CN104849052B - 一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法，所述方法将汽轮机配汽端假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力、喷嘴后压力以及当量喷嘴压比为变量，以“间接法”或“直接法”两种不同映射方法，对汽轮机的“实际流量——流量比——调节阀阀位指令”进行间接数值映射（当去除中间转换环节‘流量比’时，即为直接映射），并通过设定“每单位进汽流量增幅下的调节阀开度限幅”和数值量化“调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度”等双重手段实现调节阀重叠度的精细化调整，从而得到与汽轮机实际流量特性相符的配汽函数，实现汽轮机在不同阀门管理方式下进汽流量的精确控制。本发明适用于喷嘴配汽汽轮机流量特性整定以及汽轮机配汽端运行方式综合优化控制研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法，属汽轮发电机机组运行技术领域。
背景技术
采用喷嘴配汽的汽轮机在运行中，通过依次(或同步)开启若干个调节阀来增加汽轮机的进汽流量。通常将整个调节阀组的总阀位指令和各调节阀阀位指令与汽轮机的进汽流量的数值对应关系视为汽轮机流量特性。汽轮机数字电液控制系统(DEH)通过内置的配汽函数的阀门管理功能来实现汽轮机进汽流量的精确控制。汽轮机流量特性试验是生产运行当中整定DEH系统配汽函数的有效手段，它是建构机组的调速系统建模、一次调频功能以及主参数寻优等工作的基础。对于喷嘴配汽汽轮机组而言，合理的配汽函数应能保证汽轮机在不同阀控方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；并且调节阀重叠度设置能在确保调节阀及其配套设备的安全运行的前提下尽量减小调节阀的节流损失,充分发挥喷嘴配汽机组的阀点效应在运行经济性方面的优势。如果配汽函数设定与其实际流量特性不相符，就会出现诸如调节阀晃动、阀切换负荷波动大、一次调频和AGC响应能力差等状况，甚至诱发电网低频振荡。这时，有必要通过汽轮机流量特性试验对配汽函数重新进行整定，以保证汽轮机组的高效运行及机网协调安全。
通常，喷嘴配汽汽轮机组DEH控制系统设置有单阀/顺序阀两种阀门管理方式，并可实现节流调节(单阀)与喷嘴调节(顺序阀)的在线无扰切换。以较为普遍的配置四个高压调节阀(CV1-4)的汽轮机为例，单阀方式下，四个高压调节阀同步开启；顺序阀方式下，高压调节阀的开启阀序为CV1|CV2(同步)→CV3→CV4。配汽函数负责将接收到的流量指令(FDEM)转化为每个调节阀的阀位指令指令，广泛采用“间接法(图1)”和“直接法(图2)”两种组态模式。
“间接法”组态模式，指流量指令(FDEM)经过若干中间转换函数的换算形成每个高压调节阀的阀位指令，其中：函数F(X1)为顺序阀下的背压修正函数；函数F(X2)为顺序阀下的重叠度函数；KX+B流量分配函数为顺序阀下CV1|CV2→CV3→CV4各调节阀喷嘴组临界流量占汽轮机总临界流量的比例关系；函数F(X3)为单阀下的背压修正函数；函数F(X4)为单个调节阀的流量特性函数(即调门流量开度函数)。
“直接法”组态模式，直接列出汽轮机的流量指令(FDEM)或调节阀组总阀位指令和各调节阀阀位指令的数值对应关系，其中：函数F(X1)为顺序阀配汽函数；函数F(X2)为单阀配汽函数。
虽然，在生产运行当中，汽轮机流量特性试验被视为整定汽轮机配汽函数的有效手段，但其试验原理及偏差、要点往往为试验调整人员所忽视。常规的汽轮机流量特性试验方法在试验项目、步骤以及数据处理等方面多有目的与过程含混不清，人云亦云，知其然而不知其所以然的现象，给汽轮机配汽函数的精确整定带来了诸多困扰。特别对于“间接法”组态模式和调节阀重叠度设定等环节，或因存在复杂的中间转换函数，或因为缺乏具体实施依据，现场试验尚存在较大的改进空间：
