摘要：汽轮机阀门流量特性的偏移会造成AGC和一次调频等调节性能下降，常规阀门流量特性的整定都是通过现场试验计算所得。通过对DCS系统或MIS系统的历史数据挖掘所研发的汽轮机阀门流量特性优化软件能够做到实时性和准确性，对火力发电机组的生产起到指导作用。
关键词：汽轮机；阀门优化；应用
前言
国家能源局2104年下发的《电力生产事故的二十五项重点要求》中明确要求：发电机组调速系统中的汽轮机调节门特性参数应与一次调频功能和自动发电控制调度方式相匹配，在阀门大修后或发现不匹配时应进行汽轮机调节门特性参数测试及优化调整，以确保机组参与电网调峰。当阀门流量特性曲线自身设计不合理或者调门部件本身存在故障（垡头松动/脱落）都会引起高调门实际流量特性偏移，致使机组出现调节失稳（调门摆动、功率波动），导致机组的自动发电控制（AGC）和一次调频等调节性能下降。并且大规模新能源电源并网消纳，给电网的火电机组提出了更高的调节要求，需要越来越多的大功率火电机组进行深度快速变负荷运行，火电机组运行的安全高效快速性面临严峻挑战。多年来阀门流量特性的优化都采用的在线试验的方法，此种方法试验耗时长、只能获得特定工况下的特性、测试精度差等缺点；而同时电厂DCS系统及MIS系统存储了大量的历史数据，利用这些历史数据结合大数据挖掘技术开发的汽轮机调节阀流量特性优化软件，在解决上述问题提供了很好的解决方案。
一、汽轮机阀门流量特性优化软件介绍
汽轮机调节阀流量特性优化软件是基于数据挖掘的调节阀流量特性分析和优化软件，通过数据统计和预处理，获得机组运行参数范围、运行特性及稳定数据；采用基于特征通流面积的辨识方法进行线性度分析和辨识方法的误差分析；采用先进的计算方法，对辨识结果进行数据提取，并对本挖掘算法进行有效分析；选用相同分段点，根据分段线性化优化方法，优化调整实际流量特性的线性不合理问题。实现了对机组阀门流量特性曲线进行辨识及优化。
汽轮机调节阀流量特性优化软件分为四大功能块，分别是机组建模、监视画面、分析优化及运行日志。机组建模功能分列四个小项：阀门参数、标准工况、工况数据源配置和系统配置，此栏为软件计算运行的基础，需谨慎设置，避免错误；监视画面功能分列两个小项：分析曲线和历史对比，此栏为监视画面，为日常阀门状态监视情况，并可与历史分析进行对比，以判断是否需要进行阀门流量特性的分析和优化；分析优化功能分列三个小项：分析优化此栏共三项基本功能：数据分析、结果对比和阀门优化，此栏为软件最核心部分，当机组大修后或者监测到阀门流量特性发生变化时，则需进行此项操作，通过历史数据对阀门流量特性函数进行优化。
二、汽轮机阀门流量特性优化软件技术特点
1、汽轮机调节阀流量特性优化系统可通过与DCS或MIS系统通讯的方式存储大量的机组实际运行数据，实时监视阀门线性度，对阀门线性进行优化，不仅节省了大量的人力物力，而且做到了很好的及时性，效克服了常规汽轮机阀门流量特性曲线的试验方法的诸多缺点，消除了试验耗时长、只能获得特定工况下的特性、测试精度差等缺点；避免了因需提前申请负荷及当前机组运行状态等影响，无法及时进行试验的问题。
2、历史数据来自于机组运行时间，具有真实性和客观性。结合热力学中稳定状态的判断依据和机组实际生产运行要求，以机组采样参数作为指标，采用机组热力稳定数据筛选原则及稳定数据筛选方法，可保证筛选结果不失真且高效的提取到了机组稳定数据。
3、软件采用基于特征通流面积的辨识方法，此方法的研究对象为：
1）实际进气量计算：调节级后第一压力级至高压缸排气口之间的压力级级组；
2）主汽压力变工况：高压缸入口至调节级后作为级组。此方法可适用于任何类型的机组，其辨识结果的误差小于1.8%。
4、软件除手动补充数据和目标流量曲线的端点在特殊情况需人工干预外，可做到一键优化，自动生成优化后的阀门流量特性曲线。
5、软件可定时进行机组实际流量的辨识，如发现实际流量曲线与优化后实际流量曲线变差变大，即发出报警信号，提示检修人员进行修正。
6、软件的使用对机组协调、AGC性能、一次调频性能的提升起到了基础支撑作用，配合对应的解决方案，可以有效减少系统负荷响应工况下的参数波动，提高了机组的安全性、经济型，具有显著地经济效应。
三、软件应用
某厂#4机组为C312/305-16.67/0.5/538/538供热汽轮机，系上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术而制造的，为亚临界、一次中间再热、高中压合缸、双缸、双排汽、单轴、抽凝式汽轮机,2017年经过DEH改造后GV5和GV6重叠区、GV6和GV3重叠区出现负荷跟踪不上等情况，造成AGC及一次调频指标下降。
提取机组10天运行数据130多万条通过汽轮机调节阀流量特性优化软件进行分析，流量辨识曲线与目标曲线对比如下：
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优化后再次提取100多万条历史数据，通过汽轮机调节阀流量特性优化软件进行分析，流量辨识曲线与目标曲线对比如下：
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经过阀门流量特性优化后，AGC及一次调频指标得到提升，AGC的Kp值达到2.6以上，一次调频指标达到85%以上。
结论
综上所述，汽轮机调节阀流量特性优化软件通过对电厂历史数据进行挖掘分析的方式整定阀门流量特性曲线科学有效，能够解决大多数机组所遇到的问题，为大数据技术在发电机组的生产实践中的应用提供了范例。
参考文献
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[2]赵卫平，罗磊，梁庆华等.汽轮机阀门管理的仿真及流量开度函数的优化。热力透平，2013,41（4）：307-311.
[3]朱晓星.汽轮机及其调节系统参数自动辨识与仿真校核技术研究：【博士学位论文】.长沙：湖南大学，2013.
论文作者:林兆乐1,丁杨1,李永春1,雷文涛2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：机组论文; 汽轮机论文; 流量论文; 特性论文; 阀门论文; 曲线论文; 软件论文; 《电力设备》2018年第22期论文;