阀门性能从优革新方法研讨

1、阀门性能从优革新方法研讨一、某300MW机组的阀门流量特性优化试验2009年4月，我们对某电厂300MW机组进行了 DEH系统阀 门流量特性优化试验。该机组是东方电气集团公司提供的300MW亚临界机组，DEH采用新华公司数字电液控制系统。该机组在投入 运行后存在的主要问题是顺序阀方式下变负荷和一次调频时有比较 大的负荷突变，突变值可达到 30MW或更多，同时引起汽机轴系振 动变化，负荷突变区在 200MW左右，正是机组低负荷运行的主要 工作区域，严重影响了机组的安全性和经济性。在这种情况下，决定 进行阀门流量特性优化试验，使机组根据优化整定后的阀门流量特性 曲线进行单阀/顺序阀管理，提高机组运

2、行的经济性和控制的稳定 性。1试验过程阀门流量特性优化试验分顺序阀和单阀两种方式下进行。在顺序 阀方式下，DEH开环控制，机组开始负荷在 190MW左右，控制主 汽压力在15.4MPa左右，CV3、CV4阀全关，此时阀门流量总指令 值约68%.以0.3%2%级的速度增加阀门流量总指令（每增加一级后，稳定12分钟，以保持主汽压的稳定）直到 CV3、CV4 阀全开，流量指令为100%的工况。然后进行单阀/顺序阀切换。切 换后，在单阀方式下，以0.3%2%级的速度减少阀门流量总指 令（每减少一级后，稳定12分钟，以保持主汽压的稳定）直到 机组负荷为180MW左右时结束试验，试验过程中保持主汽压、主

3、汽温度、真空的相对稳定。记录机组第一级压力、主汽压力、CV1 4阀后压力、发电机（对风力发电机的液压系统的分析）功率、CV1 4阀位、阀位指令、负荷指令等参数。2顺序阀方式下阀门流量特性的优化计算将顺序阀方式下阀门流量特性试验数据经整理后，其中流量差值指流量指令与计算流量的差值。从表1中可以看出，当目前的流量指令在68%左右、70%75%、81%87%这三个区段时，与计 算得出的阀门计算流量之间差值较大，特别是流量指令从68%变化到72.1%时，计算流量的差值从9.3%变化到-4.2%。试验时各流量 指令下机组负荷占额定功率的比值，与计算得出的阀门计算流量比较 接近，与目前的流量指令相差较大。

4、这充分说明了目前的顺序阀控制 方式下阀门流量特性曲线与实际情况严重不吻合，存在优化空间。根据试验数据，经过合理简化、投影计算及选取合适的重叠度， 我们拟合出与实际情况较吻合的顺序阀方式下优化后阀门流量特性函数，优化前后阀门特性曲线图对比。3.单阀方式下阀门流量特性的优化计算将单阀方式下阀门流量特性试验数据经整理后如表3所示，从表3中可以看出，当目前的流量指令在60%90%之间时与计算得出的阀门计算流量之间差值较大，在60%左右时甚至差值达到了26.8%，特别是目前的流量指令从 94%变化到91%时，其与计算流 量的差值从7.7%变化到20.5%，严重影响了控制的稳定性。而试验 时各流量指令下机

5、组负荷占额定功率的比值，与计算得出的阀门计算流量也比较接近，与目前的流量指令相差较大。这充分说明了目前的单阀控制方式下阀门流量特性曲线与实际 情况相差很大。以试验中的计算流量作为流量指令， 经过简化及计算，保留原有 的预启开度，我们可以拟合出与实际情况较吻合的单阀方式下新阀门 流量特性函数，新阀门特性曲线图与原阀门特性曲线图的对比。二、阀门流量特性优化后安全性和经济性质比较分析如果机组在 210MW 左右负荷，处于单阀控制方式下，在15.2MPa的主汽压力下，此时机组的流量指令在 91 %左右，在原特 性曲线的情况下，如果要求增加 9MW负荷，也就是3%的流量指 令，在DEH开环控制下，流量指

6、令将增加到 94%左右，此时机组 负荷可能增加到260MW，增加值达到50MW，相差过大。由于在 机组投入协调控制时，DEH类似开环控制，虽然汽机主控回路可以 保持机组负荷一定的稳定性，但也不可避免出现大的超调。如果机组 在投入一次调频后更可能出现大的超调，影响机组控制的稳定性和安 全性。在顺序阀控制方式下，如果机组在180MW 左右负荷，在15.2MPa的主汽压力下，此时机组的流量指令在 68 %左右，在原特 性曲线的情况下如果要求增加 9MW负荷，也就是3%的流量指令， 在DEH开环控制下，流量指令将增加到 71%左右，此时机组负荷 可能增加到232MW，增加值达到52MW，同样不可避免出

7、现大的 超调。负荷的超调同时将引起汽机轴系振动变化， 影响了机组的安全 经济运行。对于一台机组来说，如果部分区段可能发生负荷超调，那么在另 一部分区段比实际曲线要平缓，该机组也有相当一部分区段在增加流 量指令时基本上没有负荷增加，这样会影响机组在投入 AGC和一次 调频时的性能。该机组采用优化后的阀门流量特性曲线后， 控制的稳定性明显改 善，负荷的稳定也使锅炉的燃烧更加稳定， 以前一直不能投入的一次 调频也能够正常投入了， AGC负荷控制的跟随性大幅度改善。由于机组只有在顺序阀方式下才存在通过阀门流量特性曲线改 变节能的情况顺序阀控制方式下，机组在 60%80%负荷下的 阀门开度情况。在原特性

8、曲线的情况下，从 180MW240MW区段都存在三 个调门节流的情况，机组实际运行中为了避开流量突变区， 一般选择 在CV1、CV2开度62%、CV3开度11%的工况下变压运行（在其 他工况下，由于调门节流存在轴系振动不稳定的情况）。在新的特性 曲线的情况下，通过减少 CV1、CV2和CV3的重叠度，一般只选 择在CV1、CV2开度比较大，CV3全关的工况运行，减少了一个 调门节流，加上在新的特性曲线下可以进一步优化主汽压滑压曲线， 在低负荷下可以减少 2g/KWh的煤耗（包括通过优化主汽压滑压等 措施）,具有相当可观的经济效益。三、结论由于汽机制造过程中存在的差异，有相当多的机组存在阀门流量 特性曲线设置不合理的情况，有的还严重影响了机组的安全经济运行。同时机组的调门进行检修或更换