神华亿利能源有限责任公司电厂 内蒙古达拉特旗 014300
摘要：本文以超高压、中间再热、二缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机为例，阐述了阀门管理的控制策略，以及在实际中的具体运用方法；进一步阐明了单阀/顺阀切换控制过程的中应注意事项，
关键词：阀门管理；控制策略；实际运用
一、阀门管理的概述
汽轮机高压缸有两种进汽方式，即节流调节的全周进汽和喷嘴调节的部分进汽。一般来说，阀门管理有两种作用，一是对调节阀两种运行方式的选择和切换，二是对阀门进行试验。
节流调节全周进汽时，多个高压调节阀的启闭同步进行，像一个阀门一样，因此这种进汽方式也称单阀控制。蒸汽通过所有调节阀和喷嘴室，在360°全周进入调节级动叶，所有调节阀同时开启和关闭，阀门以节流调节的方式控制汽机负荷。节流调节全周进汽可保证汽轮机升速和变负荷过程中转子均匀加热，减小转子的热应力，这样可以较快地改变负荷，但节流损失较大。在汽轮机升速、低负荷暖机、滑压运行以及大幅度变负荷过程中应选择全周进汽方式。
喷嘴调节部分进汽时，前一个阀门开启到指定开度，后一个阀门才开始开启调节阀按照一定的次序逐个开启和关闭，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，这种进汽方式也称顺序阀控制。顺序阀方式下，阀门逐个开启，蒸汽通过变化的弧段进入动叶片，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对叶片产生冲击，容易形成部分应力区，负荷改变速度受到限制。在定压运行过程及额定负荷时，应选择部分进汽方式。
阀门切换的实质是阀门喷嘴配汽和节流配汽方式，也就是全周进汽和部分进汽的转换，其目的是为了兼顾机组的经济性和快速性，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。
二、单阀/顺阀切换的原理
对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的意义也不大。对于定压运行变负荷工况，在变负荷过程中希望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。
在实际的阀门切换过程中，不可避免地会有负荷扰动；但如果投入闭环控制，负荷扰动在一定程度上可以得到改善，即如果投入功率闭环回路，当实际功率与负荷设定值相差大于4%时，切换自动中止；当负荷调节精度达到3%以内时，切换又自动恢复。
三、单阀/顺阀切换控制策略在实际中的运用
本次实例工程以超高压、中间再热、二缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机为例，配备了数字式电液调节系统（简称DEH），其液压部分采用了高压抗燃油系统，工作压力为12～14MPa；配置了高/中压油动机和阀门操纵座，实现了每个调节阀配备一个独立的高压伺服执行机构，其中高压调节阀4个，中压调节阀2个；高/中压自动关闭器也采用了开关式高压抗燃油机构，其中高压自动关闭器2个，中压自动关闭器2个；配备了OPC超速保护和AST跳闸装置，其中OPC电磁阀2个，受控于DEH；AST电磁阀4个，受控于ETS；配备了一套挂闸控制块，通过挂闸电磁阀实现远方挂闸。配备了透平油危急遮断装置，并通过薄膜阀与高压抗燃油系统相连。
实现单顺阀切换的方法是：在每个高压调节阀的阀位控制回路输入的开度指令信号上分别叠加不同的偏置信号，以改变阀门的起始开启位置，每个阀门所加偏置信号的大小应能保证几个高压调节阀按顺序开启．实现顺序阀控制。当解除偏置信号后，几个调节阀即可以同步开启和关闭，实现单阀控制。
在顺阀状态下，汽轮机高压调速汽门的开启顺序为GV#1/GV#2→GV#3→GV#4，即GV#1和GV#2同时开启，然后是GV#3和GV#4。阀门重叠度为30～40%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实际中，由于汽轮机进气量与阀门开度并不存在线性关系，那么必须分别对对每个阀门进行流量曲线校验，以找到接近实际的流量特性曲线，来保证汽机最佳运行工况，减少热耗率。
在机组启动前，GV1～GV4阀门开度小于2%，或机组运行GV1～GV4阀门开度大于98%时，阀门切换速率为100%，切换可在瞬间完成。
