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DEH顺序阀控制参数整定
* s/ w4 v# s8 {8 d2 L# Z& Z 新建大、中型机组中汽轮机,均采用数字电液控制系统(DEH)进行控制。通常,新建机组在试运行阶段,汽轮机处于单阀控制及汽轮机各高压调门同时参与调节,各调门开度相同。低负荷时,高压调门开度较小,因而高压调门的截流损失较大,不利于机组长期经济运行。: I# E* i: S! V! X
因此,新建机组试生产结束后,为了提高机组运行的经济性,将汽轮机从单阀运行切换至顺序阀运行是一个非常重要的措施。尽管顺序阀控制是DEH中的一个基本功能,但由于现场安装等因素的影响,高压调门实际的流量特性与DEH中预置的流量特性曲线(DEH出厂时的预置值)会有差异。
8 d* u0 A' h2 r% E0 ?9 W0 {- _ 这一问题将导致在进行单阀—顺序阀切换时机组负荷扰动大,汽轮机主要运行参数出现异常变化,影响机组的安全。因此,在顺序阀功能投用前,应通过特性试验校验高压调门的实际流量特性,设置各高压调门之间的重叠度,使单阀—顺序阀的切换能平稳地进行,减小切换过程中对汽轮机重要参数的影响(如振动、瓦温等),保证机组安全稳定地运行。
2 r1 B$ E- U' T# G# W2 P5 c; x3 X1 DEH顺序阀控制原理, x, U4 _: k+ S
顺序阀控制是DEH中机组功率控制的一种控制功能,按照汽轮机高压调门的开关顺序,对汽轮机流量指令进行分配,从而确定各高压调门的流量,最终确定各高压调门的开度。这些控制策略一般包含在DEH的阀门管理控制功能中。
+ s; C: a8 C5 b" ` 扬州第二发电厂(以下简称扬二厂)选用西屋公司WDPF MODⅢ型数字电液控制系统,在顺序阀运行时,汽轮机的流量指令FDEM需经过背压修正、比例偏置修正、GV流量修正、GV流量开度函数修正后,产生各个GV的开度指令。控制原理见图1。4 ?4 F: w! R- ^
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FDEM可在机组负荷控制时手动给定或由功率调节器运算产生。流量背压修正函数F(X1)是机组流量需求与流量指令的修正函数。汽轮机在不同的流量作功时,汽轮机排汽压力随之变化,蒸汽焓降变化,相应的作功能力不同,因此需对不同的蒸汽流量指令进行修正。例如,随着负荷升高,汽轮机蒸汽流量增加,汽轮机排汽压力升高,流量需求必须通过修正产生实际的流量指令。通常这是由汽轮机的自身特性所决定,.无需试验整定。流量比例偏置(K+B)和GV流量修正函数F(X2)确定各高压调门在顺序阀控制方式下,调门的开启顺序、重叠度及流量指令。GV流量开度修正函数F(X3)是阀门的流量特性,是流量与阀位的对应关系,需要通过试验获得。
) G; ~& |) `3 `2 顺序阀特性试验4 V8 d- D0 O2 k6 _' u8 D: t! Y
2.1 试验方法的确定
# i4 u+ m$ s+ I4 Z/ {% u 汽轮机在投入顺序阀控制前,运行在单阀方式下。由图1可知,流量指令直接通过GV流量开度修正函数F(X3)产生阀位指令,与其它函数无关,因此可优先整定GV流量开度修正函数F(X3)。" w- X: \1 m& O) h. {& L* G
投入顺序阀运行后,可以实际校验各阀门的重叠度,设置流量比例偏置因子(K十B)和GV流量修正函数F(X2)。背压修正函数F(X1)是由机组的特性决定,因此无需整定。
# }9 D) k! K! d! X3 j2.2 GV流量开度修正函数F(X3)的特性试验, I0 l7 Z# I8 C. o, c/ P& Q
DEH工作在本机方式下,切除功率控制回路,手动运行。手动给定流量指令,测取流量指令FDEM与汽轮机蒸汽流量的函数关系。扬二厂1号机组试验时,在主蒸汽压力恒定的工况下(16.0 MPa),手动给定流量指令,测量不同负荷点的蒸汽流量。当流量指令与实际流量不成线性关系时,可以修正GV流量开度修正函数,直到满足要求为止。通过试验,得到GV流量开度修正函数F(X3),见表1。
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# V" R5 E, n ?8 J: `* V$ X 在此GV流量开度修正函数下,得到流量指令FDEM与主蒸汽流量的对应关系如图2所示,流量指令FDEM与主蒸汽流量成线性关系,线性度较好。4 Y: U+ @8 N3 A) e
% r& z, J# ~- H2.3 背压修正函数F(X1)
T7 u+ P H3 v- y 背压修正函数F(X1)由汽轮机厂提供。扬二厂1号机组的实际函数设置见表2。
5 ^* p& I: o' D d9 S6 { # j2 G+ a a% U, s; k! Q8 l; X$ ~
2.4 流量比例偏置因子(K+B)的整定 C+ f. L7 j3 v% _- O5 J' S
流量比例偏置因子(K+B)是根据阀门的设计流量和顺序阀时阀门的开启顺序来确定。扬二厂1号机组汽轮机在顺序阀运行时,GV3、GV4同时开启,然后GV1、GV2考虑阀门间的重叠度依次顺序开启。
, }3 }. n. m3 x4 M) J (1)GV3、GV4流量比例偏置因子(K+B)的计算1 d! J6 Y: e3 N8 X. Z9 H7 V
