馮先研

（天津藍(lán)巢電力檢修有限公司,天津 300380）

汽輪機(jī)閥門流量特性對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其控制策略

馮先研

（天津藍(lán)巢電力檢修有限公司,天津 300380）

隨著科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，汽輪機(jī)閥門流量體系也逐步得到健全。在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行初步維護(hù)的過(guò)程中，需要采用多種不同的方式讓汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到明顯的提高。本文主要針對(duì)汽輪機(jī)閥門流量特性對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其控制策略進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

汽輪機(jī)；閥門流量；電力系統(tǒng)；影響；控制策略

0 引言

中國(guó)電力系統(tǒng)在近年來(lái)由于低頻振蕩多次引發(fā)了電網(wǎng)事故。電網(wǎng)以及并網(wǎng)機(jī)組的安全穩(wěn)定性會(huì)受到電力系統(tǒng)的低頻振蕩的嚴(yán)重影響。當(dāng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性遭到一定程度的破壞時(shí)，人民生活水平以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)都會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p失。目前，還不能明確電力系統(tǒng)低頻振蕩的機(jī)理和起因。從電力系統(tǒng)強(qiáng)迫振蕩理論來(lái)看，當(dāng)系統(tǒng)持續(xù)的周期性功率擾動(dòng)頻率接近于系統(tǒng)功率振蕩固有頻率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大幅度的功率振蕩，擾動(dòng)引起的響應(yīng)在與擾動(dòng)變化規(guī)律相關(guān)的同時(shí)，還與電力系統(tǒng)本身的特性相關(guān)。因此，對(duì)汽輪機(jī)閥門流量的特性進(jìn)行相應(yīng)的分析相當(dāng)關(guān)鍵。

1 汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型的構(gòu)建

1.1 系統(tǒng)體系的構(gòu)建

在進(jìn)行整體的體系構(gòu)建中，需要對(duì)汽輪機(jī)的參數(shù)值變化進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算。一般情況下，在不同的仿真節(jié)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)不同的仿真體系控制。因此，可以根據(jù)整體的流量參數(shù)變化對(duì)電力維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行流量特征的變化研究。同時(shí)，還要構(gòu)建相應(yīng)的流量仿真模型。并確定蒸汽流量的仿真關(guān)系。在汽輪機(jī)的流量特性曲線上，需要利用現(xiàn)代函數(shù)的變化進(jìn)行等效閥位的控制。這樣，在檢修、組裝及實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)考慮到多層面函數(shù)的變化情況，然后對(duì)分段性函數(shù)的變化數(shù)值進(jìn)行組量的全面性的控制。其單機(jī)系統(tǒng)的功率頻率設(shè)置如下所示：

從上圖中我們也能十分清晰的看到，汽輪機(jī)在進(jìn)行基礎(chǔ)性的調(diào)速以后，其發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)發(fā)電的情況。然后在有功功率的補(bǔ)償情況下，其無(wú)功補(bǔ)償?shù)男室矔?huì)逐步的增加。從而使得電網(wǎng)的整體運(yùn)行效率增強(qiáng)。

1.2 閥門流量的參數(shù)確定

計(jì)及閥門流量特性的汽輪機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)模型是汽輪機(jī)體系的基礎(chǔ)構(gòu)建，在不考慮主蒸汽壓力變化時(shí)，需要對(duì)整體的系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。通常，調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋?zhàn)饔玫慕Y(jié)果大部分情況下為汽輪機(jī)功率設(shè)定值與一次調(diào)頻功率調(diào)整值之和；其計(jì)算公式如下所示：

T為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間常數(shù)；K為前饋?zhàn)饔玫脑鲆嫦禂?shù)。我們可以根據(jù)公式對(duì)其流量進(jìn)行較為精準(zhǔn)的計(jì)算。

2 汽輪機(jī)閥門流量特性對(duì)電力系統(tǒng)的控制策略

在計(jì)及汽輪機(jī)閥門流量特性的前提下，對(duì)于單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)可以利用電力系統(tǒng)綜合分析程序進(jìn)行仿真計(jì)算。在經(jīng)過(guò)電力系統(tǒng)的初步計(jì)算后，需要對(duì)其負(fù)荷控制方式下的單機(jī)系統(tǒng)接線進(jìn)行系統(tǒng)性的優(yōu)化。最終使得汽輪機(jī)閥門流量更大。

“南方電網(wǎng)”在2008年4月21日發(fā)生了一起低頻振蕩事故，云南紅河電廠2號(hào)機(jī)組在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)閥切換時(shí)，機(jī)組運(yùn)行工況沒(méi)有被很好的控制住，使得汽輪機(jī)調(diào)閥發(fā)生波動(dòng)，最終導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)。機(jī)組對(duì)于電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的頻率強(qiáng)迫擾動(dòng)，由于該擾動(dòng)頻率接近于系統(tǒng)固有頻率，最終產(chǎn)生電網(wǎng)低頻振蕩。

汽輪機(jī)閥門流量特性是汽輪機(jī)對(duì)于閥門開(kāi)度的調(diào)節(jié)與通過(guò)閥門的蒸汽流量會(huì)呈現(xiàn)一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。目前，汽輪機(jī)調(diào)速器模型不會(huì)對(duì)閥門流量特性對(duì)模型結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行考慮，因此，該模型在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中難以解釋某些條件下的汽輪機(jī)功率波動(dòng)現(xiàn)象。例如：實(shí)際系統(tǒng)在已經(jīng)發(fā)生功率波動(dòng)時(shí)，仿真結(jié)果卻顯示系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定狀態(tài)。

當(dāng)汽輪機(jī)閥門還沒(méi)有完全開(kāi)啟過(guò)關(guān)閉時(shí)，對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的飽和環(huán)節(jié)可以忽略不計(jì)。在對(duì)汽輪機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的過(guò)程中，汽輪機(jī)的連通管蒸汽容量并不大，對(duì)于中、低缸可以進(jìn)行合缸處理。

實(shí)際上，汽輪機(jī)實(shí)際調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置，閥門流量特性函數(shù)，可以將流量指令轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的閥位指令，在汽輪機(jī)調(diào)速器模型中，可以將流量指令等同于閥位指令。由于汽輪機(jī)閥門開(kāi)度與進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量呈現(xiàn)非線性關(guān)系。因此，在對(duì)模型中的閥門流量特性進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，對(duì)應(yīng)等效閥位與蒸汽流量間的關(guān)系。根據(jù)汽輪機(jī)廠家提供的技術(shù)參數(shù)能夠確定汽輪機(jī)閥門流量特性曲線，理論上，閥門實(shí)際特性能夠?qū)?yīng)起來(lái)。這樣，在多層面的電力體系構(gòu)建中，可以根據(jù)電力的變化情況進(jìn)行電力的整體影響控制。

3 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)閥門流量特性對(duì)電力系統(tǒng)的影響十分巨大。為了能夠使得整體的電力體系得到相應(yīng)的完善。需要采用多種不同的方法使得汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)模型得到初步性的構(gòu)建。與此同時(shí)，在確定閥門流量參數(shù)的同時(shí)，需要對(duì)汽輪機(jī)閥門流量的電力體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。最終使得汽輪機(jī)閥門流量的穩(wěn)定性得到相應(yīng)的提升。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.154

馮先研（1985-）,男,河南商丘人,?？?助理工程師,主要從事汽輪機(jī)、水泵、閥門檢修工作。