（湖北华电武昌热电有限公司 湖北武昌 430062）
摘要：某厂9E联合循环蒸汽轮机高压进汽采用单阀控制，全周进汽。高压调节阀从预启阀切换到主阀碟控制过程中，主阀碟容易发生不受控的现象。此时如果主阀碟上腔蒸汽压力不稳定，将导致主阀碟不受控，导致汽轮机转速发生上下波动的问题。本文通过对调节阀结构进行改造，保持主阀碟上腔蒸汽压力的稳定，解决了汽轮机冲转过程中定速不稳定的缺陷。
关键词：9E燃机；联合循环机组；汽轮机；高压调节阀；设计；预启阀；主阀碟；定速不稳；缺陷
引言
某9E燃气-蒸汽联合循环汽轮机，设计为全周进汽，高压主蒸汽配置一台高压调节阀，检查性大修中解体检查主蒸汽高压调节阀未发现异常，但在一次冷态开机过程中，汽轮机冲转升速3000rpmin时，转速发生上下波动，导致汽轮机超速103%OPC动作，转速下降后再次冲转，目标转速设定为2900rpmin继续升速，转速仍然超调到3076rpmin后降速到2730rpmin，转速在2900±170rpmin上下波动。针对该主蒸汽高压调节阀定速不稳缺陷的分析、处理，对改善同类型联合循环汽轮机高压调节阀的设计、制造、改造和维护有一定的借鉴作用。
1 高压调门发生定速不稳的过程
2016年1月26日，某发电厂在冷态开机冲转过程中，高压主汽调节阀发生定速不稳的现象，在目标转速设定3000rpmin时，汽轮机超速至103%OPC动作后转速下降，在目标转速设定为2900rpmin，汽轮机转速在2900±170rpmin上下波动，同时高压调节阀阀碟与阀座发生高频的撞击声，为了保证汽轮机能定速在3000rpmin并网，热控人员通过强制该高压调门的最大开度在17%以内，目标转速设定3000rpmin，强制高压调节阀不超过17%的开度，在转速到达3000rpmin后，迅速进行并网操作，勉强并网带负荷。通过对该高压调节阀的结构和原理进行分析，采取在阀碟套筒上开孔后解决了定速不稳的问题。
2 高压调门发生定速不稳的原因分析
2.1 高压调节阀结构和原理
2.1.1 高压调节阀装配图及工作过程
图1 高压调节阀装配图
1-阀座 2-阀蝶 3-垫套 4-预启阀
5-特征螺母 6-螺栓 7-自动叉 8-阀蝶套筒
（1）高压调节阀的开启分为两个过程，首先是预启阀的开启，预启阀行程为总行程的17%，在预启阀全开后，然后阀杆带动主阀蝶开启。
（2）预启阀开启后，通过自动主汽阀过来的蒸汽经过高压调节阀阀蝶套筒（8）与主阀蝶（2）之间的间隙减压后进入主阀蝶上腔室，然后通过预启阀进入蒸汽轮机做功，预启阀的流通面积较小，特性曲线较陡，调节特性好，能很好的控制汽轮机的转速。
（3）当预启阀全开后，阀杆将带动主阀蝶向上开启，这时的蒸汽流量控制是从预启阀切换到主阀碟的过程，主阀蝶的通流面积很大，主阀的阀门特性曲线较平缓，在冲转升速时几乎就是水平线，即阀门开度增加较小时，汽轮机的转速增大明显。
（4）汽轮机冲转升速至3000rpmin时，高压调门的开度指令约为17%，即汽轮机冲转定速至3000rpmin时正好在预启阀切换至主阀的切换点附近，极易发生定速不稳的现象。
2.2 高压调门发生定速不稳的原因分析
1）阀门特性曲线阀门实际行程发生上下波动的点在16%~17%，正好是高压调节阀从预启阀切换到主阀的过程中；
