600MW汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法研究專(zhuān)題報(bào)告

1、密 級(jí) .檢索號(hào) 16-110072杭州意能電力技術(shù)有限公司科學(xué)技術(shù)文件600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法研究專(zhuān)題報(bào)告2010二一年十二12月600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法研究專(zhuān)題報(bào)告600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法研究專(zhuān)題報(bào)告報(bào)告編寫(xiě)者：張 寶 顧正皓審核者：報(bào)告審批：審批者：報(bào)告批準(zhǔn)者：工作人員：杭州意能電力技術(shù)有限公司：張寶 顧正皓 工作時(shí)間：2010年1月1日到2010年12月1日目 錄1前言12600mw汽輪機(jī)基本情況介紹13600mw汽輪機(jī)流量特性方面存在的問(wèn)題54流量特性試驗(yàn)方法75應(yīng)用實(shí)例106結(jié)論與展望21附錄 1 前言12 600mw汽輪機(jī)基本情況介紹13 600mw汽輪機(jī)

2、流量特性方面存在的問(wèn)題64 流量特性試驗(yàn)方法85 應(yīng)用實(shí)例116 結(jié)論與展望215600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法研究專(zhuān)題報(bào)告摘 要： 介紹了浙江省內(nèi)600mw汽輪機(jī)組的基本情況，總結(jié)了它們?cè)诹髁刻匦苑矫娲嬖诘膯?wèn)題，主要包括：配汽方式切換時(shí)參數(shù)波動(dòng)大、高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在“閥點(diǎn)”處大幅晃動(dòng)、正常運(yùn)行時(shí)協(xié)調(diào)響應(yīng)能力差、機(jī)組一次調(diào)頻能力不穩(wěn)定以及配汽方式改變時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確設(shè)定其流量分配函數(shù)；形成了600mw汽輪機(jī)組的流量特性試驗(yàn)方法，并在多臺(tái)不同型式的機(jī)組上進(jìn)行了成功實(shí)踐，結(jié)果表明，通過(guò)系統(tǒng)流量特性試驗(yàn)，可有效提高600mw等級(jí)汽輪機(jī)組的控制、經(jīng)濟(jì)與安全性能，該方法可進(jìn)一步推廣應(yīng)用；最后對(duì)該專(zhuān)題研究中發(fā)現(xiàn)的

3、幾個(gè)值得深入研究的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞： 600mw 汽輪機(jī) 流量特性 試驗(yàn)方法 專(zhuān)題研究報(bào)告 1 前言目前，在浙江省甚至全國(guó)的范圍內(nèi)，600mw汽輪機(jī)組已成為主力機(jī)組，其控制性能的好壞對(duì)機(jī)組甚至電網(wǎng)運(yùn)行的可控性與安全性有很大的影響。早期投產(chǎn)的600mw汽輪機(jī)組有的已經(jīng)經(jīng)歷了若干次檢修，由于老化、磨損、甚至改造的原因，汽輪機(jī)汽門(mén)與汽缸通流部分的物理狀況均可能會(huì)發(fā)生很大變化，這必然會(huì)造成其流量特性的改變。由于整臺(tái)火電機(jī)組可控參數(shù)較多，汽輪機(jī)流量特性改變較小時(shí)，其它參數(shù)的調(diào)整可以彌補(bǔ)汽輪機(jī)流量特性改變而帶來(lái)的控制偏差，因此它一般不易被查覺(jué)；但當(dāng)汽輪機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸改變嚴(yán)重或流量控制方式發(fā)生改

4、變時(shí)，其流量特性對(duì)控制性能的影響是顯而易見(jiàn)的。汽輪機(jī)的控制是通過(guò)一組能反映其流量特性的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這組控制函數(shù)與汽輪機(jī)真實(shí)流量特性吻合的程度決定著控制品質(zhì)的好壞。一般情況下，汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家會(huì)根據(jù)汽輪機(jī)原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提供一個(gè)能反映汽輪機(jī)流量特性的計(jì)算或試驗(yàn)結(jié)果，它通常由一組數(shù)據(jù)或幾條曲線(xiàn)組成，其來(lái)源或者是純理論計(jì)算結(jié)果、或者是單體設(shè)備（如單個(gè)汽門(mén)）的試驗(yàn)結(jié)果、或者是其它同類(lèi)型機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般只能反映出新機(jī)組流量特性的理論值，與汽輪機(jī)實(shí)際流量特性往往有一定偏差，特別是出現(xiàn)設(shè)備改造或控制方式改變時(shí)，原反映汽輪機(jī)流量特性的參數(shù)則完全不再適用，需要重新整定。這就需要尋求一種方法，能達(dá)到上述目

5、的，為此我們開(kāi)展了“600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)方法”專(zhuān)題研究。1 2 600mw汽輪機(jī)基本情況介紹浙江省內(nèi)多數(shù)600mw汽輪機(jī)從參數(shù)上可分為亞臨界與超臨界兩種類(lèi)型，從生產(chǎn)廠家上可分為上海汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠、哈爾濱汽輪機(jī)廠、日本東芝和法國(guó)阿爾斯通等，其中以上海汽輪機(jī)廠與東方汽輪機(jī)廠的設(shè)置最為典型。同一廠家生產(chǎn)的600mw亞臨界與超臨界機(jī)型主體結(jié)構(gòu)上基本相同，哈爾濱汽輪機(jī)廠設(shè)備與上海汽輪機(jī)廠設(shè)置類(lèi)似，日本東芝設(shè)備與東方汽輪機(jī)廠設(shè)置相近。這些汽輪機(jī)均采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)（deh）進(jìn)行控制，以數(shù)字計(jì)算機(jī)作為控制器，電液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、高壓抗燃油供油系統(tǒng)（eh）和油動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的控制。同

