東南大學(xué)楊建明

汽輪機調(diào)節(jié)(速)與數(shù)字電液控制楊建明東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院jmyang/p>

楊建明

江蘇省南通海門市人。東南大學(xué)

能源與環(huán)境學(xué)院教授，中國電機工程學(xué)會

火力發(fā)電分會委員，江蘇省電機工程學(xué)會

火電專業(yè)委員會委員，江蘇省人社廳電力

行業(yè)高級職稱評審委委員。

1982年7月西安交通大學(xué)核反應(yīng)堆工程專業(yè)，學(xué)士

1985年7月浙江大學(xué)工程熱物理專業(yè)，碩士

1990年10月東南大學(xué)電廠熱能動力及其自動化專業(yè)，博士。長期從事發(fā)電廠熱能動力工程領(lǐng)域科學(xué)與技術(shù)的教學(xué)和研究，專業(yè)從事汽輪發(fā)電機組振動故障診斷和現(xiàn)場治理、汽輪機調(diào)節(jié)與控制、液壓控制系統(tǒng)故障診斷、汽輪機組運行優(yōu)化和現(xiàn)代化改造、汽輪機組功率調(diào)節(jié)特性動態(tài)建模、凝汽器優(yōu)化改造、核電汽輪機組控制系統(tǒng)硬件在環(huán)動態(tài)試驗、先進汽封等理論研究與工程應(yīng)用，理論緊密結(jié)合實際，熟悉現(xiàn)場，在機組及管道異常振動、一次調(diào)頻優(yōu)化、DEH系統(tǒng)優(yōu)化與故障診斷等方面積有一定的工程經(jīng)驗國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文三十多篇，1997年“提高國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機組運行穩(wěn)定性、可靠性的綜合研究”獲江蘇省科技進步一等獎，1998年“提高徐州發(fā)電廠國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機組運行穩(wěn)定性、可靠性綜合研究”獲國家科技進步三等獎，2003年“國產(chǎn)220MW汽輪機潤滑供油系統(tǒng)與超速保護系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造”獲江蘇省電力公司科技進步一等獎，2003年“‘汽輪機原理’課程教學(xué)與改革”獲江蘇省教育廳優(yōu)秀課程獎。2010年南通市科技進步一等獎，2011年江蘇省科技進步三等獎。汽輪機調(diào)節(jié)(速)與數(shù)字電液控制汽輪機調(diào)節(jié)(速)與控制原理汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題汽輪機高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與電網(wǎng)穩(wěn)定性分析供電品質(zhì)

電壓、頻率和波形同步發(fā)電機

感應(yīng)電勢頻率的決定于轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速決定于原動機的驅(qū)動力矩，故頻率決定于有功功率。端電壓決定于無功功率。電壓調(diào)節(jié)無功功率決定于勵磁，發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)歸勵磁系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)

有功功率決定于原動機的功率。故頻率調(diào)節(jié)歸汽輪機的功率控制系統(tǒng)。汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理調(diào)節(jié)保護的任務(wù)供電品質(zhì)與電網(wǎng)負荷──頻率控制(LFC)

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運行特點

用電負荷，供電負荷、發(fā)電負荷。電網(wǎng)的負荷與頻率控制，使供電負荷與用電負荷及輸配電線路損耗保持平衡。用電特征與頻率成正比發(fā)電特征同步網(wǎng)上發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相等電能不能大規(guī)模儲存，決定了電力生產(chǎn)即發(fā)即用汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理電網(wǎng)負載特性原動機特性轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)矩M

機組與電網(wǎng)有一定自調(diào)能力，在外界負荷要求改變時，通過改變轉(zhuǎn)速(即電網(wǎng)頻率)使供與消達到平衡，但電網(wǎng)頻率變化較大，故機組必須設(shè)置負荷----頻率控制(LFC)裝置，維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理電網(wǎng)有功負荷變化的基本特征

第三類變化幅度大、周期長，由生產(chǎn)、生活和氣象等節(jié)律引起的。日、月、季級第二類變化幅度較大、周期較長，有一定可預(yù)測性。大于5%，分級。第一類變化幅度小、周期短，具有隨機性。幅度小于5%，秒級。汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理頻率一次調(diào)整或稱一次調(diào)頻，原動機的調(diào)節(jié)器感受電網(wǎng)頻率(周波)變化，改變有功功率輸出，維持電網(wǎng)同步區(qū)域的負荷平衡。特點

