汽機閥門特性及控制知識

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"汽門（主汽門，調(diào)門） 1\o"CurrentDocument"300MW汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥門波動的原因分析 1\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"DEH-IIIA型系統(tǒng)工作原理 2\o"CurrentDocument"可能引起調(diào)節(jié)閥門波動的原因 2\o"CurrentDocument"閥門特性曲線（電氣凸輪） 2\o"CurrentDocument"閥門特性曲線不合適現(xiàn)象及處理 3結(jié)語 6\o"CurrentDocument"機組OPC動作與發(fā)電機有無負(fù)荷沒有必然聯(lián)系的論證 6機組分類討論 6\o"CurrentDocument"1B類機組 6\o"CurrentDocument"A類機組 6\o"CurrentDocument"高調(diào)門在機組運行中突關(guān)掉一個,有什么現(xiàn)象,如何解決?（探討） 7\o"CurrentDocument"汽輪機自動主氣門、調(diào)門嚴(yán)密性試驗什么時候做，怎樣做，合格標(biāo)準(zhǔn)是什么？ 8\o"CurrentDocument"主汽門、中主門、調(diào)門的關(guān)閉時間標(biāo)準(zhǔn)是多少 8\o"CurrentDocument"OPC超速調(diào)門關(guān)閉各抽汽逆止門如何動作？（待答） 8汽門（主汽門，調(diào)門）300MW汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥門波動的原因分析【摘要】針對采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機組在運行中出現(xiàn)的調(diào)節(jié)閥門波動的問題，分析了了造成閥門波動的可能原因，并詳細介紹了因為閥門流量特性曲線不合理而造成的閥門波動現(xiàn)象，提出了解決方案?！娟P(guān)鍵詞】高壓調(diào)節(jié)閥門波動分析前言華能德州電廠#1?4機組系東方汽輪機廠生產(chǎn)的D42型300MW機組，汽輪機控制系統(tǒng)采用的是上海新華控制工程有限公司的DEH-III型控制系統(tǒng)，機組于1991年一1993年相繼投產(chǎn)。由于機組原DEH-III型控制系統(tǒng)設(shè)計方面的不合理性及設(shè)備本身難以消除的缺陷，在1998年—2001年期間的各機組大修期間先后將DEH-III型控制系統(tǒng)改為新華公司的DEH-IA型。即將原來的電-液并存型中壓抗燃油控制系統(tǒng)改為純電調(diào)高壓抗燃油系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)由以下四部分組成，即液壓伺服系統(tǒng)、高壓遮斷系統(tǒng)、低壓透平油遮斷系統(tǒng)和高壓抗燃油供油系統(tǒng)。高壓抗燃油系統(tǒng)由新華公司成套供應(yīng)，低壓保安油系統(tǒng)、閥門操縱座由東汽供應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)改造后,四臺機組在運行期間曾多次出現(xiàn)變負(fù)荷過程中汽輪機調(diào)節(jié)閥門波動的現(xiàn)象,引起機組負(fù)荷、壓力等參數(shù)的波動，嚴(yán)重影響著機組的安全穩(wěn)定運行。1DEH-IIIA型系統(tǒng)工作原理該機組的10個閥門（2個高壓主汽門、2個中壓主汽門、4個高壓調(diào)節(jié)閥門、2個中壓調(diào)節(jié)閥門）除2個中壓主汽門屬于開關(guān)型外，其余均采用伺服閥控制閉環(huán)回路。