CN101871840A - 汽轮机高压调门流量特性在线测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽轮机高压调门流量特性在线测试方法：a、将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，使#1和#2高压调门全开处于功率调节作用，#3和#4高压调门完全关闭；b、投入锅炉侧主汽压力自动控制回路，设定主汽压定值为机组额定压力；c、测试#3高压调门的流量特性；d、测试#4高压调门的流量特性；e、释放对各高压调门指令的强制，前期试验完成；f、将汽轮机控制方式由顺序阀切换到单阀；g、处理测试所获得的流量数据，得出各个高压调门的流量特性曲线；h、处理测试所获得的流量数据，得出阀门管理参数；i、根据计算结果，修改阀门管理参数；j、根据计算结果，修改各个高压调门流量特性曲线；k、释放对各高压调门指令的强制，完成试验。
Description
技术领域：
本发明涉及一种适用于发电厂担负机组45%负荷以上的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法。
背景技术：
随着近年来我国国民经济的快速发展和人民生活水平的稳步提高，电力的需求十分旺盛，发展速度也得到空前提高，这就对电力系统装机容量和机组效率提出了很高的要求，一方面新电厂蓬勃建设，电力的装机容量随着需求而快速增长，电网的峰谷差越来越大，另一方面因为电力的蓬勃发展、铁路运输能力的限制以及煤炭工业的整顿管理和其行业发展的特殊性，引起煤炭供应短缺，储备不足，价格飞涨，使得电力生产成本急剧增加，利润减少，这又反过来制约了电力的发展。于是一个老问题愈现突出，这就是节能降耗，提高生产效率和能源利用率，其中对于汽轮机而言，一个简单实用的节能措施就是改变汽轮机的运行方式，由单阀控制转换为顺序阀控制，从而减少节流损失提高机组效率。同时为了保证电力生产的供需平衡，保证电网的安全和供电质量，也要求机组投入AGC功能，根据负荷调度中心的指令随时改变机组的出力，这就使得顺序阀的节能效果更加显著，其控制方式的投入也更为必要。
目前大多数汽轮机高压调门的流量特性参数根据原设计而定，在调整试运和生产过程中很少根据设备的实际制造和安装情况进行修正，因此参数与实际情况有一定的差别，甚至有些机组的阀门在控制方式切换时剧烈振荡，引起机组负荷和主汽压力波动，严重影响机组的稳定运行和安全，因此很有必要根据调门的实际流量特性来修正高压调门的流量特性参数，保证汽轮机顺序阀控制方式的顺利投入。
但目前尚无一种完善、成熟、标准的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，首先新机组在投产一年内一直运行在单阀方式，没有进行单个阀门流量特性测试的调试机会，结果是调门长期运行在某一段范围，其他范围和顺序阀方式没有经过检验，遗留下隐患，二是在调整阀门流量特性参数时，逻辑不严谨、方法不得当、内容不完整，结果自然差强人意，没有根本解决问题，主要表现在：单个调门的流量特性参数不准确，负荷调节特性差；顺序阀时调门的重叠度设置不合理，阀门调整波动大，危害执行机构；阀门管理参数设置不合理，控制方式切换时，负荷波动大，影响机组运行安全和稳定。
发明内容：
本发明的所要解决的技术问题是针对现有技术不足之处，提供一种汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，解决了汽轮机单阀与顺序阀切换以及顺序阀方式时机组负荷剧烈波动问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其步骤为：
a、将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，使得#1和#2高压调门全开处于功率调节作用，#3和#4高压调门完全关闭；
b、投入锅炉侧的主汽压力自动控制回路，并设定主汽压定值为机组的额定压力；
c、测试#3高压调门的流量特性，即#3高压调门指令与机组实际负荷之间的关系；
d、测试#4高压调门的流量特性，即#4高压阀门指令与机组实际负荷之间的关系；
e、释放对各高压调门指令的强制，前期试验完成；
f、将汽轮机控制方式由顺序阀切换到单阀；
g、处理测试所获得的流量数据，分别得出各个高压调门的流量特性曲线；
h、处理测试所获得的流量数据，得出阀门管理参数，即每一个高压调门的全关到全开行程与机组实际负荷的对应关系；
i、根据计算结果，修改阀门的顺序阀管理参数；
j、根据计算结果，修改各个高压调门的流量特性曲线；
k、释放对各高压调门指令的强制，所有试验完成。