機組調(diào)節(jié)，有差調(diào)節(jié)，機組功率改變量正比于頻率偏差頻率二次調(diào)整或稱二次調(diào)頻，電網(wǎng)根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)頻率偏差、網(wǎng)內(nèi)負荷分布及網(wǎng)際交換功率偏差，分配網(wǎng)內(nèi)機組的負荷。特點

電網(wǎng)調(diào)節(jié)，無差調(diào)節(jié)，消除頻率偏差，維持電網(wǎng)頻率在額定值附近汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理負荷要求由P0增大到P1一次調(diào)頻使機組出力由P0增大到P1＇，頻率由f0降至f1二次調(diào)頻使機組出力由P1＇增大到P1，頻率由f1降至f0汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理任務(wù)單機時控制轉(zhuǎn)速、并網(wǎng)時控制功率，快速響應(yīng)電網(wǎng)的負荷擾動，滿足優(yōu)良供電品質(zhì)和經(jīng)濟運行要求。甩負荷等嚴重危及機組安全事故(如低真空、低潤滑油壓、大脹差、高振動等)發(fā)生時，快速切斷汽輪機蒸汽供給，保障機組的安全與完整。原則性組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)汽門保護系統(tǒng)控制主汽門和調(diào)節(jié)汽門汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求驅(qū)動功率大慣性小，動作速度快控制精度高系統(tǒng)組成轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮慰刂菩盘栔虚g放大機構(gòu)中間功率放大執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動調(diào)節(jié)汽門開度配汽機構(gòu)油動機行程與蒸汽流量非線性校正同步器及啟動裝置啟動、同步操作汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理轉(zhuǎn)速↑→A↑→B↑→滑閥↑→油動機上腔進油、下腔排油→油動機活塞↓→調(diào)門關(guān)小、C↓→B↓→滑閥↓

→油動機進排油口減小→B回到原位，油動機停止動作錯油門＋油動機＋杠桿＝液壓伺服執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類機械液壓調(diào)節(jié)

由純機械(如杠桿、曲柄、凸輪等)、液壓(錯油門、油缸等)部件組成。系統(tǒng)復(fù)雜，驅(qū)動力大、控制精度低，維修困難，可靠性較差。數(shù)字電液調(diào)節(jié)模擬測量、數(shù)字控制、液壓伺服執(zhí)行。系統(tǒng)簡單，驅(qū)動力大、控制精度高、響應(yīng)速度快，可靠性強，維修方便，自動控制水平很高。汽輪機調(diào)節(jié)與控制原理汽輪機機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)nNmz汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性靜態(tài)特性四方圖與速度變動率

四方圖

描述調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速感受特性、中間放大特性、配汽特性和功率—轉(zhuǎn)速靜態(tài)特性的四象限圖。II象限

轉(zhuǎn)速感受特性—轉(zhuǎn)速與一次控制信號III象限

中間放大特性—一次控制信號與油動機行程IV象限

配汽特性—油動機行程與機組功率I象限

調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性—功率與轉(zhuǎn)速速度變動率

又稱不等率，I象限曲線的斜率?？肇摵蓵r最大轉(zhuǎn)速與額定負荷下最小轉(zhuǎn)速差，與額定轉(zhuǎn)速的比。即汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性意義

單位轉(zhuǎn)速變化所引起的汽輪機出力增減，表征機組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻能力。速度變動率越大，一次調(diào)頻出力則越小設(shè)置原則

對帶基本負荷機組，一般為5%。調(diào)頻機組小些，但過小運行不穩(wěn)，故一般不小于3.0%。對機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，響應(yīng)速度較慢，速度變化率不宜過大，機組甩負荷后容易引起超速。故一般不大于6%。小機組對電網(wǎng)一次調(diào)頻貢獻有限，故取大些汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性例：A、B容量均為1000MW的凝汽式汽輪機，調(diào)速系統(tǒng)速度變動率分別為4%和5%。電網(wǎng)頻率50Hz時機組功率均為900MW。試問當電網(wǎng)頻率由50Hz階躍降低至49.90Hz時，