6、一型式的汽輪機(jī)可由不同的deh系統(tǒng)均進(jìn)行控制，結(jié)果是一致的，但不同的deh系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)的途徑是不相同的。2.1 上海汽輪機(jī)廠600mw亞臨界汽輪機(jī)簡(jiǎn)介上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600mw亞臨界汽輪機(jī)為一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，具體型號(hào)為n600-16.7/538/538。汽輪機(jī)本體通流部分由高、中、低壓三部分組成，高壓缸由調(diào)節(jié)級(jí)和11級(jí)壓力級(jí)組成，中壓缸為29級(jí)，低壓缸為雙流47級(jí)，共計(jì)58級(jí)。汽輪機(jī)主軸由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子間用剛性聯(lián)軸器連接，每個(gè)聯(lián)軸器由兩個(gè)各自與轉(zhuǎn)子整體制成的法蘭組成，用螺栓剛性地連接在一起。在兩根低壓轉(zhuǎn)子之間設(shè)有一中間軸，中間軸

7、兩端為整鍛聯(lián)軸器，如圖1所示。汽輪機(jī)進(jìn)汽采用噴嘴調(diào)節(jié)，共有四組高壓缸進(jìn)汽噴嘴，分歸四個(gè)高壓調(diào)門(mén)（gv）控制，這四個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)分成兩組，每組由一個(gè)高壓主汽門(mén)（tv）控制，如圖2所示。來(lái)自鍋爐的新蒸汽首先通過(guò)兩個(gè)高壓主汽門(mén)，然后流入高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)。這些蒸汽分別通過(guò)四根導(dǎo)管連接汽缸上半部和下半部的進(jìn)汽套管，每根套管通過(guò)滑動(dòng)接頭與一噴嘴室連接。蒸汽通過(guò)高壓缸膨脹作功后，從外缸下部的兩個(gè)排汽口排出，匯成一路后流到鍋爐再熱器，再熱后的蒸汽分別通過(guò)兩只中壓主汽門(mén)（rsv）和四只中壓調(diào)門(mén)（iv）回到中壓缸，中壓調(diào)門(mén)出口通過(guò)滑動(dòng)頭與中壓的進(jìn)汽室相連，蒸汽流經(jīng)中壓通流部分膨脹作功后，從兩端向上的排汽口排出，再經(jīng)兩

8、根中、低壓聯(lián)通管進(jìn)入低壓缸。兩個(gè)低壓缸都為反動(dòng)式雙流結(jié)構(gòu)，蒸汽在通流部分的中部進(jìn)入，并流向兩端的排汽口，最后進(jìn)入凝汽器。圖l 上海汽輪機(jī)廠600mw汽輪機(jī)軸系布置圖圖2 上海汽輪機(jī)廠600mw汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)布置圖2.2 東方汽輪機(jī)廠600mw亞臨界汽輪機(jī)簡(jiǎn)介東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600mw亞臨界汽輪機(jī)為沖動(dòng)式、中間再熱式、高中壓合缸、三缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為n600-16.7/538/538-1。該機(jī)組由東方汽輪機(jī)廠按日本日立公司提供的技術(shù)制造。汽輪機(jī)本體通流部分由一個(gè)高中壓缸和兩個(gè)雙流低壓缸組成。汽輪機(jī)主軸分為三段，以剛性聯(lián)軸節(jié)相連，形成整體的通流轉(zhuǎn)子，低壓轉(zhuǎn)子同樣通過(guò)剛性聯(lián)軸節(jié)與

9、發(fā)電機(jī)相聯(lián)。汽輪機(jī)進(jìn)汽采用噴嘴調(diào)節(jié)，共有四組高壓缸進(jìn)汽噴嘴，分歸四個(gè)調(diào)速汽門(mén)控制。汽輪機(jī)共有熱力級(jí)21級(jí)（結(jié)構(gòu)級(jí)為42級(jí)）。高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)葉片采用單列沖動(dòng)式，高、中、低壓缸葉片全部采用沖動(dòng)式，其中高壓缸為9級(jí)（包括調(diào)節(jié)級(jí)）、中壓缸為5級(jí)、低壓缸為47級(jí)。來(lái)自鍋爐的新蒸汽首先通過(guò)兩個(gè)高壓主汽門(mén)，然后流入調(diào)門(mén)。這些蒸汽分別通過(guò)四根導(dǎo)管將汽缸上半部和下半部的進(jìn)汽套管與噴嘴室連接。蒸汽通過(guò)高壓缸膨脹作功后，從外缸的排汽口流到鍋爐再熱器，再熱后的蒸汽通過(guò)兩只中壓主汽門(mén)至中壓調(diào)門(mén)回到中壓缸。中壓調(diào)門(mén)出口與中壓缸的進(jìn)汽室相連，蒸汽流經(jīng)中壓通流部分膨脹作功，再經(jīng)聯(lián)通管進(jìn)入低壓缸，蒸汽在通流部分的中央進(jìn)入，并流向

