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降低閥門節流損失的閥門管理新策略
    利用DEH控制系統在閥門管理方面的優越性,基于閥門組重組的思想,結合不同噴嘴配汽規律可提高不同負荷區段效率的優點,提出了降低閥門節流損失的閥門管理新策略,使機組在整個負荷區的調節級效率都得到了提高,更加有利于調峰機組的經擠運行,并且易于實施,對裝備有DEH控制系統的汽輪機組均可采用此閥門管理策略,有很高的實際應用價值。本文論述了DEH控制系統在悶門管理方面的先進功能,分析總結了工程實際中降低調節閥門節流損失的技術途徑,并在此墓礎上提出了DEH控制系統中降低詢節悶門節流損失的閥門管理新策咯,使調節級的效率在機組運行的整個負荷區段達到最高,特別適用于調場機組的經濟運行,且易于實施,具有較高的生產實用價值。
關鍵詞:閥門管理;節流損失;調峰機組;經濟運行
中圖分類號:TM611文獻標識碼:A文章編號:1009-0118(2012)12-0284-01
利用DEH控制系統在閥門管理方面的優越性,基于閥門組重組的思想,結合不同噴嘴配汽規律可提高不同負荷區段效率的優點,提出了降低閥門節流損失的閥門管理新策略,使機組在整個負荷區的調節級效率都得到了提高,更加有利于調峰機組的經擠運行,并且易于實施,對裝備有DEH控制系統的汽輪機組均可采用此閥門管理策略,有很高的實際應用價值。
一、DEH系統現有閥門管理程序的功能
眾所周知,對于定壓運行的變負荷機組,汽輪機轉速和功率的調節是通過改變其進汽量來實現的,而進汽量的變化可通過改變調節閥的開度和開啟數目即調節閥進汽面積來完成。按調節閥進汽面積改變方式不同可將調節閥的控制方式分為兩種:節流調節(或稱為單閥調節)和噴嘴調節〔或稱為順序閥調節),他們各有優缺點:
節流調節方式下,各調節閥同時開關改變進汽面積,在任何工況下各調節閥相對開度(即調節閥升程與直徑之比)均相同,使汽輪機全周進汽。故汽缸轉子受熱膨脹均勻,并且負荷變化時調節級后蒸汽溫度變化較小,熱應力小,機組運行靈活性好,宜在啟動和變負荷時采用。但該方式低負荷時各閥節流損失較大,調節級效率較低,機組經濟性較差。
噴嘴調節方式下,各調節閥順序開關改變進汽面積,部分負荷時,只有一個(或兩個)閥門有節流損失,其余閥門或者全開,或者全關,故調節級效率較高,機組經濟性較好。但因該方式下調節級為部分進汽,且變負荷時調節級后蒸汽溫度變化較大,所以汽缸和轉子受熱不均,熱應力較大,運行靈活性較差。
為了解決機組運行快速性和經濟性的矛盾,在啟動、升速和變負荷過程中,希望采用節流調節以改善均熱過程,而當均熱完成后,又希望采用噴嘴調節來改善機組的效率。顯然傳統的凸輪配汽機構不能實現這種轉換,在凸輪型線設計完成后調節閥的開啟順序就隨之固定,它只能實現節流調節和噴嘴調節方式中的一種,不可能在運行中進行兩種調節方式的轉換;DEH控制系統與傳統結構不同的是,汽輪機每個高壓進汽調節閥分別由各自單獨的功放、電液轉換器和油動機控制,調節閥可進行單獨定位,每一種配汽規律是靠計算機程序來實現的,這種程序可以看作是一套“軟件凸輪”,改變計算機程序便可實現配汽規律的改變,這就是DEH控制系統的閥門管理。實現閥門管理是計算機控制優勢的體現,它可以實現多種配汽規律,并能實現各種配汽規律的無擾切換,使汽機達到最有效的運行。
二、降低閥門節流損失的技術途徑
和傳統的節流調節方式相比,閥門管理技術可以改進機組的機動性和可靠性,但是對機組的經濟性沒有直接的影響。經過研究,我們注意到充分發揮DEH系統通過計算機軟件獨立對每個閥門進行控制的優勢,可以從下列幾個途徑提高機組的經濟性。
(一)增加配汽閥點。配汽閥點是指閥門進汽不存在節流損失的功率點,汽輪機運行在這些功率點效率達到最高。節流調節只有當滿負荷時,各調節閥全部開啟時才沒有節流損失,只存在一個閥點,其它負荷點存在較大的節流損失,因此效率較低;噴嘴調節是將噴嘴分成若干組,各噴嘴組相互獨立,由不同的調節閥門單獨供汽,按照負荷的需要依次開啟各閥門,這樣就會存在幾個閥門全開的功率點,即存在幾個閥點,在這些點上幾乎不存在節流損失,效率明顯高于節流調節。閥點越多,汽輪機在整個負荷區的總體效率就越高,理論上,當汽輪機調節閥門為無窮多個時,負荷變化后完全開啟相應個數的閥門,這樣配汽閥點為無窮多個,汽輪機在任何負荷點都不存在節流損失,效率達到最高。
(二)閥門組重組。實際上汽輪機閥門組的數量是有限的,為了獲更多的閥點,應該使各閥門的噴嘴數互不相等。根據機組的具體負荷實現不同的閥門組合,可以最大限度的獲得閥點的個數,保證了機組在多負荷區段下的效率。在低負荷時,先開啟噴嘴數最小的閥門,可以減小低負荷區段的節流損失,提高機組低負荷段的效率。
(三)堵噴嘴。有些汽輪機原有的設計思想主要用于承?;靖漢?,在低負荷段沒有將提高效率作為設計目標,配汽機構的設計主要考慮了縮短油動機行程、保證流量特性有良好的線性等問題。以國產20萬千瓦汽輪機為例,在設計時按照基本符合考慮,近些年來由于電網調峰能力的日益緊張,也開始參與調峰,但在低負荷運行段常表現為#1,#2閥門開度偏小,節流損失偏大,原因是#1,#2號噴嘴組通流面積過大,使調節閥后壓力偏低,如果合理地減少#1,#2噴嘴組的噴嘴數,適當的
堵掉一些噴嘴,調節閥門的開度將會增大,就可以提高#i,#2號調節閥后的壓力,從而減少節流損失,使汽輪機的低負荷段的效率得到提高。
(四)減小閥門里盈度。由于每個調節閥門的流量要受到其它閥門的影響,為了保證總的流量特性具有良好的線性度,使汽輪機具有合適的不等率,以確保動態調節品質,滿足電網一次調頻的穩定性的需要,閥門的開啟要有一定的重疊度。為保證流量特性的線性度較好,閥門重疊度一般較大,節流損失大,效率偏低;減小閥門開啟重疊度,重疊點附近流量特性的線性度變差,局部不等率增加,但節流損失減小,效率提高。經過分析,局部流量特性線性度的變差,并不會對機組甩負荷等關鍵特性造成大的影響,因此適當減小閥門的重疊度,可提高機組在重疊點附近的效率。
(五)調整電凸輪特性。由于閥門的流復特性具有飽和特性.因此為使總的流量特性有較好的線性度,豁在前一閥門流量特性線性度變差之前開啟第二個閥門,這就產生了閥門的重疊度,重疊度越小,節流損失越小,效率越高。因此若能將閥門的流量特性的線性段延長,將會減小閥門的重益度,提高效率。