所述步骤a中，其具体措施是在汽轮机带45-50%负荷且处于单阀控制方式时，投入功率自动控制回路；当机组参数运行稳定后，将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，此时根据预先设定的阀门流量计算得出的阀门开度指令，#1和#2高压调门处于功率调节作用，#3和#4高压调门全关。
所述步骤b其具体措施是解除汽轮机功率自动控制回路，投入锅炉侧的主汽压力自动控制回路，设定主汽压定值为机组的额定压力13.2MPa，同时调整主汽温度和再热蒸汽参数，使机组严格按照额定工况运行，并保证机组参数的运行稳定。
所述的步骤c其具体措施是由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，调整机组负荷，使#3和#4高压调门全关，#1和#2高压调门全开；然后强制#4高压调门指令为零，增加负荷指令，使机组实际功率分别达到110MW、115MW、120MW、125MW、130MW、135MW，在每一点分别记录#3高压调门的开度指令、机组实际功率。
所述的步骤d其具体措施是各由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，调整机组负荷，使#3高压调门全关，然后强制#3高压调门指令为零，并释放#4高压调门指令的强制；增加负荷指令，使实际功率分别达到105MW、110MW、120MW、125MW、135MW，在每一点分别记录#4高压调门的开度指令、机组实际功率。
所述的步骤e其具体方法是由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，降低机组负荷，使#4高压调门全关，#3高压调门的顺序阀计算指令为零，将#3高压调门的强制指令释放开。
所述的步骤f其具体方法为投入机组功率自动控制回路，将汽轮机的控制方式由顺序阀切换为单阀控制。
所述的步骤g其具体措施为根据试验得到的阀门指令与实际流量关系，运用线性分段函数分别得出#3和#4高压调门的真实阀门流量特性曲线。
所述的步骤h其具体措施为运用线性拟合公式对流量测试数据进行处理，从而得出汽轮机在顺序阀控制方式时阀位指令与负荷的对应关系，即新的阀门管理参数。
所述的步骤j其具体措施为切除机组的功率控制方式为阀位控制方式，且保持负荷指令不变，强制#3、#4高压调门的指令输出不变，根据试验得出数据修改#3、#4高压调门的阀门流量特性曲线。
本发明的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，使阀门流量特性曲线得到修正，顺序阀管理参数和阀门重叠度设置得到优化，调门控制精度得到提高，机组的负荷控制特性大为改善，完全能够满足机组功率调节标准，为汽轮机的顺序阀控制准备好了必要条件。结果是机组的负荷调节特性稳定，控制品质好，设备运行平稳，振动小，提高了机组效率和整体性能指标。综上所述，本发明提高了自动化控制水平，提高了机组运行效率，节约了一次能源，填补了国内外汽轮机调门流量特性在线测试方法的空白，是一种完整、成熟的在线测试调整理论，是整个汽轮机控制系统规范化、标准化调试的重要组成部分，对调试工作和运行检修都有很强的指导和借鉴意义。同时，对其他类型的调门流量特性在线测试也有一定的参考价值。
附图说明：
附图为汽轮机单阀和顺序阀运行方式切换的控制逻辑原理图；
其中：流量指令表示对汽轮机蒸汽流量或机组负荷的需求；
F(x)表示因为机组背压受负荷变化的影响而对流量指令的修正；
F1(x)、F2(x)、F3(x)和F4(x)分别表示＃1－#4高压调节汽门的流量特性曲线；
k1、k2、k3、k4和b1、b2、b3、b4、分别表示＃1－#4高压调门指令的比例系数和偏置系数；
#1-#4高压调门指令表示各个高压调门的实际开度指令。
具体实施方式：
下面结合附图和实例对本发明的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法作进一步详细的说明。
1、将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀；
在汽轮机带45-50%负荷且处于单阀控制方式时，投入功率回路，当机组参数运行稳定后，将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，此时根据预先设定的阀门流量计算得出的阀门开度指令，#1、#2高压调门接近全开处于功率调节作用，#3、#4高压调门全关。切换过程中发现#1、#2高压调门反馈晃动幅度接近10％，#3高压调门的反馈晃动接近2％，负荷变化6MW以上。分析具体原因为各个阀门的流量特性设置不准确，阀门开启的重叠度大，阀门管理的参数不合适，引起流量指令与实际流量严重不线性所致。
2、投入锅炉侧的主汽压力自动控制回路，并设定主汽压定值为机组的额定压力；
