（大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075133）

摘 要：汽輪機(jī)調(diào)門(mén)是汽輪機(jī)調(diào)速及安全運(yùn)行的重要設(shè)備，其調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞直接影響到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速及機(jī)組負(fù)荷控制的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)于機(jī)組的安全性也至關(guān)重要。從張家口發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組一月份到三月份數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)調(diào)門(mén)擺動(dòng)每月大于六次，嚴(yán)重影響機(jī)組安全，由此而產(chǎn)生的次生問(wèn)題更是不可預(yù)見(jiàn)。本文介紹了降低5號(hào)機(jī)組調(diào)門(mén)擺動(dòng)次數(shù)的實(shí)施方案，提出了具體的對(duì)策和建議，對(duì)今后汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：降低;調(diào)門(mén);擺動(dòng)

1 機(jī)組概況

張家口發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組為300MW供熱機(jī)組，鍋爐是由東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ4型亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)、全懸吊、平衡通風(fēng)、燃煤汽包爐。汽輪機(jī)是由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機(jī)。該型號(hào)的汽輪機(jī)的高壓進(jìn)汽部分由兩臺(tái)主汽門(mén)（TV1-2）和四臺(tái)（GV1-4）調(diào)速汽門(mén)組成，設(shè)計(jì)有單閥和順閥兩種運(yùn)行方式，由于順閥與單閥相比具有較小的節(jié)流損失，可顯著提高汽輪機(jī)效率，因此當(dāng)前都盡可能采用順閥的運(yùn)行方式。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用美國(guó)Bailey集團(tuán)ETSI公司的高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)DEH），控制汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與功率，接受CCS的指令完成機(jī)電爐的協(xié)調(diào)控制。

2 問(wèn)題提出

從5號(hào)機(jī)組一月份到三月份數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)調(diào)門(mén)擺動(dòng)每月大于六次，嚴(yán)重影響機(jī)組安全，由此而產(chǎn)生的次生問(wèn)題更是不可預(yù)見(jiàn)。因此對(duì)4月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，發(fā)現(xiàn)調(diào)門(mén)擺動(dòng)時(shí)常發(fā)生，如果不采取措施，這種震動(dòng)會(huì)持續(xù)發(fā)生，造成機(jī)組負(fù)荷、門(mén)體和EH油壓同步波動(dòng)，更嚴(yán)重的是震動(dòng)造成高壓調(diào)門(mén)彈簧疲勞，發(fā)生斷裂。

高壓調(diào)門(mén)彈簧斷裂對(duì)汽輪機(jī)控制會(huì)發(fā)生嚴(yán)重影響，在甩負(fù)荷時(shí)、機(jī)組跳閘或異常情況時(shí)，高壓調(diào)門(mén)靠彈簧力迅速關(guān)閉，彈簧失效或者斷裂會(huì)增大調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)造成汽輪機(jī)超速。因此需對(duì)調(diào)門(mén)擺動(dòng)原因進(jìn)行分析，并采取措施防止再次發(fā)生。

3 調(diào)門(mén)擺動(dòng)原因分析

3.1 調(diào)門(mén)運(yùn)行在拐點(diǎn)附近

當(dāng)機(jī)組一、二次調(diào)頻以及電網(wǎng)AGC指令的調(diào)頻功能投入后，機(jī)組的電負(fù)荷指令不再是一個(gè)穩(wěn)定的值，DEH接收到的設(shè)定點(diǎn)也不再保持穩(wěn)定，而是經(jīng)常性的在小范圍內(nèi)波動(dòng)。隨著供熱負(fù)荷增大和熱負(fù)荷調(diào)整范圍的增大，使得同樣電負(fù)荷情況下對(duì)應(yīng)的閥門(mén)總開(kāi)度不再相同，經(jīng)常發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)多次觀察記錄，調(diào)門(mén)到達(dá)65.8%-66.6%時(shí)調(diào)門(mén)擺動(dòng)開(kāi)始，此時(shí)正處于CV1，CV2打開(kāi)（開(kāi)度42%附近），CV3處于剛剛開(kāi)啟（開(kāi)度在5%附近），只要進(jìn)行正確的調(diào)整，這種工況可以有效避開(kāi)。

3.2 煤質(zhì)突變，機(jī)組超壓

2014年張電需要完成240萬(wàn)噸褐煤摻燒任務(wù)，配煤摻燒已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，進(jìn)入煤倉(cāng)的混合煤的發(fā)熱量基本穩(wěn)定，但由于種種因素，仍然會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷穩(wěn)定煤量突變的現(xiàn)象。主控人員無(wú)法控制配煤摻燒。

