浅谈汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略论文_张立丰

浅谈汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略论文_张立丰

(中粮(成都)粮油工业有限公司 611400)

摘要:电力系统的稳定和安全对人们的生活质量有非常重要的影响,而作为电力系统稳定的重要影响因素,汽轮机阀门流量特性越来越受到人们的关注。本文通过理论联系实际的研究方法,分析了汽轮机阀门流量特性的影响, 并针对分析结果对其控制策略进行了详细探讨,对推动电力系统的稳定具有积极影响。

关键词:汽轮机阀门 流量 ; 电力系统 ; 影响 ; 控制策略

1. 引言

近年来,电力系统因低频振荡发生的电网事故频次相对较多。当电网的稳定性出现一定程度损坏时,将会引发电网事故,使人们的生命财产蒙受损失[1]。但是目前对于低频振荡的研究尚不完善,人们并不了解其发生的机理和造成这一现象的原因。根据强迫振荡理论分析,当电力系统的功率扰动频率与系统固有频率接近,并出现持续的周期性特点时,产生的功率振荡将会大幅度增加[2]。而且扰动响应不仅受到扰动变化规律的影响,还受到电力系统所具有的特性影响。所以,分析汽轮机阀门流量的特性,并采取一定的控制策略是非常重要的。

2. 构建调速系统模型

2.1 构建系统体系

构建系统体系的首要工作是对汽轮机的电力系统参数值进行仿真计算。一般情况下,仿真节点不同则仿真体系也会有不同的控制。所以,可以通过流量参数的变化对流量特征的变化进行研究。流量仿真模型的构建首先需要对蒸汽流量进行仿真关系确定[3]。对于汽轮机来说,其流量特性曲线上的等效阀位需要借助现代函数的变化进行控制。所以,在组装、应用及检修的过程中,首先需要对多层面函数变化进行考虑,接下来对分段性函数数值变化组量进行全面性控制。

2.2 确定阀门流量参数

汽轮机调速系统模型和计及阀门流量特性的构建是汽轮机体系的基础,将主蒸汽压力变化排除在考虑范围之外时,需要相应的调控整体的系统[4]。一般来说,调节系统发生前馈作用,可根据其增益系数和执行机构时间常数进行计算[5]。大部分情况下会出现的结果是阀门流量值是汽轮机功率设定值加上一次调频功率调整值。

3. 汽轮机阀门流量影响控制策略

3.1 优化阀门特性

阀门的流量特性是阀门一项基本特征,因此,为了实现阀门流量特性的优化,对其实际运行的流量特性曲线进行优化是其中最有效和直接的方法。在进行优化时,情况不同时,具体的优化方法也各不相同。考虑到优化的思路太多不好选择,可选择一个最有实际应用价值的判断依据—阀门流量曲线方法,借助管理流量曲线实现阀门流量的优化管理,进行促使电力系统得以稳定运行。另一方面,对于汽轮机阀门来说,其流量特性曲线的优化包括许多方面,比如先对单阀门和顺阀门进行关系设置的优化,最终实现阀门特性曲线优化。具体来说有两种形式,分别是:(一)单、 顺阀之间按照一定的方式进行比例设置,也可以按照偏置修正的方式进行设置;(二)借助不同的管理曲线对单阀门和顺阀门进行设置。上述两种管理曲线形式,不论最终选用那种,都有一个共同的目标,就是实现电力系统的稳定运行。对这方面的研究结果进行分析,按照上述方案进行优化的结果是比较理想的。

实际上在进行操作时,工作人员还需要根据实际的环境特点对方法重新进行选择和调整,这样才能最终实现电力系统的运行稳定。对大范围的测试实验结果进行分析,汽轮机阀门的形影关系曲线证明了汽轮机的蒸汽量与其阀门开度的关系呈现出来的并不是简单的线性关系。由于汽轮机调节主要是参考流量特性曲线,这就决定了流量指令一旦发生变化,就会相应的引起阀位指令的变化。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而在实际操作中,汽轮机都会配备现场的调速模型,所以一般来说,工作人员只是根据厂家提供的相应的汽轮机技术参数对汽轮机阀门流量进行特性曲线确定。对于汽轮机阀门来说,其流量特征曲线理论上说与实际特征应该存在对应关系。因此,在进行估算时,流量阀门特征对系统的相关影响常常被自然而然的忽略,最终导致了较大误差的出现。

