660 MW機組中調門控制指令異常波動原因分析及處理

張興

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司，合肥230088）

660 MW機組中調門控制指令異常波動原因分析及處理

張興

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司，合肥230088）

針對某發電廠660 MW機組在并網后汽輪機中調門指令頻繁波動導致單閥與順序閥無法正常切換的問題，分析汽輪機DEH控制系統中調門控制機理，通過實例對比說明機組啟動過程中主要參數控制出現的問題，所介紹的通過控制模式切換消除中調門指令波動的方法，可為其他發電廠的汽輪機沖轉和控制提供參考。

DEH；中調門；閥位指令；旁路模式

某發電廠1號機組（660 MW）汽輪機采用上海電氣集團股份有限公司生產的N660-24.2/566/ 566型超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、雙背壓凝汽式汽輪機，機組DEH控制系統采用國電南自美卓控制系統有限公司的MAXDNA分散控制系統。

該機組于2014年12月并網運行后中調門指令頻繁發生大幅度變化，導致單閥與順序閥無法正常切換，甚至影響了機組的安全運行（歷史數據趨勢見圖1、圖2）。

1 中調門控制機理分析

該機組DEH中調門控制有2種方式，即旁路投入模式和旁路切除模式。

1.1 旁路投入模式分析

圖1單/順閥切換異常曲線

旁路投入模式一般在機組熱態沖轉時投入，此模式下中調門參與轉速和負荷控制。在機組啟機沖轉及正常運行過程中，DEH始終投入該控制模式。

圖2 機組帶負荷運行時中調門異常曲線

1.1.1 旁路投入模式控制回路

中調門指令形成回路如圖3所示。在旁路投入模式下，當前時刻的綜合閥位指令FDEM（圖3中指令A）減去并網時刻DEH自動記憶的綜合閥位指令值（圖3中指令B）后經過函數f（x）1輸出信號D，信號D再與中調門轉速PID調節器輸出C相加輸出指令E，E經過中調門的流量特性曲線的修正即得到實際的中調門指令。

圖3 機組DEH中調門指令形成回路

1.1.2 旁路投入模式的運算過程

在旁路投入模式下，當機組未并網時，DEH處于轉速控制方式，信號B形成回路中的切換模塊取N端即實時綜合閥位指令信號，此時A和B相等，f（x）1輸出D為0，故指令E=C。由于此時DEH處于轉速自動控制狀態，故E跟隨中調門轉速調節器的運算對中調門開度進行調節。

當機組并網后汽輪機轉速跟隨電網頻率，轉速自動控制回路切除，轉速調節器自動保持并網時刻的輸出，而信號B取Y端即并網時刻綜合閥位指令數值，即并網后B和C均為常數。之后隨著升負荷的需要，在運行人員設定下逐步加大綜合閥位指令A，f（x）1輸出D由0逐漸加大。在此期間，轉速調節器輸出C已處于保持狀態，中調門調節指令主要取決于綜合閥位指令A與并網時刻的指令記憶值B之差。

這種控制策略的目的主要是保證機組在甩負荷、OPC動作后，快速將轉速穩定在3 000 r/min附近，其控制過程為：機組甩負荷后并網信號消失，圖3控制回路中信號A和B相等，故可知D=0，E=C，而因中調門轉速PID輸出C仍記憶機組并網時刻值，故中調門指令E將快關至機組并網前3 000 r/min穩定時的記憶值，對汽輪機轉速的擾動相對最小。

1.2 旁路切除模式分析

在旁路切除模式下，轉速及負荷由主汽門（閥切換前）或高調門（閥切換后及帶負荷階段）控制；中調門在掛閘后保持全開，不參與控制，只在保護動作時動作。機組除啟動過程外，當并網、旁路全關后，可以選擇“旁路切除”模式，相關回路見圖3。這種控制方式在本機組投運后尚未采用。

2 異常問題分析及對比

由上可知，在機組并網后如果DEH始終處于旁路投入模式，轉速調節器輸出C為固定值，調門指令的實時變化主要是由實時的綜合閥位指令與其并網時刻記憶值之差即圖3中“A-B”形成。若“A-B”大于一個定值，經過f（x）1和f（x）2的修正，最終輸出指令將等于100；反之則小于100，將導致中調門開度指令的下降。以下通過對機組近期2次啟動的參數進行對比，分析異常問題發生的原因。