10、兩端的排汽口，進(jìn)入凝汽器。該型式汽輪機(jī)總體布置如圖3所示。圖3 東方汽輪機(jī)廠600mw汽輪機(jī)總體布置圖圖4 東方汽輪機(jī)廠600mw汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)布置示意圖汽機(jī)共有十只汽閥：左右兩只高壓主汽閥（tv），四只高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)（gv），左右兩只中壓主汽閥（rsv），及中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)（iv）。四只高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)共用一個(gè)調(diào)門(mén)室，中間互聯(lián)互通，從機(jī)頭向發(fā)電機(jī)側(cè)看，每個(gè)汽門(mén)相對(duì)應(yīng)的噴咀組布置方式如圖4所示。中壓主汽閥和中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)設(shè)置在同一閥體內(nèi)，組成中壓聯(lián)合汽門(mén)（crv）。每只汽閥都有各自獨(dú)立的控制裝置，即各由一個(gè)油動(dòng)機(jī)控制，油動(dòng)機(jī)用油壓作用開(kāi)啟和彈簧作用關(guān)閉。2.3 deh系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)的兩種典型途徑首先說(shuō)

11、明的是，這里討論的deh系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)的途徑是指deh系統(tǒng)將接收到的流量指令轉(zhuǎn)化與分配給每個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)的方法或過(guò)程。就上述不同型式的汽輪機(jī)而言，盡管所使用的deh系統(tǒng)有多種，但實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)的途徑主要有兩種典型方式。2.3.1 典型方式一：直接分配所謂直接分配是指deh接收到的流量指令沒(méi)有經(jīng)過(guò)中間環(huán)節(jié)，直接由反映汽門(mén)流量特性的函數(shù)轉(zhuǎn)化為每個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度指令，如圖5所示。圖5 deh系統(tǒng)中各汽門(mén)開(kāi)度指令形成方式一示意圖這種方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，缺點(diǎn)是物理意義不明確，不便于控制策略的制定者對(duì)其控制過(guò)程的理解。2.3.2 典型方式二：間接分配所謂間接分配是指deh接收到的流量指令經(jīng)過(guò)若干中間環(huán)

12、節(jié)后才轉(zhuǎn)化為每個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度指令，如圖6所示。圖6 deh系統(tǒng)中各汽門(mén)開(kāi)度指令形成方式二示意圖這種方式的特點(diǎn)是各轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)物理意義明確，只要分別確定每一個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化函數(shù)，串聯(lián)起來(lái)，就可以最終將deh接收到的流量指令合理分配到每個(gè)汽門(mén)，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)復(fù)雜，每個(gè)轉(zhuǎn)化函數(shù)需要專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)進(jìn)行確定。 表1是目前浙江省內(nèi)每臺(tái)600mw汽輪機(jī)deh系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)的途徑的統(tǒng)計(jì)情況。表1 600mw汽輪機(jī)deh系統(tǒng)使用情況電廠名稱(chēng)機(jī)組編號(hào)汽輪機(jī)廠家參數(shù)等級(jí)deh廠家實(shí)現(xiàn)途徑嘉興發(fā)電廠#3/#4東方汽輪機(jī)廠亞臨界日本日立直接方式嘉興發(fā)電廠#5/#6上海汽輪機(jī)廠亞臨界ge新華間接方式蘭溪發(fā)電廠#1/#2/#3/#

13、4東方汽輪機(jī)廠超臨界日本日立直接方式北侖發(fā)電廠#1日本東芝亞臨界ge新華間接方式北侖發(fā)電廠#2阿爾斯通亞臨界ge新華間接方式北侖發(fā)電廠#3/#4/#5日本東芝亞臨界日本東芝直接方式烏沙山發(fā)電廠#1/#2/#3/#4哈爾濱汽輪機(jī)廠超臨界foxboro間接方式寧海發(fā)電廠#1/#2/#3/#4上海汽輪機(jī)廠亞臨界西門(mén)子間接方式樂(lè)清發(fā)電廠#1/#2上海汽輪機(jī)廠超臨界abb直接方式2 3 600mw汽輪機(jī)流量特性方面存在的問(wèn)題在本專(zhuān)題研究開(kāi)展之前，浙江省內(nèi)600mw機(jī)組沒(méi)有進(jìn)行過(guò)專(zhuān)門(mén)的流量特性試驗(yàn)，所有機(jī)組deh中流量指令的分配函數(shù)均是由汽輪機(jī)廠家、deh廠家提供，或者采用同類(lèi)型機(jī)組的數(shù)據(jù)，當(dāng)機(jī)組的流量指

14、令的分配函數(shù)與汽輪機(jī)實(shí)際流量特性相差甚遠(yuǎn)時(shí)，一系列的問(wèn)題就會(huì)暴露出來(lái)，主要有以下幾個(gè)方面。3.1 配汽方式切換時(shí)參數(shù)波動(dòng)大多數(shù)汽輪機(jī)一般都設(shè)計(jì)有單閥配汽與順序閥配汽兩種運(yùn)行方式，兩者之前可以在線(xiàn)切圖7配汽方式切換過(guò)程中參數(shù)的波動(dòng)換。配汽方式切換時(shí)，參數(shù)波動(dòng)幾乎是每臺(tái)汽輪機(jī)都會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽壓力的波動(dòng)，有的機(jī)組在進(jìn)行配汽方式切換時(shí)參數(shù)波動(dòng)很大，圖7為某電廠600mw機(jī)組順序閥向單閥切換時(shí)的參數(shù)波動(dòng)，其中負(fù)荷由切換前的452.5mw降低到切換完成后的396.9mw，切換過(guò)程中一度甚至降低到383.2mw，最大降低幅度達(dá)到了69.3mw，主蒸汽壓力大幅度上升，切換前后上升0.

