600MW機組閥門管理的故障診斷及優化改造

摘 要：汽輪機閥門管理是DEH系統的一個重要組成部分，對機組的安全高效運行具有非常重要的作用。該文針對600 MW機組出現的軸系故障進行研究，基于閥門管理故障的機理，重新優化設計了機組的單閥開啟規律和順序閥閥進汽規律。然后，針對故障機組進行優化改造：通過一次優化改造解決了機組瓦溫突增、閥門擺動等問題；然而，試驗結果發現其中一臺機組的軸系穩定性較差，其他機組通用的配汽規律還不能完全解決機組的軸振問題。最后，通過二次優化改造解決了此臺機組的軸振突增問題。這對我國占主流的600 MW機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：600MW 閥門管理 故障診斷 進汽順序 優化改造

中圖分類號： TK323 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0187-03

汽輪機閥門管理是DEH系統的一個重要組成部分，是控制回路輸出的流量信號驅使閥門開關實現對轉速或功率調節的核心[1-2]。然而，隨著新能源等隨機波動性電源的大規模接入以及電網峰谷差的不斷增大，因此，許多大功率火電機組勢必要進行深度變負荷運行，致使機組偏離額定設計工況太多而運行效率降低。因此，各電廠都在充分挖掘機組的節能潛力，采取各種方法和手段盡可能地降低發電煤耗，以節約發電成本，提高在上網競爭中的優勢。目前，為了提高機組的低負荷運行經濟性，汽輪機在實際穩定運行時都采用噴嘴調節方式。但是，國內及早期引進的許多汽輪機存在很多噴嘴配汽故障問題[3-5]。近幾年隨著高參數大容量機組的發展投產，噴嘴配汽故障更為突出，超臨界機組比亞臨界機組故障就要嚴重許多，尤其是目前在電網占主流的600 MW級別機組[6-8]。因此，600 MW級別機組的配汽故障診斷及優化改造經驗具有非常寶貴的借鑒意義。

該文針對600 MW機組出現的軸系故障進行研究，基于閥門管理故障的機理，重新優化設計了機組的進汽順序。然后，針對故障機組進行優化改造，解決了機組的瓦溫突增和軸振突增等問題，提高了機組運行的安全性和經濟性以及調節特性。

1 閥門管理故障案例描述

該文研究的這幾臺機組都是亞臨界600 MW空冷機組，噴嘴調節規律全都是上缸進汽，機組由單閥切換至順序閥方式運行時，軸瓦溫度值、軸振值都出現突增現象，機組運行軸系穩定性較差，表現出明顯的閥門管理故障，存在閥門管理優化潛力。如圖1～圖6所示分別為機組的調門開度、負荷、汽壓、軸瓦溫度、軸振值以及EH油壓幾個重要參數在由順序閥切換至單閥方式時的時域變化圖。

2 故障診斷及優化改造策略

如圖7所示，為機組噴嘴布置。機組目前的噴嘴進汽規律為GV1+GV2→ GV3→GV4。由于蒸汽在調節級中流動時，對調節級動葉片產生汽流力的作用；并且，當調節級部分進汽時，配汽不平衡汽流力在機組的各軸承處產生附加載荷；如圖7所示尤其是兩閥點進汽時，附加汽流力達到最大值F；并且，這個力的大小足以致使軸心位置移動，使軸在軸承中的側隙發生變化，影響進油油楔面積和軸承供油量，進而表現出瓦溫高、軸振大的軸系故障。此外，隨著機組單機容量的不斷增大，機組參數越來越高，向著超臨界、超超臨界的方向發展，主汽壓力的急劇提高，調節級配汽不平衡汽流力將會變得更大；并且，其增幅大大超過轉子自重的增幅，瓦溫和振動將會明顯增加，配汽故障也就更加嚴重。因此，國內許多600 MW機組無法正常投入噴嘴調節。因此，為了消除配汽不平衡汽流力應采用完全對稱進汽的方式。采用對角進汽時，由于進汽是對稱的，因此，可以完全消除配汽不平衡汽流力。并且，由于最先開啟的兩閥能夠提供機組總汽流量70%左右，所以當第3閥門順序開啟時，配汽不平衡汽流力已不是很大[8]。因此，兼顧機組安全性和經濟性，采用對稱對角進汽方式，是理想的噴嘴配汽方案。根據公開文獻配汽優化策略，最終選取的合理進汽順序為x

根據文獻[4]可知，單閥的規律設計準確性對機組的單順序閥切換性能有很大影響。因此，本次優化改造也對單閥進行了優化改造。

3 改造效果分析

通過對機組DEH閥門管理程序中的配汽規律進行優化改造，取得了初步理想效果：瓦溫最大值降低10℃，表明軸承進油狀態良好；EH油壓波動值降低一半左右，表明配汽規律設計較好閥門動作平穩。機組部分重要參數在單閥和順序閥方式下的運行狀態對比如圖8～圖12所示。

然而，第一次優化改造后，有一臺機組的軸振值較之前沒有多大變化，如圖13所示。根據文獻[6]的闡述，對角進汽時存在一種理論上能夠使軸系最穩定的配汽規律。因此，針對將臺機組存在的問題進行了二次優化改造。如圖14所示，將此臺機組的配汽規律改為GV2+GV4→GV3→GV1后，機組瓦溫和軸振值明顯降低，達到基本與單閥相當的水平。

4 結語

該文針對幾臺600 MW機組出現的管理故障故障進行研究，重新優化設計了機組的單閥開啟規律和順序閥閥進汽規律并進行了優化改造，解決了影響機組安全穩定運行的瓦溫突增、閥門擺動及軸振偏大的問題。這對我國占主流的600 MW機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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