顺阀控制引起参数摆动问题的探讨与研究
张新元1   杨小明 1

〔摘要〕本文通过对机组顺阀控制时出现负荷、燃料等参数摆动问题的研究与分析，得出高负荷工况下3号高压调门参与调节并且当其开度处于其开度曲线的拐点处时参数波动将会被扩大，影响机组的安全运行。并提出相应的处理措施和建议，为其它电厂同类机组的安全运行和DCS厂家的设计提供依据和参考。
〔关键词〕参数摆动  综合阀位指令  顺阀控制 拐点
0、前言
三河电厂二期两台机组均为300MW亚临界抽凝供热机组。锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的DG1025/18.2-Ⅱ6型锅炉，安装5台ZGM95N型中速磨煤机。汽机为汽轮发电机组型号为C300/220—16.7/0.3/537/537型，机组采用MAXDNA DCS分散控制系统，实现机炉协调控制。DEH系统为东方汽轮机厂的D300P高压抗燃油数字电液控制系统，由MAXDNA DCS系统实现其功能。机组启动后当负荷到达一定值时，调门采用顺阀控制方式。
1、问题的提出
适逢夏季，三河电厂二期3、4号机组相继出现连续高负荷，在此期间，机组负荷、燃料量、主汽压力、汽机阀位综合指令、3号高压调门开度给定输出、3号高压调门油动机行程等参数小幅摆动的问题，有时由于参数摆动大，使送风调节由自动跳为手动，机组控制方式由DEB协调控制跳为手动。由于这种参数摆动发生在高负荷期间，对机组的安全运行造成了一定影响。本文就相关参数进行了记录，并对其进行分析与研究。
2、数据及分析
2、1运行试验数据
1、7月25日08：37  3号机在升负荷至289MW时，机组负荷、燃料量、3号高压调门开度给定输出及油动机行程开始出现小幅摆动。当时参数：给煤量119.7t/h、主汽压力设定值16.6 MPa ，主汽压力实际值16.34MPa、手动阀位指令87.3%、3号调门给定输出25.83%、3号高压调门油动机行程26.58%。1、2号高压调门全开、4号高压调门全关。负荷升至300MW后，参数摆动仍未停止。
2、7月25日21：10  4号机组负荷300MW，机组负荷、燃料量、3号高压调门开度给定输出及油动机行程发生摆动，送风调节跳为手动，DEB方式跳为手动。当时综合阀位指令87.3%。1、2号高压调门全开、4号高压调门全关。
3、7月26日20：15  4号机组升负荷至297MW，机组负荷、燃料量、3号高压调门开度给定输出及油动机行程开始出现小幅摆动。当时参数：给煤量131.1t/h、主汽压力设定值16.7 MPa 、主汽压力实际值16.49MPa、手动阀位指令87.3%、3号高压调门给定输出25.52%、3号高压调门油动机行程25.29%。1、2号高压调门全开、4号高压调门全关。负荷升至300MW后，参数摆动仍未停止。
2、2现象分析
从相关参数来看，两台机参数摆动时有许多相同之处：如参数摆动时均为1、2号高压调门全开、4号高压调门全关状态，处于高负荷期间；开始摆动时综合阀位指令均为87.3%；机组负荷摆幅为4MW；燃料量摆幅约为10t/h；3号调门开度摆幅约为5%；参数摆动在5-10分钟后有时能自动稳定，但几分钟之后又会重新开始。
针对两台机组参数摆动时的相同之处进行了分析，特别是针对参数开始摆动时综合阀位指令均为87.3%且3号高压调门给定输出及油动机行程随之摆动的现象进行重点分析。
通过对DCS系统相关参数的研究，发现3号高压调门的特性曲线如图所示（该图仅为示意图），研究发现此曲线不是一条平缓的曲线，而是存在拐点。即３号高压调门的开度曲线存在波折，这势必导致调节系统不能平稳的工作。而曲线的修改必须经过严格的计算分析才能进行修改。                                                
从图中可以看出，在综合阀位指令为87.3%时，3号高压调门的开度正好处于整个曲线的拐点处。由于机组运行中各项参数的不稳定性，使开度正好处于拐点处的3号高压调门开度变化不再平滑，形成摆动，进而使整个机组的相关参数摆动，影响了安全运行。

 
坐标图中黑色四方形点坐标为：x   87.259
　　　　　　　　　　　　　　y   25.114
2.3处理措施及建议
1、机组可以不用顺阀控制，而是采用单阀控制。但是单阀控制使蒸汽的节流损失非常大，这也降低了新蒸汽的做功能力，相应的降低了机组的效率和经济性。
2、通过运行手段进行控制：在升负荷时提高主汽压力设定值，提高主汽压力，使综合阀位指令低于87.3%，避免3号高压调门工作在拐点区。但由于DEB控制方式的特点，即使提高主汽压力设定值，主汽压力实际值也会滞后于设定值，在满足机组负荷的前提下，使调门过开，从而使3号高压调门进入拐点区。同时为保证机组安全，主汽压力设定值又不能设定过高。在当前的机组真空下，通过提高主汽压力设定值，无法完全避免机组参数摆动。而降低主汽压力设定值，降低主汽压力运行，在一定范围内可以避免机组参数的摆动，但又降低了机组的经济性。
3、更改3号高压调门的开度曲线：如能通过计算，将3号高压调门开度曲线的拐点区后移，这样即使综合阀位指令在87.3%，3号高压调门也不会进入拐点区工作，这样就能避免本文中提到的参数。同时应对协调控制系统的参数进行进一步优化，提高协调控制的调整质量，使机组运行调整更安全、更经济。
3、 结论
目前二期两台机组在高负荷下的参数摆动，是由于在当前机组真空下，综合阀位指令达到一定值，使3号高压调门工作在拐点区造成的，对机组的安全运行造成了一定影响。为避免这种参数摆动，在运行人员进行必要的控制调整的前提下，只能通过修改3号高压调门的开度曲线来最终实现。

参考文献
[1]沈士一. 汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社,2004
[2]江敏,赵伟光,张宝德.铁岭发电厂300MW汽轮机组经济性分析[J].东北电力技术,1999(5)
[3]杨继莲.下马岭机组负荷摆动的分析处理[J].水电站机电技术,2006(3)