DEH控制系統(tǒng)包括2個閉環(huán)回路：一是伺服閥控制回路，對閥門進行定位控制，采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律；另一是轉(zhuǎn)速、功率控制回路，對轉(zhuǎn)速和功率進行閉環(huán)控制，也是采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律。（如圖1）圖1DEH-mA型系統(tǒng)控制回路原理可能引起調(diào)節(jié)閥門波動的原因能造成調(diào)節(jié)閥門波動的原因有許多種,伺服閥控制回路中任一環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)問題，都會引起調(diào)節(jié)閥門的波動，一般出現(xiàn)以下幾方面的問題：（1）控制器本身出現(xiàn)故障引起計算機的指令不穩(wěn)而使調(diào)節(jié)閥門波動，此問題可通過對主控制器進行檢查，監(jiān)視其輸出點信號是否波動便能確定是否有問題。（2）閥門特性曲線不正確引起的調(diào)節(jié)閥門波動，這主要出現(xiàn)在順序閥控制方式下后續(xù)調(diào)節(jié)閥門主閥即將開啟時刻。（3）伺服閥卡澀或其濾網(wǎng)堵塞造成的調(diào)節(jié)閥門波動，此問題可通過檢查伺服控制卡（VCC卡）的輸出電壓信號（范圍是0?5V）即可判斷。一般在閥門開度不變的情況下，為克服伺服閥機械零偏，此電壓約為0.2?0.3V之間。如果該電壓值在增大過程中，其閥門不隨之開大或有明顯的滯后現(xiàn)象，則很可能是伺服閥卡澀或其濾網(wǎng)堵塞。（4）油動機引起的調(diào)節(jié)閥門波動，油動機引起的調(diào)節(jié)閥門波動主要體現(xiàn)在兩方面，一是油動機卡澀造成的調(diào)節(jié)閥門波動、另一是油壓造成的調(diào)節(jié)閥門波動。（5）閥位反饋環(huán)節(jié)引起的調(diào)節(jié)閥門的波動，該故障大部分出現(xiàn)在位移傳感器（LVDT）上。（6）閥門卡澀或其與油動機連接的連接塊中有空行程造成的調(diào)節(jié)閥門波動。閥門特性曲線（電氣凸輪）改造前的電-液并存型中壓抗燃油控制系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)速（功率）信號通過與汽輪機同軸的徑向鉆孔泵轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動油壓，脈動油壓控制錯油門、通過錯油門來控制中壓抗燃油油動機活塞下油壓、使油動機開大、關(guān)小，油動機驅(qū)動機械凸輪的旋轉(zhuǎn)，凸輪的旋轉(zhuǎn)帶動調(diào)節(jié)閥門開大、關(guān)小。而純電調(diào)高壓抗燃油系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)速（功率）信號變?yōu)殡娦盘?，然后送到主控制器上，主控制器根?jù)閥門特性曲線（如圖2示）經(jīng)過計算，將各調(diào)節(jié)閥門開度指令信號輸出到控制該閥門的VCC卡上,轉(zhuǎn)換為閥位指令，然后經(jīng)過功放輸出去控制伺服閥油動機。

