汽輪機閥門流量曲線典型問題分析及分段優化

劉汗清

摘要：針對流量特性曲線存在的典型問題，采取分段的方式對閥門流量特性曲線進行優化調整，本文以一個實際例，分析閥門流量曲線存在的典型問題，并對該問題進行分段優化處理，其中過程包括數據處理、閥門流量曲線擬合、負荷流量曲線擬合和優化曲線驗證等環節。

關鍵詞：曲線擬合 典型問題 分段優化 流量曲線

0前言

隨著電力系統規模越來越大，跨區域的系統互聯正在逐步形成，分布式發電、多種綜合能源等方向發展迅速，電網組成及運行特性日趨復雜 [1] ，對電源側與電網側的協調性能提出更高要求。電源側涉及電網穩定的是調頻，影響調頻因素眾多，閥門流量特性是主要原因之一。針對閥門流量曲線優化方法，目前研究成果比較多。對閥門進行全行程優化時，數據采集耗時比較長，因此，收集某段閥門流量曲線數據，對流量曲線進行分段優化是可行的。本文以一個實例，分析流量曲線的典型問題，并進行分段優化。

1 汽輪機閥門流量曲線典型問題

閥門流量特性是指閥門開度與通過閥門蒸汽流量的對應關系，由于閥門長期運行，磨損、調速系統或通流改造、安裝等都會引起閥門流量特性與實際存在偏差，導致調頻性能下降。目前DEH都配有單-順閥模式，但處于經濟性考慮，采用順序閥運行居多，因此，閥門流量特性就存在一個典型的問題，重疊度選擇不合適，在銜接處，流量曲線就出現平緩或下跌現象。另一種典型問題是閥門銜接處負荷曲線出現突變，也是重疊度不適合導致的。其他某段流量曲線存在突變或變緩現象，但該類問題不多見，其中最典型的第一種，銜接處出現負荷流量平緩或下跌問題，本文實例屬于該類型。

2 閥門流量曲線分段優化

以某廠600MW超臨界機組閥門流量特性優化擬合為例，分析、介紹閥門流量曲線分段優化過程，具體過程如下。

2.1 閥門流量特性問題分析

收集某廠變工況時歷史數據，經過預處理，采用主蒸汽與調解級壓力比[2]和負荷流量曲線表征閥門流量動態特性，得出機組實際負荷流量曲線變化趨勢圖如2-1所示。在“CV2/CV4”與“CV3”、“CV3”與“CV1”閥門銜接處，數據變化趨勢一致，因此，該銜接處存在負荷流量減緩、下跌等問題，對該處進行分段優化即可。

2.2閥門流量曲線擬合

根據變工況時歷史數據，采用最小二乘法或多項式插值擬合出每個閥門的“開度-流量”特征曲線[3]，建立閥門流量模型，尋找與采集的實際流量基本相吻合的流量曲線，相似度越高越好，優化精準度越高，該廠流量曲線擬合如下圖。

2.3閥門流量曲線分段優化

該廠閥門流量特性為：死區：0～12%，最佳調節區：13～50%，滿行程：60～100%。在第一個銜接處：CV2/4約為75%，CV3才啟動;第二個銜接：CV3約為76%，CV1才開始開啟，可見閥門開度均進入空行程區間，第二個閥門才開啟，蒸汽做功處于乏力狀態。對該銜接進行分段優化，增加重疊度，即在CV2/4開度進入滿行程之前你，CV3開度宜接近12%，但優化曲線斜率不宜過大，否則將帶入產生新的問題，經過多次仿真優化，得出機組負荷流量優化曲線如下。

2.4 優化驗證

將CV3和CV1閥門流量管理優化投入，隨機組實際運行進行驗證，在機組負荷升、降過程中，負荷流量曲線平滑，線性度良好，詳細趨勢見圖2-4。

結束語

經驗證，其優化效果良好，負荷流量曲線平滑，線性度良好。鑒于閥門流量特性試驗耗時長的客觀因素，可以收集需要優化區間的歷史數據，對該區域數據進行處理、擬合，采取分段優化。

參考文獻

[1]閩勇 胡偉 陳磊等《電力系統機網協調》中國電力出版社

[2]盛鍇 周年光等《再熱凝汽式汽輪機閥門流量特性在線監測優化》中國電力 第50卷第12期（2017年12月）

[3]李前敏 柏毅輝《汽輪機閥門流量特性優化分析》電力科學與工程 第28卷第9期（2012年9月）