馮新江

(遼寧大唐國(guó)際葫蘆島熱電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125003)

某火電廠自投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，在高壓調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)，EH油系統(tǒng)管路存在高頻率、大幅度振動(dòng)問(wèn)題。為確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，除常規(guī)調(diào)峰外，機(jī)組運(yùn)行力求穩(wěn)定，因此一次調(diào)頻控制功能設(shè)置較為保守。一次調(diào)頻是火電機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率變化自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度，利用鍋爐蓄能改變機(jī)組功率以適應(yīng)電網(wǎng)頻率變化，其響應(yīng)時(shí)間約為幾秒[1]。一次調(diào)頻具有動(dòng)作快、反應(yīng)及時(shí)、能自動(dòng)恢復(fù)的特點(diǎn)，有利于減小電網(wǎng)頻率波動(dòng)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性[2-3]。因其動(dòng)作汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥較為快速，所以在電網(wǎng)頻率波動(dòng)較為頻繁時(shí)，對(duì)EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)有加劇作用，給機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定隱患。

為提高電網(wǎng)供電品質(zhì)，各網(wǎng)、省公司已加大力度推進(jìn)各發(fā)電機(jī)組完善一次調(diào)頻功能，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少電網(wǎng)頻率波動(dòng)，增強(qiáng)電網(wǎng)抗事故能力[4]。遼寧電網(wǎng)已具備一套科學(xué)、成熟的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)一次調(diào)頻功能的投運(yùn)率以及對(duì)響應(yīng)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)在網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻控制功能的管理與考核[5]。

本文針對(duì)機(jī)組安全與電網(wǎng)考核之間的矛盾進(jìn)行分析，提出解決方案，并通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際考驗(yàn)，得到了理想效果。

1 存在問(wèn)題

某火電廠汽輪機(jī)為東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。自機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，其EH油系統(tǒng)管路存在高頻率、大幅度振動(dòng)問(wèn)題。

管路布置、閥體振動(dòng)、EH油系統(tǒng)自身振動(dòng)、伺服閥故障、卸荷閥故障、管卡松動(dòng)或布置不當(dāng)是導(dǎo)致EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)的主要原因[6]。在機(jī)組檢修過(guò)程中，已經(jīng)排除閥體振動(dòng)、EH油系統(tǒng)自身振動(dòng)、伺服閥故障、卸荷閥故障、管卡松動(dòng)的因素，是否是管路或管卡布置不當(dāng)導(dǎo)致振動(dòng)尚未得到確認(rèn)。在此情況下，該火電廠的一次調(diào)頻功能受到影響。排除機(jī)械原因造成振動(dòng)的情況下，在系統(tǒng)原因尚未確認(rèn)期間，為確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高一次調(diào)頻動(dòng)作品質(zhì)，同時(shí)兼顧振動(dòng)問(wèn)題不會(huì)惡化，是現(xiàn)今工作的重點(diǎn)。

考慮到振動(dòng)問(wèn)題與系統(tǒng)油壓波動(dòng)有關(guān)，而油壓波動(dòng)與高壓調(diào)節(jié)閥擺動(dòng)有一定關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，引起高壓調(diào)節(jié)閥擺動(dòng)原因?yàn)長(zhǎng)VDT組件連接件受損，高壓調(diào)節(jié)閥存在空行程，熱工控制信號(hào)故障，一次調(diào)頻及功率回路投入引起高壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)，伺服閥故障[7]。在排除LVDT組件連接件受損、熱工控制信號(hào)故障、伺服閥故障這3點(diǎn)硬件因素的條件下，高壓調(diào)節(jié)閥存在空行程與一次調(diào)頻及功率回路投入引起高壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)是本次解決方案的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

2 解決方案

由于機(jī)組在順序閥方式下長(zhǎng)期運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行在GV3與GV4重疊區(qū)域時(shí)，EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)更劇烈，特別是一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，對(duì)機(jī)組造成的安全隱患最嚴(yán)重[8]。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)反饋信息分析，EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)與閥門的動(dòng)作頻率、幅度有關(guān)，而一次調(diào)頻功能作為并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組，為維護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，而必須提供的輔助服務(wù)內(nèi)容，這只是暴露問(wèn)題的因素，并不是問(wèn)題的根由。因此在現(xiàn)有條件下，通過(guò)對(duì)邏輯策略調(diào)整與控制參數(shù)優(yōu)化，僅是保證了在此狀態(tài)下一次調(diào)頻功能有效投入，不是徹底根治振動(dòng)問(wèn)題的手段。

考慮到問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)在于GV3與GV4的重疊區(qū)域，以及一次調(diào)頻功能對(duì)問(wèn)題的影響較大。因此，提出2種解決方案。

a.流量特性曲線優(yōu)化

由于汽輪機(jī)制造過(guò)程中存在差異，存在機(jī)組實(shí)際流量特性曲線設(shè)置不合理的情況，可能還存在高壓調(diào)節(jié)閥空行程問(wèn)題，這就需要對(duì)流量特性曲線進(jìn)行檢驗(yàn)和優(yōu)化工作[9]。

