中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司，宁夏回族自治区银川市750409
[摘要]汽轮机是发电厂中重要组成部分，是将锅炉过来的高压蒸汽的热能转换为动能的原动机。汽轮机控制采用数字电液控制方式简称DEH控制，汽轮机基本进汽方式有两种：单阀和顺序阀控制方式，其中在顺序阀方式下比在单阀方式更为节能，但顺序阀投入不正常易造成机组振动。
关键词：汽轮机；顺序阀；DEH；节能；振动
引言：
现代发电机组中汽轮机均采用数字电液控制系统控制及DEH控制，各进汽阀门是电信号转换成EH油液压信号来控制主汽调阀油动机开度，进而控制汽轮机转速。现有DEH控制进汽方式主要有两种方式：单阀和顺序阀。
单阀方式下机组根据负荷的给定值，经过汽轮机管理程序逻辑判断，控制高调阀开度，高调阀开启方式相同、开度一致，因高调阀延径向对称布置，高调阀开度一致，转子处于全周进汽，转子受力均匀，对汽轮机振动影响不大。但从机组的运行经济上看，由于所控制汽门多处在非全开状态，因而节流损失较大，降低机组的热效益，不利于机组节能。
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，蒸汽节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，提高了汽轮机热效益，节能效果显著，经计算节能效果在8-10克/千瓦时。但顺序阀由于各调阀开度不一致，汽轮机轴系受力不均匀，易发生振动加大现象。如果开阀顺序设置不合理，机组在切阀过程中机组振动加大造成顺序阀无法进行，同时对叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组顺序阀方式运行时协调响应能力差，一次调频响应能力不足。由此顺序阀控制的参数的整定优化是DEH调试的一项重要内容。
1设备概况
热电两台发电机组汽轮机由上海汽轮机厂生产，亚临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、双可调整抽汽、空冷凝汽式汽轮发电机组。型号：CCJ(Z)K330-16.67//538/538，330MW 中间再热双抽空冷凝汽式汽轮机。
蒸汽流程：主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管道分别到达汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀，再经4根挠性导气管进入设置在高压缸的喷嘴室。4根导气管对称地接到高压外缸上下半的4个进汽管接口进入喷嘴室和调节级，汽流从调节级出来后流经高压各级，然后由高排流出，经冷再热管道直接进入锅炉再热器，再热器由2根平行的热再热管道分别到达汽轮机两侧的再热主汽阀和调节汽阀，并经由2根挠性导气管进入中压缸，流进中压各级再通过中低压连通管流入低压缸。
汽轮机本体结构设计为三缸（即高、中、低三缸）三进汽，其中高压缸通过四个高调阀（编号为GV1、GV2、GV3、GV4简称1、2、3、4）控制主蒸汽进汽量，调节系统采用高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），DCS系统采用北京国电智深控制有限责任公司的EDPF-NT+系统，液压系统采用了上海汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。高调阀执行机构由EH系统供油，由DEH系统AO模块输出控制蝶阀开度。中压缸通过两个再热调阀控制再热蒸汽进汽量，低压缸进汽通过连通管从中压缸进汽。机组正常运行情况下主汽阀、再热主汽阀、再热调阀处于全开状态，机组负荷、转速通过四个高调阀开度来调节进汽流量进而控制转速和负荷。高调门调节方式一般设计两种方式：即单阀控制方式和顺序阀控制方式。原设计机组高调阀在顺序阀进汽顺序为4-3-1-2。
振动监测保护系统配置：
汽轮机共有#1-#9轴瓦，每个轴瓦在X方向和Y方向各振动1套，壳振各一个，共27套。每个瓦的振动信号送入TSI进行显示、报警和联锁跳闸并送DCS显示。其中X向和Y向报警值为127,跳闸值254 um。
2汽轮机顺序阀运行中存在的问题
热电机组汽轮机顺序阀无法正常投入主要有以下两种原因：
2.1两种控制方式对比
