提高AGC调节性能可行性方案—单顺阀切换

提高AGC调节性能可行性方案—单顺阀切换

王恒朱世鹏

（青海宁北发电有限责任公司青海省西宁市810001）

摘要：宁北2*135MW机组的Ｎ135—13.24/535/535型中间再热凝汽式汽轮机是上海汽轮机厂的数字电液控制系统。数字电液控制系统通过伺服机构由MOGE阀（电液转换器）进行控制调节汽门上的油动机，从而达到控制汽机功率及转速。我厂汽轮机配备了GVL1、GVR1、GVL2、GVR2四个高压调节汽门，DCS控制系统的四套独立伺服卡控制回路对应四个高压调节汽门。机组无论处在运行还是启动工况下，数字电液控制系统接受远程的CCS指令或者运行人员通过系统端口所给出的升、降指令，利用逻辑判断接受汽轮机的转速和机组的功率，收集调节汽门的实际开度等信号，然后进行逻辑计算，得出调门的控制大小后将信号作用在MOGE阀上，通过调节阀门的位置，来达到控制机组的目标。

宁北2*135MW机组自2011年相继投运以来，高压调门为顺序阀控制方式，由于顺阀方式的节能效率高，所以被广泛应用。

关键词：一次调频；高压调节汽门；顺序阀控制方式；单阀控制方式

一、方案实施理由

青海新能源装机容量不断增加和国家经济结构调整等情况，机组启动和运行中负荷变动较频繁，机组的节能性、稳定性也变的越来越突出。电网《两个细则》要求并网发电机组需满足AGC的调节性能，以减少AGC调度管理考核。

顺序阀控制方式和单阀控制作为DEH系统控制调节汽门的基本方法，相比较而言单阀方式的全周进汽在启动或低负荷阶段，可以保证汽轮机得到均衡的暖机，减少其不对称应力，也就降低了其震动；其次在单阀方式下，当AGC指令有波动时，四个高调门同时作用，其响应时间快，调节速率高。

目前我厂机组的阀门控制方式为顺阀运行，通过对DEH逻辑的优化和画面的组态，实现顺序阀/单阀的无扰切换，根据不同负荷，不同工况手动实现阀门的切换，以满足AGC和一次调频的响应速率,降低电网对AGC的考核。

基于我厂实际情况需要，确保机组稳定运行下，通过汽轮机顺阀/单阀的切换，是提高我厂AGC和一次调频调节性能的重要方法。顺序阀控制方式节能效果明显，为了提高机组的效率，宁北2*135MW自投运以来，调门的控制方式为顺序阀控制方式。

在部分负荷时顺序阀方式比单阀方式效率高，以及单阀方式的快速调节，在实际应用中，其实同时结合了单/顺阀方式两者的不同优点。通过逻辑优化实现单/顺阀方式的无扰切换，是我厂DEH控制系统的重要方法。

二、方案内容与实施过程

根据DEH阀门控制方式逻辑图，参照唐湖电厂高调阀的控制逻辑，在保证机组安全稳定运行的前提下，优化DEH阀门控制方式逻辑，实现阀门的手动无扰切换：

1、控制逻辑方面

顺阀控制方式下调门指令接受顺序为：顺序阀控制按照设定的高压调节汽门开启顺序（GVL1、GVR1、GVL2、GVR2）对汽轮机流量指令进行计算与分配，通过按顺序调节汽轮机调门开度进而调节汽轮机进汽流量，最终达到精确控制机组功率的目的。

DEH接受由CCS或者运行人员发出的升降指令为FDEM-LGC3.RO01(总阀位指令)，通过函数运算关系得出调节汽门的开度，再利用逻辑运算后判断出调门开度，后经过GVL1、GVR1与GVL2、GVR2的阀门特性曲线得出四个调节汽门的实际开度

四个调门开度的逻辑运算公式为：

#1:RO01=GVL1*1.4455+0

#2:RO02=GVR1*1.4455+0

#3:RO03=GVL2*4.115-282.7

#4:RO04=GVR2*13.995-1299.0

单阀控制方式下调门指令接受顺序为：DEH接受由CCS或者运行人员发出的升降指令为FDEM-LGC3.RO01(总阀位指令)，通过函数运算关系得出调节汽门的开度，再通过GVL1、GVR1与GVL2、GVR2的阀门特性曲线得出四个调节汽门的实际开度。