(1)试验原理的澄清：
现场试验人员往往易将汽轮机流量特性和汽轮机配汽端(将汽轮机主汽阀、调节阀和调节级，统称为汽轮机配汽端)流动特性相混淆。尤其在“间接法”组态模式中引入了一些或有或无明确物理意义的中间转换函数，更是模糊了汽轮机流量特性和汽轮机配汽端流动特性的区分。
众所周知，在工况变动时，汽轮机配汽端工况变化最大，加上由几个调节阀——喷嘴组组成，各调节阀——喷嘴组的工作状态又不完全相同，使得配汽端变工况流动特性计算非常复杂。而且，汽轮机配汽端流动特性还与调节阀复杂的流动特性有着密切联系。再考虑到椭圆方程本身的系统误差(VWO工况下调节级设计喷嘴压比通常大于到0.85，系统误差将大于0.5％)，汽轮机进汽流量难以实现精确测量，以及汽轮机实际运行参数与设计值存在一定的偏差(如运行调节级压力与设计调节级压力的不一致)等等，客观地说，无论理论计算还是现场试验都难以简洁地，快速地，并精确地获取汽轮机配汽端流动特性的真实情况。虽然汽轮机配汽端流动特性难以精确获取，但其流量特性(实际流量—阀位指令)可以很方便地被标记下来，并通过数值映射的方法予以高精度的还原。汽轮机流量特性试验恰恰就是这么一个“实际流量—阀位指令”的标记、映射、还原的过程。
理论和实践告诉我们，在初参数和阀序一定的条件下，倘若汽轮机调节级后压力确定了，则通过调节级的总流量便确定了，各调节阀的开度以及通过各喷嘴组的流量及工作情况(全开/非全开喷嘴组前压力、动叶前压力、反动度等等)也都确定了。也即是说，在初参数和阀序一定的条件下，汽轮机和各调节阀喷嘴组的通流能力与各调节阀阀位之间的关系是一定的，各参数之间能够相互映射，这一规律可认为是汽轮机流量特性试验的理论基础。
(2)调节阀重叠度的设定准则
调节阀的升程流量特性曲线在开度达到一定程度时会进入非线性区，此时通过调节阀的蒸汽流量随开度变化很小甚至几乎不变。因此，顺序阀控制方式运行的汽轮机在前一阀门尚未完全开启时，后续阀门必须提前开启，以补偿前阀的非线性特性，各调节阀之间存在一定的重叠度。重叠度从物理概念可区分为行程重叠度与压力重叠度。就当下而言，调节阀重叠度设定未出现明确的可实施的操作规范(虽然DL/T 824-2002《汽轮机电液调节系统性能验收导则》规定了局部速度不等率的允许范围，但对于电液调机组，局部速度不等率较难测量，且该指标只能做事后判断)。由于行程重叠度在现场通常不具备可实施性，压力重叠度被提及较多。一般认为压力重叠度比较适宜的范围在10％-15％之间，并没有具体确切数据，取值受人为因素影响较大。同时，在役机组当中，除哈汽200MW等级机组及东汽600MW等级机组外，还有很大一部分机组高压调节阀后未安装压力测点，压力重叠度更是无从谈起。这样一来，调节阀重叠度设定缺乏广谱适用的实施标准或依据。
毋庸置疑，在一定范围内，适当提高重叠度有助于避免调节阀油动机的剧烈动作，但设置的重叠度越大(不必要的安全富裕相应增多)，调节阀的节流损失也越大，对汽轮机组的经济运行越是不利。因此，合理设置重叠度，必须仔细研究调节阀的流量特性和节流特性，把握安全性与经济性之间的平衡。从已有文献来看，在重叠度整定过程中，还存在一些人为因素。对重叠度偏小，是较易从汽轮机流量特性中观测到的，但对于重叠度设置是否偏保守、安全富裕是否恰当以及节流损失对于汽轮机组热耗影响的数值量化，尚未见相关评价依据及试验案例。
发明内容
本发明的目的是，为实现汽轮机进汽流量的精确控制，本发明提供一种喷嘴配汽汽轮机流量特性整定方法。
本发明的技术方案是，将汽轮机配汽端(主汽阀、调节阀、全开/非全开调节级喷嘴组及动叶)假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力(即主蒸汽压力)、喷嘴后压力(即调节级压力)以及当量喷嘴压比(即调节级压力除以主蒸汽压力)等为变量，以“间接法”或“直接法”两种不同映射方法，对汽轮机的“实际流量——流量比——调节阀阀位指令”进行间接数值映射(当去除中间转换环节‘流量比’时，即为直接映射)，并通过设定“每单位进汽流量增幅下的调节阀开度限幅”和数值量化“调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度”等双重手段实现调节阀重叠度的精细化调整，从而得到与汽轮机实际流量特性相符的配汽函数，实现汽轮机在不同阀门管理方式下进汽流量的精确控制。