由于GV3、GV4阀门同时开启,因此流量比例因子可同时计算。根据设计资料可知,当GV3、GV4阀门流量为69%额定流量及流量指令FDEM为69%时(经背压修正后的流量指令f1为69%),GV3、GV4的流量指令,f2应为100%,GV3、GV4开足。当流量指令FDEM为0%时(经背压修正后的流量指令f1为0%),GV3、GV4的流量指令。f2应为0%,GV3、GV4关闭。所以由以下计算得:3 h# C8 i; T% A; E! U
0=K×0十B; 100=K×69+B
1 Z) `+ _+ t5 _. M4 I! Z得到GV3、GV4的流量比例偏置因子为:, o6 r, B8 F( c$ V5 m0 K& @
K=1.45,B=0
4 }7 ^6 j; M! a5 {# w' a) z (2)GV1流量比例偏置因子(K十B)的计算因为GV1在GV3、GV4阀门后开启,考虑到随着汽轮机蒸汽流量的增大,汽轮机排汽压力的升高,GV1的阀门流量为21%额定流量,及当流量指令FDEM为69%时(经背压修正后的流量指令f1为69%),GV1的流量指令,f2为0%,GVl关闭;当流量指令FDEM为90%时(经背压修正后的流量指令f1为103%),GV1的流量指令践为100%,GV1开足。所以由以下计算得:% l; y% [4 t! V/ I( Q
0=K×69十B( g6 n3 T% M; a4 s7 A. c! d
100=K×103十B
8 p" {! w8 V# E% Z) ^- `得到GV1的流量比例偏置因子为:
; r: b o, U, u) V/ @ K=2.9, B=-200
% [* I# B+ p3 g% d (3)GV2流量比例偏置因子(K十B)的计算因为GV2在GV1阀门后开启,考虑到随着汽轮机蒸汽流量的增大,汽轮机排汽压力的升高,GV1的阀门流量为10%额定流量,及当流量指令FDEM为90%时(经背压修正后的流量指令f1为103%),GV2的流量指令。f2为0%,GV2关闭;当流量指令FDEM为100%时(经背压修正后的流量指令f1为137%),GV2的流量指令f2为100%,GV2开足。所以由以下计算得:
( I* O% N& e1 z) Y: } 0=K×103+B
3 ]+ Z: f: o8 L" n 100=K×l37+B
* i% C0 F& l3 v9 ~得到GV1的流量比例偏置因子为:5 F7 |- U B( U% z) V! e, x
K=2.9, B=-3004 i4 {/ s- p( r7 Y
(4)GV流量修正函数F(X2)设置GV流量修正函数应通过试验确定。确定GV流量修正函数即可确定各阀门间的重叠度。扬二厂1号机组GV3、GV4最先开启,不需要设置重叠度。试验中发现,当流量指令FDEM增至66.7%,GV3、GV4开至52.2%后,流量指令FDEM与实际的蒸汽流量已不成线性,这时需开启GV1来修正流量指令FDEM与实际流量的关系,使之线性化。流量指令FDEM再增加到69%后,GV3/GV4开足,因此GV1与GV3/GV4之间存在2.3%的重叠度,在GV流量修正函数F(X2)中应设置(-5,0)这一点。额定工况下,流量指令FDEM达到90%时,机组出力已经到600MW5 I5 q4 S, S$ O: _
(100%负荷),此时GV2处于关闭状态。如果机组运行参数较低,如主汽压力、主汽温度低于额定参数,则当流量指令FDEM达90%,GV3、GV4、GV1开足后,机组出力将不会达到600 MW,流量指令还可继续增加到100%。这时GV2将从关闭状态到全开位置。由于扬二厂1号机组在额定工况进行重叠度试验,当流量指令为90%时,机组出力已经达600MW负荷,而CV2仍然处于关闭状态。因此,GV1与GV2之间的重叠度未在试验中加以整定。; M! |% Z1 d/ V0 W
如需整定,方法与上述相同。各阀门的重叠度函数经试验后设置见表3。
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3 试验结果
8 U) e* d5 j, h ?! P+ t 扬二厂1号机组试验前投用顺序阀控制时,切换过程不平稳,尤其是当在顺序阀控制时,1号瓦温上升很快,影响机组安全。通过顺序阀特性试验后,在负荷变化过程中,1号瓦温得到有效改善,在480MW左右负荷段,瓦温达最大值,随着负荷的上升,瓦温开始下降并趋于稳定。在顺序阀的切换过程中,负荷扰动较小,汽轮机的振动、瓦温无较大变化,顺序阀控制功能正常投入,机组运行的经济性得到提高。
8 T/ h/ X1 Z, f8 {% q4 X& ~ 至今,扬二厂1号机组顺序阀控制功能均正常投用,单阀—顺序阀切换时,机组运行平稳,主汽温度、主蒸汽压力较为稳定,汽轮机各项重要运行参数均无异常。) {6 Q! G8 C% s1 {# Y ^
顺序阀时阀门开启次序见图3。
, V" J6 i2 d4 p9 |( T# O # s9 k3 C% _9 s f8 h
4 试验要点
, c$ A6 I K5 Z (1)校验阀门流量特性曲线时,为了保证各个阀门不同开度时汽轮机蒸汽流量的可比性,主蒸汽压力和温度应保持恒定。
4 o- ]+ B7 N+ Z# M; q' } (2)确定阀门重叠度时,在前后开启阀门的负荷点附近应缓慢变化流量指令,获取阀门的重叠度。试验应重复进行几次,以几次试验的平均值作为该阀门的重叠度。% q. P- {1 P) l" q
(3)试验前,应确定各电液转换器、油动机的死区、迟缓率应满足设计要求,从而保证执行机构不影响试验的准确性。 |
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