15、85mpa，如此大的參數(shù)變化無(wú)疑會(huì)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成很大影響。圖7配汽方式切換過(guò)程中參數(shù)的波動(dòng)3.2 3.2 高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在“閥點(diǎn)”處大幅晃動(dòng)3.3對(duì)于采用部分進(jìn)汽方式運(yùn)行的汽輪機(jī)，“閥點(diǎn)”指先期開(kāi)啟的汽門(mén)基本全開(kāi)而后期開(kāi)啟的汽門(mén)將開(kāi)未開(kāi)的這種閥位狀態(tài)，但一般情況下“閥點(diǎn)”泛指前后兩個(gè)汽門(mén)開(kāi)度存在重疊區(qū)的這種閥位狀態(tài)。高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在“閥點(diǎn)”處晃動(dòng)主要表現(xiàn)為在機(jī)組負(fù)荷指令與主蒸汽壓力不變的情況下，機(jī)組負(fù)荷因外界擾動(dòng)產(chǎn)生很小變化時(shí)，某只高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度在某一位置出現(xiàn)大幅度晃動(dòng)。“閥點(diǎn)”處汽門(mén)開(kāi)度晃動(dòng)問(wèn)題很常見(jiàn)，通?；蝿?dòng)幅度15%左右。圖8就是某600mw汽輪機(jī)在順序閥方式運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，其#2高

16、壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在負(fù)荷幾乎不動(dòng)的情況下，開(kāi)度晃動(dòng)幅度達(dá)到40%之多，這種晃動(dòng)是會(huì)造成油動(dòng)機(jī)活塞等部件過(guò)度磨損，易發(fā)生泄漏，交變的作用力會(huì)使汽門(mén)位置反饋裝置（lvdt）連接機(jī)構(gòu)斷裂，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障、甚至停機(jī)。圖8 高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在閥點(diǎn)處的晃動(dòng)3.3 正常運(yùn)行時(shí)協(xié)調(diào)響應(yīng)能力差汽輪機(jī)機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行響應(yīng)能力主要表現(xiàn)為機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)能力與主蒸汽壓力響應(yīng)能力。如果機(jī)組的流量分配函數(shù)與其流量特性嚴(yán)重不符，負(fù)荷按一定速率變化時(shí)，主蒸汽壓力的實(shí)際變化常常嚴(yán)重超前或滯后于其設(shè)定值的變化，這種異步變化嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組超壓，尤其是當(dāng)機(jī)組變負(fù)荷速度較快時(shí)，這嚴(yán)重制約了機(jī)組的agc響應(yīng)能力。某電廠600mw超臨界機(jī)組在順序閥投運(yùn)

17、時(shí)出現(xiàn)了負(fù)荷響應(yīng)速度下降、汽壓超調(diào)的現(xiàn)象；某電廠600mw亞臨界機(jī)組在順序閥試投運(yùn)期間也呈出現(xiàn)過(guò)機(jī)組在高負(fù)荷期間主蒸汽大幅度超壓現(xiàn)象，在機(jī)組負(fù)荷從600mw按正常速率減到550mw時(shí)，主蒸汽壓力從16.7mpa快速上升到17.8mpa，機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行受到威脅。3.4 機(jī)組一次調(diào)頻能力不穩(wěn)定電網(wǎng)中的汽輪機(jī)一般都需要具有相應(yīng)的一次調(diào)頻能力，每臺(tái)機(jī)組的一次調(diào)頻能力共同決定電網(wǎng)的一次調(diào)頻能力，而電網(wǎng)的一次調(diào)頻能力的大小則是電網(wǎng)是否具有良好穩(wěn)定性的一個(gè)重要影響因素。從汽輪機(jī)角度來(lái)說(shuō)，影響機(jī)組一次調(diào)頻能力的主要因素有兩個(gè)，一個(gè)是其運(yùn)行參數(shù)，特別是主蒸汽壓力；另一個(gè)就是流量分配函數(shù)。采取滑壓運(yùn)行方式的機(jī)組

18、，其主蒸汽壓力會(huì)隨著負(fù)荷的降低而下降，這會(huì)導(dǎo)致其一次調(diào)頻能力下降。如果其流量分配函數(shù)與其流量特性不符，這就會(huì)造成機(jī)組一次調(diào)頻能力在整個(gè)負(fù)荷段分配不均勻，有的負(fù)荷段能力大，而有的負(fù)荷段能力弱，而且在順序閥與單閥方式下一次調(diào)頻能力也會(huì)有差別。單臺(tái)機(jī)組如此，則整個(gè)電網(wǎng)的一次調(diào)頻能力實(shí)際上就處于一種不可控的狀態(tài)。3.5 配汽方式改變時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確設(shè)定其流量分配函數(shù)汽輪機(jī)出廠時(shí)一般都會(huì)有固定的配汽方式，但隨著運(yùn)行水平與技術(shù)的提高，新的配汽方式會(huì)出現(xiàn)，這些配汽方式往往可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性，比如東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600mw汽輪機(jī)只有一種配汽方式（混合配汽），在低負(fù)荷下，這種配汽方式比純粹的順序閥配汽方式經(jīng)濟(jì)性要

