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文档简介
TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"汽门(主汽门,调门) 1\o"CurrentDocument"300MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析 1\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"DEH-IIIA型系统工作原理 2\o"CurrentDocument"可能引起调节阀门波动的原因 2\o"CurrentDocument"阀门特性曲线(电气凸轮) 2\o"CurrentDocument"阀门特性曲线不合适现象及处理 3结语 6\o"CurrentDocument"机组OPC动作与发电机有无负荷没有必然联系的论证 6机组分类讨论 6\o"CurrentDocument"1B类机组 6\o"CurrentDocument"A类机组 6\o"CurrentDocument"高调门在机组运行中突关掉一个,有什么现象,如何解决?(探讨) 7\o"CurrentDocument"汽轮机自动主气门、调门严密性试验什么时候做,怎样做,合格标准是什么? 8\o"CurrentDocument"主汽门、中主门、调门的关闭时间标准是多少 8\o"CurrentDocument"OPC超速调门关闭各抽汽逆止门如何动作?(待答) 8汽门(主汽门,调门)300MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析【摘要】针对采用数字电液控制系统的汽轮发电机组在运行中出现的调节阀门波动的问题,分析了了造成阀门波动的可能原因,并详细介绍了因为阀门流量特性曲线不合理而造成的阀门波动现象,提出了解决方案。【关键词】高压调节阀门波动分析前言华能德州电厂#1〜4机组系东方汽轮机厂生产的D42型300MW机组,汽轮机控制系统采用的是上海新华控制工程有限公司的DEH-III型控制系统,机组于1991年一1993年相继投产。由于机组原DEH-III型控制系统设计方面的不合理性及设备本身难以消除的缺陷,在1998年—2001年期间的各机组大修期间先后将DEH-III型控制系统改为新华公司的DEH-IA型。即将原来的电-液并存型中压抗燃油控制系统改为纯电调高压抗燃油系统,该液压系统由以下四部分组成,即液压伺服系统、高压遮断系统、低压透平油遮断系统和高压抗燃油供油系统。高压抗燃油系统由新华公司成套供应,低压保安油系统、阀门操纵座由东汽供应。控制系统改造后,四台机组在运行期间曾多次出现变负荷过程中汽轮机调节阀门波动的现象,引起机组负荷、压力等参数的波动,严重影响着机组的安全稳定运行。1DEH-IIIA型系统工作原理该机组的10个阀门(2个高压主汽门、2个中压主汽门、4个高压调节阀门、2个中压调节阀门)除2个中压主汽门属于开关型外,其余均采用伺服阀控制闭环回路。DEH控制系统包括2个闭环回路:一是伺服阀控制回路,对阀门进行定位控制,采用PI调节规律;另一是转速、功率控制回路,对转速和功率进行闭环控制,也是采用PI调节规律。(如图1)图1DEH-mA型系统控制回路原理可能引起调节阀门波动的原因能造成调节阀门波动的原因有许多种,伺服阀控制回路中任一环节的设备出现问题,都会引起调节阀门的波动,一般出现以下几方面的问题:(1)控制器本身出现故障引起计算机的指令不稳而使调节阀门波动,此问题可通过对主控制器进行检查,监视其输出点信号是否波动便能确定是否有问题。(2)阀门特性曲线不正确引起的调节阀门波动,这主要出现在顺序阀控制方式下后续调节阀门主阀即将开启时刻。(3)伺服阀卡涩或其滤网堵塞造成的调节阀门波动,此问题可通过检查伺服控制卡(VCC卡)的输出电压信号(范围是0〜5V)即可判断。一般在阀门开度不变的情况下,为克服伺服阀机械零偏,此电压约为0.2〜0.3V之间。如果该电压值在增大过程中,其阀门不随之开大或有明显的滞后现象,则很可能是伺服阀卡涩或其滤网堵塞。(4)油动机引起的调节阀门波动,油动机引起的调节阀门波动主要体现在两方面,一是油动机卡涩造成的调节阀门波动、另一是油压造成的调节阀门波动。(5)阀位反馈环节引起的调节阀门的波动,该故障大部分出现在位移传感器(LVDT)上。(6)阀门卡涩或其与油动机连接的连接块中有空行程造成的调节阀门波动。阀门特性曲线(电气凸轮)改造前的电-液并存型中压抗燃油控制系统是将转速(功率)信号通过与汽轮机同轴的径向钻孔泵转变为脉动油压,脉动油压控制错油门、通过错油门来控制中压抗燃油油动机活塞下油压、使油动机开大、关小,油动机驱动机械凸轮的旋转,凸轮的旋转带动调节阀门开大、关小。而纯电调高压抗燃油系统是将转速(功率)信号变为电信号,然后送到主控制器上,主控制器根据阀门特性曲线(如图2示)经过计算,将各调节阀门开度指令信号输出到控制该阀门的VCC卡上,转换为阀位指令,然后经过功放输出去控制伺服阀油动机。
