亞臨界600mw空冷機(jī)組順序閥切換的研究

亞臨界600mw空冷機(jī)組順序閥切換的研究

0單閥-順序閥切換協(xié)同切換單閥序列閥的變換對(duì)象是提高機(jī)組的舒適度和穩(wěn)定性。本質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)了流量調(diào)節(jié)和噴射調(diào)節(jié)之間的干擾，解決了可變負(fù)荷過(guò)程中對(duì)平均熱要求與部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾。但是,國(guó)內(nèi)及早期引進(jìn)的許多汽輪機(jī),在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)由單閥到順序閥切換過(guò)程中存在很多的問(wèn)題,例如天津大唐國(guó)際盤(pán)山發(fā)電有限責(zé)任公司#3機(jī)組選用哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司引進(jìn)美國(guó)西屋技術(shù)制造的N600-16.7/537/537/-Ⅰ型,2臺(tái)機(jī)組單閥控制方式下運(yùn)行正常,但單閥切換到順序閥運(yùn)行方式時(shí)均出現(xiàn)振動(dòng)或瓦溫異常升高等問(wèn)題。同時(shí),許多文獻(xiàn)都曾針對(duì)機(jī)組在切換過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,如高調(diào)門(mén)的振動(dòng)、對(duì)高壓轉(zhuǎn)子的作用力不均勻、轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大等提出了相關(guān)的解決方案,并且在實(shí)際應(yīng)用中效果非常顯著;有些文獻(xiàn)針對(duì)單閥一順序閥切換過(guò)程中機(jī)組負(fù)荷擾動(dòng)較大的問(wèn)題,提出了采用適當(dāng)延長(zhǎng)閥門(mén)切換時(shí)間的辦法來(lái)消除機(jī)組出現(xiàn)的大幅負(fù)荷波動(dòng);而文獻(xiàn)針對(duì)切換過(guò)程中的瓦溫異常和轉(zhuǎn)子的自激振動(dòng)大提出了優(yōu)化調(diào)整各調(diào)節(jié)閥的重疊度,修正閥門(mén)特性曲線的解決方法。這些問(wèn)題不僅影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,而且直接影響機(jī)組軸系的穩(wěn)定性,極大的影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。本電廠的2臺(tái)國(guó)產(chǎn)亞臨界600MW空冷機(jī)組,在按照原設(shè)計(jì)配汽規(guī)律由單閥運(yùn)行方式切換至順序閥方式運(yùn)行時(shí),#1、#2瓦瓦溫較高(相對(duì)于單閥方式運(yùn)行時(shí)最大上升約10℃),EH油壓波動(dòng)嚴(yán)重(最大波動(dòng)約1MPa),嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行;另外,在單閥-順序閥切換時(shí)還出現(xiàn)了負(fù)荷波動(dòng)大的問(wèn)題(最大約至60MW),以至于機(jī)組一直以來(lái)都是以單閥方式運(yùn)行,嚴(yán)重影響了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)上述問(wèn)題,首先對(duì)這2臺(tái)機(jī)組進(jìn)行閥門(mén)管理優(yōu)化,優(yōu)化后的機(jī)組在順序閥方式運(yùn)行時(shí)與機(jī)組在單閥運(yùn)行時(shí)的瓦溫與振動(dòng)基本相當(dāng),2臺(tái)機(jī)組能夠順利投入順序閥運(yùn)行;但是,優(yōu)化后的機(jī)組在進(jìn)行單閥-順序閥切換過(guò)程中,負(fù)荷波動(dòng)雖然有所降低但還是比較大,約至40MW。因此,又進(jìn)一步針對(duì)單閥-順序閥的切換問(wèn)題進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究,最終找到了此機(jī)組不能實(shí)現(xiàn)正常無(wú)擾切換的原因并提出相應(yīng)的解決方法,使得2臺(tái)機(jī)組在順利投入順序閥運(yùn)行的同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)擾切換。同時(shí),這對(duì)于同類型的國(guó)產(chǎn)亞臨界600MW空冷機(jī)組的單閥-順序閥切換時(shí)存在的一些經(jīng)濟(jì)性和安全性的問(wèn)題,也具有一定的借鑒意義,以確保機(jī)組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的政策。1閥口的優(yōu)化工作通過(guò)文獻(xiàn),我們知道如果機(jī)組的順序閥規(guī)律設(shè)計(jì)不當(dāng)或者切換條件選取不當(dāng),那么機(jī)組在單閥-順序閥切換時(shí)一般會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷、主汽壓和EH油壓波動(dòng)較大等切換性能較差的問(wèn)題;同時(shí),往往還會(huì)伴隨著瓦溫升高、振動(dòng)增大等軸系故障問(wèn)題,甚至跳機(jī)等嚴(yán)重危害機(jī)組安全性能的情況。因此,針對(duì)本電廠中2臺(tái)國(guó)產(chǎn)亞臨界600MW空冷機(jī)組的問(wèn)題,首先對(duì)其進(jìn)行了閥門(mén)管理優(yōu)化工作,優(yōu)化后的機(jī)組的順序閥規(guī)律設(shè)計(jì)規(guī)律與實(shí)際規(guī)律匹配合理,不僅在順序閥方式運(yùn)行時(shí)與機(jī)組在單閥運(yùn)行時(shí)的瓦溫與振動(dòng)基本相當(dāng),2臺(tái)機(jī)組能夠順利投入順序閥運(yùn)行,而且機(jī)組的一次調(diào)頻和AGC能力都非常好。