一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法技术

一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法，所述方法将汽轮机配汽端假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力、喷嘴后压力以及当量喷嘴压比为变量，以“间接法”或“直接法”两种不同映射方法，对汽轮机的“实际流量——流量比——调节阀阀位指令”进行间接数值映射（当去除中间转换环节‘流量比’时，即为直接映射），并通过设定“每单位进汽流量增幅下的调节阀开度限幅”和数值量化“调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度”等双重手段实现调节阀重叠度的精细化调整，从而得到与汽轮机实际流量特性相符的配汽函数，实现汽轮机在不同阀门管理方式下进汽流量的精确控制。本发明专利技术适用于喷嘴配汽汽轮机流量特性整定以及汽轮机配汽端运行方式综合优化控制研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属汽轮发电机机组运行技术 领域。
技术介绍
采用喷嘴配汽的汽轮机在运行中，通过依次（或同步）开启若干个调节阀来增加 汽轮机的进汽流量。通常将整个调节阀组的总阀位指令和各调节阀阀位指令与汽轮机的进 汽流量的数值对应关系视为汽轮机流量特性。汽轮机数字电液控制系统（DEH)通过内置的 配汽函数的阀门管理功能来实现汽轮机进汽流量的精确控制。汽轮机流量特性试验是生产 运行当中整定DH1系统配汽函数的有效手段，它是建构机组的调速系统建模、一次调频功 能以及主参数寻优等工作的基础。对于喷嘴配汽汽轮机组而言，合理的配汽函数应能保证 汽轮机在不同阀控方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；并且调节阀重叠度 设置能在确保调节阀及其配套设备的安全运行的前提下尽量减小调节阀的节流损失，充 分发挥喷嘴配汽机组的阀点效应在运行经济性方面的优势。如果配汽函数设定与其实际流 量特性不相符，就会出现诸如调节阀晃动、阀切换负荷波动大、一次调频和AGC响应能力差 等状况，甚至诱发电网低频振荡。这时，有必要通过汽轮机流量特性试验对配汽函数重新进 行整定，以保证汽轮机组的高效运行及机网协调安全。 通常，喷嘴配汽汽轮机组DH1控制系统设置有单阀/顺序阀两种阀门管理方式，并 可实现节流调节（单阀）与喷嘴调节（顺序阀）的在线无扰切换。以较为普遍的配置四 个高压调节阀（CV1-4)的汽轮机为例，单阀方式下，四个高压调节阀同步开启；顺序阀方式 下，高压调节阀的开启阀序为CV1|CV2(同步）一CV3 -CV4。配汽函数负责将接收到的流 量指令（FDEM)转化为每个调节阀的阀位指令指令，广泛采用"间接法（图1)"和"直接法 (图2)"两种组态模式。 "间接法"组态模式，指流量指令（FDEM)经过若干中间转换函数的换算形成每个高 压调节阀的阀位指令，其中：函数F(X1)为顺序阀下的背压修正函数；函数F(X2)为顺序阀 下的重叠度函数；KX+B流量分配函数为顺序阀下CV11 CV2 - CV3 - CV4各调节阀喷嘴组临 界流量占汽轮机总临界流量的比例关系；函数F(X3)为单阀下的背压修正函数；函数F(X4) 为单个调节阀的流量特性函数（即调门流量开度函数）。 "直接法"组态模式，直接列出汽轮机的流量指令（FDEM)或调节阀组总阀位指令和 各调节阀阀位指令的数值对应关系，其中：函数F(X1)为顺序阀配汽函数；函数F(X2)为单 阀配汽函数。 虽然，在生产运行当中，汽轮机流量特性试验被视为整定汽轮机配汽函数的有效 手段，但其试验原理及偏差、要点往往为试验调整人员所忽视。常规的汽轮机流量特性试验 方法在试验项目、步骤以及数据处理等方面多有目的与过程含混不清，人云亦云，知其然而 不知其所以然的现象，给汽轮机配汽函数的精确整定带来了诸多困扰。特别对于"间接法" 组态模式和调节阀重叠度设定等环节，或因存在复杂的中间转换函数，或因为缺乏具体实 施依据，现场试验尚存在较大的改进空间： (1)试验原理的澄清： 现场试验人员往往易将汽轮机流量特性和汽轮机配汽端（将汽轮机主汽阀、调节 阀和调节级，统称为汽轮机配汽端）流动特性相混淆。尤其在"间接法"组态模式中引入了 一些或有或无明确物理意义的中间转换函数，更是模糊了汽轮机流量特性和汽轮机配汽端 流动特性的区分。 众所周知，在工况变动时，汽轮机配汽端工况变化最大，加上由几个调节阀一一喷 嘴组组成，各调节阀一一喷嘴组的工作状态又不完全相同，使得配汽端变工况流动特性计 算非常复杂。而且，汽轮机配汽端流动特性还与调节阀复杂的流动特性有着密切联系。