CN113914941A - 抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法及系统。本发明的阀序优化方法包括：利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；确定最适合机组的阀序开启方式。本发明进一步优化顺序阀阀序的组合开启方式，能更好地减小汽流力对汽轮机转子的影响，抑制汽流激振现象。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机阀门控制领域，具体地说是一种抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法及系统。
背景技术
随着大型机组的发电容量不断提高，进汽参数也进一步提高，导致对高压转子的激振力增加，严重时高压转子容易出现失稳，产生大量的低频振动，形成汽流激振的故障现象，因为当每个高压调节阀开启时，汽流力会对转子产生一个合成弯矩与一个切向力，机组处于单阀模式下，四个阀门产生的汽流力相互抵消，而处于顺序阀模式下，第一阀与第二阀所产生的汽流力会相互抵消，而当第三阀与第四阀开启时，往往会因两个高压调节阀开启方式不匹配，造成不平衡的汽流力产生，从而破坏轴承原有的载荷，改变轴瓦特性，引起汽流激振的产生，特别是部分增容改造机组尤为明显，极易诱发高压转子大振动或瓦温高，远超汽轮机振动报警值，对机组带负荷能力、安全性、设备寿命造成巨大的影响。
针对汽流激振故障可采取改变高压调节阀阀序、改进密封装置形式、增加轴瓦阻尼和稳定性、增大转子与隔板之间的轴向间隙等相关处理措施来抑制治理，其中改变高压调节阀阀序的方法因可进行在线实施，成为优选处理方式，而目前采用的是改变高压调节阀开启的先后顺序，存在一定的局限性，无法完全有效地在线抑制汽流激振，还应进一步对调门阀续进行优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是进一步提升调门阀序优化精度，提供一种抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法及系统，其在已有的阀序基础上，增加第三阀与第四阀开启重叠度，优化在第四阀开启过程中，使第三阀与第四阀形成“平行式”组合开启方式，更好地减小汽流力，在线抑制汽流激振对轴振的影响。
为此，本发明采用如下的技术方案：抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，其包括步骤：
步骤1、利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；
步骤2、利用所述的1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号，生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；
步骤3、根据所述的1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；
步骤4、根据第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度，得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；
步骤5、根据步骤4所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；新阀序设置后，如轴振动值未达到最佳轴振动值，则重新选择阀序；
步骤6、根据不同组合开启方式下产生的轴振值大小，确定最适合机组的阀序开启方式。
进一步地，利用最高轴振峰值与最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀与第四阀的“平行式”组合开启方式，具体包括：
①第三阀阀位，考虑机组热效率方面，从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；(阀门开度在较大开度下开启其节流损失较小，较大开度是相对于最小开度来说)；
②第四阀阀位，覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
③“平行式”组合开启方式为：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c(即两个阀都以相同的开度间隔同时开启)，c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
进一步地，第三阀与第四阀平行开启策略逻辑如下：首先由确定的第三阀阀位中逆序依次由第三阀阀位函数、第三阀重叠度函数、第三阀顺序阀函数插值计算出所对应的主蒸汽流量指令，再由主蒸汽流量指令按顺序经由第四阀顺序阀函数计算出第四阀重叠度函数的输入，由确定的第四阀阀位逆序经由第四阀阀门函数插值获得第四阀重叠度函数的输出，从而确定第四阀重叠度函数。
进一步地，所述的第三阀和第四阀均为高压调节阀。
本发明采用的另一种技术方案为：抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其包括：
阀位信号获取单元：利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；
阀位趋势图生成单元：利用所述的1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号，生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；
阀位对轴振影响程度的获取单元：根据所述的1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；
第三阀、第四阀阀位确定单元：根据第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度，得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；
组合开启方式确定单元：根据所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；新阀序设置后，如轴振动值未达到最佳轴振动值，则重新选择阀序；
最佳开启方式确定单元：根据不同组合开启方式下产生的轴振值大小，确定机组的最佳开启方式。
进一步地，利用最高轴振峰值与最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀与第四阀的“平行式”组合开启方式，具体包括：
①第三阀阀位，考虑机组热效率方面，从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；(阀门开度在较大开度下开启其节流损失较小)；
②第四阀阀位，覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