但是,優(yōu)化后的機(jī)組在進(jìn)行單閥-順序閥切換過(guò)程中,負(fù)荷波動(dòng)雖然有所降低但還是比較大,約至40MW,進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。經(jīng)過(guò)分析當(dāng)時(shí)的切換數(shù)據(jù),基本確定造成切換負(fù)荷過(guò)大的原因,很大程度上可能是切換條件選取不當(dāng)了,即在機(jī)組進(jìn)行由單閥到順序閥切換的切換過(guò)程中高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)的閥門(mén)開(kāi)度的選擇。下面,將結(jié)合實(shí)際切換過(guò)程中存在的負(fù)荷波動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究,找出實(shí)際切換負(fù)荷波動(dòng)的原因,從而針對(duì)機(jī)組整體的無(wú)擾切換問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案。1.1系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方向試驗(yàn)前應(yīng)該做好如下準(zhǔn)備工作:(1)檢查各壓力開(kāi)關(guān)、壓力變送器、熱電阻、熱電偶等一次元件工作情況,校驗(yàn)數(shù)據(jù)和安裝質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定要求;(2)檢查各系統(tǒng)的行程開(kāi)關(guān),保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在滿行程范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)動(dòng)作可靠;(3)檢查各測(cè)點(diǎn)的量程、工程單位和上下限設(shè)置的正確性;(4)監(jiān)控人員到高調(diào)門(mén)就位,監(jiān)視閥門(mén)的動(dòng)作狀況與振動(dòng)狀況;(5)試驗(yàn)條件:解除機(jī)爐協(xié)調(diào),保持主汽壓設(shè)定值為一定值,投運(yùn)功率反饋回路、或調(diào)節(jié)級(jí)壓力反饋回路、或根據(jù)負(fù)荷偏差人為調(diào)整綜合閥位指令。1.2單-順序閥切換試驗(yàn)首先針對(duì)其中的一臺(tái)機(jī)組做了兩組對(duì)性試驗(yàn),主要對(duì)閥位的選擇進(jìn)行研究。試驗(yàn)一是在單閥狀態(tài)下,調(diào)整機(jī)組的主蒸汽壓力,從而使得4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度在18%、功率330MW、主汽壓13MPa左右。然后由單閥切換成順序閥方式運(yùn)行。在切換的過(guò)程中記錄功率、閥門(mén)開(kāi)度、主氣壓、瓦溫、軸振的趨勢(shì)圖,如圖3所示,從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始在260s時(shí),機(jī)組開(kāi)始進(jìn)行單-順序閥切換,切換過(guò)程為開(kāi)環(huán)自動(dòng)切換,沒(méi)有任何人為干預(yù),490s時(shí)切換結(jié)束,切換時(shí)間為240s左右。與試驗(yàn)一相比試驗(yàn)二是在4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度在26%,功率在323.5WM、主汽壓13MPa左右進(jìn)行切換試驗(yàn)的。如圖4,從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始在390s時(shí),機(jī)組開(kāi)始進(jìn)行單-順序閥切換,切換過(guò)程為開(kāi)環(huán)自動(dòng)切換,沒(méi)有任何人為干預(yù),630s時(shí)切換結(jié)束,整個(gè)切換時(shí)間歷時(shí)240s左右。1.3單閥-順序閥切換時(shí)負(fù)荷波動(dòng)如圖1～圖10所示,為試驗(yàn)一與試驗(yàn)二機(jī)組的運(yùn)行趨勢(shì)對(duì)比圖。從圖3中可以看出,切換過(guò)程試驗(yàn)一的功率波動(dòng)范圍在325～365MW之間,負(fù)荷波動(dòng)為40MW,由圖5可以看出主汽壓波動(dòng)范圍在13.45～12.45MPa之間,主汽壓波動(dòng)1MPa。從圖7中可以看出,機(jī)組瓦溫變化不大,由圖9可以看出#1瓦、#2瓦以及#3瓦X、Y方向的振動(dòng)都有所波動(dòng),切換過(guò)程對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生一定的波動(dòng)影響。試驗(yàn)二與試驗(yàn)一相比是在4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度在28%的情況下進(jìn)行的,如圖4、圖6功率波動(dòng)范圍在323～337MW之間,波動(dòng)大小在4WM以內(nèi)。主汽壓波動(dòng)在0.4MPa以內(nèi),由圖8可以看出在切換過(guò)程中,瓦溫均有所下降,除#3瓦溫度無(wú)變化外,#1瓦瓦溫最大下降了3℃,#2瓦瓦溫最大下降了2℃。