3.3 負(fù)荷快速升降，機(jī)組超壓

電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則考核日趨嚴(yán)格，5號(hào)機(jī)組投入BLR模式，要求較好的跟隨電網(wǎng)調(diào)峰，由于當(dāng)前負(fù)荷變動(dòng)率設(shè)置12MW/min，在某些工況下，機(jī)組負(fù)荷快速跟隨漲到目標(biāo)指令后，又快速降負(fù)荷，由于汽包鍋爐有較大的滯后性，必然造成機(jī)前壓力偏高，當(dāng)超出一定范圍時(shí)汽輪機(jī)進(jìn)入調(diào)節(jié)級(jí)最危險(xiǎn)工況。采取人為干預(yù)措施，同時(shí)聯(lián)系熱工人員修改負(fù)荷變動(dòng)率，可以避免調(diào)門(mén)擺動(dòng)。

3.4 值班員因素

值班人員正確認(rèn)識(shí)調(diào)門(mén)擺動(dòng)問(wèn)題，在運(yùn)行中加以重視，當(dāng)前大部分值班員都認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，班組長(zhǎng)在日常工作中給予提示。

4 實(shí)施對(duì)策

4.1 避開(kāi)調(diào)門(mén)在拐點(diǎn)附近運(yùn)行

由機(jī)組滑壓曲線及150MW機(jī)前壓力與調(diào)門(mén)開(kāi)度對(duì)比表可以看出，機(jī)組有功150MW時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力是10.4Mp，而此對(duì)應(yīng)的調(diào)門(mén)開(kāi)度為66.6%，已經(jīng)進(jìn)入易擺動(dòng)區(qū)域，此時(shí)調(diào)門(mén)極易發(fā)生擺動(dòng)并發(fā)散。機(jī)組高調(diào)門(mén)的原進(jìn)汽規(guī)律存在一些不合理之處，尤其是在重疊區(qū)域附近，不僅#4高調(diào)門(mén)在85%的閥位時(shí)存在擺動(dòng)的問(wèn)題;當(dāng)機(jī)組運(yùn)行至62%左右閥位時(shí)，綜合閥位指令的小幅變化也會(huì)導(dǎo)致#1和#2高調(diào)門(mén)出現(xiàn)大幅擺動(dòng)問(wèn)題。

基于這種情況可采取以下兩種措施：

（1）保持150MW負(fù)荷不變，將機(jī)前壓力設(shè)定為10.2Mp?？梢缘贸龃藭r(shí)調(diào)門(mén)開(kāi)度由66.6%開(kāi)大到67.0%，有效的避開(kāi)了調(diào)門(mén)的擺動(dòng)區(qū)域。

（2）保持機(jī)前壓力10.4Mp不變，將機(jī)組負(fù)荷調(diào)整到155MW?？梢缘贸龃藭r(shí)調(diào)門(mén)開(kāi)度由66.6%開(kāi)大到67.0%，有效的避開(kāi)了調(diào)門(mén)的擺動(dòng)區(qū)域。

（3）通過(guò)對(duì)機(jī)組進(jìn)行變工況計(jì)算以及實(shí)際的閥門(mén)流量特性的重新辨識(shí)，設(shè)計(jì)出了機(jī)組新的高調(diào)門(mén)進(jìn)汽規(guī)律，新設(shè)計(jì)的順序閥規(guī)律，不僅解決了在重疊區(qū)域先開(kāi)啟的閥門(mén)的開(kāi)啟過(guò)陡問(wèn)題，還解決了原規(guī)律的線性度差的問(wèn)題。并且，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的軸系穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)開(kāi)啟順序也做了一些優(yōu)化調(diào)整。優(yōu)化后當(dāng)機(jī)組在順序閥方式下運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)的綜合閥位（85%左右）處于高調(diào)門(mén)的第三個(gè)閥與第四閥重疊區(qū)域附近時(shí)，不存在高調(diào)門(mén)的大幅擺動(dòng)問(wèn)題;高調(diào)門(mén)GV4最大擺動(dòng)幅度僅為±1%左右。并且，調(diào)門(mén)的擺動(dòng)還會(huì)對(duì)主汽壓的擺動(dòng)以及負(fù)荷的擺動(dòng)的影響也較小，機(jī)組基本處于的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài);對(duì)主汽壓基本無(wú)擾動(dòng)了，而對(duì)負(fù)荷的擾動(dòng)也較大，最大負(fù)荷擾動(dòng)僅為±1MW左右。因此，通過(guò)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化，達(dá)到了解決閥門(mén)擺動(dòng)的問(wèn)題。