所述间接法，指经过中间转换环节“流量比”来间接数值映射汽轮机的“实际流量——调节阀阀位指令”函数关系；所述直接法，指直接数值映射汽轮机的“实际流量——调节阀阀位指令”函数关系。
本发明一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法包括以下步骤：
步骤1：现场试验：
不论配汽函数采用“直接法”还是“间接法”组态模式，汽轮机流量特性试验项目必须完成且仅需完成初参数一定条件下的单阀方式和在去除调节阀重叠度状态下顺序阀方式的流量特性测试。单阀下，需覆盖各调节阀开度100％～20％以下阀位的测试；顺序阀下，需覆盖四阀全开至CV1|CV2两阀40％以下阀位的测试；需记录的参数有机组负荷、主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令等。
试验前，机组退出自动发电控制系统(AGC)及DCS/DEH一次调频，以避免受电网频率波动的干扰；由运行人员将机组负荷升至90％额定负荷左右，并将所有高压调节阀全开，待参数稳定后，以当前主蒸汽压力/温度作为试验初始值。试验时，机组退出协调控制系统(CCS)协调控制方式，投入锅炉跟随(BF)方式，按试验初始值投入定压运行方式；DEH置阀位手动控制方式，手动缓慢减小负荷指令(或总阀位/FDEM指令)。通常，单阀方式流量特性试验，需完成高压调节阀100％～20％(最小阀位视高压调节阀流量特性而定)阀位的测试；顺序阀方式流量特性试验，需事先去除高压调节阀重叠度，并完成四阀全开(VWO工况)至首两阀40％(最小阀位视高压调节阀流量特性而定)阀位的测试。试验过程中，锅炉入炉煤种稳定，升降负荷控制好节奏，以保证主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在试验初始值附近(尽量做到主蒸汽压力不偏离初始值±0.2MPa、主蒸汽温度不偏离初始值±5℃)。需记录的试验参数有机组负荷、主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令等。
对原始数据处理：
以主蒸汽压力与主蒸汽温度的设计值为归一基准值，将不同试验阀位指令下的主蒸汽压力试验值与调节级压力试验值代入式(1)，逐一计算得到调节级压力修正值；按固定阀位下高压缸效率近似不变为准则，相应逐一修正调节级温度，整理得到若干组配汽计算所需的主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令等相关参数。
式中：P0、P0'、P2、P2'分别为主蒸汽压力设计值、主蒸汽压力试验值、调节级压力修正值和调节级压力试验值。
步骤2：实际流量的计算
以VWO工况数据为基准值，将试验数据代入式(2)，计算通过汽轮机的实际流量标幺值；同时，将实际流量等同于调节阀组总阀位指令。
式中：G、G*分别为汽轮机变工况和VWO工况下的实际流量；P2、为汽轮机变工况和VWO工况下的调节级压力；ν2、为汽轮机变工况和VWO工况下的调节级比容。
在汽轮机配汽计算过程中，无论实际流量抑或临界流量等均是以VWO工况的数值为基准值而得到的百分比形式的无量纲标幺值。
步骤3：所述配汽函数计算涵盖“直接法”组态模式和“间接法”组态模式，分别对应直接数值映射与间接数值映射；两种组态模式各自均包括单阀方式和顺序阀方式的配汽函数计算；其中，顺序阀配汽函数的计算，首先要进行无重叠度顺序阀配汽函数的计算，再做有重叠度顺序阀配汽函数的计算。
本发明“间接法”组态模式中，配汽函数计算步骤：