解除功率回路，投入锅炉侧的主汽压回路，设定主汽压定值为机组的额定压力即13.2MPa，同时调整主汽温度和再热蒸汽参数，使机组严格按照额定工况运行，并保证机组参数的运行稳定。
3、测试#3高压调门的流量特性；
由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，降低机组负荷，使#3和#4高压调门全关，#1、#2高压调门全开，由热工人员强制#4高压调门指令为零。增加负荷指令，使实际功率分别接近110MW、115MW、120MW、125MW、130MW、135MW，在每一点分别记录#3高压调门的开度指令、机组实际功率。
4、测试#4高压调门的流量特性；
由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，降低机组负荷，使#3高压调门全关，由热工人员强制#3高压调门的指令为零，并释放开#4高压调门的强制指令。增加负荷指令，使实际功率分别接近105MW、110MW、120MW、125MW、135MW，在每一点分别记录#4高压调门的开度指令、机组实际功率。
5、释放对高压调门指令的强制，前期试验完成；
由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，降低机组负荷，使#4高压调门全关，#3高压调门的顺序阀计算指令为零，由热工人员将#3高压调门的强制指令释放开。
6、将汽轮机控制方式由顺序阀切换到单阀；
投入机组功率自动控制回路，将汽轮机的控制方式由顺序阀切换为单阀控制，前期试验完成，机组由运行人员根据中调负荷指令运行。
7、处理原始数据，分别得出各个高压调门的流量特性曲线；
根据试验得到的阀门指令与实际流量关系，运用线性分段函数分别得出#3、#4高压调门的真实阀门流量特性曲线。
8、处理原始数据，得出阀门管理参数；
运用线性拟合公式对流量测试数据进行处理，从而得出汽轮机在顺序阀控制时每个高压调门全关到全开行程与负荷的对应关系，即新的阀门管理参数。
9、根据计算结果，修改阀门的阀门管理参数；
首先确认汽轮机为单阀运行方式，然后根据数据数据处理和分析得到的结论，修改顺序阀管理参数。
10、根据计算结果，修改各个高压调门的流量特性曲线；
切除机组的功率控制方式为阀位控制方式，且保持负荷参考指令不变，强制#3、#4高压调门的指令输出不变，根据数据处理结果修改#3、#4高压调门的阀门流量特性曲线。
11、恢复对高压调门指令的强制，所有试验完成；
由运行人员调整负荷指令，使修改后的#3、#4高压调门指令与实际指令相等，然后将#3、#4高压调门的指令释放开。进行试验，首先投入功率控制回路，然后进行单阀和顺序阀切换试验，结果显示功率波动1.5MW左右，比参数修改前的6MW大为减少。切换完后，#1、#2高压调门全开，#4高压调门全关，#3高压调门处于调节状态，其指令与反馈稳定，主汽压力及负荷稳定。然后降低主汽压力设定，同时增加功率设定，进行#4高压调门的开启试验，此时#1、#2高压调门全开，#3高压调门全开，#4高压调门处于调节状态，其指令与反馈相等，实际功率稳定。然后增加主汽压力设定，同时减少功率设定，进行#3高压调门的关闭试验，此时#1、#2高压调门全开，#3、#4高压调门全关，指令与反馈及实际功率稳定。试验结束。
下面结合工程实例，对本发明实施技术方案做进一步描述。
一台容量为135MW的机组，在汽轮机带50%负荷且处于单阀控制方式时，投入功率回路，当机组参数运行稳定后，将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，此时#1、#2高压调门接近全开处于功率调节作用，#3、#4高压调门全关。解除功率回路，投入锅炉侧的主汽压控制回路，设定主汽压定值为13.2MPa，同时调整主汽温度和再热蒸汽参数，使机组严格按照额定工况运行，并保证机组参数的运行稳定。降低机组负荷，使#3高压调门全关，#1、#2高压调门全开，由热工人员强制#4高压调门指令为零。再增加负荷参考指令，使实际功率分别接近110MW、115MW、120MW、125MW、130MW、135MW，在每一点分别记录#3高压调门的开度指令、机组功率参数。用相同方法测量#4高压调门的流量特性；处理原始数据，得出#3、#4高压调门的真实阀门流量特性曲线和阀门管理参数。其中#1、#2高压调门指令的比例系数k1=k2=1.8，偏置系数b1=b2=0；#3高压调门指令的比例系数k3=3.37，偏置系数b3=-187；#4高压调门指令的比例系数k4=6.74，偏置系数b4=-574.3。
通过比较修改前后的阀门流量特性曲线和阀门管理参数，以及试验曲线，得出如下结论:机组原来的顺序阀控制参数及阀门流量特性曲线与实际情况存在较大差距，尤其是#3、#4高压调门刚开启时的流量特性，与实际流量曲线存在很大误差，从而引起负荷和主汽压力的剧烈波动，通过修改阀顺序阀控制参数及阀门流量特性曲线，机组的控制特性大为改善，完全能够满足机组正常的功率调节要求，为汽轮机的顺序阀控制准备好了必要条件。