A、B機組功率分別為多少？由此說明速度變動率與機組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻能力的關(guān)系解(1)電網(wǎng)頻率下降0.1Hz，一次調(diào)頻要求機組增大功率

由得

此時A機功率為(900+50)MW，B機為功率為(900+40)MW(2)速度變動率小的機組一次調(diào)頻功率改變量大，反之則小。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性局部速度變動率

因轉(zhuǎn)速感受、中間放大及配汽機構(gòu)均存在非線性，故速度變動率呈非線性分布。此外，實際中也需要不均勻分布。局部速度變動率速度變動率的分布

低負荷(0～10%)處

機組并網(wǎng)帶初負荷時，為避免負荷變化過大引起的熱沖擊，要求速度變動率大些滿負荷(90～100%)處

避免過載，此區(qū)域內(nèi)速度變動率可取大些，但不超過整體速率變動率的3倍合理分布

兩端大、中間小且連續(xù)平滑變化汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性滯緩率滯緩原因

動、靜摩擦，曠動間隙，滑閥蓋度nNmz汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性滯緩率

調(diào)節(jié)系統(tǒng)上、下行程(即增、減負荷)特性線上，最大轉(zhuǎn)速偏差與額定轉(zhuǎn)速的比滯緩與調(diào)節(jié)品質(zhì)

滯緩是響應(yīng)死區(qū)，單機時引起轉(zhuǎn)速漂移，并網(wǎng)時產(chǎn)生負荷波動滯緩率限制

過大影響調(diào)節(jié)品質(zhì)，過小頻繁動作造成部件磨損。一般要求：機械液壓型，滯緩率不大于0.4%；電液型，滯緩率不大于0.06%汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性系統(tǒng)復(fù)雜調(diào)節(jié)品質(zhì)差自控水平低汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不足

E/HAGC開度指令一次調(diào)頻要求功率要求開度實際開度轉(zhuǎn)速測量LVDT控制與閥門管理汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)電液控制原理

6.3汽輪機數(shù)字電液(DEH)控制數(shù)字電液控制(DEH-C)系統(tǒng)的組成汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)信號檢測控制策略閥門管理DEH-C的電子控制系統(tǒng)監(jiān)視運行操作指令控制組態(tài)設(shè)定參數(shù)控制計算數(shù)據(jù)處理采集數(shù)據(jù)輸出指令工廠網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)電子控制器電液伺服執(zhí)行器危急遮斷系統(tǒng)EH供油系統(tǒng)汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)數(shù)字電液控制系統(tǒng)

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)電液伺服執(zhí)行機構(gòu)

電液伺服閥直接驅(qū)動電液伺服閥(DDV)

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)電液伺服閥電液轉(zhuǎn)換器..\..\Flash\電液伺服閥.exe汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)6.3汽輪機數(shù)字電液(DEH)控制快速卸載閥溢流閥，快速關(guān)閉油動機汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)中間容積與功率調(diào)節(jié)動態(tài)特性中間容積

汽輪機蒸汽流程中，能存貯蒸汽的容積，如蒸汽室、導(dǎo)汽管、再熱器傳熱管及聯(lián)箱等動態(tài)滯后

壓力決定中間容積中的貯汽量，又決定了汽輪機通流部分的進汽量，在中間容積壓力變化時，產(chǎn)生類似于電容充、放電的動態(tài)滯后效應(yīng)。中間再熱汽輪機的控制

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)一次調(diào)頻品質(zhì)下降

再熱器的時間常數(shù)達數(shù)十秒，產(chǎn)生很大的時滯，中、低壓缸的功率變化滯后于高壓缸，既影響一次調(diào)頻，又危及機組的超速安全蒸汽參數(shù)波動

鍋爐燃燒系統(tǒng)慣性大、響應(yīng)慢，燃料量改變與蒸汽熱能輸出間時間滯后很大，在一次調(diào)頻等快速負荷要求時，只能依靠主汽壓力變化、通過釋放或儲存蓄能，滿足汽輪機組的能量要求。因此，在高壓調(diào)門動作、汽輪機進汽量改變時，主汽壓力變化較大。汽輪機數(shù)字電液(DEH)控制

