單閥與順序閥切換的實(shí)實(shí)現(xiàn)

1、單閥和順序閥的對(duì)比1、單閥控制方式即所有進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都經(jīng)過幾個(gè)同時(shí)啟閉的調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入第一級(jí)噴嘴，也稱節(jié)流配汽方式。節(jié)流配汽的汽輪機(jī)在工況變動(dòng)時(shí)第一級(jí)的進(jìn)汽度是不變的，因此可以把包括第一級(jí)在內(nèi)的全部級(jí)作為級(jí)組，也就是說除了工作原理不同外，調(diào)節(jié)級(jí)與其余各級(jí)并無其他區(qū)別。采用節(jié)流配汽的汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下調(diào)節(jié)閥全開，機(jī)組的理想焓降到最大值；低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)閥關(guān)小，減少汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，主蒸汽受到節(jié)流作用使第一級(jí)級(jí)前壓力下降，其值與蒸汽流量成正比。此時(shí)，汽輪機(jī)的理想焓降減小但并不是很多，可見節(jié)流配汽主要是通過減少蒸汽流量來降低負(fù)荷。當(dāng)然，理想焓降的減少雖然不是很多，但仍然使機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率降低，且負(fù)荷越低

2、，節(jié)流損失越大，機(jī)組效率也就越低。因此，節(jié)流配汽方式的應(yīng)用范圍不太廣泛，一般用于小功率機(jī)組和帶基本負(fù)荷的機(jī)組。高參數(shù)、大容量機(jī)組在啟動(dòng)初期為使進(jìn)汽部分的溫度分布均勻，在負(fù)荷突變時(shí)不致引起過大的熱應(yīng)力和熱變形，也經(jīng)常使用節(jié)流配汽方式。 2、順序閥控制方式即蒸汽經(jīng)過幾個(gè)依次啟閉的調(diào)節(jié)閥后再通向第一級(jí)噴嘴，也稱噴嘴配汽方式。這種配汽方式在運(yùn)行當(dāng)中只有一個(gè)調(diào)節(jié)閥處于部分開啟狀態(tài)，而其余的調(diào)節(jié)閥均處于全開(或全關(guān))狀態(tài)，蒸汽只在部分開啟的調(diào)節(jié)閥中受到節(jié)流作用，因此，在部分負(fù)荷時(shí)噴嘴配汽方式比節(jié)流配汽方式效率高，所以被廣泛應(yīng)用。  采用噴嘴配汽方式時(shí)，第一級(jí)噴嘴的通流面積隨著調(diào)節(jié)閥的開

3、啟數(shù)目不同而變化。調(diào)節(jié)級(jí)的變工況特性也和其余各級(jí)有很大區(qū)別。當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)通流面積改變時(shí)，蒸汽流量將發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷的目的。同時(shí)，在部分開啟的調(diào)節(jié)閥中蒸汽流量受到節(jié)流作用，改變了理想焓降，但因流經(jīng)該閥的蒸汽流量只占總流量的一部分，因此蒸汽焓降的改變對(duì)機(jī)組功率的影響較小。 采用噴嘴配汽方式時(shí)，在第一只調(diào)節(jié)閥剛剛?cè)_時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)的壓力比為最小，調(diào)節(jié)級(jí)的理想焓降為最大，此時(shí)，通過第一組噴嘴的蒸汽流量也達(dá)到最大值，故第一組噴嘴蒸汽流量和焓降的乘積也達(dá)到最大值，工作在其后的動(dòng)葉片所承受的應(yīng)力也達(dá)到最大值?？梢?，調(diào)節(jié)級(jí)的危險(xiǎn)工況并不是在最大工況下，而是在第一只調(diào)節(jié)閥剛剛?cè)_時(shí)。 3、單閥、順序閥控制方式的

