摘 要：汽輪機閥門管理是DEH系統(tǒng)的一個重要組成部分，對機組的安全高效運行具有非常重要的作用。該文針對600 MW機組出現(xiàn)的軸系故障進行研究，基于閥門管理故障的機理，重新優(yōu)化設(shè)計了機組的單閥開啟規(guī)律和順序閥閥進汽規(guī)律。然后，針對故障機組進行優(yōu)化改造：通過一次優(yōu)化改造解決了機組瓦溫突增、閥門擺動等問題；然而，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中一臺機組的軸系穩(wěn)定性較差，其他機組通用的配汽規(guī)律還不能完全解決機組的軸振問題。最后，通過二次優(yōu)化改造解決了此臺機組的軸振突增問題。這對我國占主流的600 MW機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：600MW 閥門管理 故障診斷 進汽順序 優(yōu)化改造

中圖分類號： TK323 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0187-03

汽輪機閥門管理是DEH系統(tǒng)的一個重要組成部分，是控制回路輸出的流量信號驅(qū)使閥門開關(guān)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速或功率調(diào)節(jié)的核心[1-2]。然而，隨著新能源等隨機波動性電源的大規(guī)模接入以及電網(wǎng)峰谷差的不斷增大，因此，許多大功率火電機組勢必要進行深度變負(fù)荷運行，致使機組偏離額定設(shè)計工況太多而運行效率降低。因此，各電廠都在充分挖掘機組的節(jié)能潛力，采取各種方法和手段盡可能地降低發(fā)電煤耗，以節(jié)約發(fā)電成本，提高在上網(wǎng)競爭中的優(yōu)勢。目前，為了提高機組的低負(fù)荷運行經(jīng)濟性，汽輪機在實際穩(wěn)定運行時都采用噴嘴調(diào)節(jié)方式。但是，國內(nèi)及早期引進的許多汽輪機存在很多噴嘴配汽故障問題[3-5]。近幾年隨著高參數(shù)大容量機組的發(fā)展投產(chǎn)，噴嘴配汽故障更為突出，超臨界機組比亞臨界機組故障就要嚴(yán)重許多，尤其是目前在電網(wǎng)占主流的600 MW級別機組[6-8]。因此，600 MW級別機組的配汽故障診斷及優(yōu)化改造經(jīng)驗具有非常寶貴的借鑒意義。

該文針對600 MW機組出現(xiàn)的軸系故障進行研究，基于閥門管理故障的機理，重新優(yōu)化設(shè)計了機組的進汽順序。然后，針對故障機組進行優(yōu)化改造，解決了機組的瓦溫突增和軸振突增等問題，提高了機組運行的安全性和經(jīng)濟性以及調(diào)節(jié)特性。

1 閥門管理故障案例描述

該文研究的這幾臺機組都是亞臨界600 MW空冷機組，噴嘴調(diào)節(jié)規(guī)律全都是上缸進汽，機組由單閥切換至順序閥方式運行時，軸瓦溫度值、軸振值都出現(xiàn)突增現(xiàn)象，機組運行軸系穩(wěn)定性較差，表現(xiàn)出明顯的閥門管理故障，存在閥門管理優(yōu)化潛力。如圖1～圖6所示分別為機組的調(diào)門開度、負(fù)荷、汽壓、軸瓦溫度、軸振值以及EH油壓幾個重要參數(shù)在由順序閥切換至單閥方式時的時域變化圖。

2 故障診斷及優(yōu)化改造策略

如圖7所示，為機組噴嘴布置。機組目前的噴嘴進汽規(guī)律為GV1+GV2→ GV3→GV4。由于蒸汽在調(diào)節(jié)級中流動時，對調(diào)節(jié)級動葉片產(chǎn)生汽流力的作用；并且，當(dāng)調(diào)節(jié)級部分進汽時，配汽不平衡汽流力在機組的各軸承處產(chǎn)生附加載荷；如圖7所示尤其是兩閥點進汽時，附加汽流力達(dá)到最大值F；并且，這個力的大小足以致使軸心位置移動，使軸在軸承中的側(cè)隙發(fā)生變化，影響進油油楔面積和軸承供油量，進而表現(xiàn)出瓦溫高、軸振大的軸系故障。此外，隨著機組單機容量的不斷增大，機組參數(shù)越來越高，向著超臨界、超超臨界的方向發(fā)展，主汽壓力的急劇提高，調(diào)節(jié)級配汽不平衡汽流力將會變得更大；并且，其增幅大大超過轉(zhuǎn)子自重的增幅，瓦溫和振動將會明顯增加，配汽故障也就更加嚴(yán)重。因此，國內(nèi)許多600 MW機組無法正常投入噴嘴調(diào)節(jié)。因此，為了消除配汽不平衡汽流力應(yīng)采用完全對稱進汽的方式。采用對角進汽時，由于進汽是對稱的，因此，可以完全消除配汽不平衡汽流力。并且，由于最先開啟的兩閥能夠提供機組總汽流量70%左右，所以當(dāng)?shù)?閥門順序開啟時，配汽不平衡汽流力已不是很大[8]。因此，兼顧機組安全性和經(jīng)濟性，采用對稱對角進汽方式，是理想的噴嘴配汽方案。根據(jù)公開文獻配汽優(yōu)化策略，最終選取的合理進汽順序為x

根據(jù)文獻[4]可知，單閥的規(guī)律設(shè)計準(zhǔn)確性對機組的單順序閥切換性能有很大影響。因此，本次優(yōu)化改造也對單閥進行了優(yōu)化改造。

3 改造效果分析

通過對機組DEH閥門管理程序中的配汽規(guī)律進行優(yōu)化改造，取得了初步理想效果：瓦溫最大值降低10℃，表明軸承進油狀態(tài)良好；EH油壓波動值降低一半左右，表明配汽規(guī)律設(shè)計較好閥門動作平穩(wěn)。機組部分重要參數(shù)在單閥和順序閥方式下的運行狀態(tài)對比如圖8～圖12所示。

然而，第一次優(yōu)化改造后，有一臺機組的軸振值較之前沒有多大變化，如圖13所示。根據(jù)文獻[6]的闡述，對角進汽時存在一種理論上能夠使軸系最穩(wěn)定的配汽規(guī)律。因此，針對將臺機組存在的問題進行了二次優(yōu)化改造。如圖14所示，將此臺機組的配汽規(guī)律改為GV2+GV4→GV3→GV1后，機組瓦溫和軸振值明顯降低，達(dá)到基本與單閥相當(dāng)?shù)乃健?/p>

4 結(jié)語

該文針對幾臺600 MW機組出現(xiàn)的管理故障故障進行研究，重新優(yōu)化設(shè)計了機組的單閥開啟規(guī)律和順序閥閥進汽規(guī)律并進行了優(yōu)化改造，解決了影響機組安全穩(wěn)定運行的瓦溫突增、閥門擺動及軸振偏大的問題。這對我國占主流的600 MW機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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