200MW汽轮机阀门特性曲线优化

1、200MW汽轮机阀门特性曲线优化 作者：赵京雷 张晓伟出处：阅读：发布时间：2011-5-14 16:48:29供稿： 编辑简介：针对秦皇岛发电有限责任公司2号机组在协调控制方式投入时，由于DEH系统阀门开度和实际负荷对应的线性度不好，造成负荷调节波动较大，协调调节品质较差，严重影响AGC的投入使用，提出优化DEH阀门特性曲线及重叠度方案。本文重点介绍了阀门特性曲线整定的方法，及方案实施后所产生的效果。摘要：针对秦皇岛发电有限责任公司2号机组在协调控制方式投入时，由于DEH系统阀门开度和实际负荷对应的线性度不好，造成负荷调节波动较大，协调调节品质较差，严重影响AGC的投入使用，提出优化DEH阀

2、门特性曲线及重叠度方案。本文重点介绍了阀门特性曲线整定的方法，及方案实施后所产生的效果。关键词：阀门开度 阀门流量 特性曲线 整定 试验 1 前言 秦皇岛发电有限责任公司2号汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂生产，型号C145ö/200-130/535/535，一次中间再热、抽气冷凝式汽轮发电机组，从投产至今经过数次设备更新改造，整个机组DCS系统为北京BHC公司HACS-5000M系统，DEH系统为上海新华公司DEH2ËA控制系统。为提高机组的经济性，利用2005年9月份机组大修时间，对汽轮机通流部分进行了全面改造，并取得了良好的节能增容效果。但在协调控制方式时，DEH负荷控制精度

3、不高，存在负荷指令变化量与发电机功率的变化量不成比例，例如，涨同样的负荷，需要输出给DEH的负荷指令时大时小，造成负荷调节波动较大，单纯通过调节PID参数无法达到预期效果，致使协调调节品质差，机组不能长期可靠地在AGC方式下运行。经过多次负荷调节曲线分析，就是实发功率不能及时跟随负荷指令的变化而变化，根本原因在于DEH阀门流量特性曲线和实际机组的阀门流量特性存在一定差别，需要通过试验对其进行整定，以达到最佳的调节效果。理论上讲，2号机组进行了通流部分改造，且DEH改造也有5年之久，为提高机组的经济运行也应进行一次阀门流量特性的测试。为此，汽轮机阀门特性曲线优化项目安排在2007年2号机组D级检

4、修中进行。 2 DEH负荷控制原理 DEH控制系统根据机组负荷要求，计算出与当时主汽参数相对应的流量值，经过高低负荷限制，输出到阀门管理程序，通过阀门管理程序换算成与之对应的阀门开度。单阀运行时，汽轮机总的流量信号平均加到各个高压调节门上；顺序阀控制时，流入汽轮机的蒸汽流量是各阀门流量的总和，它将按顺序依次加到GV1-GV4上，各阀门按顺序启闭，相邻的两个阀门在开启时有一定的重叠度。通常认为当阀门前后的压力比P2/P1=0.950.98时，阀门就算全开。重叠度的选取要经过方案比较，一般以前一阀门开至阀门前、后的压力比P2/P1=0.850.90时，后一阀就开始开启为合适，而阀门流量特性曲线就是

5、流量与阀门开度转换的函数。 3 阀门流量特性曲线整定必要性 阀门流量特性是指流经阀门的蒸汽流量与阀门开度的对应关系，是由机组结构及阀门结构决定的固有关系。它直接影响着调节系统的品质和机组运行的经济性。阀门流量特性曲线就是流量与阀门开度的函数曲线。在DEH中，如果流量曲线与实际机组阀门流量特性存在差异，则在阀门切换过程中负荷扰动就比较大，运行中负荷控制精度降低。相差较大时，则会导致更多问题。如单多阀切换过程中机组负荷扰动大，运行中轴承温度升高、轴振动增大，汽轮机主要运行参数出现异常变化，直接影响到机组的安全运行。 新机组阀门的流量特性曲线，由汽轮机设计中通过理论计算获得。但实际中由于阀门安装、L

6、VDT安装误差、调试误差、机组阀门杆热胀冷缩，以及阀门长期运行后阀头ö阀座型线改变，机组通流改造等原因，会影响阀门流量特性曲线，因此阀门流量特性曲线通常借助试验来进一步整定。 经试验整定后，使阀门流量曲线与实际机组阀门流量特性相符，达到以下效果： （1）单多阀切换进行更平稳，负荷扰动较小，通常小于5MW。 （2）减小切换及负荷增减过程中对汽轮机重要参数的影响，保证机组安全稳定地运行，机组负荷、主汽温度、主蒸汽压力等参数更为稳定。 （3）在切换及负荷变化过程中，汽流变化平缓，瓦温、振动能够得到一定的改善，不会出现较大变化，保证机组安全稳定地运行。 （4）可以方便修改阀门的开启顺序，进一

