單閥與順序閥切換的實實現

1、單閥和順序閥的對比1、單閥控制方式即所有進入汽輪機的蒸汽都經過幾個同時啟閉的調節(jié)閥后進入第一級噴嘴，也稱節(jié)流配汽方式。節(jié)流配汽的汽輪機在工況變動時第一級的進汽度是不變的，因此可以把包括第一級在內的全部級作為級組，也就是說除了工作原理不同外，調節(jié)級與其余各級并無其他區(qū)別。采用節(jié)流配汽的汽輪機在設計工況下調節(jié)閥全開，機組的理想焓降到最大值；低負荷時調節(jié)閥關小，減少汽輪機的進汽量，主蒸汽受到節(jié)流作用使第一級級前壓力下降，其值與蒸汽流量成正比。此時，汽輪機的理想焓降減小但并不是很多，可見節(jié)流配汽主要是通過減少蒸汽流量來降低負荷。當然，理想焓降的減少雖然不是很多，但仍然使機組的相對內效率降低，且負荷越低

2、，節(jié)流損失越大，機組效率也就越低。因此，節(jié)流配汽方式的應用范圍不太廣泛，一般用于小功率機組和帶基本負荷的機組。高參數、大容量機組在啟動初期為使進汽部分的溫度分布均勻，在負荷突變時不致引起過大的熱應力和熱變形，也經常使用節(jié)流配汽方式。 2、順序閥控制方式即蒸汽經過幾個依次啟閉的調節(jié)閥后再通向第一級噴嘴，也稱噴嘴配汽方式。這種配汽方式在運行當中只有一個調節(jié)閥處于部分開啟狀態(tài)，而其余的調節(jié)閥均處于全開(或全關)狀態(tài)，蒸汽只在部分開啟的調節(jié)閥中受到節(jié)流作用，因此，在部分負荷時噴嘴配汽方式比節(jié)流配汽方式效率高，所以被廣泛應用。  采用噴嘴配汽方式時，第一級噴嘴的通流面積隨著調節(jié)閥的開

3、啟數目不同而變化。調節(jié)級的變工況特性也和其余各級有很大區(qū)別。當調節(jié)級通流面積改變時，蒸汽流量將發(fā)生變化，達到調節(jié)機組負荷的目的。同時，在部分開啟的調節(jié)閥中蒸汽流量受到節(jié)流作用，改變了理想焓降，但因流經該閥的蒸汽流量只占總流量的一部分，因此蒸汽焓降的改變對機組功率的影響較小。 采用噴嘴配汽方式時，在第一只調節(jié)閥剛剛全開時調節(jié)級的壓力比為最小，調節(jié)級的理想焓降為最大，此時，通過第一組噴嘴的蒸汽流量也達到最大值，故第一組噴嘴蒸汽流量和焓降的乘積也達到最大值，工作在其后的動葉片所承受的應力也達到最大值?？梢姡{節(jié)級的危險工況并不是在最大工況下，而是在第一只調節(jié)閥剛剛全開時。 3、單閥、順序閥控制方式的

4、應用 實際生產中，汽輪機在部分負荷下運行時噴嘴配汽方式比節(jié)流配汽方式的效率高，且較穩(wěn)定。但在變工況下采用噴嘴配汽方式會使汽輪機高壓部分的金屬溫度變化較大，調節(jié)級所對應的汽缸壁產生較大的熱應力，從而降低了機組快速改變負荷的能力。為了發(fā)揮兩種不同配汽方式的優(yōu)點，我們采取了節(jié)流配汽噴嘴配汽聯合調節(jié)的方式，即第一只噴嘴和第二只噴嘴同時開啟，使汽缸均勻受熱。待第一、二只調節(jié)閥全開后再根據機組負荷需要依次開啟其他調節(jié)閥。這樣，就同時發(fā)揮了節(jié)流配汽和噴嘴配汽兩者的優(yōu)點。電廠汽輪機單閥/順序閥切換的實現作者： 時間： 2010 年 2 月電廠汽輪機單閥/順序閥切換的實現 摘要：汽輪機單閥/順序閥切換的邏輯，是

