300MW机组阀切换负荷波动原因分析

摘要：近年来，伴随着我国社会生产力的不断上升，各种大型的电气设备不断的涌现了出来，致使社会用电量大幅度上涨。这种社会现象的存在，必然促使单元机组容量和发电厂的激烈竞争，300MW机组作为目前电厂工作中的核心设备，对其机组阀切换负荷波动的原因进行分析显得十分必要，也是保障机组稳定、安全运行的前提基础。本文就某电厂300MW机组阀切换负荷波动产生的原因进行了简要的探索，提出了相关工作要点，以供同行工作参考。

关键词：发电厂 顺序阀 发电机组就目前的发电厂工作分析，其发电机组阀门控制是否合理直接关系到一个电厂的工作和经营效率，也关系着供电区域的社会发展和经济水平。截至目前，国内各个电厂都逐步采用了自动化阀门管理和控制措施，其自动化水平的高低直接决定着发电企业工作的安全性、技术性和可靠性，也是满足当前电力资源配置合理化、有序化的核心环节，因此在发电机组的阀门控制中实行自动化投入与应用势在必行。然而截至目前的发电机组中，阀门控制缺陷仍然较为严重，各种故障隐患时有发生，究其原因总结，以机组阀切换负荷波动表现的尤为明显，因此在目前工作中需要我们认真的进行归纳和总结，从而提出合理、可行的预防措施和方案。

一、发电机组分析

发电机组主要指的是将机械能或者其他再生能源转变成为电能的一种发电设备，这种发电设备是目前发电厂工作中的核心设备，也是电力供输的首要电源。目前我们在工作中常见的发电机组主要包含有汽轮机、水轮机以及各种内燃机驱动。而伴随着科学技术的不断发展，以可再生新型能源为主的新型发电机组不断的涌现了出来，如我们生活中常说的核电、风能发电、太阳能发电、生物能发电以及地热发电等。

伴随着近年来电力行业市场规模的不断扩大，发电机以及发电机组的制造得到了进一步的优化与改进，各种新设备、新技术逐步涌现，同时也造成了发电机组阀门控制的难度日益增加。截至目前，国内优秀的发电机以及发电机组在工作中对于阀门控制也提出了众多要求，由其带来的经济损失也日益明显。

二、某发电厂300MW机组阀切换负荷波动分析

某电厂是由4台300MW机组构成的一种运行模式，其在早期的管理控制中主要采用了基本管理控制方式、锅炉跟随控制与管理、汽机跟随方式、过度控制管理、以锅炉为主的协调控制方式以及以汽机为主的协调控制，这些控制方式种类繁杂、方式多样且在运行的过程中彼此需要相互切换，这就极容易引起在工作中形成其他的管理控制隐患，进而造成协调逻辑工作的复杂性。

1. 300MW机组分析

改发电厂在工作中所采用的机组是有国产引进型的机组结构，其是以汽机控制为主的，其在应用中系统是以上海新华公司生产控制系统为主，而采用的阀门管理方式主要有单阀控制方式与多阀运行控制两种。在运行之初经过严格的实验和检查发现，采用多阀运行控制比单阀运行控制有着明显的经济性，且负荷较低。因此，在机组启动暖机结束之后，负荷稳定性能较好，而且经济性优势较高。当机组在切换的时候，切阀的时候由于单阀与多阀的不同造成的管理和控制管理方式也不尽相同。单阀控制由于在切换多阀控制的时候调节系统级别上升，需要的功能和功率也必然得到一定的增加，因此机组负荷将逐步增加，而且顺序阀切换单阀的时候由于调节级压的不断下降，机组负荷下降，其切换过程中存在着一定的负荷扰动，良好的管理程序当阀切换时机组负荷波动不应超过10MW，对机组的安全运行影响较小。但目前国内有多台机组在阀切阀时出现负荷大幅变化现象，仍末有良好的解决方法。某电厂#1机组DCS改造时也出现类似的现象，经新华控制工程公司和某电厂技术人员共同努力，有效地解决了这一问题。