1)“间接法”单阀方式配汽函数和无重叠度顺序阀配汽函数：
本发明将汽轮机配汽端(含主汽阀、调节阀组及调节级)假想为一个当量喷嘴，以当量喷嘴前压力(即主蒸汽压力)、当量喷嘴后压力(即调节级压力)以及当量喷嘴压比(即调节级压力除以主蒸汽压力)等为变量，建立当量喷嘴的流量计算公式。
分别将单阀方式和去除调节阀重叠度状态下的顺序阀方式的试验数据，代入式(3)计算得到单阀方式/顺序阀方式下的单阀流量修正函数及顺序阀背压修正函数以及既定阀序下的各个调节阀的调门流量开度函数；单阀方式下的各个调节阀的调门流量开度函数依据其在单阀方式下的试验数据来计算整理；顺序阀方式下的各个调节阀的调门流量开度函数分别依据其在顺序阀方式既定阀序下的试验数据来计算整理：
式中：G、Gcr分别为当量喷嘴的实际流量和临界流量；β为当量喷嘴的流量比；εn为当量喷嘴的压比,Po为当量喷嘴前压力，即主蒸汽压力；P2为当量喷嘴后压力，即调节级压力；εcr为当量喷嘴的临界压比(可取0.546)。
将既定阀序下单个调节阀全关和全开时的当量喷嘴临界流量以及阀位指令进行线性折算，即可获得单个调节阀的流量分配函数中的K/B值。
至此，可得到“间接法”单阀方式配汽函数和无重叠度顺序阀配汽函数。
关于当量喷嘴临界压比的取值说明：汽轮机流量特性是其本身固有的一种特性，无论“间接法”还是“直接法”都不过是一个类似黑箱子的处理过程，其并非反映汽轮机配汽端流动特性的真实情况。对于当量喷嘴的临界压比的取值，建议取0.546即可，其不过是数值映射过程中的传递量，不必细究其准确性。虽然不同临界压比计算得到的背压修正曲线有明显差异，看似会影响配汽计算的准确性，但事实上，这种差异会在单个调节阀的调门流量开度函数F(X4)环节抵消，前提是单个调节阀的调门流量开度函数F(X4)也使用相同的临界压比来计算。
2)有重叠度顺序阀配汽函数：
选择100％负荷和70％负荷两个工况点，事先去除调节阀重叠度，分别维持机组负荷不变，以0.1MPa/min为步率，连续变化主蒸汽压力，调门开度随之发生变化，在三阀点和两阀点前/后调节阀开启衔接区间内，实测随调门开度变化下的高压缸有效焓降的变化趋势，并数值量化调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度；以每单位进汽流量指令增/减1％，单个调门开度指令变化不超5％为安全原则，并依照调节阀节流损失对于机组热耗的影响程度，通过单个调节阀的流量特性的反向映射，得到有重叠度顺序阀配汽函数。
单阀/顺序阀下的背压修正函数F(X1)/F(X3)、KX+B流量分配函数以及单个调节阀的流量特性函数F(X4)的具体求解过程如下所述：
(1)背压修正函数
将单阀工况/顺序阀工况下的试验数据，代入式(3)，即可计算得到任一调节级压力下当量喷嘴的实际流量、流量比和临界流量的数值对应关系，即背压修正函数F(X1)/F(X3)；进而绘制成单阀工况/顺序阀工况下的背压修正曲线。顺序阀下的背压修正函数F(X1)曲线以VWO工况的实际流量为标幺值；单阀下的背压修正函数F(X3)曲线以VWO工况的临界流量为标幺值。
由于单阀工况/顺序阀工况下对应相同调节级压力(流量比)时的调节级温度最大相差近20℃，使得单阀工况/顺序阀工况下该调节级压力(流量比)相对应的实际流量与临界流量间均有明显差异。因此，本发明强调配汽计算过程中，尽量分别计算单阀/顺序阀的背压修正函数F(X1)/F(X3)。
(2)KX+B流量分配函数
将既定阀序下单个调节阀全关和全开时的当量喷嘴临界流量以及阀位指令进行线性折算，即可获得单个调节阀的K/B值。
(3)单个调节阀的流量特性函数F(X4)
依据既定阀序下的顺序阀(去除重叠度)流量特性试验，整理出单个调节阀全关和全开时的当量喷嘴临界流量，并以两者差值为标幺值，依照调节阀阀位指令逐一计算，可得到该调节阀阀位从0％至100％过程中的临界流量相对值——阀位指令的数值对应关系，即单个调节阀的流量特性函数F(X4)。
