关于电厂调节阀切换引起功率波动问题分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)河北省电力勘测设计研究院 作者:孙俊莲

  功率控制回路可实现火力发电机组的无扰切换,否者将会出现功率不平衡的现象,如果波动较大还会引发强迫振荡事故。引起功率波动的直接因素是调节阀,所以说对其进行分析,有利于对功率波动有一个更为深刻的认识。

  本文以某电厂为例来分析调节阀切换引起功率波动问题。研究机组在大修前,单、顺阀切换能实现无扰切换。在大修后,单、顺阀切换出现了明显的负荷波动。

1、机组及调节阀情况介绍

  某电厂汽轮机为N300-16.67-537/537型,有6个调节阀,2个主汽阀,阀门布置及阀序如图1所示。

关于电厂调节阀切换引起功率波动问题分析

图1 高压调门配置示意图

  2、切换情况介绍

  在大修前,该机组单、顺阀切换能实现无扰切换。由于易发生系统死机、控制系统数据溢出等问题,该机组于2013年7月进行了大修,但在大修后,单、顺阀切换出现了明显的负荷波动,具体情况如下。

  2.1、单阀向顺阀切换

  大修后,该机组进行了阀切换。单阀下(如图2所示),机组负荷200MW,各阀门均指令为21.00%左右,总阀位指令为78.50%,此时主蒸汽压力为15.00Mpa。在机组负荷率为5MW/min时,功率控制方式下进行切换;单顺阀开始切换后,CV3、CV5同时关门,而CV1、CV2、CV4、CV5开门。在指令偏差情况下功率PID减少总阀门开度,同时在切换过程中增加功率,56s后总阀位指令为在75.00%时,CV5由26.00%阀位开始关闭,58s总功率达到最大值220.5MW;总阀位指令继续降低,最终机组的单顺阀切换完成时,机组总阀位指令定格在60.00%。机组主蒸汽压力在过程中先降到负荷最高点时的14.50Mpa后,升至切换完成的15.00Mpa。

关于电厂调节阀切换引起功率波动问题分析

图2 从单阀向顺序阀切换时变化情况

  2.2、顺阀向单阀切换

  顺阀下(如图3所示),机组的负荷142.85MW,GV1指令为98.00%,GV2全开,GV4为19.00%,GV3、GV5、GV6关闭,总阀位为47.00%,主蒸汽压力为12.71Mpa。在负荷率为2MW/min时,功率控制方式下进行顺阀向单阀切换。在开始切换后,GV3、GV5、GV6开门,CV1、CV2关门,总阀位指令在缓慢增加。在功控PID控制下,机组功率平稳。在切换后132s时,总阀位指令为48.00%,加速开启;在切换后180时,GV1、GV2阀位指令下降放缓。最后10s内实现了功率的平衡,此时的总阀位指令为71.00%。

关于电厂调节阀切换引起功率波动问题分析

图3 从顺序阀向单阀切换时变化情况

3、切换扰动情况分析

  PID参数设置和逻辑并不是扰动的主要原因,由于采用复制的方式来设定大修后的控制参数和逻辑,所以大修前后的控制参数和逻辑并无差别,只是对控制系统进行了升级。根据切换的参数变化情况和随后的静态试验结果,笔者认为波动主要的主要原因是:

  3.1、单、顺阀下的总阀位流量特性偏差大

  由图2可知,单阀切换为顺序阀时,总阀位指令从78.50%降到60.00%。由图3可知,顺阀切到单阀时,阀位指令从47.00%升到71.00%。这说明在机组功率不变的情况下,总阀位指令在单、顺阀方式下的流量特性曲线偏差大。而正是这种偏差导致闭环PID调节作用不能有效发挥,使得机组在切换过程出现功率波动。

  3.2、调节阀的调节作用不稳定

  除了设计和制造因素,调节阀所在管道的长度和安装也会影响到其调节作用的发挥。由于受多种因素影响,在大修后调节阀的调节作用出现了不稳定的现象,表现出在某些阀门区域没有调节作用,而在某些区域调节作用又特别敏感。

  3.3、机组软、硬件升级带来的变化

  在这次大修中,尽管对控制系统的软硬件进行了升级,但阀门流量特性曲线的差异并没有得到改善。在保留原来的设置参数和逻辑的情况下,机组软、硬件升级降低了功率控制闭环PID的调节作用。

  3.4、参数设置和切换参数选择

  负荷率设置同样会导致到负荷波动,负荷率设置越低,PID的调节作用就越不易发挥,对总阀位指令的影响就越小,继而出现负荷偏差。在负荷率较低的情况下,如果参数设置较低,那么机组在顺阀切换为单阀的过程也不会出现较大的负荷波动。

  3.5、切换时间过短

  本文的单、顺阀切换时间为250s,对阀门本身的动作速度的要求较高。并且机组的流量特性偏差较大,使得切换过程更难达到平衡。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为认为适当延长切换时间可有效降低单个阀门的变换时间,这样更有利于闭环控制调节作用的发挥,有利于功率的平衡。

4、结论及建议

  电厂调节阀切换引起功率波动的主要原因是流量特性曲线偏差大、调节阀的调节作用不稳定、机组软硬件升级降低了功率控制闭环PID的调节作用、参数设置较高或符合率过低、切换时间过短。对此,笔者建议:通过阀门流量特性试验确定阀门流量特性曲线,并据此对DEH组态进行优化,从根本上解决实际流量特性与设计流量特性差别较大的问题;提升功率控制PID的刷新周期,充分发挥功率闭环控制PID的调节作用;在总阀位指令负荷平缓段、低负荷、低参数下或在阀门全开的情况下选择汽机负荷;增加阀切换设置时间,实现阀门变化速度的减低,减低功率波动,比如把切换时间由250秒增加至500秒,对于不能进行阀门实际流量特性试验测量的机组极具实用价值。总之,要综合运用多种措施避免功率波动,降低功率波动的危害。

  关于电厂调节阀切换引起功率波动问题分析为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/tiaojiefa/076613.html

  与 调节阀 调节阀 相关的文章请阅读:

  调节阀http://www.chvacuum.com/tiaojiefa/