圖2300MW汽輪機順序閥控制時閥門特性曲線示意圖閥門特性曲線不合適現(xiàn)象及處理閥門特性曲線不合適的現(xiàn)象可分為兩類，分別是在順序閥控制方式下閥門重疊度過大或過小現(xiàn)象。閥門重疊度增大的過程既是一個閥門控制方式由順序閥控制逐漸向單閥控制的轉(zhuǎn)變過程，隨著重疊度的增大，閥門前后的壓差也將增大，調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失也將增大，重疊度大對機組控制的穩(wěn)定性有益、但影響經(jīng)濟性。閥門重疊度過小則會造成閥位（VPOZ）與總流量曲線不平滑，在后續(xù)調(diào)節(jié)閥門主閥開啟的瞬時出現(xiàn)負(fù)荷波動現(xiàn)象，從而引起調(diào)節(jié)閥門的波動。德州電廠#2機組在2007年2月份就出現(xiàn)過調(diào)節(jié)閥門波動現(xiàn)象，在相同負(fù)荷下,#1高壓調(diào)門開度波動較大,具體見圖3示。

圖3#2機組閥門特性曲線修改前高壓調(diào)門閥位情況其高壓調(diào)門開度波動原因就是由于閥門特性曲線不合理、重疊度過小的原因造成。具體原因是由于該機組的四個高壓調(diào)節(jié)閥門其通徑DN及其對應(yīng)的調(diào)節(jié)級的噴嘴數(shù)是不相等的，#1、#2、#3高壓調(diào)節(jié)閥門的通徑為170mm，#4高壓調(diào)節(jié)閥門的通徑為150mm；#1、#2高壓調(diào)節(jié)閥門對應(yīng)的噴嘴數(shù)均為32只，#3高壓調(diào)節(jié)閥門對應(yīng)的噴嘴數(shù)為30只,#4高壓調(diào)節(jié)閥門對應(yīng)的噴嘴數(shù)為27只。原DEH改造時在順序閥控制時，其閥門流量特性曲線是按照先同時開啟#1和#2高壓調(diào)節(jié)閥門、在#1和2高壓調(diào)節(jié)閥門開到24.4mm時開啟#3調(diào)節(jié)閥門、在#1和2高壓調(diào)節(jié)閥門開到39mm時開啟#4調(diào)節(jié)閥門來做的。由于機組平均負(fù)荷相對較低，為了減少調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失，在改造時將閥門開啟順序改為先同時開啟#3、#4高壓調(diào)節(jié)閥門，再依次順序開啟#1、#2高壓調(diào)節(jié)閥門，在閥門開啟順序調(diào)整后，閥門流量特性曲線并未修改。由于#3、#4高壓調(diào)節(jié)閥門的通流能力較小，造成其與#1調(diào)節(jié)閥門重疊度太小，在#1調(diào)節(jié)閥門主閥開啟過程中由于閥門前后壓差太大，而出現(xiàn)閥門開度變化不大而流量（負(fù)荷）變化較大的現(xiàn)象，即調(diào)節(jié)閥門波動。

——-KWH期規(guī)汕岡門郴性單閥神性我鶴閔o喜亍峯閥敢館巴冑單觸特世機組情況也鍛名輙： ?齢i?：TrtW需洵揖組博現(xiàn) 斗ffl-:^OZ5昱否為引遲出jww?tfuaf務(wù)始計棘-數(shù)堀夫件一 o*牛鼻綢報第wnt.tkwr^rti林^fa?mi?.dlev?fea?.*■?j——-KWH期規(guī)汕岡門郴性單閥神性我鶴閔o喜亍峯閥敢館巴冑單觸特世機組情況也鍛名輙： ?齢i?：TrtW需洵揖組博現(xiàn) 斗ffl-:^OZ5昱否為引遲出jww?tfuaf務(wù)始計棘-數(shù)堀夫件一 o*牛鼻綢報第wnt.tkwr^rti林^fa?mi?.dlev?fea?.*■?j,*crantill4>b^*l巴1?wmmirii!n?iiaWWV+#Wt■*■TE *FEM理出程坪■JXkWFJimnzttdflftflTL.■此:?**■■*IMiH-4hIVilP圖4#2機組閥門特性計算曲線（流量擬合曲線）為了保證該機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定，2007年4月份,請GE能源集團新華控制公司現(xiàn)場實際測量閥門流量特性曲線，根據(jù)現(xiàn)在高壓調(diào)節(jié)汽門順序閥控制方式下的開啟順序擬合了閥門流量特性曲線（見圖4#2機組閥門特性計算曲線所示）、對電氣凸輪進行重新修正。曲線修正后，在#1調(diào)節(jié)閥門主閥開啟過程中高壓調(diào)門開度波動現(xiàn)象消失，具體見圖5示。