2）指令与反馈的变化高度一致，说明在预启阀切换至主阀碟时，预启阀阀杆向下关小，转速继续上升，说明阀碟没有关小，阀碟不受控；
3）阀碟抖动情况明显，说明阀碟前后的蒸汽压力不稳定，阀碟上腔蒸汽压力的扰动导致阀碟发生上下抖动。
2.3 高压调门发生定速不稳的结论
经过以上的分析，可以得出如下结论：高压调门发生定速不稳的原因就是由于高压调门的特性决定的，在预启阀切换到主阀时，阀碟上腔的压力较小且不稳，阀碟下腔及密封面处的压力较大且激变，导致阀碟不受控引起进入汽轮机的蒸汽流量上下波动，进而出现定速不稳的后果。
3 高压调门发生定速不稳的处理措施
1）增大并保持阀碟上腔的蒸汽压力的稳定，使得高压调门从预启阀全开切换到主阀开启的过程中，阀碟应受控，不会因为阀碟上下腔蒸汽压力的变化，使得阀碟不受控。
2）在高压调门阀碟套筒进汽方向的两侧加工两个φ16的孔，将高压调门阀前高压蒸汽压力直接引入阀碟上腔，增大阀碟上腔蒸汽压力并保持压力稳定，在预启阀全开后，阀杆上下运动过程中，阀碟跟着上下运动或者保持平衡，不会出现阀碟不受控的点。
4 效果检查
4.1 高压调门改造后的效果
高压调门经过加工处理后再次开机，并对高压调门控制程序的PID参数进一步优化，汽轮机在冲转升速至3000rpmin时，汽轮机定速稳定性很好，在3000±3rpmin范围之内，再未出现定速不稳的现象。
4.2 高压调门经过改造后的特性曲线分析
1）在预启阀全开切换到主阀开启过程中，预启阀有一个关小的过程，此时阀碟上腔蒸汽压力稳定，与阀前蒸汽压力一致，从曲线上看阀门开度反馈未发生上下波动的情况；
2）转速从2400rpmin继续向上升速时，高压调阀预启阀已全开，当切换到主阀碟开启时，由于主阀碟开启时蒸汽流量迅速增大，这时预启阀反而关小，减小从预启阀进入的蒸汽量，控制进入汽轮机的总蒸汽量，保持预设的升速率；
3）汽机转速从2400rpmin升速到3000rpmin，预启阀继续开大来控制转速上升，从曲线上看，阀门GV伺服输出指令和反馈未发生上下波动情况，转速控制很稳，实际转速值3000±3rpmin，从特性曲线可以看出汽机实际转速在3000rpmin时曲线是一条直线，没有上下波动的情况。
5 结论
本文针对9E燃气-蒸汽联合循环汽轮机采用单阀控制全周进汽的机组，汽轮机冲转至3000rpmin是通过预启阀控制，阀门特性曲线较陡，控制特性较好，而在冲转至3000rpmin后汽轮机带负荷，是通过主阀碟控制，阀门的特性曲线较平缓。在预启阀控制切换到主阀碟控制的过程中，主阀碟开始开启时，由于主阀碟的流通面积远远大于预启阀的流通面积，阀门特性急剧变化，此时预启阀必有一个关小的过程，补偿主阀碟的开度。主阀碟上腔蒸汽经过阀碟套筒和阀碟之间的间隙节流，上腔蒸汽压力急剧减小，通过在阀碟套筒上开孔，将高压蒸汽直接进入阀碟上腔，大大增加了主阀碟的稳定性，解决的了在切换点阀碟不受控的问题，同时对两个阶段的高压调门PID参数进一步优化，彻底解决了在汽轮机冲转到3000rpmin时的定速不稳的问题。
论文作者:张泰山
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
标签：高压论文; 汽轮机论文; 调门论文; 蒸汽论文; 转速论文; 不稳论文; 调节阀论文; 《河南电力》2018年22期论文;