4.2 負(fù)荷快速升降，機(jī)組超壓

機(jī)組升降負(fù)荷是運(yùn)行人員最經(jīng)常性的操作，但是汽包爐有很大的慣性，因此不容易滿足汽輪機(jī)快速響應(yīng)負(fù)荷的要求，特別是負(fù)荷指令大幅波動(dòng)時(shí)，機(jī)組超壓現(xiàn)象極其普遍。當(dāng)前5號(hào)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)率設(shè)定為12MW/min，我們已經(jīng)與相關(guān)部門(mén)取得聯(lián)系。熱工人員將其改為4MW/min，大大緩解了運(yùn)行人員的壓力。在外界負(fù)荷不變的情況下，汽壓的穩(wěn)定主要取決于鍋爐燃燒的穩(wěn)定，因此防止機(jī)組超壓應(yīng)從穩(wěn)定燃燒入手，針對(duì)這些情況可以采取如下對(duì)策

（1）值班期間注意跟蹤負(fù)荷曲線變化，加強(qiáng)對(duì)主蒸汽流量、過(guò)熱蒸汽壓力、汽包壓力、機(jī)組負(fù)荷、給煤量、氧量等參數(shù)的監(jiān)視與分析。在機(jī)組壓力及機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，首先分析這種變化是來(lái)自?xún)?nèi)擾（燃燒工況改變）還是外擾（負(fù)荷波動(dòng)），避免盲目操作，達(dá)成穩(wěn)定調(diào)整汽壓的目的。

（2）在鍋爐滿負(fù)荷工況運(yùn)行期間，在嚴(yán)格監(jiān)視和控制過(guò)熱汽壓力的同事，還應(yīng)注意汽包壓力的變化，防止機(jī)組超壓。

（3）加強(qiáng)對(duì)爐膛燃燒的檢查和調(diào)整，注意風(fēng)量和煤粉量的匹配，盡可能完全燃燒。

（4）當(dāng)煤質(zhì)變化影響過(guò)熱器壓力波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)燃燒調(diào)整以及燃料自動(dòng)的監(jiān)視，避免給煤機(jī)指令突然增大導(dǎo)致超壓。

（5）在AGC投入運(yùn)行的狀態(tài)下，如發(fā)生大幅度的負(fù)荷變化，監(jiān)盤(pán)人員應(yīng)認(rèn)真監(jiān)視和調(diào)整相關(guān)參數(shù)，必要時(shí)請(qǐng)示值長(zhǎng)降低壓力設(shè)定值或退出AGC進(jìn)行調(diào)整，待穩(wěn)定后再恢復(fù)正常。當(dāng)出現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障時(shí)，及時(shí)切手動(dòng)人為干預(yù)調(diào)整，控制機(jī)組不超壓。

（6）注意檢查爐底水封及關(guān)斷門(mén)是否嚴(yán)密，撈渣機(jī)水位是否正常，防止?fàn)t底大量漏入冷風(fēng)。打焦時(shí)監(jiān)盤(pán)人員應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)量和燃燒的調(diào)整，防止超溫超壓。

（7）機(jī)組降負(fù)荷時(shí)手動(dòng)減煤，超減煤量，盡快降低鍋爐的蒸發(fā)量，在實(shí)施中取得了良好的效果

（8）機(jī)組降負(fù)荷過(guò)程中如果超壓嚴(yán)重，手動(dòng)開(kāi)大調(diào)門(mén)，卸掉一部分機(jī)前壓力，待機(jī)前壓力緩解后再跟隨負(fù)荷指令。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)5號(hào)機(jī)組人員的努力，在6月份實(shí)施對(duì)策后，6月份到12月份6個(gè)月時(shí)間里未發(fā)生調(diào)門(mén)擺動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)訂目標(biāo)，取得了明顯的效果。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，讓值班員有意識(shí)的控制機(jī)組潛在風(fēng)險(xiǎn)，提高值班員的現(xiàn)場(chǎng)技能。目前，國(guó)內(nèi)參與調(diào)峰和一次調(diào)頻的汽輪機(jī)組，不少在全程調(diào)頻和順序閥方式時(shí)都出現(xiàn)過(guò)高調(diào)擺動(dòng)現(xiàn)象。因此，希望此文能起到拋磚引玉的作用，以此共同研討出更好措施，消除一次調(diào)頻功能給機(jī)組帶來(lái)的安全隱患。這對(duì)于各種類(lèi)型機(jī)組，無(wú)論是亞臨界還是超臨界以及超超臨界機(jī)組，在機(jī)組參與電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻任務(wù)而投運(yùn)順序閥運(yùn)行方式時(shí)，都可以借鑒以上的優(yōu)化策略。在以后的工作中，我們將把此理論方法運(yùn)用到處理其他問(wèn)題當(dāng)中去。

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作者簡(jiǎn)介：劉松（1988-），男，河北保定人，本科，大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠塔山分廠發(fā)電部，助理工程師。