由圖10可以看出切換過(guò)程中#1瓦、#2瓦處的振動(dòng)與単閥時(shí)的振動(dòng)相比基本保持不變,切換過(guò)程平穩(wěn)基本未對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生波動(dòng)影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)二的對(duì)比可以看出4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度在28%左右時(shí)要比閥門(mén)開(kāi)度在18%左右時(shí)得到較好的切換特性,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比可以得到引起負(fù)荷和主氣壓波動(dòng)較大的原因主要有兩點(diǎn):首先最主要的原因就是切換的調(diào)門(mén)開(kāi)度位置不佳,應(yīng)選在4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度為26%的位置;其次是,切換前負(fù)荷不夠穩(wěn)定,還處于升負(fù)荷階段負(fù)荷不夠平穩(wěn),導(dǎo)致一次調(diào)頻動(dòng)作引起調(diào)門(mén)的擺動(dòng),加劇切換過(guò)程中的負(fù)荷波動(dòng)。所以,在以后的機(jī)組單閥——順序閥切換過(guò)程中都要注意這些問(wèn)題,如選擇合理的調(diào)門(mén)開(kāi)度、保持主汽壓不變,才能最大的降低負(fù)荷和主汽壓的波動(dòng)減小對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng),以及消除瓦溫和振動(dòng)大幅波動(dòng)的安全隱患。這主要由兩點(diǎn)決定的:一是由這兩臺(tái)機(jī)組的閥門(mén)流特性決定的,在4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度在28%左右切換時(shí),單閥規(guī)律切換至順序閥規(guī)律的過(guò)程中可以保證的一個(gè)調(diào)門(mén)基本不動(dòng),這樣比起在其余位置切換時(shí)四個(gè)閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)的過(guò)程,此位置只有三個(gè)閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)的過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生很小的擾動(dòng);二是,此位置已經(jīng)是綜合流量85%,也就是說(shuō)此位置后面所占的流量非常小,所以,在此位置切換時(shí)高調(diào)門(mén)開(kāi)與關(guān)所產(chǎn)生的擾動(dòng)就會(huì)非常小。通過(guò)上述的分析可以看出:優(yōu)化機(jī)組的配汽規(guī)律,使機(jī)組的設(shè)計(jì)規(guī)律與實(shí)際閥門(mén)特性相匹配,不僅可以使機(jī)組在順序閥方式運(yùn)行時(shí)與單閥運(yùn)行的瓦溫和振動(dòng)基本相當(dāng),調(diào)節(jié)特性變好,降低切換過(guò)程中的負(fù)荷波動(dòng)幅值,使機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求順利投入順序閥運(yùn)行,并在確保機(jī)組安全性問(wèn)題的前提下,提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí),針對(duì)機(jī)組的實(shí)際特性,在單閥-順序閥的切換過(guò)程中合理選擇切換條件,尤其是切換時(shí)高調(diào)門(mén)的開(kāi)度選擇,減小對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)和機(jī)組的傷害,實(shí)現(xiàn)機(jī)組的無(wú)擾切換功能,以及消除切換時(shí)的瓦溫和振動(dòng)大幅波動(dòng)的安全隱患。為了進(jìn)一步驗(yàn)證此問(wèn)題的重要性,對(duì)于本電廠的另外一臺(tái)亞臨界600MW空冷機(jī)組也進(jìn)行了單閥-順序閥切換試驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了同樣的問(wèn)題:機(jī)組的設(shè)計(jì)規(guī)律與實(shí)際閥門(mén)特性相匹配后的單閥-順序閥切換過(guò)程中,負(fù)荷以及主汽壓等波動(dòng)會(huì)變小;但如果切換條件選擇不當(dāng),負(fù)荷以及主汽壓等波動(dòng)也會(huì)很大。2多閥-順序閥切換性能本文針對(duì)電廠的國(guó)產(chǎn)600MW空冷機(jī)組進(jìn)行了切換試驗(yàn),從實(shí)現(xiàn)單閥-順序閥的無(wú)擾切換和機(jī)組的安全運(yùn)行兩個(gè)角度作了細(xì)致的分析研究。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出:機(jī)組由單切換至到順序閥過(guò)程中的切換特性不僅受汽輪機(jī)的配汽規(guī)律的影響,而且與切換過(guò)程的實(shí)際條件選擇有著更大的關(guān)系,選擇合理的調(diào)門(mén)開(kāi)度、保持主汽壓不變,才能最大的降低負(fù)荷波動(dòng),消除安全隱患。這對(duì)于同類型的國(guó)產(chǎn)亞臨界600MW空冷機(jī)組的單閥-順序閥切換時(shí)存在的一些經(jīng)濟(jì)性和安全性的問(wèn)題,具有一定的借鑒意義,以確保機(jī)組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的政策。據(jù)相關(guān)部門(mén)的調(diào)查結(jié)果顯示:600MW機(jī)組今后在全國(guó)各大電廠中所占比重會(huì)越來(lái)越大,而且,在我國(guó)一些缺水地區(qū)空冷機(jī)組將占絕大部分。由于在機(jī)