19、低，使用該機(jī)型的電廠可能會(huì)設(shè)法將其改造成順序閥配汽方式。要實(shí)現(xiàn)這一改造，首先就要獲得順序閥方式下的流量特性，由此計(jì)算出新的流量分配函數(shù)。4 流量特性試驗(yàn)方法與125mw、200mw與300mw等級(jí)機(jī)組相比，600mw等級(jí)機(jī)組容量顯著增加，超臨界機(jī)組的參數(shù)也大幅度提高，原有的流量特性試驗(yàn)方法與計(jì)算原理部分已不再適用，具體表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：一、使用調(diào)節(jié)級(jí)壓力與溫度參數(shù)表征汽輪機(jī)流量的方法對(duì)于超臨界機(jī)組來(lái)說(shuō)計(jì)算誤差明顯偏大；二、由于單個(gè)高壓調(diào)門(mén)通流能力的增加，使其在試驗(yàn)狀態(tài)下無(wú)法達(dá)到臨界狀態(tài)，流量分配函數(shù)計(jì)算所需要的一些關(guān)鍵特征參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確獲得。因此，必須采用新的方法來(lái)解決上述問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研究，上述兩個(gè)

20、問(wèn)題均得到有效解決，具體方法為，一、在汽輪機(jī)流量表征函數(shù)表達(dá)式中引入比容這一參數(shù)，使其流量計(jì)算精度顯著提高；二、使用改造型弗留格爾公式，獲得單個(gè)高壓調(diào)門(mén)臨界狀態(tài)下的特性參數(shù)，由此逐一確定流量分配函數(shù)中的各個(gè)特征值，從而可以完全確定與流量特性一致的流量分配函數(shù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，形成了一套600mw汽輪機(jī)流量特性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，以某電廠運(yùn)行的上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600mw亞臨界汽輪機(jī)為例，來(lái)說(shuō)明這一方法。4.1 流量特性試驗(yàn)內(nèi)容 汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)主要內(nèi)容如下：（1）單閥方式下的流量特性試驗(yàn)；（2）順序閥方式下的流量特性試驗(yàn)；（3）配汽曲線(xiàn)的計(jì)算與仿真；（4）配汽曲線(xiàn)修改后配汽方式切換與負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)；

21、4.2 試驗(yàn)條件600mw汽輪機(jī)流量特性試驗(yàn)要在以下條件滿(mǎn)足的情況下進(jìn)行：（1）順序閥方式與單閥方式下，機(jī)組負(fù)荷均可在300mw與600mw之間連續(xù)變動(dòng)，機(jī)組振動(dòng)與軸承溫度變化在允許范圍內(nèi)，其它主要參數(shù)均無(wú)異常；（2）機(jī)組agc與協(xié)調(diào)撤出，dcs側(cè)與deh側(cè)一次調(diào)頻回路撤出，汽輪機(jī)遙控方式撤出，機(jī)組滑壓控制回路撤出，dcs側(cè)其它機(jī)、爐主要自動(dòng)回路投入；（3）機(jī)組無(wú)其它試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，機(jī)組主要參數(shù)運(yùn)行正常；（4）試驗(yàn)期間煤種穩(wěn)定，要求接近設(shè)計(jì)煤種；（5）機(jī)組高、低壓加熱器正常投入，真空系統(tǒng)正常；（6）兩臺(tái)汽泵投入運(yùn)行，電泵撤出；（7）試驗(yàn)期間盡量避免使用再熱器減溫水；（8）如有對(duì)外供熱，試驗(yàn)期間應(yīng)

22、停止；（9）汽輪機(jī)各汽門(mén)靜態(tài)試驗(yàn)合格，deh控制邏輯符合試驗(yàn)要求；（10）主要測(cè)點(diǎn)變送器、測(cè)量通道校驗(yàn)合格，這些測(cè)點(diǎn)包括：發(fā)電機(jī)功率、主蒸汽壓力與溫度、各高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)后壓力、調(diào)節(jié)級(jí)壓力與溫度、各調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度指令與反饋信號(hào)、主機(jī)真空等；（11）在試驗(yàn)過(guò)程由運(yùn)行人員專(zhuān)人操作，同時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)注意觀察主汽溫、主汽壓、振動(dòng)、軸位移、偏心、差脹、總脹、汽包水位等參數(shù)，上述測(cè)點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤；（12）汽輪機(jī)汽門(mén)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可得到，主要包括各汽門(mén)布置、直徑、調(diào)節(jié)級(jí)噴咀數(shù)量、通流面積等設(shè)置數(shù)據(jù)；（13）試驗(yàn)數(shù)據(jù)可由電子表格形式取出。4.3 流量特性試驗(yàn)步驟4.3.1順序閥方式下流量特性試驗(yàn)（1）在順序閥方式下，機(jī)組達(dá)到

23、額定負(fù)荷；（2）確認(rèn)4.2中所述各項(xiàng)試驗(yàn)條件均被滿(mǎn)足；（3）降低主蒸汽壓力，在額定負(fù)荷下，使各高壓調(diào)門(mén)達(dá)到全開(kāi)狀態(tài)，記錄此時(shí)的主蒸汽參數(shù)，并在此后的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變；蒸汽工況調(diào)整由鍋爐控制系統(tǒng)完成；（4）在deh中修改重迭度函數(shù)，去除順序閥方式下的重迭度；（5）運(yùn)行人員按每次1%的幅度手動(dòng)減小汽輪機(jī)流量指令設(shè)定值，指令更新速度不大于1次/30s；當(dāng)處于閥點(diǎn)位置時(shí)，指令更新每次為0.2%；每次更新指令前記錄各相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，機(jī)組各高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)應(yīng)按既定次序動(dòng)作； （6）上述過(guò)程中，在“兩個(gè)閥全開(kāi)、兩個(gè)閥全關(guān)”、“三個(gè)閥全開(kāi)、一個(gè)閥全關(guān)”時(shí)，應(yīng)調(diào)整主蒸汽壓力與溫度準(zhǔn)確達(dá)到要求值，并穩(wěn)定運(yùn)行3分鐘