当机组运行，阀门开度大于2%且小于98%时，开始阀门切换，设置切换速率系数为0.008，。阀门切换速度约为3分钟。如果切换过程中出现异常，则可按下“停止”按钮，则切换中止，单阀向顺序阀的切换暂停，阀门处于中间状态，既非单阀也非顺序阀。当异常消除后，继续进行切换开始，切换过程继续进行。单阀系数显示表中的数字变成0，顺序阀系数显示表中的数字变成1，表示阀门切换结束，汽机处于顺序阀方式运行。顺序阀切单阀的过程与此类似。
四、单阀/顺阀切换控制策略设计中注意事项
1、在单阀向顺序阀切换过程中或阀门已处于顺序阀方式时，如果出现阀门执行机构定位故障，即实际阀位与VP卡给出的阀位指令之间偏差大于某个限值时，则强行将阀门置于单阀方式。这种情况下强制成单阀方式可以减小负荷扰动。
2、功率闭环控制投入时，如果切换过程中负荷波动超过4%，则切换自动暂停，出现“切换开始”、“切换进行中”和“切换中止”三个指示灯同时点亮的情况；此时运行人员不必进行干预，待负荷自动稳定在3%以内时，切换过程会自动继续进行
3、阀门切换时应投入功率闭环，否则汽机负荷波动较大
4、升速过程中阀门切换被自动禁止，运行人员无法操作。3000转定速后虽然也可以进行切换，但由于阀门切换过程中阀位的波动导致转速大范围变化，存在超速的危险，应慎重处理。建议并网后再进行在线阀门切换。
5、启动升速时，既可单阀冲转，也可顺序阀冲转。热态或极热态时蒸汽初参数较高，单阀方式冲转很难精确控制转速，因此可采用顺序阀方式冲转升速。选择单阀或顺序阀方式启动必须在冲转前进行；一旦冲转开始，为避免因阀门切换造成转速不必要的波动而带来危险（转速或者落入临界区，或者因波动过大引起超速），升速过程中禁止阀门切换。
6、切换过程中出现负荷波动，根本办法是修正阀门流量曲线，使之接近阀门实际开度--流量，减小单顺序阀切换时负荷波动范围。
五、阀门试验
阀门试验分为严密性试验和在线活动试验两部分。阀门严密性试验的目的是检验各个阀门的严密程度，在线活动试验在于检验阀门及执行机构的灵活程度，防止卡涩。
主汽门严密性试验除冲转前静态检查外，还必须进行在线严密性试验。当机组正常升速至3000RPM定速后，运行人员通过操作员发出主汽门严密性试验指令，DEH使相应的主汽门开启电磁阀带电，主汽门关闭，调速汽门保持打开。运行人员监视机组转速惰走情况，并根据相应规程评价主汽门的严密性。调速汽门严密性试验与此类似，即高/中压主汽门保持打开状态，所有调速汽门关闭，转速惰走。严密性试验结束后，需要恢复“启机”状态，重新进行升速操作。
主汽门活动试验在在满足条件的情况下，运行人员通过操作站发出阀门试验指令后，主汽门活动电磁阀打开，在节流孔的作用下，主汽门缓慢关闭，关闭至80%，程序自动全开主汽门，主汽门活动试验结束。
调速汽门在线活动试验在满足条件的情况下，逐个进行，高压调速汽门的试验过程分为阀门试验关闭和阀位恢复两个阶段。运行人员通过操作站发出阀门试验指令后，被试验阀门的阀位指令在原来指令基础上叠加一个不断增加的负值，这样该阀门便缓慢关闭。当阀门关至20%时，自动进入阀位恢复阶段，被试验的调速汽门打开。当被试验阀门的开度指令与试验前的指令相同时，试验结束。
如果在试验过程中出现汽机跳闸，则阀门试验自动中止；显然这种情况只有在阀门试验关闭阶段才有效，因为被试验阀门的开启就是试验结束而进入恢复的过程。另外，在阀门试验关闭阶段，运行人员可随时中止试验过程。
六、总结
汽轮机阀门管理是数字式电液调节系统中一个必要环节，也是提高机组热效率的重要措施，进而提高机组热经济性。阀门管理的控制直接影响到机组运行的稳定性，在实际的控制过程中参数设置、数据计算不当、以及操作不当将引发机组振动增大，负荷摆动等异常。由于机组参数的差异性，各机组在参数整定过程中必须根据各自机组实际，结合阀门配置情况，合理配置参数，确保在阀门切换以及试验过程中机组可靠稳定运行，提高机组热经济性。
参考文献
汽轮机数字式电液调节系统 王心爽 葛晓霞合编 中国电力出版社DEH操作说明书 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司
论文作者:马骁
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：阀门论文; 负荷论文; 机组论文; 顺序论文; 方式论文; 汽轮机论文; 过程中论文; 《电力技术》2016年第10期论文;