4、應(yīng)用 實(shí)際生產(chǎn)中，汽輪機(jī)在部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)噴嘴配汽方式比節(jié)流配汽方式的效率高，且較穩(wěn)定。但在變工況下采用噴嘴配汽方式會(huì)使汽輪機(jī)高壓部分的金屬溫度變化較大，調(diào)節(jié)級(jí)所對(duì)應(yīng)的汽缸壁產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而降低了機(jī)組快速改變負(fù)荷的能力。為了發(fā)揮兩種不同配汽方式的優(yōu)點(diǎn)，我們采取了節(jié)流配汽噴嘴配汽聯(lián)合調(diào)節(jié)的方式，即第一只噴嘴和第二只噴嘴同時(shí)開啟，使汽缸均勻受熱。待第一、二只調(diào)節(jié)閥全開后再根據(jù)機(jī)組負(fù)荷需要依次開啟其他調(diào)節(jié)閥。這樣，就同時(shí)發(fā)揮了節(jié)流配汽和噴嘴配汽兩者的優(yōu)點(diǎn)。電廠汽輪機(jī)單閥/順序閥切換的實(shí)現(xiàn)作者： 時(shí)間： 2010 年 2 月電廠汽輪機(jī)單閥/順序閥切換的實(shí)現(xiàn) 摘要：汽輪機(jī)單閥/順序閥切換的邏輯，是

5、電廠節(jié)能降耗的手段之一，本文主要針對(duì)汽輪機(jī)的單閥/順序閥切換邏輯的分析、存在問題的提出、分析以及解決過程，及切換功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行全過程論述。關(guān)鍵詞：?jiǎn)伍y 順序閥 切換 邏輯一概述 “十一五”規(guī)劃明確要求，到2010年我國單位GDP的能耗要比“十五”末期下降20%，衡量一個(gè)發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性的好壞，就是要看它的綜合指標(biāo)發(fā)電成本，即對(duì)外供1度電所需的成本費(fèi)用?；鹆Πl(fā)電廠汽輪機(jī)作為能量轉(zhuǎn)換的中間設(shè)備，運(yùn)行方式的優(yōu)化是節(jié)能降耗的主要手段，對(duì)保證機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性起到關(guān)鍵作用。 *發(fā)電廠隸屬*，電廠的主要設(shè)備是：鍋爐采用*鍋爐廠高溫超高壓一次中間再熱、單汽包自然循環(huán)、*蒸汽鍋爐（YG*/13.74M），汽輪機(jī)

6、采用*汽輪機(jī)廠的超高壓、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)（N*.24/*/*型），發(fā)電機(jī)是*發(fā)電設(shè)備廠的WX*Z-073LLT。熱控系統(tǒng)主網(wǎng)主要采用DCS集散控制方式，輔網(wǎng)采用PLC控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)采用DEH控制方式，DEH控制系統(tǒng)為純電調(diào)系統(tǒng)，整套系統(tǒng)采用北京ABB貝利控制有限公司的Symphony控制系統(tǒng)(軟硬件由北京ABB貝利控制有限公司提供)，液壓部分采用常規(guī)低壓透平油系統(tǒng)。直接由DEH通過電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制調(diào)節(jié)汽閥油動(dòng)機(jī)，以達(dá)到控制汽機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的目的。*積極響應(yīng)國家的節(jié)能降耗的政策，立足于本廠實(shí)際，多方面、全方位的實(shí)施全廠的節(jié)能降耗各項(xiàng)工作。本文重點(diǎn)介紹汽輪機(jī)單閥/順序

7、閥切換功能的實(shí)現(xiàn)。所謂汽機(jī)單閥控制方式，是指根據(jù)負(fù)荷的給定值，經(jīng)過汽機(jī)閥門管理程序的邏輯判斷，所有高壓調(diào)門開啟方式相同，且各高調(diào)門的開度均一致。因控制汽閥沿汽輪機(jī)的徑向?qū)ΨQ布置，因此這種方式將使汽輪機(jī)的高壓缸第一級(jí)汽室內(nèi)溫度的分布比較均勻，在負(fù)荷變化時(shí)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的溫差最小，減少了機(jī)組的熱應(yīng)力，使機(jī)組可以承受較大的符合變化率。但是，從機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)上看，由于所有控制汽門都處于非全開狀態(tài)，因而主蒸汽通過控制汽門的節(jié)流損失較大，降低了機(jī)組的熱效率。順序閥控制方式，是指根據(jù)負(fù)荷的給定值，經(jīng)過汽機(jī)閥門管理程序的邏輯判斷和計(jì)算，按照預(yù)先設(shè)定的開啟順序開啟相應(yīng)的高壓調(diào)節(jié)閥，各高調(diào)門累計(jì)流量呈線性