再 考虑到椭圆方程本身的系统误差（VW0工况下调节级设计喷嘴压比通常大于到0. 85,系统 误差将大于〇. 5% )，汽轮机进汽流量难以实现精确测量，以及汽轮机实际运行参数与设计 值存在一定的偏差（如运行调节级压力与设计调节级压力的不一致）等等，客观地说，无论 理论计算还是现场试验都难以简洁地，快速地，并精确地获取汽轮机配汽端流动特性的真 实情况。虽然汽轮机配汽端流动特性难以精确获取，但其流量特性（实际流量一阀位指令） 可以很方便地被标记下来，并通过数值映射的方法予以高精度的还原。汽轮机流量特性试 验恰恰就是这么一个"实际流量一阀位指令"的标记、映射、还原的过程。 理论和实践告诉我们，在初参数和阀序一定的条件下，倘若汽轮机调节级后压力 确定了，则通过调节级的总流量便确定了，各调节阀的开度以及通过各喷嘴组的流量及工 作情况（全开/非全开喷嘴组前压力、动叶前压力、反动度等等）也都确定了。也即是说， 在初参数和阀序一定的条件下，汽轮机和各调节阀喷嘴组的通流能力与各调节阀阀位之间 的关系是一定的，各参数之间能够相互映射，这一规律可认为是汽轮机流量特性试验的理 论基础。 (2)调节阀重叠度的设定准则 调节阀的升程流量特性曲线在开度达到一定程度时会进入非线性区，此时通过调 节阀的蒸汽流量随开度变化很小甚至几乎不变。因此，顺序阀控制方式运行的汽轮机在前 一阀门尚未完全开启时，后续阀门必须提前开启，以补偿前阀的非线性特性，各调节阀之间 存在一定的重叠度。重叠度从物理概念可区分为行程重叠度与压力重叠度。就当下而言， 调节阀重叠度设定未出现明确的可实施的操作规范（虽然DL/T 824-2002《汽轮机电液调 节系统性能验收导则》规定了局部速度不等率的允许范围，但对于电液调机组，局部速度不 等率较难测量，且该指标只能做事后判断）。由于行程重叠度在现场通常不具备可实施性， 压力重叠度被提及较多。一般认为压力重叠度比较适宜的范围在10% -15%之间，并没有 具体确切数据，取值受人为因素影响较大。同时，在役机组当中，除哈汽200MW等级机组及 东汽600MW等级机组外，还有很大一部分机组高压调节阀后未安装压力测点，压力重叠度 更是无从谈起。这样一来，调节阀重叠度设定缺乏广谱适用的实施标准或依据。 毋庸置疑，在一定范围内，适当提高重叠度有助于避免调节阀油动机的剧烈动作， 但设置的重叠度越大（不必要的安全富裕相应增多），调节阀的节流损失也越大，对汽轮机 组的经济运行越是不利。因此，合理设置重叠度，必须仔细研宄调节阀的流量特性和节流特 性，把握安全性与经济性之间的平衡。从已有文献来看，在重叠度整定过程中，还存在一些 人为因素。对重叠度偏小，是较易从汽轮机流量特性中观测到的，但对于重叠度设置是否偏 保守、安全富裕是否恰当以及节流损失对于汽轮机组热耗影响的数值量化，尚未见相关评 价依据及试验案例。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为实现汽轮机进汽流量的精确控制，本专利技术提供一种喷嘴配汽 汽轮机流量特性整定方法。 本专利技术的技术方案是，将汽轮机配汽端（主汽阀、调节阀、全开/非全开调节级喷 嘴组及动叶）假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力（即主蒸汽压力）、喷嘴后压力 (即调节级压力）以及当量喷嘴压比（即调节级压力除以主蒸汽压力）等为变量，以"间接 法"或"直接法"两种不同映射方法，对汽轮机的"实际流量一一流量比一一调节阀阀位指 令"进行间接数值映射（当去除中间转换环节'流量比'时，即为直接映射），并通过设定"每 单位进汽流量增幅下的调节阀开度限幅"和数值量化"调节阀节流损失对于汽轮机组热耗 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴配汽汽轮机流量特性整定方法，其特征在于，所述方法将汽轮机配汽端假想为一个当量喷嘴，以该当量喷嘴前压力、当量喷嘴后压力以及当量喷嘴压比为变量，以“间接法”或“直接法”两种不同映射方法，并通过设定“每单位进汽流量指令增幅下的调门开度限幅”和数值量化“调节阀节流损失对于汽轮机组热耗的影响程度”双重手段实现调节阀重叠度的精细化调整，从而得到与汽轮机实际流量特性相符的配汽函数，实现汽轮机在不同阀门管理方式下进汽流量的精确控制，以符合电网调频需求；并且调节阀重叠度设定能在确保调节阀及其配套设备的安全运行的前提下尽量减小调节阀的节流损失,充分发挥喷嘴配汽机组的阀点效应在运行经济性方面的优势。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万忠海，晏涛，鲁锦，吴杨辉，汪飞，王小波，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11