7、步改善和提高机组运行效率。 4 流量特性曲线的整定 2007年5月，在2号机组大修期间，进行了阀门流量特性试验，通过试验数据修改了原阀门流量特性曲线。试验方案如下： 4.1 试验目的 （1）测取单阀方式下，高压调门行程h和流量（调节级压力）特性。 （2）测取顺序阀方式下，阀门重叠度为零时，高压调门行程h和流量（调节级压力）特性。 （3）根据以上测取的阀门行程流量特性，优化阀门管理，提高经济效益。 4.2 试验条件 （1）机组负荷在额定参数阀门全开的负荷到45%左右的负荷范围之间变化。 （2）主要测点变送器/测量通道校验合格，包括：阀门指令（REFDMD）、流量指令（FDEM）、阀位开度（GV1

8、-GV4SP0）、调节级压力（IMP）、主汽压力（TP）、实际负荷（MW）。 （3）DEH-VCC卡静态联调合格。 （4）试验程序、调试安装符合试验要求（能去除阀门重叠度）。 （5）历史数据站工作正常，完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令、功率等参数的采集。 4.3 试验步骤 （1）试验过程中撤除AGC、CCS遥控方式。 （2）组态修改：在单阀工况，修改DEH组态；关闭组态中P52页B25模块，并强置输出为T，原阀门流量特性曲线自动变为无重叠度曲线。 （3）DEH在阀位控制方式下（MW、IMP回路切除），由操作员改变阀位指令目标值达到各试验工况的变化。 （4）锅炉在整个试验过

9、程中须维持一个恒定的主蒸汽压力，这个压力就是试验开始时阀门全开且负荷不超发的主汽压力。 （5）DEH逐点给定阀位，炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。 （6）试验顺序：阀门全开单阀降程试验（阀门全开后）阀切换顺序阀降程试验阀门全开DEH恢复。从阀门全开工况开始到最低点，而后全开后阀切换，由全开工况再到最低点，再次全开后切回单阀。 （7）恢复试验前DEH组态。 （8）根据试验数据计算出阀门的实际流量特性曲线参数。 （9）根据计算出的参数修改DEH组态：修改前，将DEH切到硬手操状态，对DEH进行在线修改，同时做好系统备份；修改完毕后，恢复DEH自动状态，再进行单顺序阀切换试验。 4.4 热工逻辑

10、修改 根据计算出阀门的实际流量特性曲线参数，对DEH相关逻辑参数修改如下： （1）修改单阀函数 DEH控制系统11DPU组态中page53的F（x）模块39、40、41、42，同时page53的F（x）模块82、83、84、85，取如下函数 F（X）：0，0；2.627，15.631；45.392，38.205；55.599，42.609；70.925，48.383；79.492，53.498；86.195，59.038；91.296，65.869；94.746，73.43；100，100。 DEH控制系统11DPU组态中page45的F（x）跟踪模块9、10、11、12，取上述函数的反函数如

11、下： F（X）：0，0；15.631，2.627；38.205，45.392；42.609，55.599；48.383，70.925；53.498，79.492；59.038，86.195；65.869，91.296；73.43，94.746；100，100。 （2）修改修正函数 DEH控制系统11DPU组态中page27的F（x）模块83，取如下函数： F（X）：0，0；76.121，76.121；78.774，81.136；81.427，87.164；84.081，94.057；86.734，101.665；89.387，109.84；92.04，118.597；94.694，128.73

12、6；97.347，140.075；100，152.242。 DEH控制系统11DPU组态中page45的F（x）模块28，取如下函数： F（X）：0，0；76.121，76.121；81.136，78.774；87.164，81.427；94.057，84.081；101.665，86.734；109.84，89.387；118.597，92.04；128.736，94.694；140.075，97.347；152.242，100。 （3）修改DEH控制系统11DPU组态中常数page45的VLVPT1=0.6568 （4）修改DEH控制系统11DPU组态中常数page52的阀组特性 page

13、52的MUL模块2：K1=1.3137，C1=0.0 page52的MUL模块3：K1=1.3137，C1=0.0 page52的MUL模块4：K1=2.6274，C1=-200.0 page52的MUL模块5：K1=2.6274，C1=-300.0 （5）修改page52的重叠度函数 page52的F（x）模块19：0，0；94.746，94。746；125.0，100； page52的F（x）模块20：0，0；94.746，94.746；125.0，100；page52的F（x）模块21：-200.0，0；-10.507，0；50.00，50.00；94.746，94.746；125.0，100；page52的F（x）模块22：-300.0，0；-5.254，0；25.0，25.0；100，100。 5 阀门特性曲线优化前后对比 通过新华公司组态软件绘制了修正前后的流量特性曲线（图1、图2），从图中可以看出，单阀曲线和顺阀曲线都发生了一定的变化，在相同的负荷指令下，单阀控制方式时阀门开度较整定前小2%3%，顺阀控制方式时GV1、GV2开度相对增大且曲线