5、電廠節(jié)能降耗的手段之一，本文主要針對汽輪機的單閥/順序閥切換邏輯的分析、存在問題的提出、分析以及解決過程，及切換功能的實現進行全過程論述。關鍵詞：單閥 順序閥 切換 邏輯一概述 “十一五”規(guī)劃明確要求，到2010年我國單位GDP的能耗要比“十五”末期下降20%，衡量一個發(fā)電廠經濟性的好壞，就是要看它的綜合指標發(fā)電成本，即對外供1度電所需的成本費用?；鹆Πl(fā)電廠汽輪機作為能量轉換的中間設備，運行方式的優(yōu)化是節(jié)能降耗的主要手段，對保證機組的安全性和經濟性起到關鍵作用。 *發(fā)電廠隸屬*，電廠的主要設備是：鍋爐采用*鍋爐廠高溫超高壓一次中間再熱、單汽包自然循環(huán)、*蒸汽鍋爐（YG*/13.74M），汽輪機

6、采用*汽輪機廠的超高壓、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機（N*.24/*/*型），發(fā)電機是*發(fā)電設備廠的WX*Z-073LLT。熱控系統(tǒng)主網主要采用DCS集散控制方式，輔網采用PLC控制系統(tǒng)。汽輪機采用DEH控制方式，DEH控制系統(tǒng)為純電調系統(tǒng)，整套系統(tǒng)采用北京ABB貝利控制有限公司的Symphony控制系統(tǒng)(軟硬件由北京ABB貝利控制有限公司提供)，液壓部分采用常規(guī)低壓透平油系統(tǒng)。直接由DEH通過電液轉換器進行控制調節(jié)汽閥油動機，以達到控制汽機轉速和負荷的目的。*積極響應國家的節(jié)能降耗的政策，立足于本廠實際，多方面、全方位的實施全廠的節(jié)能降耗各項工作。本文重點介紹汽輪機單閥/順序

7、閥切換功能的實現。所謂汽機單閥控制方式，是指根據負荷的給定值，經過汽機閥門管理程序的邏輯判斷，所有高壓調門開啟方式相同，且各高調門的開度均一致。因控制汽閥沿汽輪機的徑向對稱布置，因此這種方式將使汽輪機的高壓缸第一級汽室內溫度的分布比較均勻，在負荷變化時汽輪機的轉子和定子之間的溫差最小，減少了機組的熱應力，使機組可以承受較大的符合變化率。但是，從機組的運行經濟上看，由于所有控制汽門都處于非全開狀態(tài)，因而主蒸汽通過控制汽門的節(jié)流損失較大，降低了機組的熱效率。順序閥控制方式，是指根據負荷的給定值，經過汽機閥門管理程序的邏輯判斷和計算，按照預先設定的開啟順序開啟相應的高壓調節(jié)閥，各高調門累計流量呈線性

8、變化。這種控制方式只有一個汽閥處于半開啟狀態(tài)，其他的汽門處于全開或全關狀態(tài)。這樣就減少了汽門的節(jié)流損失，提高了汽機的熱效率。但是存在進汽位置不對稱，第一級汽室內的溫度分布不均勻，機組的熱應力較大，因此承擔的符合變化率相對來說比較小。兩種控制方式各有優(yōu)缺點，機組在不同的運行狀態(tài)時應采用不同的控制方式。一般機組冷態(tài)啟動以及機組在承擔尖峰負荷時，要求采用全周進汽，即單閥控制方式；機組帶部分符合運行時，可以采用部分進汽方式，即順序閥控制方式。二、單閥/順序閥切換的控制邏輯分析我廠汽輪機共有四只高壓調節(jié)閥，編號為GV1、GV2、GV3以及GV4。每只高調門均有一個獨立的伺服控制回路。信號的傳遞通道為：運

9、行人員設定目標負荷設定值及速率，這兩種信號到汽機負荷控制回路，得到GVMOUT信號，即設定負荷時作對應的調門開度總的疊加值。GVMOUT信號到閥門管理回路，經過相應的邏輯計算和判斷，送到DEH的I/O端子板，然后通過內部連接電纜到SVP調門卡，SVP調門卡將閥位輸出指令以及LVDT（線性位移差動傳感器）的反饋信號進行對比計算，得到010V DC指令，經過中間端子盒到電液轉換器進行調節(jié)。信號的傳遞框圖如下所示：閥門管理的基本功能框圖如下所示： 汽機的單閥/順序閥之間的切換的允許條件反映在內部邏輯中，主要有以下幾個方面：（1）、DEH控制系統(tǒng)處于“AUTO”控制方式。自動控制方式是通過CRT畫面操