24、左右；（7）負(fù)荷降到250mw時(shí)，該試驗(yàn)結(jié)束，維持機(jī)組目前的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)備下一階段試驗(yàn)。4.3.2單閥方式下流量特性試驗(yàn)該試驗(yàn)在4.3.1試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)設(shè)備的初始狀態(tài)為4.3.1試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。（1）確認(rèn)4.2中所述各項(xiàng)試驗(yàn)條件均被滿(mǎn)足；（2）將機(jī)組由順序閥方式切換到單閥方式運(yùn)行，并注意汽輪機(jī)軸承溫度與振動(dòng)的變化；（3）將機(jī)組負(fù)荷維持在250mw，并調(diào)整主蒸汽壓力與溫度和4.3.1試驗(yàn)過(guò)程中一致；（4）運(yùn)行人員按每次1%的幅度手動(dòng)增加汽輪機(jī)流量指令設(shè)定值，指令更新速度不大于1次/30s；當(dāng)處于閥點(diǎn)位置時(shí)，指令更新每次為0.2%；每次更新指令前記錄各相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)；機(jī)組各高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)應(yīng)按

25、既定曲線(xiàn)動(dòng)作；（5）在四個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)均全開(kāi)的狀態(tài)下，調(diào)整配汽曲線(xiàn)，恢復(fù)順序閥方式下的各汽門(mén)開(kāi)啟重迭度的設(shè)置；（6）該試驗(yàn)結(jié)束，機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。4.4 配汽曲線(xiàn)的計(jì)算與仿真該部分內(nèi)容屬于試驗(yàn)后數(shù)據(jù)處理部分，主要是計(jì)算得到能準(zhǔn)確反映目前汽輪機(jī)流量特性的流量分配函數(shù)，從而得到其單閥方式與順序閥方式下的配汽曲線(xiàn)。4.5 配汽曲線(xiàn)修改后配汽方式切換與負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)該試驗(yàn)在配汽曲線(xiàn)計(jì)算與仿真完成后進(jìn)行，其目的是驗(yàn)證新的配汽曲線(xiàn)的準(zhǔn)確性。具體步驟如下：（1）機(jī)組agc撤出，協(xié)調(diào)投入，一次調(diào)頻回路撤出，汽輪機(jī)單閥方式運(yùn)行，機(jī)組滑壓控制回路投入，其它主要自動(dòng)回路投入；（2）降低主蒸汽壓力，在額定負(fù)荷下，使

26、各高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)達(dá)到全開(kāi)狀態(tài)；（3）將新的配汽曲線(xiàn)寫(xiě)入deh組態(tài)中，并檢查確認(rèn)正確無(wú)誤后下裝；（4）恢復(fù)機(jī)組的主蒸汽壓力到正常值；（5）在單閥方式下，按正常速度降負(fù)荷到250mw，檢查機(jī)組各主要參數(shù)是否正常；確認(rèn)機(jī)組運(yùn)行正常后，按正常速度升負(fù)荷到600mw，檢查機(jī)組各主要參數(shù)是否正常；（6）在升、降負(fù)荷過(guò)程中，選取幾個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，進(jìn)行順序閥與單閥配汽方式的切換試驗(yàn)；（7）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)估新的配汽曲線(xiàn)的準(zhǔn)確性，如有必要，進(jìn)行重新修正與調(diào)整。5 5 應(yīng)用實(shí)例5.1 樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組流量特性試驗(yàn)樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組汽輪機(jī)型號(hào)為n60024.2/566/566，是由上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)制造的600mw、

27、超臨界、一次中間再熱式、高中壓合缸、三缸四排汽、單軸、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，deh系統(tǒng)由abb公司提供。該機(jī)組投產(chǎn)后，上海汽輪機(jī)廠提供的配汽曲線(xiàn)在使用中發(fā)現(xiàn)與機(jī)組實(shí)際流量特性嚴(yán)重不符，配汽方式切換時(shí)負(fù)荷波動(dòng)很大，為此進(jìn)行了流量特性試驗(yàn)。#2機(jī)組deh中原配汽曲線(xiàn)如圖9所示。圖9樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組原配汽特性曲線(xiàn)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別對(duì)原流量分配函數(shù)下的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，并重新進(jìn)行修正，結(jié)果如圖10所示。從圖10可看出，按原配汽特性運(yùn)行，流量指令與實(shí)際負(fù)荷存在較大偏差，線(xiàn)性較差，單閥與順序閥兩種方式之間偏差也較大。對(duì)根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正后，流量指令與實(shí)際負(fù)荷線(xiàn)性較好。圖10 樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組修正前后

28、功率與流量指令對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)圖11 樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組原配汽特性曲線(xiàn)與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖12 樂(lè)清發(fā)電廠#2機(jī)組新的配汽特性曲線(xiàn)圖11是原配汽特性曲線(xiàn)與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比圖。從該曲線(xiàn)可以看出，無(wú)論是單閥還是順序閥方式，原配汽曲線(xiàn)設(shè)置與#2機(jī)組實(shí)際流量特性曲線(xiàn)均存在較大的偏差，這會(huì)影響機(jī)組的控制特性。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)#2機(jī)組汽輪機(jī)流量特性進(jìn)行計(jì)算，得到符合機(jī)組目前實(shí)際流量特性的配汽曲線(xiàn)如圖12所示。deh中的流量分配函數(shù)需要按表2、表3進(jìn)行修改。表2 新的順序閥配汽特性函數(shù)的設(shè)置f1（x）f2（x）f1（x）f2（x）xyxyxyxygv1gv20.000.0059.000.000.000.0059.