圖5#2機組閥門特性曲線修改后高壓調(diào)門閥位情況5結(jié)語高壓調(diào)節(jié)閥門波動現(xiàn)象在現(xiàn)場常會遇到，其原因也有多種，即伺服閥控制回路中任一環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)問題，都會引起調(diào)節(jié)閥門的波動，具體的故障原因可通過對一些特征參數(shù)及閥門狀況的分析而找到。數(shù)字電液控制系統(tǒng)的閥門流量特性曲線在電廠由于涉及到儀控及機務(wù)兩個專業(yè)，重視程度相對偏低，需要引起高度重視，合適的特性曲線不僅可以減小高壓調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失、還可為數(shù)字電液控制系統(tǒng)穩(wěn)定提供一定的保證。機組OPC動作與發(fā)電機有無負(fù)荷沒有必然聯(lián)系的論證機組分類討論為了討論這個問題，我們可以將機組分成兩類，一類是帶小網(wǎng)運行機組，暫且稱為A類；一類是不帶小網(wǎng)運行機組，暫且稱為B類，電氣結(jié)構(gòu)本人不是太清楚，我估計大多數(shù)電廠的機組都是B類機組。1B類機組對于B類機組來說，OPC動作有三種可能，一種是甩負(fù)荷時，一般機組設(shè)計，在30%負(fù)荷以上情況下，如果發(fā)電機出口開關(guān)斷開，OPC會動作，高調(diào)門與中調(diào)門還有抽汽逆止門會關(guān)閉，OPC一般保持3到7秒的時間就會復(fù)歸，汽機維持3000轉(zhuǎn)運行。從這可以看出，此時OPC動作的前提是機組已經(jīng)解列，也就是說，發(fā)電機沒有負(fù)荷了。還有一種可能，就是電網(wǎng)出現(xiàn)高頻故障，尤其是出現(xiàn)電網(wǎng)甩負(fù)荷或輸電事故，電網(wǎng)出現(xiàn)高頻，電氣側(cè)一般都有高頻切機保護，具體多少，我記不清楚了，但有一條，此時如果不解列，機組OPC會動作，一般情況下在轉(zhuǎn)速小于3060轉(zhuǎn)時會自動復(fù)歸。第三種可能是轉(zhuǎn)速信號出現(xiàn)故障，按道理說，OPC取的轉(zhuǎn)速信號應(yīng)為電網(wǎng)頻率信號，但絕大多數(shù)電廠取的都是轉(zhuǎn)速信號，如果這信號出現(xiàn)故障，OPC也會動作，此時機組并沒有解列，因此，發(fā)電機還有帶一定負(fù)荷的。A類機組對于A類機組來說，OPC動作除具有B類機組的三種情況外，還有別外一個情況，就是與大電網(wǎng)解列后，汽輪機帶小網(wǎng)運行，小網(wǎng)的負(fù)荷需要要比大網(wǎng)小很多，在甩大網(wǎng)負(fù)荷時，也就是通常說的FCB工況發(fā)生時，汽輪機轉(zhuǎn)速會上升,可能會造成OPC動作，OPC動作的目的也是快速減小汽輪機進汽量，使得汽輪機出力與小網(wǎng)負(fù)荷需要快速平衡。此時OPC動作時，發(fā)電機還是帶負(fù)荷的。分兩種情況：1、發(fā)電機開關(guān)跳閘時導(dǎo)致的OPC動作，發(fā)電機肯定不會有負(fù)荷，此時汽輪機控制方式為轉(zhuǎn)速控制，維持3000轉(zhuǎn)。2、發(fā)電機開關(guān)沒有跳閘，電網(wǎng)故障導(dǎo)致OPC動作，發(fā)電機會帶有一定的負(fù)荷，由于汽輪機DEH沒有檢測到發(fā)電機開關(guān)跳閘，所以控制方式仍然為負(fù)荷控制，調(diào)門關(guān)閉后，經(jīng)過延時還會維持以前的開度，OPC會多次動作！對于此時的OPC多次動作我們運行如何處理？