门后压力均有与负荷波动一致的变化。即在#2高调门后压力升高则负荷增加，而此时#1、3、4调门压力还未变化。#2高调门后压力降低后负荷则降低，其他调门后压力仍未变化。3.4.2在单阀开环控制时，负荷第一次波动均是先下降然后开始波动。3.4.3功率回路和协调投入时，负荷起始波动无规律，有时波动是负荷先增加，有时是负荷先减小，负荷起始波动是增加时往往实际负荷

9、小于目标值，负荷波动是减小时往往是实际负荷大于目标值。经过对负荷起始波动特点的分析：认为#2高调门存在实际开度大于指示开度的情况，就将调查重点放在了#2高调门上。就地对#2高调门进行认真仔细的观察，发现在调门开启或关闭的前期位移传感器的指示并未动作，当开或关到一定位置时，位移传感器指示才开始动作，这时机组负荷已发生了大幅的波动。进一步观察发现#2高调门位移传感器水平连杆与垂直连杆的结合部：球型铰链连接松动，在传动中产生了杠杆效应，使位移传感器不能同步反映阀门的实际开度。找到原因后，对#1机四个高调门位移传感器的连杆机构进行了更换，更换后#1机负荷再未大幅波动过。4原因分析deh-a系统的阀位控

10、制系统以油动机为核心，相应配置阀位信号放大器（vcc卡），电液转换器、快速卸载阀和阀位测量装置等，如下图所示为：阀位控制系统原理图当阀门管理器送来的阀门开度指令是开大调门指令时，阀门开启指令、阀位反馈信号和阀位偏置信号（offset）三者在vcc卡的比较器中比较，由于，阀门开启指令阀位反馈信号，比较器输出电压正值信号，经功率放大器放大转换为电流信号后，进入电液转换器，电液转换器力矩马达线圈有正向电流通过，电磁线圈衔铁顺时针偏转。此时，挡板左侧的喷嘴出口间隙减小，喷嘴前的压力升高，右侧的喷嘴与挡板之间的距离拉大，其喷嘴前的压力降低。滑阀在两端油压差的作用下，向右移动，其控制压力油的油口打开，使压

11、力油通向油动机活塞下腔室，推动其活塞上移，开大调节汽阀。调节汽阀开大带动与其连接在一起的阀位测量装置：lvdt位移传感器的铁芯向上移动，lvdt位移传感器外壳上部绕组所感应的电动势大，输出一个较大的向上的铁芯与绕组之间的相对位移信号，此增大的阀位反馈信号进入vcc卡的比较器中与不变的阀位开启指令比较，使输入电液转换器的正值电流减小，直到阀位反馈信号与开启指令相等时，电液转换器力矩马达线圈的电流等于零，衔铁回到中间位置，此时滑阀两端的油压相等，滑阀返回中间位置，油动机活塞下部既不进油，也不泻油，调门保持当前位置不变，调节过程结束。当阀门管理器送来的阀门开度指令是关小调门指令时，vcc卡的比较器输

12、出电压负值信号，经功率放大器放大转换为电流信号后，进入电液转换器，由于，电液转换器力矩马达线圈是负向电流通过，电液转换器整个动作过程与开大时的相反。卸掉油动机活塞底部油压，调门关小，lvdt位移传感器的铁芯向下移动，使输入电液转换器的负值电流减小，直到阀位反馈信号与开启指令相等时，滑阀返回中间位置，调节过程结束。阀位控制系统能自动控制调门的开度和指令一致的关键因素是：vcc卡的比较器输出有偏差信号时，阀位控制系统才能自动进行调节，如果阀位反馈信号与阀门开度指令之间没有偏差时，调节系统不进行调节。当阀位阀位测量装置水平连杆和垂直连杆的结合处：球型铰链不能与紧密接触时，就会出现调门虽然移动了一段距

13、离，但是，不能即时带动lvdt位移传感器的铁芯移动，阀位反馈信号与阀门开度指令之间没有偏差，调节系统不参与调节。只有当阀门开度足够大时，才能克服松动部位的影响，带动带动lvdt位移传感器的铁芯移动，阀位反馈信号与阀门开度指令之间产生偏差，调节系统参与调节。下面以附图做一分析和说明：a图是阀位反馈系统简图，b图是空行程示意图。 （a图：阀位反馈系统） （b图：空行程示意图）当球型铰链紧密接触时：，油动机行程与lvdt的垂直连杆行程一致，阀为反馈信号能准确的反映调门开度。当球型铰链出现间隙时即：时，传动机构产生杠杆效应，如果水平连杆与球型铰链的点接触，调门需开启时，油动机必须在移动了后，才能与球型

14、铰链的点接触，带动lvdt的垂直连杆移动，阀位反馈信号参与调节活动，就是不能被阀位反馈反映的空行程。经测量：球型铰链间隙，球型铰链通孔长度，水平连杆长度，由相似三角形原理计算空行程的最大值：；造成负荷升、降40-50mw。5对负荷波动特点的理解5.1在单阀开环控制时，当调门开启到指令位置稳定一段时间后，油动机压力油缸内的压力油超过油缸间隙缓慢泄出，油缸内油压力下降，在弹簧力作用下，调门逐步关闭，负荷下降。因此，单阀开环控制时，初始负荷波动总是负荷下降的。5.2在功率回路或协调控制时，由于汽压波动造成负荷偏离目标负荷时，控制系统自动调节负荷升高，由于#2高调门阀位开度不能反映实际开度，造成负荷调

15、整超过原有幅度。从而使负荷反复大幅度波动，由于汽压可能升高或降低，所以，此方式下的负荷初始波动可以是增加也可以是减少，具体情况要视汽压变化情况而定。5.3由于#2高调门有空行程，因此在每次负荷波动时，其调门后压力必先发生变化。6预防措施6.1机组大修时应重视对阀位测量系统的检查与处理。6.2需更换阀位测量系统时应采用技术成熟，经使用性能稳定的同类型产品，不应随意更换未经实际检验的其他类型产品。6.3在运行中运行人员、检修人员应重视对阀位测量系统及其部件的检查，发现问题及时处理。6.4检修人员应定期对阀位测量系统所属部件、接线进行检查和紧固。6.5运行中调门出现抖动时要及时处理，防止长期震动造成球型铰链连