函数F(X4)切不可理解为单个调节阀的“实际流量——阀位指令”的数值对应关系，否则失去了间接映射的本意。
传统观点认为对于“间接法”组态模式而言，单个调节阀的流量特性试验结果不受顺序阀阀序的影响，即便在阀序出现调整时，也可直接应用。但事实上，即便同一调节阀在不同阀序下的流量特性函数也是有所差异的。为保证配汽计算能够客观地映射并准确地还原汽轮机的实际流量特性，对于单个调节阀的流量特性仍需按照既定阀序来标记、映射相关试验数据：即在顺序阀下，CV1-4的流量特性函数F(X4)分别依据其在顺序阀工况既定阀序下的试验数据来计算整理；单阀下，CV1-4的流量特性函数F(X4)依据其在单阀工况下的试验数据来计算整理。
然而，在图1中，函数F(X4)是单阀和顺序阀的共用函数。这时，函数F(X4)的填写就应当兼顾单阀和顺序阀两者的流量特性。确切的说，CV3和CV4的流量特性函数F(X4)应依据它们在顺序阀工况既定阀序下的试验数据来计算得到；考虑到顺序阀下低负荷通常采用阀点滑压运行方式，CV1|CV2趋近全开状态，这样它们在顺序阀下的流量特性准确与否并无太多现实意义，因此，为兼顾单阀流量特性，CV1|CV2的流量特性函数F(X4)应依据它们在单阀工况下的试验数据来计算得到。如此一来，汽轮机的整体流量特性与实际情况的偏差就会非常小，单阀/顺序阀切换过程，负荷波动也较少。
(4)重叠度的设定
无论对于“直接法”组态模式还是“间接法”组态模式，重叠度的设定都是配汽计算的关键环节。
本发明建议在设定每单位进汽流量增幅下的调节阀开度限幅的基础上，通过减小调节阀的节流损失完成重叠度的精细化调整(实施过程中，应当维持调节阀重叠区域的流量特性的线性平滑)。具体过程为：1、以流量指令增/减1％，单个调节阀阀位指令变化不超5％为安全原则，通过单个调节阀流量特性的反向映射，来完成重叠区域内阀位指令的初步设定；2、选择100％负荷和70％负荷两个工况点，分别维持负荷不变(进汽流量大致相同)，以0.1MPa/min为步率连续变化主蒸汽压力，在三阀点和两阀点前/后调节阀开启衔接区间内(事先去除调节阀重叠度)，实测随调节阀开度变化下的高压缸有效焓降的变化趋势，数值量化调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度，并以此为试验依据，进一步精细化调节阀重叠度的设定，以减小节流损失。
依照本发明所给出的方法，可以形成一套既保障阀点工况下调速系统安全运行，又能降低阀点滑压运行配汽机构固有节流损失的广谱适用的调节阀重叠度设定标准或依据。
(5)调节阀组流量特性的获得
在获取F(X1)、F(X2)、F(X3)、F(X4)以及KX+B等中间转换函数后，填入图1相应位置，即可实现“间接法”组态模式的配汽计算。
本发明“直接法”组态模式的配汽函数计算：
“直接法”组态模式包括，顺序阀方式配汽函数和单阀方式配汽函数。
(1)顺序阀(无重叠度)配汽函数F(X1)：依据去除调节阀重叠度状态下的顺序阀方式的试验数据，由所述步骤2可整理得出“直接法”无重叠度顺序阀配汽函数；再以每单位进汽流量指令增/减1％，单个调门开度指令变化不超5％为安全原则，并依照调节阀节流损失对于机组热耗的影响程度，通过单个调节阀的流量特性的反向映射，得到有重叠度顺序阀配汽函数。。
(2)单阀配汽函数F(X2)：依据单阀方式的试验数据，由所述步骤2可整理得出“直接法”单阀方式配汽函数。具体过程为：将单阀方式下的“实际流量——各调节阀阀位指令”数值对应关系中的“实际流量”等同于“调节阀组总阀位指令”，即可得到“直接法”单阀管理方式的配汽函数F(X2)。
在“直接法”组态模式下，当总阀位指令增加1％时，各调节阀直接开至实际流量增加1％的位置上，汽轮机进汽流量自然能被精确控制。
汽轮机流量特性试验，是现场精确整定汽轮机配汽函数的有效手段。本发明基于汽轮机原理，对汽轮机流量特性试验原理、步骤、要点以及调节阀重叠度设定依据进行了分析和总结，可为喷嘴配汽机组流量特性整定工作以及配汽端运行方式综合优化控制提供理论参考依据，实践指导意义突出。