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)中間再熱機組的調(diào)節(jié)與控制設(shè)置中主門和中調(diào)門

甩負荷時，快速切斷再熱器的蒸汽；低負荷時調(diào)節(jié)中壓缸的進汽，控制再熱汽溫。設(shè)置旁路系統(tǒng)甩負荷時，防止鍋爐超壓、回收工質(zhì)；啟、停時，有效控制再熱汽溫和再熱器的冷卻。高壓調(diào)門過開或過關(guān)

用高壓缸過增或過減出力補償再熱器中間容積產(chǎn)生的動態(tài)滯后，改善一次調(diào)頻性能。機、爐協(xié)調(diào)控制中間再熱機組為單元機組，通過機、爐協(xié)調(diào)控制，在快速響應(yīng)電網(wǎng)負荷要求時，維持主蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)

中壓調(diào)門：為減小節(jié)流損失，機組負荷30%時中壓調(diào)門全開

旁路系統(tǒng)：

I級大旁路過熱器出口直接到凝汽器

II級高壓旁路過熱器出口至再熱器進口

III級低壓旁路再熱器出口至凝汽器汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)機跟爐

負荷指令加到鍋爐，汽輪機根據(jù)主汽壓力變化調(diào)整出力。主汽壓力波動小，但響應(yīng)慢，一次調(diào)頻品質(zhì)差。爐跟機

負荷指令加到汽輪機，鍋爐根據(jù)主汽壓力變化調(diào)整出力。動態(tài)響應(yīng)快，一次調(diào)頻性能優(yōu)，蒸汽參數(shù)波動大，安全性差。機爐協(xié)調(diào)(CCS)

負荷指令同時加到機、爐控制器，通過控制優(yōu)化，在響應(yīng)速度與主汽壓力穩(wěn)定間取得最佳效果。汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)功頻調(diào)節(jié)原理基于頻率、功率反饋的調(diào)節(jié)優(yōu)點減少動態(tài)滯后，消除內(nèi)擾，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)不足甩負荷時動態(tài)反調(diào)，不利用超速安全頻率調(diào)節(jié)的不足

不能補償動態(tài)滯后，不能克服內(nèi)擾(主汽與背壓)和容錯性差(CCS)汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)解決方法超速保護控制(OPC)汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)級后壓力反饋原理第一時間響應(yīng)鍋爐內(nèi)擾，校正功率偏差優(yōu)點提高克服內(nèi)擾品質(zhì)不足壓力波動引起機組功率波動汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題

預(yù)啟閥的作用

減小開啟調(diào)門的提升力高壓調(diào)門結(jié)構(gòu)主閥碟、主閥套、預(yù)啟閥(導(dǎo)閥，或小閥)、閥桿及閥桿套預(yù)啟閥剛性地設(shè)置地閥桿的端部，活動地內(nèi)置在主閥碟中提升閥桿時，先開啟預(yù)啟閥；預(yù)啟閥全開后，帶動主閥碟開啟汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題

主閥碟浮動汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題

隨調(diào)門開度增大，R0增大、R1減小，P1提高，主閥碟上向下蒸汽力減小。達到某一開度時，P1＝Pc，主閥碟處于上、下浮動的臨界狀態(tài)繼續(xù)增大調(diào)門開度，P1＞Pc，主閥碟脫離預(yù)啟閥上跳上端點如果主閥碟上浮發(fā)生在調(diào)門大開度時，如相對開度大于45%以上時，不會發(fā)生明顯的負荷波動如果主閥碟上浮發(fā)生在調(diào)門沒有充分開啟時，就會發(fā)生明顯的負荷波動汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題門桿汽封磨損，將使R2減小，使主閥碟的上浮臨界點前移，預(yù)啟閥磨損主汽門與調(diào)門組合結(jié)構(gòu)，調(diào)門流場不對稱，汽流對主閥碟產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用力主閥碟與預(yù)啟閥發(fā)生研磨，大多預(yù)啟閥座磨損，導(dǎo)致預(yù)啟閥行程增大，在相同油動機行程下，主閥碟開度變小改變了閥桿行程對應(yīng)的蒸汽流量關(guān)系，閥門管理汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題其它問題油動機與閥桿連接間隙，通常0.2mm左右，在主閥碟上蒸汽力向下時，這個間隙對流量特性沒有影響。在調(diào)門大開度，主閥碟即使上浮，因流量接近飽和，也不會產(chǎn)生明顯的負荷波動閥桿與主閥碟的配合間隙，通常0.3mm左右，與油動機連接間隙相似兩者同時發(fā)生，特殊情況下會引起負荷波動汽輪機主汽門、調(diào)節(jié)汽門結(jié)構(gòu)與典型問題高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化DEH閥門管理曲線