③“平行式”组合开启方式为：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c(即两个阀都以相同的开度间隔同时开启)，c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
本发明具有的有益效果如下：本发明进一步优化顺序阀阀序的组合开启方式，能更好地减小汽流力对汽轮机转子的影响，抑制汽流激振现象，从而达到减振的效果，提升机组的安全性，使机组可长期安全运行。
本发明可应用于各种类型的额定功率为300MW、600MW汽轮发电机组的汽流激振故障治理中。
附图说明
图1为本发明抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法的流程图；
图2为修正前2号瓦轴振与第三阀、第四阀位趋势图；
图3为本发明第三阀与第四阀平行开启策略逻辑确定图；
图4为经本发明修正后2号瓦轴振与第三阀、第四阀位趋势图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。
某电厂3号机组选用上海汽轮机厂按美国西屋公司提供的技术制造的N600-16.7/538/538型600MW亚临界、中间再热式、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机，发电机选用上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-600-2型水氢冷却发电机，机组配有一套3500型的TSI监测系统，可用于轴振采集仪采集轴振信号，每个轴承在45°、135°方向各配置一个涡流传感器，用于测量轴振。
该机组高负荷工况下单阀方式运行，2号瓦轴振值为30μm左右，切换至顺序阀方式运行，2号瓦最大轴振达185μm，经测试，轴振增大是由大量的低频分量所引起的，属于典型的汽流激振现象。将本发明应用于此机组。
实施例1
如图1所示的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，包括如下步骤：
步骤1：通过获取机组原顺序阀开启顺序时，第三阀、第四阀阀位与1、2号瓦轴振的数据信号。
第三阀、第四阀阀位与1、2号瓦轴振数据信号由机组配备的监测数据采集系统获得。
步骤2：根据所述的采集信号，获取1号、2号瓦轴振和第三阀、第四阀阀位趋势图。
第三阀、第四阀阀位与1、2号瓦轴振趋势图由机组配备的监测数据采集系统生成。
步骤3：根据所述的趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度。
步骤4：根据所述的1、2号瓦轴振影响程度，得出相应的最高轴振峰值与最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，如图2所示。
附图2为修正前2号瓦轴振与第三阀、第四阀位趋势图。
步骤5：根据所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；
(1)第三阀阀位，第三阀阀位，考虑机组热效率方面，应从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；
(2)第四阀阀位，应覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
(3)“平行式”组合开启方式：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c，(两个阀都以相同的开度间隔同时开启)c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
该机组所得出2号瓦轴振最高峰值所对应的第四阀阀位是1.5％、5％、7％，选定的初始组合方式下第三阀初始开度为30％，第四阀初始开度为0％，以3％的间隔“平行式”开启。
需要说明的是第三阀、第四阀的“平行式”开启方式在DEH控制组态中的确定方式：根据步骤4中所确定的振动峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，如附图3。
图3为第三阀与第四阀平行开启策略逻辑确定图。
由附图3可知，首先由确定的第三阀阀位中逆序依次由第三阀阀位函数、第三阀重叠度函数、第三阀顺序阀函数插值计算出所对应的主蒸汽流量指令(总流量指令)，再由主蒸汽流量指令按顺序经由第四阀顺序阀函数计算出第四阀重叠度函数的输入，由确定的第四阀阀位逆序经由第四阀阀门函数插值获得第四阀重叠度函数的输出，从而确定第四阀重叠度函数。例如：确定的第三阀和第四阀开启组合方式为第三阀开度为30％/35％/40％，第四阀开度为0％/5％/10％，计算相应的三个点对(-13.9，0)，(-7.5，7.5)，(1.4，18.8)，将这三点插入到原第三阀、第四阀重叠度曲线，即可精确实现第三阀和第四阀“平行式”开启。
步骤6：将上述第三阀、第四阀不同“平行式”组合开启方式应用于该机组，得出下列不同“平行式”组合开启时2号瓦轴振值，见表1。
表1第三阀、第四阀不同组合开启方式下2号瓦轴振列表
根据表1所示数据，显示第三种“平行式”组合开启方式轴振最小，最大振动从185μm下降至102μm，如附图4，修正后2号瓦轴振与第三阀、第四阀位趋势图，并应用于机组日常运行之中，保障了机组的安全经济运行。
本发明提供了一种可靠的大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，改变了4台机组的原有顺序阀阀序，有效地降低了其运行时的振动值，特别适用于大型汽轮发电机组阀序优化。
实施例2
本实施例提供一种抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其包括：
阀位信号获取单元：利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；
阀位趋势图生成单元：利用所述的1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号，生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；
阀位对轴振影响程度的获取单元：根据所述的1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；
第三阀、第四阀阀位确定单元：根据第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度，得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；
组合开启方式确定单元：根据所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；新阀序设置后，如轴振动值未达到最佳轴振动值，则重新选择阀序；
最佳开启方式确定单元：根据不同组合开启方式下产生的轴振值大小，确定机组的最佳开启方式。
具体地，利用最高轴振峰值与最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀与第四阀的“平行式”组合开启方式，具体包括：