2014年11月該機組在啟動過程中，并網時主汽壓力10.45 MPa，綜合閥位指令FDEM（圖3中B）48.22%，當并網后FDEM（圖3中A）逐步上升至78.2%左右時中調門全開。因為機組在正常運行工況下，一般FDEM均大于78.2%，故中調門在之后的運行過程中始終全開，未發生本次啟機后的異常現象。但若在此時段內進行特殊試驗或汽輪機進汽壓力與負荷不平衡，需要將汽輪機綜合閥位指令FDEM降至小于78.2%，在此工況下中調門同樣會關閉。

2014年12月機組在啟動過程中，并網參數為主汽壓力5.97MPa，綜合閥位指令FDEM 65.2%。中調門全開時FDEM已達到94.2%左右，即機組正常運行后，當綜合閥位指令小于94.2%中調門指令就要下降，而機組在負荷300 MW以上正常參數工況時綜合閥位指令一般在85%～100%，即綜合閥位指令小于94.2%發生的頻率較高，因此導致了后續在單/順閥切換和AGC運行區間中調門指令波動頻繁，出現了圖1、圖2所示異常工況。

綜上所述，本次機組中調閥指令頻繁波動的原因是：在DEH旁路投入模式下，機組并網時主汽壓力等參數控制較低、DEH綜合閥位指令FDEM相對較大，從而對并網后中調閥指令的運算產生了不利影響。

3 問題處理

本次異常主要是因為并網時DEH在旁路投入模式下并網時刻參數控制偏差較大，但由于機組已并網運行，從安全角度出發無法重置或強制DEH的有關參數，故考慮從改變機組DEH運行方式入手解決問題。

根據機組運行規程和正常運行的需要，在機組并網后，隨著負荷的上升，高低旁路逐步全關，此時中調閥無需繼續參與調節而應保持全開狀態，故繼續旁路投入模式已無必要，可將機組DEH旁路控制切換至旁路切除模式。此時4個中調門將保持全開，不受圖3中A，B，C等指令分量的影響，僅在保護動作時關閉，不僅避免發生指令波動，也滿足了運行規程和運行人員的安全需求。

機組并網后，將機組DEH切換至旁路切除模式，切換后機組運行正常，中調門保持全開，沒有再次異常波動，機組順利完成單/順閥切換，切換過程中主要參數趨勢如圖4所示。

4 結語

通過理論分析和實例驗證可以看到，中調門的自動控制需要考慮沖轉、帶負荷、滿負荷及甩負荷等不同工況的需求。因此在機組啟動階段和帶負荷運行階段，根據沖轉方式和機組參數來合理選擇DEH旁路控制模式是中調門自動控制功能正常、穩定的基礎，同時還應按照旁路控制模式的選擇，嚴格控制汽輪機沖轉參數，以確保機組帶負荷運行及甩負荷后維持轉速的安全性和準確性。

圖4 “旁路切除”模式下單/順閥切換過程部分參數趨勢

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[5]霍紅巖，武斌，張凌琪，等.中調門流量特性曲線對DEH控制系統的影響分析[J].內蒙古電力技術，2010（S2）∶44 -46.

（本文編輯：徐晗）

Cause Analysis and Treatment on Control Instruction Fluctuation of Medium-pressure Regulating Valve

ZHANG Xing
（East China Branch of China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hefei 230088，China）

Single valve and sequence valve can not be normally switched due to control instruction fluctuation of medium-pressure regulating valve of steam turbine after integration of 660 MW units.The paper analyzes control mechanism of medium-pressure regulating valve of steam turbine DEH（digital electro-hydraulic control system）and expounds problems of major parameter control during generating units startup by comparing the examples.The method of eliminating control instruction fluctuation of medium-pressure regulating valve through control modes switching can be reference for steam turbine turning and controlling in other power plants.

DEH；medium-pressure regulating valve；valve position instruction；bypass mode

TK37

：B

：1007-1881（2016）02-0045-03

2015-08-05

張興（1983），男，工程師，從事發電廠熱工控制策略研究及應用工作。