本发明与现有汽轮机组流量特性试验方法相比，较大地改进了以往常规试验方法的不足，可保证汽轮机在不同阀控方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；并且调节阀重叠度设置能在确保调节阀及其配套设备的安全运行的前提下尽量减小调节阀的节流损失,充分发挥喷嘴配汽机组的阀点效应在运行经济性方面的优势。
附图说明
图1为“间接法”组态模式示意图；
图2为“直接法”组态模式示意图；
图3为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后的单阀/顺序阀背压修正曲线示意图；
图4为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后配汽曲线示意图；
图5为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后汽轮机流量特性曲线示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法,其能够依据现场试验数据，整定汽轮机DEH控制系统的配汽函数，以实现汽轮机进汽流量的精确控制。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法，包括以下步骤：
步骤1：现场试验。
汽轮机流量特性试验项目都应当在初参数一定条件下，完成单阀和顺序阀(去除调节阀重叠度)下的相关参数的测试。
试验前，机组退出自动发电控制系统(AGC)及DCS/DEH一次调频，以避免受电网频率波动的干扰；由运行人员将机组负荷升至90％额定负荷左右，并将所有高压调节阀全开，待参数稳定后，以当前主蒸汽压力/温度作为试验初始值。试验时，机组退出协调控制系统(CCS)协调控制方式，投入锅炉跟随(BF)方式，按试验初始值投入定压运行方式；DEH置阀位手动控制方式，手动缓慢减小负荷指令(或总阀位/FDEM指令)。通常，单阀方式流量特性试验，需完成高压调节阀100％～20％(最小阀位视高压调节阀流量特性而定)阀位的测试；顺序阀方式流量特性试验，需事先去除高压调节阀重叠度，并完成四阀全开(VWO工况)至首两阀40％(最小阀位视高压调节阀流量特性而定)阀位的测试。试验过程中，锅炉入炉煤种稳定，升降负荷控制好节奏，以保证主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在试验初始值附近(尽量做到主蒸汽压力不偏离初始值±0.2MPa、主蒸汽温度不偏离初始值±5℃)。需记录的试验参数有机组负荷、主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令等。
以主蒸汽压力与主蒸汽温度的设计值为归一基准值，将不同试验阀位指令下的主蒸汽压力试验值与调节级压力试验值代入式(1)，逐一计算得到调节级压力修正值；按固定阀位下高压缸效率近似不变为准则，相应逐一修正调节级温度，整理得到若干组配汽计算所需的主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令等相关参数。
步骤2：实际流量及调节阀组总阀位指令的计算
以VWO工况数据为基准值，将试验数据代入式(2)，计算通过汽轮机的实际流量标幺值；同时，将实际流量等同于调节阀组总阀位指令。
步骤3：配汽函数的计算
将汽轮机配汽端(含主汽阀、调节阀组及调节级)假想为一个当量喷嘴，以当量喷嘴前压力(即主蒸汽压力)、当量喷嘴后压力(即调节级压力)以及当量喷嘴压比(即调节级压力除以主蒸汽压力)等为变量，建立当量喷嘴的流量计算公式，即式(3)。
根据试验数据,按既定阀序，依据式(3)逐一计算单阀/顺序阀下的背压修正函数F(X1)/F(X3)以及单个调节阀的流量特性函数F(X4)；