图2300MW汽轮机顺序阀控制时阀门特性曲线示意图阀门特性曲线不合适现象及处理阀门特性曲线不合适的现象可分为两类,分别是在顺序阀控制方式下阀门重叠度过大或过小现象。阀门重叠度增大的过程既是一个阀门控制方式由顺序阀控制逐渐向单阀控制的转变过程,随着重叠度的增大,阀门前后的压差也将增大,调节阀门的节流损失也将增大,重叠度大对机组控制的稳定性有益、但影响经济性。阀门重叠度过小则会造成阀位(VPOZ)与总流量曲线不平滑,在后续调节阀门主阀开启的瞬时出现负荷波动现象,从而引起调节阀门的波动。德州电厂#2机组在2007年2月份就出现过调节阀门波动现象,在相同负荷下,#1高压调门开度波动较大,具体见图3示。
图3#2机组阀门特性曲线修改前高压调门阀位情况其高压调门开度波动原因就是由于阀门特性曲线不合理、重叠度过小的原因造成。具体原因是由于该机组的四个高压调节阀门其通径DN及其对应的调节级的喷嘴数是不相等的,#1、#2、#3高压调节阀门的通径为170mm,#4高压调节阀门的通径为150mm;#1、#2高压调节阀门对应的喷嘴数均为32只,#3高压调节阀门对应的喷嘴数为30只,#4高压调节阀门对应的喷嘴数为27只。原DEH改造时在顺序阀控制时,其阀门流量特性曲线是按照先同时开启#1和#2高压调节阀门、在#1和2高压调节阀门开到24.4mm时开启#3调节阀门、在#1和2高压调节阀门开到39mm时开启#4调节阀门来做的。由于机组平均负荷相对较低,为了减少调节阀门的节流损失,在改造时将阀门开启顺序改为先同时开启#3、#4高压调节阀门,再依次顺序开启#1、#2高压调节阀门,在阀门开启顺序调整后,阀门流量特性曲线并未修改。由于#3、#4高压调节阀门的通流能力较小,造成其与#1调节阀门重叠度太小,在#1调节阀门主阀开启过程中由于阀门前后压差太大,而出现阀门开度变化不大而流量(负荷)变化较大的现象,即调节阀门波动。
——-KWH期規汕岡门郴性单阀神性我鶴閔o喜亍峯阀敢馆巴冑单觸特世机组情况也锻名輙: •齢i・:TrtW需洵揖组博現 斗ffl-:^OZ5昱否为引遲出jww»tfuaf务始计棘-数堀夫件一 o*牛鼻绸報第wnt.tkwr^rti林^fa?mi«.dlev?fea«.*■«j——-KWH期規汕岡门郴性单阀神性我鶴閔o喜亍峯阀敢馆巴冑单觸特世机组情况也锻名輙: •齢i・:TrtW需洵揖组博現 斗ffl-:^OZ5昱否为引遲出jww»tfuaf务始计棘-数堀夫件一 o*牛鼻绸報第wnt.tkwr^rti林^fa?mi«.dlev?fea«.*■«j,*crantill4>b^*l巴1?wmmirii!n?iiaWWV+#Wt■*■TE *FEM理出程坪■JXkWFJimnzttdflftflTL.■此:•**■■*IMiH-4hIVilP图4#2机组阀门特性计算曲线(流量拟合曲线)为了保证该机组调节系统的稳定,2007年4月份,请GE能源集团新华控制公司现场实际测量阀门流量特性曲线,根据现在高压调节汽门顺序阀控制方式下的开启顺序拟合了阀门流量特性曲线(见图4#2机组阀门特性计算曲线所示)、对电气凸轮进行重新修正。曲线修正后,在#1调节阀门主阀开启过程中高压调门开度波动现象消失,具体见图5示。图5#2机组阀门特性曲线修改后高压调门阀位情况5结语高压调节阀门波动现象在现场常会遇到,其原因也有多种,即伺服阀控制回路中任一环节的设备出现问题,都会引起调节阀门的波动,具体的故障原因可通过对一些特征参数及阀门状况的分析而找到。数字电液控制系统的阀门流量特性曲线在电厂由于涉及到仪控及机务两个专业,重视程度相对偏低,需要引起高度重视,合适的特性曲线不仅可以减小高压调节阀门的节流损失、还可为数字电液控制系统稳定提供一定的保证。机组OPC动作与发电机有无负荷没有必然联系的论证机组分类讨论为了讨论这个问题,我们可以将机组分成两类,一类是带小网运行机组,暂且称为A类;一类是不带小网运行机组,暂且称为B类,电气结构本人不是太清楚,我估计大多数电厂的机组都是B类机组。1B类机组对于B类机组来说,OPC动作有三种可能,一种是甩负荷时,一般机组设计,在30%负荷以上情况下,如果发电机出口开关断开,OPC会动作,高调门与中调门还有抽汽逆止门会关闭,OPC一般保持3到7秒的时间就会复归,汽机维持3000转运行。