3.2 优化汽轮机结构

通过上述工作后,汽轮机阀门流量设置的问题并没有得到全部解决,继续解决需要更多的实验数据支撑。参考仿真实验数据和实际经验,可以得到更多的结论,下面进行详细的分析说明。当机组的功率变化比较大的时候,汽轮机将会自动的取消负荷激动控制,而改变为手动控制,然后这种波动就能更好的被平息。但是实际上,汽轮机并不能自动完成切换,而是需要借助人工手动实现。由于无法实现手动切换,这就很大程度上增加了不确定事件发生的概率,从而也影响了电力系统的稳定运行。在 2008年的时候,南方电网发生过一个比较著名的案例——红河电厂事故。事故的起因是出现低频振荡,电厂的2号机组出现了持续的功率波动,这段时间有六分钟左右,而运行人员在这段漫长的时间内并没有发现系统异常,因此并没有采取相应的措施进行补救,最终造成了非常严重的结果。所以,人的因素是汽轮机改造时应该重点考虑的方面。对改进的相关措施进行分析,过度调节控制器也会造成持续的功率波动。在汽轮机阀门流量实际的改进措施中,可应用比例——积分——微分的方法进行速率限制措施,防止整个系统出现过度调节的行为。在对系统完成限制调整之后,汽轮机的控制策略如果出现阀门流量特性比较差的情况时,控制器可以通过减少过调现象,从而实现抑制汽轮机功率波动的目的,使电力系统能够维持稳定运行。

另外一方面,在进行设计时,改进后的策略和改进前的控制策略都要在正常状态下进行评价,只有这样,改进后策略的优势才具有说服性。只有当实际的流量特性与汽轮机阀门的流量特性在同一状态下对比,并出现一定偏差时,才会对汽轮机的安全性造成影响,同时也对其变负荷的能力产生影响。通过对相关的控制策略进行改变,可以有效改善汽轮机主蒸汽流量与负荷之间的线性度和曲线连续性,从而大幅度提高电力系统机组整体的生产效率和自动化水平,整个电力系统也将实现更稳当的运行。

4 结论

近些年来,由于低频振荡造成的电力事故并不少见,电力事故的发生给人们的生命财产安全造成了重大损失。综上所述,为了保证电力系统能够稳定运行,首先要构件出调速系统模型,进行阀门流量参数确定,然后在此技术上在对阀门特性和汽轮机结构进行优化,最终达到提升汽轮机阀门流量稳定运行的目的。

参考文献

[1]刘富平,刘武林,盛放,等 . 汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略 [J]. 电力系统自动化, 2016, 12(03): 11-13.

[2] 冯先研 . 汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略 [J]. 山东工业技术, 2015, 11(07):172.

[3] 焦敬东,张从达,李开琴,等 . 汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制分析 [J]. 科技创新导报, 2017, 12(09): 23-25.

[4] 徐艳辉,邓小文,蔡银月,等 . 汽轮机阀门控制方式切换引发低频振荡的实例及其机理分析 [J]. 电力自动化设备, 2015, 11(07):72-73.

[5] 徐厚达,张天琪 . 汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略 [J]. 信息化建设, 2016, 36(11): 16-18.

作者简介:张立丰; 出生年月:1977年10月12日,性别:男,民族:汉,籍贯:吉林省,学历:大专,职称:助理工程师,研究方向:热能动力.

论文作者:张立丰

论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期

论文发表时间:2018/11/12

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

浅谈汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略论文_张立丰
下载Doc文档

猜你喜欢