GVSPT-CHAR1函数运算关系是：

X=0时Y=0；X=70时Y=55.56；X=80时Y=65.45；X=86时Y=72.61；X=90时Y=78.93；X=96时Y=90.17；X=100时Y=100。

GVL1、GVR1的阀门特性曲线：

X=0时Y=0；X=2时Y=11.76；X=73.03时Y=39.33；X=79.66时Y=42.45；X=86.29时Y=47.43；X=94时Y=56.69；X=99.56时Y=80；X=99.8时Y=99.9；X=100时Y=100。

GVL2、GVR2的阀门特性曲线：

X=0时Y=0；X=2时Y=10；X=65.73时Y=29.24；X=73.28时Y=31.45；X=78.86时Y=34.29；X=85.42时Y=38.01；X=91.98时Y=44.87；X=98.58时Y=61.35；X=99.8时Y=99.9；X=100时Y=100。

从得到的高调门特性曲线我们可以看出，相对的两个调门阀门特性基本上是一致的，GVL1与GVR1的阀门特性一致，GVL2与GVR2的特性一致。并且，GVL1与GVR1在阀门开启的过程中的蒸汽流量要GVL2与GVR2略高。

三、方案分析：

1、单阀控制方式—即所有进入汽轮机的蒸汽都经过几个同时启闭的调节阀后进入第一级喷嘴，也称节流配汽方式。节流配汽的汽轮机在工况变动时第一级的进汽度是不变的，因此可以把包括第一级在内的全部级作为级组，也就是说除了工作原理不同外，调节级与其余各级并无其他区别。采用节流配汽的汽轮机在设计工况下调节阀全开，机组的理想焓降到最大值；低负荷时调节阀关小，减少汽轮机的进汽量，主蒸汽受到节流作用使第一级级前压力下降，其值与蒸汽流量成正比。此时，汽轮机的理想焓降减小但并不是很多，可见节流配汽主要是通过减少蒸汽流量来降低负荷。当然，理想焓降的减少虽然不是很多，但仍然使机组的相对内效率降低，且负荷越低，节流损失越大，机组效率也就越低。因此，节流配汽方式的应用范围不太广泛，一般用于小功率机组和带基本负荷的机组。高参数、大容量机组在启动初期为使进汽部分的温度分布均匀，在负荷突变时不致引起过大的热应力和热变形，也经常使用节流配汽方式。

2、顺阀控制方式—汽轮机的四个调节阀处于不同阀位指令下，高温蒸汽通过逻辑设定好的调节阀后进入第一级喷嘴，即喷嘴配汽（顺阀）方式。这种配汽方式在运行当中只有一个调节阀处于部分开启状态，而其余的调节阀均处于全开(或全关)状态，蒸汽只在部分开启的调节阀中受到节流作用，因此，在部分负荷时喷嘴配汽方式比节流配汽方式效率高，所以被广泛应用。因为在这种配汽方式下，高温蒸汽只受到未完全打开调节阀中的节流作用，当机组运行在少数几个调节阀处于未完全打开状态，而剩下的调节阀处于全部开启或全关状态这一工况下时，喷嘴配汽方式的效率高于节流配汽（单阀）方式。

然而在实际生产中，为了两种配汽方式长处的合理应用。一般应用节流与喷嘴配汽联合调节的方式：第一、第二个调节阀同时全部打开后再依据机组实际需要逐个开启另外几个调节阀。所以实际应用中的一些顺序阀，虽然机组经济性会受到一定的影响，其实同时结合了节流配汽方式和喷嘴配汽方式两者的不同优点。该方案下，根据不同负荷、不同工况，运行人员通过手动切换阀门控制方式，实现机组的最优控制和AGC的最快响应。

个人简介

王恒，1990年12月，男，汉，陕西省西安人，本科，助力工程师，研究方向：小型火电机组一次调频速率。