[发明专利]一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法，属汽轮发电机机组运行技术领域。

背景技术

采用喷嘴配汽的汽轮机在运行中，通过依次(或同步)开启若干个调节阀来增加汽轮机的进汽流量。通常将整个调节阀组的总阀位指令和各调节阀阀位指令与汽轮机的进汽流量的数值对应关系视为汽轮机流量特性。汽轮机数字电液控制系统(DEH)通过内置的配汽函数的阀门管理功能来实现汽轮机进汽流量的精确控制。汽轮机流量特性试验是生产运行当中整定DEH系统配汽函数的有效手段，它是建构机组的调速系统建模、一次调频功能以及主参数寻优等工作的基础。对于喷嘴配汽汽轮机组而言，合理的配汽函数应能保证汽轮机在不同阀控方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；并且调节阀重叠度设置能在确保调节阀及其配套设备的安全运行的前提下尽量减小调节阀的节流损失,充分发挥喷嘴配汽机组的阀点效应在运行经济性方面的优势。如果配汽函数设定与其实际流量特性不相符，就会出现诸如调节阀晃动、阀切换负荷波动大、一次调频和AGC响应能力差等状况，甚至诱发电网低频振荡。这时，有必要通过汽轮机流量特性试验对配汽函数重新进行整定，以保证汽轮机组的高效运行及机网协调安全。

通常，喷嘴配汽汽轮机组DEH控制系统设置有单阀/顺序阀两种阀门管理方式，并可实现节流调节(单阀)与喷嘴调节(顺序阀)的在线无扰切换。以较为普遍的配置四个高压调节阀(CV1-4)的汽轮机为例，单阀方式下，四个高压调节阀同步开启；顺序阀方式下，高压调节阀的开启阀序为CV1|CV2(同步)→CV3→CV4。配汽函数负责将接收到的流量指令(FDEM)转化为每个调节阀的阀位指令指令，广泛采用“间接法(图1)”和“直接法(图2)”两种组态模式。

“间接法”组态模式，指流量指令(FDEM)经过若干中间转换函数的换算形成每个高压调节阀的阀位指令，其中：函数F(X1)为顺序阀下的背压修正函数；函数F(X2)为顺序阀下的重叠度函数；KX+B流量分配函数为顺序阀下CV1|CV2→CV3→CV4各调节阀喷嘴组临界流量占汽轮机总临界流量的比例关系；函数F(X3)为单阀下的背压修正函数；函数F(X4)为单个调节阀的流量特性函数(即调门流量开度函数)。

“直接法”组态模式，直接列出汽轮机的流量指令(FDEM)或调节阀组总阀位指令和各调节阀阀位指令的数值对应关系，其中：函数F(X1)为顺序阀配汽函数；函数F(X2)为单阀配汽函数。

虽然，在生产运行当中，汽轮机流量特性试验被视为整定汽轮机配汽函数的有效手段，但其试验原理及偏差、要点往往为试验调整人员所忽视。常规的汽轮机流量特性试验方法在试验项目、步骤以及数据处理等方面多有目的与过程含混不清，人云亦云，知其然而不知其所以然的现象，给汽轮机配汽函数的精确整定带来了诸多困扰。特别对于“间接法”组态模式和调节阀重叠度设定等环节，或因存在复杂的中间转换函数，或因为缺乏具体实施依据，现场试验尚存在较大的改进空间：

(1)试验原理的澄清：

现场试验人员往往易将汽轮机流量特性和汽轮机配汽端(将汽轮机主汽阀、调节阀和调节级，统称为汽轮机配汽端)流动特性相混淆。尤其在“间接法”组态模式中引入了一些或有或无明确物理意义的中间转换函数，更是模糊了汽轮机流量特性和汽轮机配汽端流动特性的区分。

众所周知，在工况变动时，汽轮机配汽端工况变化最大，加上由几个调节阀——喷嘴组组成，各调节阀——喷嘴组的工作状态又不完全相同，使得配汽端变工况流动特性计算非常复杂。而且，汽轮机配汽端流动特性还与调节阀复杂的流动特性有着密切联系。再考虑到椭圆方程本身的系统误差(VWO工况下调节级设计喷嘴压比通常大于到0.85，系统误差将大于0.5％)，汽轮机进汽流量难以实现精确测量，以及汽轮机实际运行参数与设计值存在一定的偏差(如运行调节级压力与设计调节级压力的不一致)等等，客观地说，无论理论计算还是现场试验都难以简洁地，快速地，并精确地获取汽轮机配汽端流动特性的真实情况。虽然汽轮机配汽端流动特性难以精确获取，但其流量特性(实际流量—阀位指令)可以很方便地被标记下来，并通过数值映射的方法予以高精度的还原。汽轮机流量特性试验恰恰就是这么一个“实际流量—阀位指令”的标记、映射、还原的过程。