Claims (10)
1.一种汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，其步骤为：
a、将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，使得#1和#2高压调门全开处于功率调节作用，#3和#4高压调门完全关闭；
b、投入锅炉侧的主汽压力自动控制回路，并设定主汽压定值为机组的额定压力；
c、测试#3高压调门的流量特性，即#3高压调门指令与机组实际负荷之间的关系；
d、测试#4高压调门的流量特性，即#4高压阀门指令与机组实际负荷之间的关系；
e、释放对各高压调门指令的强制，前期试验完成；
f、将汽轮机控制方式由顺序阀切换到单阀；
g、处理测试所获得的流量数据，分别得出各个高压调门的流量特性曲线；
h、处理测试所获得的流量数据，得出阀门管理参数，即每一个高压调门的全关到全开行程与机组实际负荷的对应关系；
i、根据计算结果，修改阀门的顺序阀管理参数；
j、根据计算结果，修改各个高压调门的流量特性曲线；
k、释放对各高压调门指令的强制，所有试验完成。
2.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述步骤a中，其具体措施是在汽轮机带45-50%负荷且处于单阀控制方式时，投入功率自动控制回路；当机组参数运行稳定后，将汽轮机控制方式由单阀切换到顺序阀，此时根据预先设定的阀门流量计算得出的阀门开度指令，#1和#2高压调门处于功率调节作用，#3和#4高压调门全关。
3.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述步骤b其具体措施是解除汽轮机功率自动控制回路，投入锅炉侧的主汽压力自动控制回路，设定主汽压定值为机组的额定压力13.2MPa，同时调整主汽温度和再热蒸汽参数，使机组严格按照额定工况运行，并保证机组参数的运行稳定。
4.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤c其具体措施是由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，调整机组负荷，使#3和#4高压调门全关，#1和#2高压调门全开；然后强制#4高压调门指令为零，增加负荷指令，使机组实际功率分别达到110MW、115MW、120MW、125MW、130MW、135MW，在每一点分别记录#3高压调门的开度指令、机组实际功率。
5.如权利要求1所述汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤d其具体措施是各由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，调整机组负荷，使#3高压调门全关，然后强制#3高压调门指令为零，并释放#4高压调门指令的强制；增加负荷指令，使实际功率分别达到105MW、110MW、120MW、125MW、135MW，在每一点分别记录#4高压调门的开度指令、机组实际功率。
6.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤e其具体方法是由运行人员操作负荷指令和负荷变化率，降低机组负荷，使#4高压调门全关，#3高压调门的顺序阀计算指令为零，将#3高压调门的强制指令释放开。
7.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤f其具体方法为投入机组功率自动控制回路，将汽轮机的控制方式由顺序阀切换为单阀控制。
8.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤g其具体措施为根据试验得到的阀门指令与实际流量关系，运用线性分段函数分别得出#3和#4高压调门的真实阀门流量特性曲线。
9.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤h其具体措施为运用线性拟合公式对流量测试数据进行处理，从而得出汽轮机在顺序阀控制方式时阀位指令与负荷的对应关系，即新的阀门管理参数。
10.如权利要求1所述的汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，其特征是，所述的步骤j其具体措施为切除机组的功率控制方式为阀位控制方式，且保持负荷指令不变，强制#3、#4高压调门的指令输出不变，根据试验得出数据修改#3、#4高压调门的阀门流量特性曲线。
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