8、變化。這種控制方式只有一個(gè)汽閥處于半開啟狀態(tài)，其他的汽門處于全開或全關(guān)狀態(tài)。這樣就減少了汽門的節(jié)流損失，提高了汽機(jī)的熱效率。但是存在進(jìn)汽位置不對(duì)稱，第一級(jí)汽室內(nèi)的溫度分布不均勻，機(jī)組的熱應(yīng)力較大，因此承擔(dān)的符合變化率相對(duì)來說比較小。兩種控制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，機(jī)組在不同的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)應(yīng)采用不同的控制方式。一般機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)以及機(jī)組在承擔(dān)尖峰負(fù)荷時(shí)，要求采用全周進(jìn)汽，即單閥控制方式；機(jī)組帶部分符合運(yùn)行時(shí)，可以采用部分進(jìn)汽方式，即順序閥控制方式。二、單閥/順序閥切換的控制邏輯分析我廠汽輪機(jī)共有四只高壓調(diào)節(jié)閥，編號(hào)為GV1、GV2、GV3以及GV4。每只高調(diào)門均有一個(gè)獨(dú)立的伺服控制回路。信號(hào)的傳遞通道為：運(yùn)

9、行人員設(shè)定目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定值及速率，這兩種信號(hào)到汽機(jī)負(fù)荷控制回路，得到GVMOUT信號(hào)，即設(shè)定負(fù)荷時(shí)作對(duì)應(yīng)的調(diào)門開度總的疊加值。GVMOUT信號(hào)到閥門管理回路，經(jīng)過相應(yīng)的邏輯計(jì)算和判斷，送到DEH的I/O端子板，然后通過內(nèi)部連接電纜到SVP調(diào)門卡，SVP調(diào)門卡將閥位輸出指令以及LVDT（線性位移差動(dòng)傳感器）的反饋信號(hào)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，得到010V DC指令，經(jīng)過中間端子盒到電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)的傳遞框圖如下所示：閥門管理的基本功能框圖如下所示： 汽機(jī)的單閥/順序閥之間的切換的允許條件反映在內(nèi)部邏輯中，主要有以下幾個(gè)方面：（1）、DEH控制系統(tǒng)處于“AUTO”控制方式。自動(dòng)控制方式是通過CRT畫面操

10、作，改變轉(zhuǎn)速/負(fù)荷設(shè)定值，對(duì)DEH輸出進(jìn)行閉環(huán)控制（2）、安全油壓建立，汽機(jī)已復(fù)位掛閘（3）、主油開關(guān)閉合，是指我廠發(fā)變組220KV斷路器處于合閘位置。（4）、系統(tǒng)不在ADS控制方式。（5）、高壓調(diào)門不在“試驗(yàn)”位。（6）、中壓調(diào)門不在“試驗(yàn)”位。（7）、主汽門試驗(yàn)不在“試驗(yàn)”位。（8）、單/順閥切換狀態(tài)按鈕投入。內(nèi)部標(biāo)簽名為“Transfer”，是在單閥/順序閥切換前需要將切換狀態(tài)置“1”,信號(hào)類型是一種5秒觸發(fā)延時(shí)的單脈沖定時(shí)器。（9）、單/順閥切換指令給出。內(nèi)部標(biāo)簽名是順序閥“SEQ INPB”，單閥“SIG INPB”。當(dāng)此信號(hào)為邏輯“1”時(shí)，與“Transfer”信號(hào)進(jìn)行“與”邏輯判

11、斷，得到切換指令，指令信號(hào)為3秒觸發(fā)延時(shí)的單脈沖，因此，操作順序必須是先將狀態(tài)按鈕置“1”狀態(tài)，5秒內(nèi)給出閥切換指令信號(hào)。輸出到閥門管理程序中（如簡(jiǎn)圖所示）?！癝EQPB”或“SIGPB”信號(hào)到閥門管理程序內(nèi)，還得經(jīng)過二次判斷，如果切換條件全部允許，則輸出閥切換指令，若以上條件任一條件不滿足，閥門控制則仍處于原控制方式。 然后，需要分析汽機(jī)高調(diào)門的閥門特性曲線。GVMOUT的函數(shù)運(yùn)算關(guān)系是：X070808690100Y055.5665.4572.6178.93100高調(diào)門1的閥門特性曲線：X00.0772.2885.4298.56100Y04.724.4530.0159.35100高調(diào)門2的閥