汽轮机在单阀运行方式下，转子处于全周进汽，转子受力均匀，高压缸由于进汽均匀，汽轮机转子和定子之间温差较小，减少了机组热应力，对汽轮机振动影响不大。但汽轮机顺序阀工况下，汽轮机各高调阀开度发生极大变化以及高调门开阀顺序发生改变，从而引起汽轮机调节级前后高压蒸汽流动状态的变化，进汽顺序发生变化造成转子受力不均，由于高压缸室内的温度分布不均匀，机组的热应力较大，特别在单阀切顺序阀过程中，由于调阀开阀顺序不同，机组二、三瓦振动异常升高现象，振动在70um-130un左右范围波动。
2.2顺序阀重叠度
汽轮机在顺序阀方式运行时，先后开启的汽轮机各高调门之间存在明显的重叠度，一般情况下，当高调门开度达到45%左右时，汽门的流通能力将达到总流通能力的85%以上，就是说，阀门开度在45%左右，高调门开度易发生波动现象及高调门处于“阀点”状态，高调门不可避免的存在着55%左右的空行程，此时高调门极可能会发生频繁出现大幅度晃动，严重威胁到机组的安全运行。
3采取的技术措施
为解决顺序阀无法正常投入原因，热电运行部组织相关专业通过以下技术措施：
3.1顺序阀开阀顺序改进
机组单阀运行，负荷185MW，主汽压力14.5Mpa工况下切顺序阀运行，此时#1、#2调阀全关，#4、#3阀开度分别在，三瓦振动由60上升至174um，试验证明原有开阀顺序4-3-1-2不适合机组工况运行。
经过讨论，建议将顺序阀开阀顺序改为4、1、3、2，为观察此顺序对二三瓦振动影响，仪表作业人员在工程师站将#2高调阀逐渐关小直至关闭（每次变化幅度在2%变化范围内），此时其他三个高调阀阀位同时加大，变化以及机组负荷的变化，同时观察二三瓦振动情况。经观察当#2高调门高调阀全关情况下，通过其他三个调阀控制机组负荷，二三瓦振动没有大幅度波动并有减少/增大的趋势。故此将原有4-3-1-2开阀顺序修改为 4、1、3、2顺序，从而解决汽轮机有单阀切换顺序阀二三瓦振动问题。
顺序阀改为4、1、3、2顺序，切阀过程中二三瓦振动没有上升趋势，且振动平缓。
3.2重叠度问题处理
原有机组DEH负荷控制逻辑中为快速响应电网一次调频、AGC速度，系统在调试阶段，主汽压力采用压力低限制措施，压力低限在14.5MPa，机组正常运行情况下，主汽压力限制在14.5MPa以上，但在低负荷状态下，此主汽压力工况下，高调阀波动严重，影响机组稳定运行。为验证主汽压力对机组顺序阀的影响，解决高调门重叠度问题，做以下试验：在顺序阀情况下通过改变机组负荷、主汽压力观察各高调门开度变化，经检查机组负荷230MW、主汽压力在14.5-16.5MPa，高调门4、1全开，#2高调门全关，#3高调门开度在44%左右时（“阀点”附近）频繁波动，波动范围在44%-100%之间波动，通过降低主汽压力至12.5 MPa，#3高调门处于全开状况，#2高调门逐渐开启，调节机组进汽量控制机组负荷。主汽压力限制有14.5MPa修改为12MPa从而解决高调门重叠度问题。
4技术攻关目的及意义
4.1节能效益
降低机组发电煤耗：据不完全统计，机组在顺序阀方式下机组煤耗比单阀方式降低3-5g/kwh，热电两台发电机组年发电量年发电量按25亿kwh计算，每kwh按4g标煤计算，年可节约所以10000吨。因此为提高机组运行经济性，降低供电煤耗，机组正常运行请况下均应在顺序阀工况运行。
4.2机组振动
解决机组由单阀切换到顺序阀过程中和顺序阀投入后机组二三瓦振动加大，造成顺序阀无法正常投入。
4.3重叠度问题
解决顺序阀投入情况下高调门重叠度问题，消除高调门频繁波动问题，确保机组顺序阀正常投入。
5结束语
综上所述，通过调整顺序阀开阀顺序优化，使热电#2发电机组顺序阀顺利投入，机组振动与单阀状态没有明显增大，机组煤耗明显下降。通过调整主汽压力限制定值，解决高调门重叠度问题。总之，汽轮机的阀门管理是DEH中较为复杂和非常严谨的程序，必须抱以极为科学、严谨的态度、精心整定。下一步应进一步做好阀门特性试验，准确了解掌握高调门蒸汽流量特性曲线，为顺序阀优化提供可靠依据。
参考文献：
北京国电智深DCS控制组态工具使用手册
上海汽轮机使用说明书调节保安系统说明
论文作者:焦建国
论文发表刊物:《中国电业》2019年第9期
论文发表时间:2019/9/20
标签：机组论文; 顺序论文; 汽轮机论文; 调门论文; 方式论文; 高调论文; 负荷论文; 《中国电业》2019年第9期论文;