①第三阀阀位，考虑机组热效率方面，应从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；(阀门开度在较大开度下开启其节流损失较小)；
②第四阀阀位，覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
③“平行式”组合开启方式为：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c(即两个阀都以相同的开度间隔同时开启)，c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
第三阀与第四阀平行开启策略逻辑如下：首先由确定的第三阀阀位中逆序依次由第三阀阀位函数、第三阀重叠度函数、第三阀顺序阀函数插值计算出所对应的主蒸汽流量指令，再由主蒸汽流量指令按顺序经由第四阀顺序阀函数计算出第四阀重叠度函数的输入，由确定的第四阀阀位逆序经由第四阀阀门函数插值获得第四阀重叠度函数的输出，从而确定第四阀重叠度函数。
所述的第三阀和第四阀均为高压调节阀。
应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
Claims (8)
1.抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1、利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；
步骤2、利用所述的1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号，生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；
步骤3、根据所述的1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；
步骤4、根据第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度，得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；
步骤5、根据步骤4所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；新阀序设置后，如轴振动值未达到最佳轴振动值，则重新选择阀序；
步骤6、根据不同组合开启方式下产生的轴振值大小，确定最适合机组的阀序开启方式。
2.根据权利要求1所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，其特征在于，利用最高轴振峰值与最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀与第四阀的“平行式”组合开启方式，具体包括：
①第三阀阀位，考虑机组热效率方面，从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；
②第四阀阀位，覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
③“平行式”组合开启方式为：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c，c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
3.根据权利要求2所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，其特征在于，第三阀与第四阀平行开启策略逻辑如下：首先由确定的第三阀阀位中逆序依次由第三阀阀位函数、第三阀重叠度函数、第三阀顺序阀函数插值计算出所对应的主蒸汽流量指令，再由主蒸汽流量指令按顺序经由第四阀顺序阀函数计算出第四阀重叠度函数的输入，由确定的第四阀阀位逆序经由第四阀阀门函数插值获得第四阀重叠度函数的输出，从而确定第四阀重叠度函数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化方法，其特征在于，所述的第三阀和第四阀均为高压调节阀。
5.抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其特征在于，包括：
阀位信号获取单元：利用机组原有的顺序阀阀序，进行正常负荷升降，获取1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号；
阀位趋势图生成单元：利用所述的1、2号瓦轴振信号与第三阀、第四阀阀位信号，生成1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图；
阀位对轴振影响程度的获取单元：根据所述的1、2号瓦轴振与第三阀、第四阀阀位趋势图，获取第三阀、第四阀在开启过程中1、2号瓦轴振值，得出第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度；
第三阀、第四阀阀位确定单元：根据第三阀、第四阀阀位对1、2号瓦轴振的影响程度，得出相应的最高、最低轴振峰值，并确定最高、最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位；
组合开启方式确定单元：根据所得到的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀和第四阀的“平行式”组合开启方式；新阀序设置后，如轴振动值未达到最佳轴振动值，则重新选择阀序；
最佳开启方式确定单元：根据不同组合开启方式下产生的轴振值大小，确定机组的最佳开启方式。
6.根据权利要求5所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其特征在于，利用最高轴振峰值与最低轴振峰值所对应的第三阀、第四阀阀位，确定第三阀与第四阀的“平行式”组合开启方式，具体包括：
①第三阀阀位，考虑机组热效率方面，从多个阀门开度中选择较大阀门开度开启；
②第四阀阀位，覆盖原开启顺序下得到的1、2号瓦最高轴振峰值所对应的阀位；
③“平行式”组合开启方式为：第三阀初始开度设为a，第四阀初始开度设为b，当第三阀的开度开至a后第四阀开始开启，第三阀的开度开至a+c时第四阀的开度开至b+c，c表示开度间隔，以此类推逐步开启。
7.根据权利要求6所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其特征在于，第三阀与第四阀平行开启策略逻辑如下：首先由确定的第三阀阀位中逆序依次由第三阀阀位函数、第三阀重叠度函数、第三阀顺序阀函数插值计算出所对应的主蒸汽流量指令，再由主蒸汽流量指令按顺序经由第四阀顺序阀函数计算出第四阀重叠度函数的输入，由确定的第四阀阀位逆序经由第四阀阀门函数插值获得第四阀重叠度函数的输出，从而确定第四阀重叠度函数。
8.根据权利要求5-7任一项所述的抑制大型汽轮发电机组汽流激振的阀序优化系统，其特征在于，所述的第三阀和第四阀均为高压调节阀。
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