在對(duì)機(jī)組的實(shí)際流量特性曲線進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然實(shí)際流量特性曲線與理想流量特性曲線偏差不大，但在閥門預(yù)啟階段設(shè)置存在一定誤差。根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)，GV3與GV4在15%以下流量特性并無(wú)明顯變化，而在此階段調(diào)節(jié)閥快速開(kāi)啟，加劇了在預(yù)啟階段EH油系統(tǒng)管路的振動(dòng)。

為減輕EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)情況，本次優(yōu)化調(diào)整了GV3與GV4的預(yù)啟閥位和開(kāi)啟速率，使GV3、GV4提前開(kāi)啟，動(dòng)作幅度相應(yīng)設(shè)置緩和，確保GV3與GV4流量過(guò)渡平穩(wěn)的同時(shí)，減輕了閥門預(yù)啟過(guò)程中EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)。

b.一次調(diào)頻控制邏輯調(diào)整

機(jī)組原有一次調(diào)頻控制邏輯設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。雖然DEH側(cè)與DCS側(cè)均設(shè)置了一次調(diào)頻功能，但并沒(méi)有考慮到主蒸汽壓力、綜合閥位指令、機(jī)組負(fù)荷、調(diào)頻方向、蓄熱變化等參數(shù)狀態(tài)對(duì)一次調(diào)頻功能的影響。特別是在遇到振動(dòng)問(wèn)題的情況下，為確保機(jī)組運(yùn)行的安全、穩(wěn)定，采取“一刀切”的處置方式，將機(jī)組的一次調(diào)頻功能減弱，直接影響了機(jī)組的一次調(diào)頻控制品質(zhì)。

本次調(diào)整對(duì)原有控制邏輯進(jìn)行完善，將相關(guān)參數(shù)的狀態(tài)變化與一次調(diào)頻功能相結(jié)合；對(duì)在調(diào)節(jié)閥重疊度區(qū)間EH油系統(tǒng)管路存在劇烈振動(dòng)的問(wèn)題，特別關(guān)注綜合閥位指令信號(hào)對(duì)一次調(diào)頻作用強(qiáng)度的修正作用；對(duì)GV3與GV4預(yù)啟閥范圍的重疊區(qū)域，采用弱化一次調(diào)頻動(dòng)作效果的方式，減少一次調(diào)頻對(duì)EH油系統(tǒng)的影響。

3 調(diào)整優(yōu)化效果

優(yōu)化調(diào)整前，機(jī)組的一次調(diào)頻作用不明顯，如圖1所示。由圖1可知，前期響應(yīng)幅度不夠，后期控制偏差較大，總體貢獻(xiàn)電量不足。電網(wǎng)考核系統(tǒng)對(duì)其調(diào)頻功能總體評(píng)價(jià)為不調(diào)整，甚至反向調(diào)整。

圖1 優(yōu)化前一次調(diào)頻考核曲線

優(yōu)化調(diào)整后，機(jī)組的一次調(diào)頻功能得到明顯改善，如圖2所示。由圖2可知，一次調(diào)頻功能響應(yīng)及時(shí)，調(diào)整幅度充分，控制偏差合格，貢獻(xiàn)電量達(dá)標(biāo)?？傮w控制效果有明顯改善。

圖2 優(yōu)化后一次調(diào)頻考核曲線

雖然EH油系統(tǒng)的管路振動(dòng)問(wèn)題并未徹底解決，但通過(guò)對(duì)閥門流量特性曲線優(yōu)化以及對(duì)GV3和GV4重疊區(qū)域控制參數(shù)調(diào)整，有效彌補(bǔ)了一次調(diào)頻功能提升對(duì)振動(dòng)的影響，使其總體現(xiàn)象得到改善。經(jīng)優(yōu)化調(diào)整，機(jī)組一次調(diào)頻功能已經(jīng)能夠達(dá)到電網(wǎng)考核指標(biāo)要求，在確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，提高了機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的貢獻(xiàn)能力與自身的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)組運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)遇到一時(shí)難以解決的問(wèn)題，如采取被動(dòng)、妥協(xié)的處理態(tài)度，會(huì)導(dǎo)致與其相關(guān)的一些問(wèn)題被遺留、擱置。以積極主動(dòng)的態(tài)度，去找尋合理有效的解決方案，是在電力生產(chǎn)過(guò)程中提高安全系數(shù)、改善生產(chǎn)質(zhì)量、減少經(jīng)濟(jì)損失的正確途徑。

隨著電網(wǎng)公司一次調(diào)頻考核細(xì)則的出臺(tái)，火電機(jī)組的一次調(diào)頻功能得到更多關(guān)注，一次調(diào)頻的控制策略更加成熟[10]。一次調(diào)頻功能優(yōu)化的過(guò)程可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，本文針對(duì)機(jī)組安全與電網(wǎng)考核之間的矛盾進(jìn)行分析，提出合理的解決方案。在保證機(jī)組一次調(diào)頻功能滿足電網(wǎng)指標(biāo)要求的前提下，改善了EH油系統(tǒng)管路振動(dòng)的情況，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。