负荷对汽轮机高压调节阀的动作控制影响分析论文_胡伟1,胡剑刚1,任海峰1,李洪山2,雷俊容3,赵

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摘要：分析亚临界机组高压缸进汽工作原理，揭示高压调节阀门开启数量、开度、顺序、主汽流量和负荷之间的对应关系，控制高调阀动作，以提高机组AGC响应能力。结果表明，单阀控制模式采用全周进汽方式，四个高压调节阀均匀一起动作，加热均匀，适用于冷态开机和低负荷变参数运行工况，负荷调节的快速性较好。顺序阀控制模式采用部分进汽方式，节流损失较小，经济性较好，适用于大部分的正常运行工况。DEH接收来自电网调度的AGC负荷指令，根据高调阀流量和负荷特性曲线，控制高调阀开度，达到目标负荷。

关键词：燃煤火力发电；高压调节阀；顺序阀控制模式；喷嘴配汽；AGC响应

1.引 言

燃煤火力发电汽轮机的配汽方式通常包括节流配汽和喷嘴配汽[1-4]。节流配汽对应全周进汽调节模式，结构简单，只需控制阀门开度，但低负荷下节流损失较大。喷嘴调节为部分进汽模式，需控制阀门开启数量、开启顺序和阀门开度，控制复杂，在大部分负荷下经济性较好[1-4]。

本文拟分析亚临界燃煤火力发电机组在喷嘴调节、部分进汽和顺序阀控制模式下，负荷对高压调节阀动作的影响规律，揭示高压调节阀随负荷的开启数量、开度和顺序逻辑。本文的分析有助于了解在顺序阀控制模式下，高压调节阀随负荷的动作规律，通过合理动作高压调节阀，提高机组运行安全性、快速性和经济性。

2.高压缸进汽结构和工作原理

以某电厂330 MW亚临界、一次再热和直接空冷的燃煤火力发电机组为例，进行分析。每台机组配两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV）。

图1示出过热蒸汽其中一路经过TV1后，分别经GV1、GV4进入高压缸；另一路则经过TV2后，分别流过GV2、GV3进入高压缸。高压主汽门TV1和TV2在正常情况下全开，在单阀控制模式下，高压调门GV1、GV2、GV3和GV4同时均匀动作。在顺序阀控制模式下，高压调门GV1和GV2同时均匀动作；当GV1和GV2全开时，再顺序开启调门GV3、GV4。

汽轮机运行过程中，采用单阀和顺序阀两种高压调节阀控制模式。单阀控制模式采用全周进汽方式，四个高压调节阀均匀一起动作，加热均匀，适用于冷态开机和低负荷变参数运行工况，负荷调节的快速性较好。顺序阀控制模式采用部分进汽方式，节流损失较小，经济性较好，适用于大部分的正常运行工况。

3.负荷对高压调节阀动作影响

在顺序阀控制模式下，负荷指令P（单位MW）不同时，由负荷计算出流量指令Q（单位%）：

图1 高压缸进汽原理图

Q=0.289P （1）

式中，100/346=0.289%/MW为负荷每增加1 MW时，流量指令增加值。346 MW为高压调节阀GV1、GV2、GV3和GV4全开时汽轮机的最大负荷值。

同理，也可以由流量指令Q（单位%）计算出对应的负荷P（单位MW）：

P=3.46Q （2）

式中，346/100=3.46 MW/%为流量指令每增加1%时负荷指令的增加值。

例如，当高调阀的阀位开度指令为25.25%时，表1示出流量指令为47.63%，由式（2）计算得到负荷指令为164.8 MW。同理，负荷给定值为164.8 MW时，由式（1）计算得到流量指令为47.63%，由表1查出对应的阀门开度为25.25%。

锅炉稳定燃烧后，运行控制方式可由DEH（汽轮机数字电液控制系统）转为CCS（协调控制）。CCS为“炉跟机”方式，汽轮机调节负荷，锅炉调节压力。DEH接收来自电网调度的AGC负荷指令，根据表1和图2所示的高调阀流量和负荷特性曲线，控制高调阀开度，达到目标负荷。

4.结 论

分析亚临界燃煤火力发电机组在喷嘴调节、部分进汽和顺序阀控制模式下，负荷对高压调节阀开启数量、开度和顺序逻辑的影响规律。结果表明：

（1）单阀控制模式采用全周进汽方式，四个高压调节阀均匀一起动作，加热均匀，适用于冷态开机和低负荷变参数运行工况，负荷调节的快速性较好。顺序阀控制模式采用部分进汽方式，节流损失较小，经济性较好，适用于大部分的正常运行工况。

（2）当负荷率61.2%时，GV3开启。当负荷率69.5%时，GV1和GV2全开。当负荷率90.2%时，GV4开启。当负荷率94.4%时，GV3全开。当负荷率100%时，GV4开度为18%。当GV1、GV2、GV3和GV4全部开启时，负荷达最大值346 MW。

（3）协调控制CCS模式下，汽轮机调节负荷，锅炉调节压力。DEH接收来自电网调度的AGC负荷指令，根据高调阀流量和负荷特性曲线，控制高调阀开度，达到目标负荷。

参考文献：

[1]张法科.660 MW超临界汽轮机组高压调节阀故障分析与处理[J].内蒙古电力技术，2012，30（2）：119-122.

[2]项连清，陈黎勇，李文，叶华浩，赵思嘉，赵俊杰.1000 MW超超临界汽轮机整体效率与内效率实时计算模型[J].汽轮机技术，2017，59（2）：97-100，155.

[3]赵俊杰，田景奇，侯奇，罗军旗，孙奇辉，包海斌.上海汽轮机厂1000 MW汽轮机启动时的各项准则分析[J].热力透平，2014，43（3）：167-171.

[4]王锋，钟尚文，林艺展.顺序阀控制在600 MW超临界汽轮机中的应用[J].发电设备，2016，30（4）：282-284.

论文作者:胡伟1,胡剑刚1,任海峰1,李洪山2,雷俊容3,赵

论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期

论文发表时间:2017/12/30

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