以流量指令增/减1％，单个调节阀阀位指令变化不超5％为安全原则，通过单个调节阀流量特性的反向映射，来完成重叠区域内阀位指令的初步设定；数值量化调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度，并以此为试验依据，进一步精细化调节阀重叠度的设定，以减小节流损失。
在获取F(X1)、F(X2)、F(X3)、F(X4)以及KX+B等中间转换函数后，填入图1相应位置，即可实现“间接法”组态模式的配汽计算。
下面内容选取某厂1号汽轮机为例按发明方法进行流量特性试验。某厂1号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的CLN350-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、反动凝汽式汽轮机。由于该汽轮机最大出力工况通流能力超出设计值较多，该厂依据制造厂的调节级喷嘴修复方案，对1号机四组喷嘴腔室进行了部分封堵。因而，原汽轮机数字电液控制系统(DEH)的配汽函数已不符合改造后汽轮机的实际流量特性，有必要对DEH控制系统配汽函数重新进行整定。具体参考图1、3、4、5，图1为“间接法”组态模式示意图，图3为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后的单阀/顺序阀背压修正曲线示意图，图4为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后配汽曲线示意图，图5为本发明的具体实施方式中,350MW超临界汽轮机机组应用本发明得到的整定前/后汽轮机流量特性曲线示意图。结合图4、图5，可以看出在1号机调节级喷嘴封堵后，按原配汽曲线进行汽轮机进汽流量调节时，无论在单阀方式下还是在顺序阀方式下均存在实际流量响应不足的缺陷。整定后的配汽函数遵循调节级喷嘴封堵后汽轮机的实际流量特性，较整定前大幅提前调节阀的开启时机，并适量增大了同一FDEM指令下的调节阀阀位指令，因而，整定后的汽轮机流量特性与标定参照线基本吻合，进汽流量调节品质较整定前有明显改善。
以上对本发明所提供的一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种喷嘴配汽汽轮机流量特性整定方法，其特征在于，所述方法将汽轮机配汽端假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力、当量喷嘴后压力以及当量喷嘴压比为变量，以“间接法”或“直接法”两种不同映射方法，并通过设定“每单位进汽流量指令增幅下的调门开度限幅”和数值量化“调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度”双重手段实现调节阀重叠度的精细化调整，从而得到与汽轮机实际流量特性相符的配汽函数，实现汽轮机在不同阀门管理方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；
所述方法包括以下步骤：
步骤1：现场试验及原始数据整理；
不论配汽函数采用“直接法”还是“间接法”组态模式，汽轮机流量特性试验项目必须完成且仅需完成初参数一定条件下的单阀方式和在去除调节阀重叠度状态下顺序阀方式的流量特性测试；
以主蒸汽压力与主蒸汽温度的设计值为归一基准值，将不同试验阀位指令下的主蒸汽压力试验值与调节级压力试验值代入(1)，逐一计算得到调节级压力修正值；按固定阀位下高压缸效率近似不变为准则，相应逐一修正调节级温度，整理得到若干组配汽计算所需的主汽参数、调节级参数、总阀位指令、各调节阀阀位指令相关参数；
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<mi>P</mi>
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<mi>P</mi>