在DEH中，閥門管理曲線的功能相當于原調(diào)速系統(tǒng)的配汽機構(gòu)，將流量指令轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏赫{(diào)門的開度指令。汽輪機功率控制與流量指令

一次調(diào)頻功率增量與來自CCS的機組功率指令迭加，得到機組即時功率，經(jīng)主汽壓力校正，轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C控制的流量指令。影響因素

高壓調(diào)門流量特性高壓缸的通流特性，即決定于調(diào)節(jié)級和高壓缸壓力級的通流能力閥門管理曲線的設(shè)計基于汽輪機熱力設(shè)計，由機組功率計算出主蒸汽流量

基于調(diào)節(jié)級和高壓缸壓力級流動特性，在單閥高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化機組流量指令轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏赫{(diào)門的流量指令，即把機組總的流量分配到各個高壓調(diào)門調(diào)門流量指令轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)門的開度指令閥門管理曲線的重要性

決定了噴嘴配汽汽輪機調(diào)節(jié)級噴嘴組進汽的先后順序，影響高壓轉(zhuǎn)子軸承的載荷分配，導(dǎo)致軸承瓦塊溫度和軸振變化開啟重疊度，影響機組運行經(jīng)濟性。高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化高壓調(diào)門開度隨流量指令的變化，直接影響機組的一次調(diào)頻與AGC控制品質(zhì)閥門管理曲線優(yōu)化的意義

保障機組運行安全，優(yōu)化控制高壓轉(zhuǎn)子的軸振與軸承瓦溫

合理配置開啟重疊度，機組實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)化運行

保證機組優(yōu)良控制品質(zhì)，機組實現(xiàn)帶廠用電小網(wǎng)運行，保障電網(wǎng)安全高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化閥門管理曲線的差異

閥門管理曲線是閥桿行程(或油動機行程)與流量指令的對應(yīng)關(guān)系，不是閥門開度與流量指令的對應(yīng)關(guān)系

調(diào)節(jié)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，閥桿行程不一定等同于閥門開度

調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)級特性不同，調(diào)節(jié)閥的流量特性不盡相同高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化和順閥方式下，分別計算出不同主汽流量下的調(diào)節(jié)級噴嘴組的流量和噴嘴組前的壓力由噴嘴組的流量和噴嘴組前壓力，計算出對應(yīng)的調(diào)門開度由機組功率和對應(yīng)的高壓調(diào)門開度，計算出單閥和順閥時的閥門管理曲線調(diào)門開度與閥桿或油動機行程調(diào)門內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，兩者之間有不同的對應(yīng)關(guān)系，部件磨損會使這一對應(yīng)關(guān)系發(fā)生變化高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化

曲線偏離設(shè)計值，調(diào)節(jié)品質(zhì)變差預(yù)啟閥不均勻磨損，改變了前后閥序間的重疊度，局部速度變動率變小或變大，甚至出現(xiàn)調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)主閥碟開啟不足，產(chǎn)生不必要的節(jié)流損失行程測量桿松脫和彎曲、斷裂閥桿轉(zhuǎn)動，對閥桿行程測量桿產(chǎn)生橫向作用力，造成測量桿彎曲，鎖緊螺母松脫高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化處理方法減小預(yù)啟閥行程，增大主閥碟上向下蒸汽作用力基于EH系統(tǒng)油壓和油動機活塞和活塞桿直徑，測算最大提升力基于調(diào)門結(jié)構(gòu)參數(shù)和主汽參數(shù)，以及彈簧緊力，測算無預(yù)啟閥時開啟的最大提升力基于調(diào)門結(jié)構(gòu)參數(shù)和油動機最大提升力，在額定主汽參數(shù)下，測算預(yù)啟閥的最小開度高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化閥門管理曲線的設(shè)計