12、門特性曲線：X00.0772.2885.4298.56100Y04.724.4530.0159.35100高調(diào)門3的閥門特性曲線：X00.0773.0386.2999.56100Y04.7629.3335.4372100高調(diào)門4的閥門特性曲線X00.0773.0386.2999.56100Y04.7629.3335.4372100根據(jù)高調(diào)門的特性曲線可以看出：GV1與GV2的閥門特性一致，GV3與GV4的特性一致。并且，GV3與GV4在閥門逐漸開啟的過程中的進(jìn)汽流量要比其他兩個(gè)高調(diào)門要高些。GV1與GV2在072.28時(shí)，曲線接近于線性關(guān)系。在進(jìn)行閥門方式切換時(shí)，為了保證機(jī)組功率及主汽壓力不會(huì)

13、發(fā)生大范圍內(nèi)的波動(dòng)，必須保證DEH算法邏輯的合理性。以GV1為例，我廠的邏輯計(jì)算可以寫成如下算法： GV1SPT=(GVMOUT*A+GVMOUT*B)F(GV1)其中，GV1SPT：1高壓調(diào)節(jié)門輸出指令，； GVMOUT：經(jīng)過閥門管理程序的計(jì)算得到的總的閥門開度指令，； A： 在單閥控制方式下指令系數(shù)，01； B： 在順序閥控制方式下的指令系數(shù)，01； F(GV1)：1高壓調(diào)節(jié)門的閥門特性函數(shù)，。 當(dāng)閥位控制方式處于單閥控制方式時(shí)，A1，B=0；當(dāng)順序閥控制方式下時(shí)，A=0,B=1；兩者之間的切換時(shí)，將受到速率限制器的作用，速率設(shè)置為0.05/秒，按照以上速率計(jì)算，0和1之間的切換時(shí)間應(yīng)該為

14、20秒左右。因此，切換過程中不會(huì)引起負(fù)荷及主汽壓力大范圍內(nèi)的波動(dòng)。按照以上所述，熱工人員進(jìn)行了切換演算：根據(jù)135MW時(shí)的數(shù)據(jù)，GVMOUT=95.874，GV1開度是43.15；GV2開度是43.15；GV3開度是49.25；GV4開度是49.25。假設(shè)此時(shí)將閥位控制方式切成順序閥，切換瞬間為無擾切換。由于功能碼FC8限速器的作用，高調(diào)門逐漸下降，直至內(nèi)部運(yùn)算值為3.42，經(jīng)過閥門特性曲線的分段線性函數(shù)塊，最終GV1的開度將在15%穩(wěn)定??；GV2開度28；GV3開度100，GV4開度100。假設(shè)此時(shí)要求負(fù)荷下降，GVMOUT開度下降至80，則F(x)=65.45,閥位控制仍在順序閥控制方式，

15、則會(huì)出現(xiàn)GV1全關(guān)，GV2開度18.8，GV3全開，GV4全開。假設(shè)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行， GVMOUT=95.874,閥位管理方式為順序閥控制，這時(shí)切換成單閥控制，則F(x)=91.307，切換瞬間，閥位值不變，為無擾切換，切換后，功能碼FC8限速器的值由順序閥時(shí)的0逐漸增加到1，速率限制為0.05/秒，這時(shí)閥位內(nèi)部計(jì)算值由-1逐漸變化成0，閥位值慢慢增加至91.307，完成單閥時(shí)的閥位控制。經(jīng)過以上推算，我們得到以下結(jié)論：1、汽機(jī)單閥/順序閥之間的切換為無擾切換，即切換過程中不會(huì)出現(xiàn)閥位瞬大范圍的開關(guān)現(xiàn)象。2、切換后，在保證汽機(jī)實(shí)際閥位-流量特性曲線與出廠設(shè)定曲線一致的情況下，汽機(jī)調(diào)門瞬時(shí)變化幅

