660MW机组混合阀、顺序阀运行的分析探讨

李紫万

摘要：叙述了两台660MW机组由于汽机结构、安装的问题在混合阀运行时存在一定的问题，从而致使机组效率没有得到最大程度发挥的事例。经过不断探索和研究，在调式所的帮助下找到了一个有效的解决方案，通过采用优化调阀开启顺序、滑压运行曲线和重叠度等措施，达到了很好的运行效果，安全、经济效益显著。优化措施在同类机组中具有较高的推广应用价值。

关键词：660MW机组；混合阀；流量特性；顺序阀；解决方案

0前言

重庆安稳发电厂3、4号汽轮机系某汽轮机公司引进日立公司技术设计制造的N660MW－24.2/566/566型超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式机组，额定功率为660MW，配有2个高压主汽门和4个高压调节汽门。两台机组分别于2016年12月、2017年2月投产。由于汽机结构、安装方面的问题在混合阀运行时存在一定的问题，从而致使机组效率不能获得最大程度的发挥。经过不断的探索研究，在调式所的帮助下找到了一个有效的解决方案，通过采用优化调阀开启顺序、滑压运行曲线和重叠度等措施，达到了很好的运行效果，安全、经济效益显著。本文对此作了详细的介绍。

1存在的问题

我厂原高压调节汽门开启顺序如下图!所示：

在混合阀运行工况下，本机组高压调节阀的混合阀顺序为GV3/GV4→GV2→GV1，即GV3和GV4同时开启，然后是GV2，GV1最后开启，关闭顺序与此相反。当阀位参考值大于99.9％（阀门全开）或小于0.1%（阀门全关）时，切换瞬间完成。自投产以来，机组在低负荷情况下出现经济性较差、高负荷出现AGC、一次调频不合格等问题，通过对运行数据、DEH功能模块进行检查，发现有如下问题：

1）低负荷下经济性差，选取#4机组5月份330MW工况时的数据进行计算，高压缸、中压缸效率分别为82.1%和92.54%，分别比设计值低3.17%和0.5%，试验热耗率为8695.36kJ/kW.h，比设计值低612.36kJ/kW.h。修正后的热耗为8688.5kJ/kW.h，比设计值高605.5kJ/kW.h。

2）随着电网和单机容量的不断增大，用电峰谷差越来越大，原承担基本负荷的大容量机组，现在也要承担尖峰负荷进行调峰。因此，汽轮机运行所注意的问题不仅是效率的高低，还应使机组具有足够的负荷适应能力。在实际运行中，负荷适应能力与机组能否安全可靠运行有着直接关系，因而显得更重要。为了适应电网发展的要求，高参数大容，滑压运行又称变压运行，是相对于传统的定压运行而言的。汽轮机滑压运行时，调节汽门全开或开度不变。

2原因分析

机组的负荷控制能否达到快速准确的要求，一方面取决于控制系统的性能，另一方面也受到汽轮机调速汽门流量特性较大的影响。为了对调速汽门流量特性进行线性修正，DEH中对各高压调速汽门设置了修正函数，即阀门管理曲线。

DEH出厂时所设置的阀门管理曲线是根据汽轮机的设计计算所得出的，实际中因受阀门安装、检修等因素的影响，所设置的阀门管理曲线与实际的阀门流量特性不一定吻合，这就需要通过测试得到各高压调门的实际流量特性，只有在准确掌握了汽轮机各高调门实际流量特性后，才能计算出较为准确的阀门管理曲线并施之优化，以达到提高机组负荷控制的精度和平稳性的目的，进而提高一次调频的合格率，提升汽机安全、稳定、经济运行水平。在这种情况下，就需要进行机组汽机各高调门的流量特性测试。

3方案试验

1）试验原理

流过第i个高调门的蒸汽流量Di与其等效节流面积Ai、主汽压力P0、调节级压力P1，

以及总蒸汽流量D和总有效节流面积，可用以下关系式表示：

根据（1）（2）可得：

由上式可知，试验时分别使单个调节阀全开全关一次，试验过程中保持其余调节阀开度不变，得到单个阀门的行程-流量函数fi，如下式。

其中：；gmax、gmin分别为试验调节阀全开全关是的g值。

2）试验方法

测试主要是在锅炉维持主蒸汽压力、温度及其它主要参数稳定情况下，通过改变DEH阀位指令控制高压调门的开度，测试、测取汽机高调门阀位与蒸汽流量（由调节级压力、主汽压力、高压调门后压力等计算）之间的关系，主要包括：

①维持主蒸汽压力、温度及其它主要参数稳定，汽机高调门在多阀（顺序阀）运行方式下，由运行人员改变DEH目标值，各高调门同时动作，测试流量总指令（总阀门开度指令）与蒸汽流量之间的特性关系。

②维持主蒸汽压力、温度及其它主要参数稳定，在初始状态为汽机各高调门全开工况下（顺序阀方式），由热工人员逐个改变各高调门阀位指令，测试出各高调门“阀位-流量”特性关系。

③在得到各高调门实际的“阀位-流量”特性关系后，计算出实际的阀门管理曲线，并将之与当前所使用的管理曲线对比，若有差异则实施优化，优化结束后需再进行①的试验进行检验。

5结语

机组运行中采用复合配汽方式，在该方式下，主要适用于机组基础负荷运行（满负荷运行），在调峰工况，理论上仍然为混合阀控制方式。配汽方式在控制系统可进行调节阀的顺序阀控制和混合阀控制两种方式的无扰切换，以适应不同的启动运行要求。混合阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和负荷快速变动性，实质是通过喷嘴的节流配汽（混合阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。冷态启动或低参数下变负荷运行期间，采用混合阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命。额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性是电厂运行水平的考核目标，采用顺序阀方式能有效地减小节流损失，提高汽机热效率。

6结语

机组运行中采用复合配汽方式，在该方式下，主要适用于机组基础负荷运行（满负荷运行），在调峰工况，理论上仍然为混合阀控制方式。配汽方式在控制系统可进行调节阀的顺序阀控制和混合阀控制两种方式的无扰切换，以适应不同的启动运行要求。混合阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和负荷快速变动性，实质是通过喷嘴的节流配汽（混合阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。混合阀方式下，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，从360°全周进入调节级动叶，调节级叶片加热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷，但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大；顺序阀方式则是让调节阀按照预先设定的次序逐个开启和关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭状态，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时会对叶片产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速度受到限制。因此，冷态启动或低参数下变负荷运行期间，采用混合阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命。额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性是电厂运行水平的考核目标，采用顺序阀方式能有效地减小节流损失，提高汽机热效率。