（1） 、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障甩負(fù)荷時，雖然電網(wǎng)裝有安穩(wěn)裝置遠方切機和高周波切機措施，但仍不可避免電網(wǎng)短時高頻運行，如火電廠OPC動作，可造成并網(wǎng)火電廠甩負(fù)荷、振蕩，進而引發(fā)電網(wǎng)的低頻、振蕩甚至擴大成電網(wǎng)瓦解事故。所以從電網(wǎng)運行角度不允許火電廠投OPC.（2） 、發(fā)電機開關(guān)跳閘時，一般汽輪機投發(fā)變組全停保護，也用不到OPC。結(jié)論：所以機組OPC動作與發(fā)電機有無負(fù)荷沒有必然聯(lián)系。補充：不考慮以上兩種，機組OPC動作后，開關(guān)不跳閘，這是因為電網(wǎng)頻率較高，即使汽輪機調(diào)門全關(guān)，但轉(zhuǎn)速不一定會降下來，因為發(fā)電機變成了電動機了，不但不會有負(fù)荷，還會吸收電網(wǎng)有功。在考慮一種情況，就是你們廠處于孤網(wǎng)運行，這時應(yīng)該可以用到OPC,如果是孤網(wǎng)運行，OPC動作后，因為沒有其它電源，所以系統(tǒng)頻率能跟著立即降下來，所以O(shè)PC動作后還會發(fā)少量的負(fù)荷。（這是個人觀點望指正）高調(diào)門在機組運行中突關(guān)掉一個,有什么現(xiàn)象,如何解決?（探討）高調(diào)門在機組運行中突然掉了一個，機組會如何反應(yīng)呢，我想應(yīng)看當(dāng)時機組運行在什么狀態(tài)，但無論如何，負(fù)荷短時間下降、主汽壓力上升這點是肯定的。如果機組協(xié)調(diào)在投入的狀態(tài)，上述現(xiàn)象可能持續(xù)一會就結(jié)束了，但如果沒有投，那只好靠運行人員的手動來調(diào)節(jié)了。不過，我還是要說，掉一個汽門的，機組的反應(yīng)如何，還是要看機組運行的狀態(tài)。首先汽輪機在什么配汽方式下運行，是單閥配汽還是順序閥配汽，這會有什么影響嘛，會的，影響很大。想想看，如果是單閥配汽，四個調(diào)節(jié)汽門開度相同，關(guān)閉一個汽門對汽輪機能有多大影響呢，我想只要機組負(fù)荷不是很高，或者說只是不是95%額定負(fù)荷以下，應(yīng)該都沒有問題，汽輪機這點擾動還是能受的了，但前提是，關(guān)一個汽門汽輪機振動與軸承溫度（特別是#1#2軸承）不發(fā)生大的變化。如果機組在額定負(fù)荷，關(guān)閉一個高調(diào)門，能難免會造成鍋爐超壓，安全門要動了。如果汽輪機是在順序閥方式下運行，那情況可能就要復(fù)雜一點，比如，順序閥閥序為#3#4-#1-#2，汽輪機運行在#3#4全開，#1半開，#2全關(guān)的狀態(tài)，約85%負(fù)荷吧，這時如果掉的是#2汽門，對汽機一點點影響都沒有，如果掉的是#1汽門，對汽機有影響，但不至于造成振動或軸承溫度的突然升，但如果掉的是#3或#4汽門，那就保不準(zhǔn)了，因為國產(chǎn)的機組，很多情況下都只能在一種閥序下運行，換一種閥序，就可能會造成#1、#2軸承振動高或溫度高，弄不好要跳機，想想看，如果#3、#4中的一個掉了，是不是就相當(dāng)于換了閥序了，危險呀。不過，還要補充一下，如果汽輪機的高調(diào)門多，掉一個影響就要小一點，六個汽門就比四個汽門反應(yīng)小一點。怎么解決？不好解決！就一句話：沉著應(yīng)戰(zhàn)！多巡檢，早發(fā)現(xiàn)，防患于未然！汽輪機自動主氣門、調(diào)門嚴(yán)密性試驗什么時候做，怎樣做合格標(biāo)準(zhǔn)是什么？國產(chǎn)機組一般遵循：試驗應(yīng)在額定參數(shù)、正常真空的條件下進行，主汽壓力低于額定但不小于額定參數(shù)的50％時按修正公式修正。規(guī)定再熱壓力不低于50％額定值，電廠運行規(guī)程中一般規(guī)定，通過調(diào)整旁路使再熱壓力維持在50％額定值。然后關(guān)閉主汽門或調(diào)門，看轉(zhuǎn)速下降速率情況是否符合規(guī)定范圍內(nèi)。