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<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中：P0、P0’、P2、P2’分别为主蒸汽压力设计值、主蒸汽压力试验值、调节级压力修正值和调节级压力试验值；
步骤2：实际流量的计算
以VWO工况数据为基准值，将试验数据代入(2)，计算通过汽轮机的实际流量标幺值；同时，将实际流量等同于调节阀组总阀位指令；
<mrow>
<mi>G</mi>
<mo>=</mo>
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<mi>P</mi>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中：G、G*分别为汽轮机变工况和VWO工况下的实际流量；P2、为汽轮机变工况和VWO工况下的调节级压力；v2、为汽轮机变工况和VWO工况下的调节级比容；
步骤3：所述配汽函数计算涵盖“直接法”组态模式和“间接法”组态模式，分别对应直接数值映射与间接数值映射；
所述“间接法”组态模式中，配汽函数计算步骤为：
1)“间接法”单阀方式配汽函数和无重叠度顺序阀配汽函数：
分别将单阀方式和去除调节阀重叠度状态下的顺序阀方式的试验数据，代入式(3)计算得到单阀方式/顺序阀方式下的单阀流量修正函数及顺序阀背压修正函数以及既定阀序下的各个调节阀的调门流量开度函数；单阀方式下的各个调节阀的调门流量开度函数依据其在单阀方式下的试验数据来计算整理；顺序阀方式下的各个调节阀的调门流量开度函数分别依据其在顺序阀方式既定阀序下的试验数据来计算整理：
<mrow>
<mi>G</mi>
<mo>=</mo>
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<mi>G</mi>
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<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
式中：G、Gcr分别为当量喷嘴的实际流量和临界流量；β为当量喷嘴的流量比；εn为当量喷嘴的压比,Po为当量喷嘴前压力，即主蒸汽压力；P2为当量喷嘴后压力，即调节级压力；εcr为当量喷嘴的临界压比，取值为0.546；
将既定阀序下单个调节阀全关和全开时的当量喷嘴临界流量以及阀位指令进行线性折算，即可获得单个调节阀的流量分配函数KX+B的比例系数K与常数B的值；
至此，可得到“间接法”单阀方式配汽函数和无重叠度顺序阀配汽函数；
2)有重叠度顺序阀配汽函数：
选择100％负荷和70％负荷两个工况点，事先去除调节阀重叠度，分别维持机组负荷不变，以0.1MPa/min为步率，连续变化主蒸汽压力，调门开度随之发生变化，在三阀点和两阀点前/后调节阀开启衔接区间内，实测随调门开度变化下的高压缸有效焓降的变化趋势，并数值量化调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度；以每单位进汽流量指令增/减1％，单个调门开度指令变化不超5％为安全原则，并依照调节阀节流损失对于机组热耗的影响程度，通过单个调节阀的流量特性的反向映射，得到有重叠度顺序阀配汽函数；
所述“直接法”组态模式包括，顺序阀方式配汽函数和单阀方式配汽函数；
1)依据去除调节阀重叠度状态下的顺序阀方式的试验数据，由所述步骤2可整理得出“直接法”无重叠度顺序阀配汽函数；再以每单位进汽流量指令增/减1％，单个调门开度指令变化不超5％为安全原则，并依照调节阀节流损失对于机组热耗的影响程度，通过单个调节阀的流量特性的反向映射，得到有重叠度顺序阀配汽函数；
2)依据单阀方式的试验数据，由所述步骤2可整理得出“直接法”单阀方式配汽函数。
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