16、度較小，能夠穩(wěn)定在一個(gè)特定的閥位值上。3、由于閥門重疊度的設(shè)置，開啟順序應(yīng)該為4-3-2-1。即：?jiǎn)?順閥切換100%100%蒸汽流量指令GV4-3GV2GV1到此，閥切換之間的軟件部分已經(jīng)具備條件，汽機(jī)硬件方面的問題需要熱工專業(yè)及汽機(jī)專業(yè)進(jìn)行確認(rèn)。首先，需要檢查高調(diào)門的布置方式，按照汽機(jī)廠家提供的圖紙資料，汽機(jī)管路的布置走向以及調(diào)門物理位置應(yīng)如下所述： 結(jié)合上圖，從控制方面來講，按照汽機(jī)的順序閥GV4-GV3-GV2-GV1的步序，可以保證汽機(jī)對(duì)稱進(jìn)汽，減少對(duì)汽機(jī)各參數(shù)的影響。但是，實(shí)際的調(diào)門方式，與上圖存在分歧， 從上圖可以看出，若按照現(xiàn)在的高調(diào)門布置方式進(jìn)行，會(huì)造成汽機(jī)左側(cè)全開進(jìn)汽，而右

17、側(cè)調(diào)門開度低于40的情況，進(jìn)汽方位不對(duì)稱，極易造成振動(dòng)值超限等危險(xiǎn)情況，引起跳機(jī)，對(duì)汽輪機(jī)的安全構(gòu)成隱患，因此需要更改閥門的布置方式。 利用停機(jī)機(jī)會(huì)，按照廠家資料，完成了閥門布置方式的更改工作，這樣，全開的兩個(gè)高調(diào)門對(duì)稱進(jìn)汽，提高了機(jī)組的安全性。同時(shí)，由于信號(hào)傳遞通道的改變，熱工專業(yè)重新對(duì)SVP調(diào)門卡進(jìn)行了標(biāo)定，通過模擬試驗(yàn)的驗(yàn)證，保證了閥門調(diào)節(jié)的快速性和準(zhǔn)確性。三、單閥/順序閥間切換功能的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備工作一切就緒后，*于20*年9月23日進(jìn)行了1機(jī)組的單閥/順序閥切換，切換過程基本為無擾切換，負(fù)荷變化幅度小于2MW。各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有顯著下降。切換過程是：1、打開DEH畫面“DEH OVERVIEW

18、”;2、單擊“VLV MODE”按鈕，在彈出畫面中，先將TRANSFER信號(hào)置為“1”，然后5秒內(nèi)單擊“SEQV”鍵完成切換動(dòng)作。3、單閥切順閥過程中，各調(diào)門開度應(yīng)相應(yīng)變化；4、整個(gè)切換過程結(jié)束后，畫面顯示為順序閥狀態(tài)，單閥切順閥操作結(jié)束。5、待機(jī)組各參數(shù)穩(wěn)定后，重復(fù)以上步驟，進(jìn)行順序閥切單閥的操作。機(jī)組在單閥、順序閥控制方式下的參數(shù)對(duì)比：序號(hào)測(cè)量參數(shù)單位單閥控制方式下順序閥控制方式下差值1主蒸汽流量T/H338.88332.53-6.352調(diào)節(jié)級(jí)壓力Mpa6.646.45-0.193軸向位移Mm-0.010.01+0.024振動(dòng)（X向）m34.8840.65+5.775振動(dòng)（Y向）m22.2325.36+3.136瓦振m29.6830.18+0.5說明：（1）、閥切換時(shí)的機(jī)組負(fù)荷為100MW； （2）、差值欄中，單閥控制方式切換成順序閥方式時(shí)，“+”表示數(shù)值增加方向，“-”表示數(shù)值減少方向。四、閥切換時(shí)的注意事項(xiàng)1、單/順閥切換過程中應(yīng)密切注意負(fù)荷、主汽壓、汽包水位的變化，應(yīng)盡量保持以上參數(shù)保持不變。2、單閥切順閥后，汽機(jī)高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)由全周進(jìn)汽變?yōu)椴糠葸M(jìn)汽，應(yīng)注意汽機(jī)本體各缸溫及機(jī)組TSI各參數(shù)（包括軸振，軸向位移等）的變化。