29、000.000.052.7863.007.000.052.7863.007.0040.0029.0067.0020.5040.0029.0067.0020.5050.0036.5071.0043.0050.0036.5071.0043.0055.0041.0073.0055.0055.0041.0073.0055.0059.0045.00120.0055.0059.0045.00120.0055.00gv3gv40.000.0095.000.000.000.0085.000.0088.000.0097.0010.0062.000.0088.0016.0088.502.7898.0020.006

30、2.502.7890.0028.0090.005.0099.0058.0070.0011.0092.0042.0092.007.0099.7088.0080.0023.0095.0067.0095.0012.00120.0088.0085.0033.00120.0067.00表3 新的單閥配汽特性函數(shù)的設(shè)置f1（x）f2（x）xyxygv1/gv2/gv3/gv40.000.0090.000.000.052.7892.002.5060.0021.0094.006.0080.0027.8096.0012.0085.0030.5097.0018.0090.0035.00100.0065.00完成上

31、述修改后，在450mw負(fù)荷附近進(jìn)行了配汽方式切換試驗(yàn)，切換過(guò)程的主要數(shù)據(jù)如表4所示，表4同時(shí)也給出了配汽函數(shù)修改前該負(fù)荷下配汽方式切換時(shí)的主要數(shù)據(jù)，以便對(duì)比。表4 配汽函數(shù)修改前后切換試驗(yàn)對(duì)比項(xiàng)目gv1開(kāi)度gv2開(kāi)度gv3開(kāi)度gv4開(kāi)度負(fù)荷主汽壓主汽溫度調(diào)節(jié)級(jí)壓力調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度流量指令單位%mwmpampampa%老的配汽曲線(xiàn)24.6 24.6 24.5 24.6 450.90 23.63 567.13 13.47 517.22 85.045 39.6 39.6 18.1 21.1 479.02 22.06 562.77 14.38 516.80 82.231 48.0 47.9 13.1 1

32、6.9 464.85 21.77 560.86 13.59 515.41 80.197 59.3 59.3 6.0 10.5 442.35 22.94 561.24 12.67 508.23 78.840 80.1 80.0 1.6 8.8 442.58 23.84 564.34 12.46 496.06 80.276 新的配汽曲線(xiàn)23.2 23.1 23.2 23.2 445.73 24.10 570.12 13.33 517.13 66.55 33.0 33.0 13.7 15.0 455.40 23.58 569.83 13.44 517.34 63.01 38.3 38.2 9.3 1

33、0.0 452.70 23.90 570.30 12.82 515.11 62.24 44.6 44.6 5.0 7.2 452.47 24.50 570.91 12.52 510.44 62.65 48.3 48.3 2.8 5.8 451.13 24.77 571.53 12.52 504.42 63.14 圖13是配汽函數(shù)修改前后450mw負(fù)荷下，配汽方式切換過(guò)程中負(fù)荷變化最大值的對(duì)比，圖14是該負(fù)荷下，配汽方式切換前后負(fù)荷變化值的對(duì)比?？梢钥闯觯趯?duì)配汽函數(shù)優(yōu)化后，配汽方式切換時(shí)負(fù)荷變化幅度明顯降低，機(jī)組穩(wěn)定性增加。 圖13 切換過(guò)程中負(fù)荷變化最大值對(duì)比 圖14 切換前后負(fù)荷變化最大值

34、對(duì)比由試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，原配汽曲線(xiàn)與閥門(mén)實(shí)際流量特性曲線(xiàn)有較大偏差，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果重新計(jì)算得到的汽輪機(jī)配汽曲線(xiàn)與實(shí)際流量特性吻合較好。配汽函數(shù)修改后，試驗(yàn)結(jié)果表明，在新的流量分配函數(shù)下，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，汽門(mén)無(wú)晃動(dòng)，配汽方式切換時(shí)機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)顯著降低，流量指令與實(shí)際負(fù)荷線(xiàn)性關(guān)系良好，機(jī)組更易于控制。5.2 寧海發(fā)電廠#3機(jī)組流量特性試驗(yàn)寧海發(fā)電廠#3機(jī)組汽輪機(jī)為600mw亞臨界、中間再熱、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為n600-16.7/538/538。該機(jī)組deh系統(tǒng)采用南京西門(mén)子電站自動(dòng)化有限公司的軟、硬件平臺(tái)和上海汽輪機(jī)有限公司的邏輯和畫(huà)面組態(tài)，組態(tài)可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)修改。一段時(shí)間運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在順序閥方式下

35、，該機(jī)組#2高壓調(diào)門(mén)出現(xiàn)較大幅度晃動(dòng)現(xiàn)象，分析認(rèn)為是配汽曲線(xiàn)局部突變且與真實(shí)流量特性偏差大所致，為了對(duì)該曲線(xiàn)進(jìn)行修改與優(yōu)化，需要獲得該機(jī)組汽輪機(jī)準(zhǔn)確的流量特性，為此特對(duì)該汽輪機(jī)進(jìn)行流量特性試驗(yàn)。寧海發(fā)電廠#3機(jī)組deh中原配汽曲線(xiàn)如圖15所示。從中可以明顯看出，#3汽輪機(jī)原配汽曲線(xiàn)在兩閥點(diǎn)與三閥點(diǎn)處均存在不平滑部分，gv2在小開(kāi)度下還存在開(kāi)度回調(diào)情況，這些缺陷的存在均會(huì)導(dǎo)致順序閥方式下汽門(mén)出現(xiàn)大幅度晃動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)該予以消除。圖15 寧海發(fā)電廠#3機(jī)原配汽曲線(xiàn)圖16寧海發(fā)電廠#3修正前后功率與流量指令對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)圖17寧海發(fā)電廠#3原配汽曲線(xiàn)與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比對(duì)原配汽函數(shù)下試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如圖1