調(diào)節(jié)級和高壓缸壓力級的流動特性也與實際偏差較大。國內(nèi)機組壓力級通流面積偏大、調(diào)節(jié)級焓降大，不僅影響配汽特性，而且影響了運行經(jīng)濟性。

對卸載式高壓調(diào)門，預(yù)啟閥經(jīng)常發(fā)生磨損，改變了油動機行程與主閥芯開度的對應(yīng)關(guān)系

目前，國內(nèi)制造廠均沒有調(diào)門流量特性試驗臺，流量特性套用引進設(shè)計高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化閥門管理典型曲線Westinghouse、新華設(shè)計

基于通用流量特性的設(shè)計，單閥與順閥關(guān)聯(lián)

流量指令轉(zhuǎn)變?yōu)樾拚髁?/p>

修正流量對各高壓調(diào)門作流量分配，決定開啟重疊度和開度變化率，得到調(diào)門的相對流量指令

基于通用流量特性曲線，調(diào)門的相對流量指令轉(zhuǎn)變?yōu)殚_度指令順閥控制時的閥門管理曲線單閥控制時的閥門管理曲線高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化典型閥門管理曲線

試驗?zāi)康?/p>

求取試驗機組高壓調(diào)門實際的開度——流量特性

優(yōu)化DEH閥門管理程序和一次調(diào)頻控制算法，滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻考核要求

為機組變壓優(yōu)化運行創(chuàng)造條件試驗條件

退出AGC和一次調(diào)頻，機組CCS采用手操基本控制高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化高壓調(diào)門流量特性試驗

凝汽穩(wěn)定工況，負荷50%～100%，定壓運行

主汽壓力控制在(95%～98%)額定壓力，主汽溫度波動不大于±8℃

高壓轉(zhuǎn)子軸振波動不大于20um，瓦溫不高于90℃

對閥門管理曲線很不合理的機組，采用試驗專用閥門管理曲線

DCS和DEH記錄試驗數(shù)據(jù)，歷史庫中數(shù)據(jù)記錄精度，壓力和行程0.1%，溫度0.1℃高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化試驗方法在高負荷下，通過降低主汽壓力使高調(diào)門全開，進行單閥切順閥，或順閥切單閥根據(jù)升或降負荷要求，緩慢增或減給水和調(diào)整鍋爐燃燒，汽輪機通過手動操作，維持主汽壓力基本不變，機組功率跟隨給水和鍋爐燃燒變化單閥或順閥試驗時，在額定功率下，通過降低主汽壓力使高壓調(diào)門同步全開或最后1個高壓調(diào)門全行程開啟高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化試驗中，再熱器減溫水量基本不變，負荷變化率控制在2.0%/min附近，對主汽壓力穩(wěn)定性不作嚴格要求根據(jù)升或降負荷要求，持續(xù)緩慢增或減給水和調(diào)整鍋爐燃燒，汽輪機通過手動操作，維持主汽壓力基本不變，機組功率跟隨給水和鍋爐燃燒變化單閥或順閥試驗時，在額定功率下，通過降低主汽壓力使高壓調(diào)門同步全開或最后1個高壓調(diào)門全行程開啟高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化

試驗中，維持再熱器減溫水量基本不變，對主汽壓力不作嚴格要求試驗記錄數(shù)據(jù)主汽溫度與壓力、機組電功率、高壓調(diào)門開度、調(diào)節(jié)級后溫度與壓力、高排溫度與壓力、熱再溫度與壓力、再熱減溫水量、流量指令、修正流量指令數(shù)據(jù)處理與優(yōu)化設(shè)計

基于調(diào)門和高壓缸流動特性建立數(shù)學(xué)模型，將高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化據(jù)機組負荷特性，選取閥門管理曲線設(shè)計的參考主汽壓力，將試驗數(shù)據(jù)修正到參考主汽壓力試驗數(shù)據(jù)合理性檢驗，剔除壞點軟件處理，求取單閥和順閥控制時的流量指令與高壓調(diào)門開度關(guān)系曲線