10、作，改變轉速/負荷設定值，對DEH輸出進行閉環(huán)控制（2）、安全油壓建立，汽機已復位掛閘（3）、主油開關閉合，是指我廠發(fā)變組220KV斷路器處于合閘位置。（4）、系統(tǒng)不在ADS控制方式。（5）、高壓調門不在“試驗”位。（6）、中壓調門不在“試驗”位。（7）、主汽門試驗不在“試驗”位。（8）、單/順閥切換狀態(tài)按鈕投入。內部標簽名為“Transfer”，是在單閥/順序閥切換前需要將切換狀態(tài)置“1”,信號類型是一種5秒觸發(fā)延時的單脈沖定時器。（9）、單/順閥切換指令給出。內部標簽名是順序閥“SEQ INPB”，單閥“SIG INPB”。當此信號為邏輯“1”時，與“Transfer”信號進行“與”邏輯判

11、斷，得到切換指令，指令信號為3秒觸發(fā)延時的單脈沖，因此，操作順序必須是先將狀態(tài)按鈕置“1”狀態(tài)，5秒內給出閥切換指令信號。輸出到閥門管理程序中（如簡圖所示）?！癝EQPB”或“SIGPB”信號到閥門管理程序內，還得經過二次判斷，如果切換條件全部允許，則輸出閥切換指令，若以上條件任一條件不滿足，閥門控制則仍處于原控制方式。 然后，需要分析汽機高調門的閥門特性曲線。GVMOUT的函數運算關系是：X070808690100Y055.5665.4572.6178.93100高調門1的閥門特性曲線：X00.0772.2885.4298.56100Y04.724.4530.0159.35100高調門2的閥

12、門特性曲線：X00.0772.2885.4298.56100Y04.724.4530.0159.35100高調門3的閥門特性曲線：X00.0773.0386.2999.56100Y04.7629.3335.4372100高調門4的閥門特性曲線X00.0773.0386.2999.56100Y04.7629.3335.4372100根據高調門的特性曲線可以看出：GV1與GV2的閥門特性一致，GV3與GV4的特性一致。并且，GV3與GV4在閥門逐漸開啟的過程中的進汽流量要比其他兩個高調門要高些。GV1與GV2在072.28時，曲線接近于線性關系。在進行閥門方式切換時，為了保證機組功率及主汽壓力不會

13、發(fā)生大范圍內的波動，必須保證DEH算法邏輯的合理性。以GV1為例，我廠的邏輯計算可以寫成如下算法： GV1SPT=(GVMOUT*A+GVMOUT*B)F(GV1)其中，GV1SPT：1高壓調節(jié)門輸出指令，； GVMOUT：經過閥門管理程序的計算得到的總的閥門開度指令，； A： 在單閥控制方式下指令系數，01； B： 在順序閥控制方式下的指令系數，01； F(GV1)：1高壓調節(jié)門的閥門特性函數，。 當閥位控制方式處于單閥控制方式時，A1，B=0；當順序閥控制方式下時，A=0,B=1；兩者之間的切換時，將受到速率限制器的作用，速率設置為0.05/秒，按照以上速率計算，0和1之間的切換時間應該為

14、20秒左右。因此，切換過程中不會引起負荷及主汽壓力大范圍內的波動。按照以上所述，熱工人員進行了切換演算：根據135MW時的數據，GVMOUT=95.874，GV1開度是43.15；GV2開度是43.15；GV3開度是49.25；GV4開度是49.25。假設此時將閥位控制方式切成順序閥，切換瞬間為無擾切換。由于功能碼FC8限速器的作用，高調門逐漸下降，直至內部運算值為3.42，經過閥門特性曲線的分段線性函數塊，最終GV1的開度將在15%穩(wěn)定??；GV2開度28；GV3開度100，GV4開度100。假設此時要求負荷下降，GVMOUT開度下降至80，則F(x)=65.45,閥位控制仍在順序閥控制方式，