2. 阀切换引起负荷大幅波动现象

某电厂#1机在2001年初的大修中由上海新华控制工程公司进行了DCS改造，机组改造后一次启动成功，阀门管理程序通过在机组带仿真机试验正常，但机组运行后在180MW和240MW负荷进行了两次阀切换，阀切换前后机组负荷都发生了较大负荷的变化。

3. 负荷大幅波动原因分析

阀切换时，阀门管理程序通过切换前的负荷指令为依据，通过阀门的特性曲线，确定另一种方式下的阀位值，当阀门特性曲线符合机组的真实值时，则阀切换后负荷波动较小，而国产引进型300MW机组的阀门特性曲线一直延用原美国西屋公司出厂制定的特性曲线，但是由于机组大修中对阀门行程的调整，将造成阀门的的流量特性出现大的改变，如果继续使用原来的特性曲线，将造成切换前后同负荷指令下不同蒸汽流量，必将引起机组负荷大幅波动，对机组安全运行带来不利影响。

4. 阀门流量特性试验

4.1 试验目和条件

在机组运行时，通过阀门试验测取阀门升程流量特性，优化阀门管理程序，改善单/多阀切换过程的调节品质。测取单阀方式下高调门升程h与流量（调节级压力）特性。测取多阀方式下，高调门升程h与流量特性。应包括各组阀依次交界点，即前组阀全开，紧接下一组阀将开但未开之点（也可只测单阀特性）。

4.2 试验方法

蒸汽工况调整由锅炉控制系统完成。阀门运行工况由DEH完成。DEH在阀位控制方式下（MW、IMP回路切除），由运行人员改变给定值（即阀位指令）达到各试验工况的变化。压力、温度、给定值、流量、阀位、功率参数采集，由DEH完成。流量用调节级压力代替并加以修正。试验用的多阀管理曲线采用无重叠度（关闭DPU01组态中P52B25：输出置为T。原曲线自动变为无重叠度）。DEH逐点给定阀位（给定值定点要求变化），炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。对通流部分改造过的机组为了防止阀门全开下超过机组允许负荷，主汽压可适当降低，但整个过程应保持主汽压不变（16.0Mpa）。

试验时DEH阀门管理程序在单阀方式下， DEH给定值（即负荷指令）从最低负荷135MW开始，逐渐加至额定负荷。单阀试验完毕后，要进行多阀试验，为了避免部分负荷下阀切换带来的负荷波动，应在300MW负荷进行阀切换，因此时单阀与多阀的实际阀门开度都是100%。在顺序阀方式下从300MW开始逐渐减负荷至135MW。加减负荷时每隔5MW停留，待汽压稳定后数据采样完成后再进行负荷调整。

5. 修改特性曲线后阀门切换试验情况

试验时DEH功率回路、调节级压力回路投入。DCS自动回路（汽包水位等）未投入。DCS自动回路（汽包水位协调等）投入。单/多阀切换时间由120秒适当延长至300s，目的是有利于观察负荷波动情况，正常后切换时间改为180秒。经过流量特性修正后的曲线，其负荷波动较小，进行机组阀切换时能保证机组安全运行，但仍存在一定的波动，主要是因为切换前后，调节级压力变化引起的，这是正常现象。

三、结论

某电厂阀切换时造成负荷大幅波动原因是原阀门特性曲线与阀门实际流量特性曲线不符造成的。通过实测阀门流量特性曲线，并进行校核计算试验后，可有效消除阀门切换时机组负荷大幅波动，这种方法给同类机组阀切换过程负荷大幅波动的消除具有指导意义。

参考文献

1、《汽轮机设备及系统》华中理工大学 吴季兰

2、《某电厂阀门特性试验方案》上海新华控制公司 王建国等