从这可以看出,此时OPC动作的前提是机组已经解列,也就是说,发电机没有负荷了。还有一种可能,就是电网出现高频故障,尤其是出现电网甩负荷或输电事故,电网出现高频,电气侧一般都有高频切机保护,具体多少,我记不清楚了,但有一条,此时如果不解列,机组OPC会动作,一般情况下在转速小于3060转时会自动复归。第三种可能是转速信号出现故障,按道理说,OPC取的转速信号应为电网频率信号,但绝大多数电厂取的都是转速信号,如果这信号出现故障,OPC也会动作,此时机组并没有解列,因此,发电机还有带一定负荷的。A类机组对于A类机组来说,OPC动作除具有B类机组的三种情况外,还有别外一个情况,就是与大电网解列后,汽轮机带小网运行,小网的负荷需要要比大网小很多,在甩大网负荷时,也就是通常说的FCB工况发生时,汽轮机转速会上升,可能会造成OPC动作,OPC动作的目的也是快速减小汽轮机进汽量,使得汽轮机出力与小网负荷需要快速平衡。此时OPC动作时,发电机还是带负荷的。分两种情况:1、发电机开关跳闸时导致的OPC动作,发电机肯定不会有负荷,此时汽轮机控制方式为转速控制,维持3000转。2、发电机开关没有跳闸,电网故障导致OPC动作,发电机会带有一定的负荷,由于汽轮机DEH没有检测到发电机开关跳闸,所以控制方式仍然为负荷控制,调门关闭后,经过延时还会维持以前的开度,OPC会多次动作!对于此时的OPC多次动作我们运行如何处理?(1) 、当电网发生故障甩负荷时,虽然电网装有安稳装置远方切机和高周波切机措施,但仍不可避免电网短时高频运行,如火电厂OPC动作,可造成并网火电厂甩负荷、振荡,进而引发电网的低频、振荡甚至扩大成电网瓦解事故。所以从电网运行角度不允许火电厂投OPC.(2) 、发电机开关跳闸时,一般汽轮机投发变组全停保护,也用不到OPC。结论:所以机组OPC动作与发电机有无负荷没有必然联系。补充:不考虑以上两种,机组OPC动作后,开关不跳闸,这是因为电网频率较高,即使汽轮机调门全关,但转速不一定会降下来,因为发电机变成了电动机了,不但不会有负荷,还会吸收电网有功。在考虑一种情况,就是你们厂处于孤网运行,这时应该可以用到OPC,如果是孤网运行,OPC动作后,因为没有其它电源,所以系统频率能跟着立即降下来,所以OPC动作后还会发少量的负荷。(这是个人观点望指正)高调门在机组运行中突关掉一个,有什么现象,如何解决?(探讨)高调门在机组运行中突然掉了一个,机组会如何反应呢,我想应看当时机组运行在什么状态,但无论如何,负荷短时间下降、主汽压力上升这点是肯定的。如果机组协调在投入的状态,上述现象可能持续一会就结束了,但如果没有投,那只好靠运行人员的手动来调节了。不过,我还是要说,掉一个汽门的,机组的反应如何,还是要看机组运行的状态。首先汽轮机在什么配汽方式下运行,是单阀配汽还是顺序阀配汽,这会有什么影响嘛,会的,影响很大。想想看,如果是单阀配汽,四个调节汽门开度相同,关闭一个汽门对汽轮机能有多大影响呢,我想只要机组负荷不是很高,或者说只是不是95%额定负荷以下,应该都没有问题,汽轮机这点扰动还是能受的了,但前提是,关一个汽门汽轮机振动与轴承温度(特别是#1#2轴承)不发生大的变化。如果机组在额定负荷,关闭一个高调门,能难免会造成锅炉超压,安全门要动了。如果汽轮机是在顺序阀方式下运行,那情况可能就要复杂一点,比如,顺序阀阀序为#3#4-#1-#2,汽轮机运行在#3#4全开,#1半开,#2全关的状态,约85%负荷吧,这时如果掉的是#2汽门,对汽机一点点影响都没有,如果掉的是#1汽门,对汽机有影响,但不至于造成振动或轴承温度的突然升,但如果掉的是#3或#4汽门,那就保不准了,因为国产的机组,很多情况下都只能在一种阀序下运行,换一种阀序,就可能会造成#1、#2轴承振动高或温度高,弄不好要跳机,想想看,如果#3、#4中的一个掉了,是不是就相当于换了阀序了,危险呀。不过,还要补充一下,如果汽轮机的高调门多,掉一个影响就要小一点,六个汽门就比四个汽门反应小一点。怎么解决?不好解决!就一句话:沉着应战!多巡检,早发现,防患于未然!汽轮机自动主气门、调门严密性试验什么时候做,怎样做合格标准是什么?国产机组一般遵循:试验应在额定参数、正常真空的条件下进行,主汽压力低于额定但不小于额定参数的50%时按修正公式修正。规定再热压力不低于50%额定值,电厂运行规程中一般规定,通过调整旁路使再热压力维持在50%额定值。然后关闭主汽门或调门,看转速下降速率情况是否符合规定范围内。
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