閥門流量特性優化工程方案

　　典型案例回顧
　　
　　某電廠#1機組投入商業運行1年后，為優化機組冷門流量特性，提高經濟效益，進行了單閥至順序閥的切換，但由于汽輪機廠未提供閥門流量特性曲線，致使在切換過程中負荷波動較大。之后，在新華公司技術人員的指導和幫助下，通過現場試驗獲得了機組的實際閥門流量特性數據，再利用新華公司的方法，計算出閥門流量特性補償曲線，順利地完成了單閥至順序閥的切換。
　　
　　順序閥投運后，單臺機組直接節煤折合人民幣五百多萬元/年，加上機爐輔機設備節能降耗，該機組投入順序閥運行后，一年下來節約的經濟效能非常可觀。
　　
　　技術分析
　　
　　DEH-IIIA系統系統對汽輪機的功率調節是通過改變調節閥門的開度，調節進入汽輪機的蒸汽流量來實現的。閥門流量特性是指流經閥門的蒸汽與閥門開度的對應關系，它直接影響著調節系統的品質和機組運行的經濟性，不僅要求單閥有符合要求的閥門流量特性。
　　
　　閥門流量特性曲線就是流量向閥門開度轉換的函數。如果流量曲線與實際有誤差，則在閥門切換過程中負荷變化就比較大。相差較大時，則會導致諸多其它的問題。如單多閥切換過程中機組負荷擾動大，軸承溫度升高、軸振動增大，汽輪機主要運行參數出現異常變化等，嚴重時將直接影響到機組的安全運行。
　　
　　解決方案
　　
　　理想情況下，閥門的流量特性可以通過理論計算獲得。但由于閥門在不同開啟位置時，zui小通流面積不是常數，又因擴壓管的存在，使閥門喉部壓力與閥后壓力不等，加之擴壓效率隨工況的變化而變化，便得蒸汽壓力沿流程的變化規律也跟隨變化，因此，理論計算值與實際值常存在著一定的偏差。
　　
　　因此，在實際應用中，通常借助試驗整定和優化閥門流量特性曲線。目前，新華公司已總結規范了國內常見的各種類型機組的閥門特性試驗的標準措施，包括試驗條件的準備、試驗方法、試驗步驟、注意事項，以及根據試驗結果對組態進行修改的方法和步驟等。
　　
　　另外，新華公司通過總結多年的實踐經驗，目前對閥門流量特性曲線優化整定時，基本上可以利用現場機組實際運行的歷史數據進行計算，而無需安排專門的閥門特性試驗過程。當然運行數據的積累時間會比試驗方式要求，對不方便進行專門的閥門特性試驗的機組應該是有效的。
　　
　　利用優化整定后的閥門流量特性曲線進行單多閥管理，可以大提高機組運行的經濟性能和控制穩定性，表現在：
　　
　　單多閥切換進行更平穩，負荷擾動較小。
　　
　　減小切換及負荷增減過程中對汽輪機重要參數的影響，保證機組安全穩定地運行，機組負荷變化過程中，汽流變化平緩，瓦溫、振動能夠得到一定的改善，不會出現較大變化，保證機組安全穩定地運行。
　　
　　可以方便修改閥門的開啟順序，進一步改善和提高機組運行效率。
　　
　　附錄一：DEH-IIIA中的閥門管理
　　
　　DEH-IIIA數字電液調節系統，由于采用油動機與閥門一一對應的配置方式，調門單獨控制，可以任意組配閥門進汽方式，故具備方便的閥門管理功能。DEH-IIIA中的閥門管理分為單閥控制方式和多閥控制方式。
　　
　　單閥控制方式由于高調門開度相同，是一種全周進汽的節流調節方式。優點是在機組剛啟動或缸溫在溫態以下時，缸體變形等。單閥方式運行時，每個調門都在節流，負荷越低調門開度越小，節流損失越大，極大地影響了電廠的經濟性能。
　　
　　多閥控制方式是指運行時各個高壓調門的開啟順序不同，處于不同開度，是一種部分進汽的噴嘴調節方式。由于在多閥方式時，任何負荷下只有其中一個調門在控制位置，牌節流狀態。其它調門無節流損失，處于全開或全關位置，機組節流損失小，所以經濟性能顯著。
　　
　　DEH-IIIA中的閥門管理任務由軟件系統完成，主要程序如下：　　
　　閥門特性曲線產生程序
　　
　　單閥控制程序
　　
　　多閥控制程序
　　
　　單/多閥轉換控制程序
　　
　　閥門管理方塊圖和特性曲線如下示例：
　　
　　DEH-IIIA中負荷控制的原理是：控制系統根據機組負荷要求，計算出與當時主汽參數相對應的流量值，經過高低負荷限制，輸出到閥門管理程序，通過閥門管理程序換算成與之相對應的閥門開度。單閥運行時，汽輪機總的流量信號平均加到各個高壓調節門上。順序閥控制時，流入汽輪機的蒸汽流量是各閥門流量的總和，它將按順序依次加到GV1-GV4上，各閥門按順序啟閉。相臨的兩個閥在開啟時有一定的重疊度（前一閥尚未*開啟，下一閥便提前打開，這提前開啟的量，即為閥門的重疊度）。通常認為當閥門前后的壓力比P2/P1=0.95~0.98時，閥門就算全開。重疊度的選取要經過方案比較，一般以前一閥門開至閥門前、后一閥就開始開啟為合適。而閥門流量特性曲線就是流量向閥門開度轉換的函數。如果流量曲線與實際有誤差，則在閥門切換過程中負荷變化就比較大。
　　
　　附錄二：閥門特性曲線優化計算數據的采集要求
　　
　　1.機組以單閥方式沖轉，帶負荷，要求有高調門全開的數據，這點可能需要全開后滑壓或在鍋爐意外時參數的降低來實現。一旦閥門全開，一個完整的單閥數據就有了。
　　
　　2.為避免由于未完善的閥門特性不準引起閥門切換時的負荷擾動，單/多閥切換在高調門全開后進行，切除DEH側功率/調壓回路，機組切換到多閥方式。切換后機組保持全開，負荷的擾動僅在于參數的變化上。
　　
　　3.機組切至多閥運行后維持多閥運行，如果有減負荷到兩閥全關的工況，即一個多閥的運行數據就有了。
　　
　　4.將上述數據發到新華公司，公司將提供修改方法及修改數據到現場，只要根據要求修改相應組態即可。
　　
　　附錄三：某電廠單多閥切換前后的趨勢圖