15、則會出現GV1全關，GV2開度18.8，GV3全開，GV4全開。假設機組滿負荷運行， GVMOUT=95.874,閥位管理方式為順序閥控制，這時切換成單閥控制，則F(x)=91.307，切換瞬間，閥位值不變，為無擾切換，切換后，功能碼FC8限速器的值由順序閥時的0逐漸增加到1，速率限制為0.05/秒，這時閥位內部計算值由-1逐漸變化成0，閥位值慢慢增加至91.307，完成單閥時的閥位控制。經過以上推算，我們得到以下結論：1、汽機單閥/順序閥之間的切換為無擾切換，即切換過程中不會出現閥位瞬大范圍的開關現象。2、切換后，在保證汽機實際閥位-流量特性曲線與出廠設定曲線一致的情況下，汽機調門瞬時變化幅

16、度較小，能夠穩(wěn)定在一個特定的閥位值上。3、由于閥門重疊度的設置，開啟順序應該為4-3-2-1。即：單/順閥切換100%100%蒸汽流量指令GV4-3GV2GV1到此，閥切換之間的軟件部分已經具備條件，汽機硬件方面的問題需要熱工專業(yè)及汽機專業(yè)進行確認。首先，需要檢查高調門的布置方式，按照汽機廠家提供的圖紙資料，汽機管路的布置走向以及調門物理位置應如下所述： 結合上圖，從控制方面來講，按照汽機的順序閥GV4-GV3-GV2-GV1的步序，可以保證汽機對稱進汽，減少對汽機各參數的影響。但是，實際的調門方式，與上圖存在分歧， 從上圖可以看出，若按照現在的高調門布置方式進行，會造成汽機左側全開進汽，而右

17、側調門開度低于40的情況，進汽方位不對稱，極易造成振動值超限等危險情況，引起跳機，對汽輪機的安全構成隱患，因此需要更改閥門的布置方式。 利用停機機會，按照廠家資料，完成了閥門布置方式的更改工作，這樣，全開的兩個高調門對稱進汽，提高了機組的安全性。同時，由于信號傳遞通道的改變，熱工專業(yè)重新對SVP調門卡進行了標定，通過模擬試驗的驗證，保證了閥門調節(jié)的快速性和準確性。三、單閥/順序閥間切換功能的實現準備工作一切就緒后，*于20*年9月23日進行了1機組的單閥/順序閥切換，切換過程基本為無擾切換，負荷變化幅度小于2MW。各項經濟指標有顯著下降。切換過程是：1、打開DEH畫面“DEH OVERVIEW

18、”;2、單擊“VLV MODE”按鈕，在彈出畫面中，先將TRANSFER信號置為“1”，然后5秒內單擊“SEQV”鍵完成切換動作。3、單閥切順閥過程中，各調門開度應相應變化；4、整個切換過程結束后，畫面顯示為順序閥狀態(tài)，單閥切順閥操作結束。5、待機組各參數穩(wěn)定后，重復以上步驟，進行順序閥切單閥的操作。機組在單閥、順序閥控制方式下的參數對比：序號測量參數單位單閥控制方式下順序閥控制方式下差值1主蒸汽流量T/H338.88332.53-6.352調節(jié)級壓力Mpa6.646.45-0.193軸向位移Mm-0.010.01+0.024振動（X向）m34.8840.65+5.775振動（Y向）m22.2325.36+3.136瓦振m29.6830.18+0.5說明：（1）、閥切換時的機組負荷為100MW； （2）、差值欄中，單閥控制方式切換成順序閥方式時，“+”表示數值增加方向，“-”表示數值減少方向。四、閥切換時的注意事項1、單/順閥切換過程中應密切注意負荷、主汽壓、汽包水位的變化，應盡量保持以上參數保持不變。2、單閥切順閥后，汽機高壓缸調節(jié)級由全周進汽變?yōu)椴糠葸M汽，應注意汽機本體各缸溫及機組TSI各參數（包括軸振，軸向位移等）的變化。