36、6所示?？梢钥闯?，按原配汽函數(shù)運(yùn)行，流量指令與實(shí)際負(fù)荷存在較大偏差，單閥與順序閥兩種方式之間偏差也較大。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正后，流量指令與實(shí)際負(fù)荷偏差較小，線(xiàn)性良好。圖17是原配汽曲線(xiàn)與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。從該曲線(xiàn)可以看出，無(wú)論是單閥方式還是順序閥方式，原配汽曲線(xiàn)設(shè)置與#3機(jī)組實(shí)際流量特性曲線(xiàn)均存在一定的偏差，這會(huì)惡化機(jī)組的控制特性，因此需要根據(jù)實(shí)際流量特性重新計(jì)算機(jī)組的配汽函數(shù)，形成新的配汽曲線(xiàn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)#3機(jī)組汽輪機(jī)流量特性進(jìn)行計(jì)算，得到符合機(jī)組目前實(shí)際流量特性的配汽函數(shù)，如表3、表4所示；由此形成的新配汽曲線(xiàn)如圖18所示。表5 寧海發(fā)電廠#3機(jī)組新的配汽函數(shù)的設(shè)置1x288x

37、314/x354/x394/x434x345/x385/x425/x465xyxyxy0000.000.000.0067.5967.5967.5950.000.742.0081.385.881.363.4839.2119.0084.6192.684.6168.5162.2025.7089.6101.3889.675.0077.4330.5095.71118.195.7187.3790.6641.0097.48124.297.4891.8895.1750.00100135.17100100.00100100.00表6 寧海發(fā)電廠#3機(jī)組新的配汽函數(shù)的設(shè)置2x393x313x353x433xyxy

38、xyxy-6000-6000-6000-60000000000088.9682.9726099.2610088.9682.997.695968710010097.695101.496.1100.295.2800100101.496.1114.45100130100/114.45100800100800100/800100x311kbx351kbx391kbx431kbk=1.4769k=2.9538k=2.9538k=1.4769b=0b=-200b=-300b=0圖18 寧海發(fā)電廠#3機(jī)組新的配汽曲線(xiàn)將deh中配汽函數(shù)按表5、表6數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化后，在400mw負(fù)荷附近進(jìn)行了配汽方式切換試驗(yàn)，切

39、換過(guò)程的主要數(shù)據(jù)如表7所示。從表7可看出，在400mw負(fù)荷點(diǎn)，順序閥方式切換為單閥方式，最大負(fù)荷波動(dòng)約為7mw，單閥方式切換為順序閥方式，最大負(fù)荷波動(dòng)約為11mw，負(fù)荷波動(dòng)均較小，機(jī)組穩(wěn)定性好。圖19表明了配汽函數(shù)優(yōu)化前后順序閥方式下流量指令與機(jī)組負(fù)荷的線(xiàn)性關(guān)系，很顯然，優(yōu)化后機(jī)組負(fù)荷與流量指令之間的線(xiàn)性關(guān)系明顯好于優(yōu)化前。另外，據(jù)觀察，配汽函數(shù)優(yōu)化后，原順序閥方式下閥點(diǎn)處閥門(mén)晃動(dòng)現(xiàn)象消失，機(jī)組運(yùn)行安全性明顯提高。表7 新的配汽函數(shù)下配汽方式切換試驗(yàn)數(shù)據(jù)項(xiàng)目負(fù)荷負(fù)荷參考gv1開(kāi)度gv2開(kāi)度gv3開(kāi)度gv4開(kāi)度主汽壓主汽溫度調(diào)節(jié)級(jí)壓力調(diào)節(jié)級(jí)溫度單位mwmw%mpampa順序閥切換為單閥400.8

40、9444.6464.762.862.3564.4814.76536.648.35468.65395.11397.7331.9911.2011.0731.9314.42536.588.46481.77400.03429.2928.8916.8016.3229.0314.24535.678.88496.70394.86418.8926.6418.4218.1226.3114.18535.388.76499.83393.72427.0023.4522.1421.7122.9114.09535.098.75499.09單閥切換為順序閥397.13432.1123.2822.4022.1823.5413

41、.89537.498.70498.01394.92426.8428.1118.0917.7827.9113.83538.698.56501.47394.37414.8933.4912.4012.2233.1513.80539.068.40505.72391.26407.2636.389.829.5636.0213.85539.228.28506.72385.91444.0162.013.342.0562.0614.00539.607.91495.30圖19 優(yōu)化前后流量指令與負(fù)荷線(xiàn)性關(guān)系對(duì)比圖由試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，原配汽曲線(xiàn)與汽輪機(jī)實(shí)際流量特性有一定偏差，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到新的汽輪機(jī)配汽函數(shù)，由此形成的新配汽曲線(xiàn)與實(shí)際流量特性吻合較好。試驗(yàn)結(jié)果表明，在新的配汽曲線(xiàn)下，閥門(mén)無(wú)晃動(dòng)，配汽方式切換時(shí)機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)小，