軟件處理，求取高壓調(diào)門通用流量曲線、單閥控制時的流量分配系數(shù)和順閥控制時流量分配系數(shù)及流量分配曲線

閥門管理曲線模擬校核高壓調(diào)門流量特性與閥門管理優(yōu)化單閥切順閥時軸振異常突變

機組概況內(nèi)蒙某廠東方C150/135-13.2/1.0/535/535型汽輪機，設(shè)有4個帶預(yù)啟閥的高壓調(diào)門，I、II同步開啟，III、IV順序開啟。機組功率輸出與流量指令偏差較大，一次調(diào)頻長期不良。制造廠原設(shè)計順閥時閥門管理曲線原設(shè)計閥門管理曲線設(shè)計預(yù)啟閥行程為17.5%，原廠閥門管理曲線不合理，II閥點附近速度變動率較小，重疊度不合理，交界處前后不銜接汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理試驗實測試驗實測高壓調(diào)門配汽特性在流量指令72.3%～77.5%和87.62%～93.1%間出現(xiàn)了2個機組功率變化很小的平臺流量指令68.7%～72.3%間機組功率變化很大，流量指令變了3.6%，機組功率改變了44MW，折算速度變動率不足1.0%流量指令71.3%～72.3%，即#1、#2高壓調(diào)門開度66.0%～72.2%，出現(xiàn)上、下行程不重疊的滯止回環(huán)區(qū)，幅度達到12MW汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理單閥切順閥時軸振異常突變

機組概況粵電某電廠亞臨界600MW機組，2011年11月在單閥切順閥試驗時，發(fā)生了高壓轉(zhuǎn)子#2軸振突發(fā)異常增大，迫使機組單閥運行#1機單閥切順閥時高壓轉(zhuǎn)子軸振與軸承瓦塊溫度變化動態(tài)過程故障分析機組由單閥切順閥時，發(fā)生振動異常的案例很多，特別是600MW這類的大機組機組由單閥切順閥，調(diào)節(jié)級噴嘴組流量不一致，產(chǎn)生不對稱汽流力，導(dǎo)致高壓轉(zhuǎn)子軸振和汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理軸承瓦塊溫度變化通常不對稱汽流力下降時，軸承瓦塊溫度升高，但軸振會下降；反之，瓦塊溫度降低，但軸振會增大該機II和III同步開啟，IV、I順序開啟。單閥切順閥時，在I高調(diào)門接近全關(guān)、IV高調(diào)門關(guān)小到40%，發(fā)生了軸振突變，且瓦塊溫度升高汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理

I高調(diào)門接近全關(guān)、IV高調(diào)門較大開度時，調(diào)節(jié)級不平衡汽流力較大，但主分量向下，正常時應(yīng)能抑制軸振的增大，顯示存在有別于常規(guī)的異常

隨后進行的I和IV同步開啟、II和III順序開啟試驗，在II高調(diào)門接近全開時，軸振雖然沒有突變，但#1軸振達到報警值、軸承瓦塊溫度較大幅度下降，試驗結(jié)果與常規(guī)現(xiàn)象一致第一種閥序下，順閥時出現(xiàn)的軸振突發(fā)增大，顯示高壓轉(zhuǎn)子上存在松動部件，軸振變化大小決定于松動狀態(tài)汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理在高壓轉(zhuǎn)子上，能夠產(chǎn)生活動的部件只有前端的主油泵軸，通過螺紋與高壓轉(zhuǎn)子前端小軸相連在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生松動，主油泵軸不僅前移，而且還能產(chǎn)生側(cè)身偏移，質(zhì)心偏離軸線，產(chǎn)生附加不平衡力，進而導(dǎo)致軸振突變檢修檢查發(fā)現(xiàn)，泵軸前移近2mm，能產(chǎn)生明顯的側(cè)向偏移

處理后，在第一種閥序下，軸振異常突變消失汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理機組概況國電某電廠超臨界670MW機組，2014年3月在機組負荷550MW附近出現(xiàn)持續(xù)低頻振蕩，負荷振蕩幅度10～14MW，伴隨著主汽壓力反相低頻振蕩

機組負荷持續(xù)低頻振蕩

故障分析

機組負荷持續(xù)低頻振蕩發(fā)生在順閥控制、GV3

(#3高壓調(diào)門)開度23%附近，對應(yīng)機組負荷約550MW

GV3開度小于20%和大于25%時負荷低頻振蕩基本消失機組負荷低頻振蕩是在流量指令低頻波動下發(fā)生的，高壓調(diào)門開度跟隨流量指令變化，顯示DEH和液壓伺服執(zhí)行機構(gòu)正常汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理

GV3在開度23.0%附近，存在明顯的負荷響應(yīng)滯緩區(qū)，GV3油動機行程改變時，機組負荷不能跟隨變化，當GV3開度達到某一值時，機組負荷接近階躍變化

GV3開度23.0%附近嚴重的負荷響應(yīng)滯緩，機組功率與要求值產(chǎn)生大的偏差，在CCS的汽輪機負荷控制算法下產(chǎn)生大的超調(diào)控制，引起流量指令低頻波動，這是機組負荷低頻振蕩的主要原因

GV3開度23.0%附近響應(yīng)滯緩，是由其主閥芯上蒸汽作用力產(chǎn)生的汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理

高壓調(diào)門主閥芯上的受力狀態(tài)，決定于頂部與底部的蒸汽壓力。頂部壓力與門套和門桿漏汽有關(guān)高壓調(diào)門順序開啟時，各主閥芯上的蒸汽作用力變化不盡一致。前2個同步開啟時，主閥芯上作用力向下；第3個開啟后，調(diào)門壓力已上升到較高水平，底部向上的作用力大于頂部向下的作用力，主閥芯懸浮甚至向上主閥芯上浮發(fā)生在發(fā)生在絕對開度35.0%以上時，對機組功率影響較小，反之明顯。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理

蒸汽壓力。頂部壓力與門套和門桿漏汽有關(guān)高壓調(diào)門順序開啟時，各主閥芯上的蒸汽作用力變化不盡一致。前2個同步開啟時，主閥芯上作用力向下；第3個開啟后，調(diào)門壓力已上升到較高水平，底部向上的作用力大于頂部向下的作用力，主閥芯懸浮甚至向上該機在GV3開度20.5%增大負荷，開始按指令緩慢增大，當開度達到21.0%負荷近似階躍增12MW；DCS檢測超調(diào)后發(fā)出減負荷指令，GV3執(zhí)行后負荷開始減小，但隨后負荷近似階躍降10MW；DCS汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理檢測到超調(diào)后，以發(fā)出增負荷指令，GV3執(zhí)行后再次出現(xiàn)近似階躍增，此過程周而復(fù)始持續(xù)下去，形成負荷持續(xù)低頻振蕩。調(diào)門上蒸汽力變化是外部激發(fā)因素，調(diào)門內(nèi)部間隙和傳動機構(gòu)曠動間隙過度是內(nèi)部缺陷。GV3小開度下出現(xiàn)主閥芯蒸汽由向下轉(zhuǎn)為向上，是負荷跳躍幅度較大的主要原因。門桿漏汽是影響主閥芯蒸汽力上、下轉(zhuǎn)向的重要因素。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理

減小調(diào)門內(nèi)部配合間隙和傳動機構(gòu)曠動間隙，縮小主閥芯的上下曠動行程；減小門桿汽封間隙，適度增大門套間隙，上移主閥芯蒸汽力上下轉(zhuǎn)向點。主閥芯蒸汽力的上下波動，是造成預(yù)啟閥磨損和門桿沖擊載荷的主要原因。減小預(yù)啟閥行程、抑制主閥芯曠動幅度，是減緩預(yù)啟閥磨損和避免門桿連接頭斷裂的有效措施。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析及其處理汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與電網(wǎng)穩(wěn)定性分析

背景與意義電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析電力系統(tǒng)建模與仿真是預(yù)測電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、研究機網(wǎng)耦合交互影響和電網(wǎng)先進負荷—頻率控制(Load-FrequencyControl，LFC)策略、評估和預(yù)測電力系統(tǒng)安全風(fēng)險、分析電力系統(tǒng)事故、建立電力系統(tǒng)安全預(yù)警機制、制訂安全控制預(yù)案等的有效手段。背景

2003年8月美加大停電事故發(fā)生后，電力系統(tǒng)加強了電網(wǎng)動態(tài)仿真建設(shè)，基于PSS/E或PSA