电厂汽轮机单阀顺序阀切换的实现

电厂汽轮机单阀/顺序阀切换的实现

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年 2

月

2010

电厂汽轮机单阀/顺序阀切换的实现

摘要：汽轮机单阀/顺序阀切换的逻辑，是电厂节能降耗的手段之一，本文主要针对汽轮机的单阀/顺序阀切换逻辑的分析、存在问题的提出、分析以及解决过程，及切换功能的实现进行全过程论述。 关键词：单阀 顺序阀 切换 逻辑 一．概述

“十一五”规划明确要求，到2010年我国单位GDP的能耗要比“十五”末期下降20%，衡量一个发电厂经济性的好坏，就是要看它的综合指标——发电成本，即对外供1度电所需的成本费用。火力发电厂汽轮机作为能量转换的中间设备，运行方式的优化是节能降耗的主要手段，对保证机组的安全性和经济性起到关键作用。

**发电厂隶属**，电厂的主要设备是：锅炉采用**锅炉厂高温超高压一次中间再热、单汽包自然循环、****蒸汽锅炉（YG—***/13.74—M），汽轮机采用**汽轮机厂的超高压、单轴、双缸双排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机（N***—**.24/***/***型），发电机是**发电设备厂的WX**Z-073LLT。热控系统主网主要采用DCS集散控制方式，辅网采用PLC控制系统。汽轮机采用DEH控制方式，DEH控制系统为纯电调系统，整套系统采用北京ABB贝利控制有限公司的Symphony控制系统(软硬件由北京ABB贝利控制有限公司提供)，液压部分采用常规低压透平油系统。直接由DEH通过电液转换器进行控制调节汽阀油动机，以达到控制汽机转速和负荷的目的。

**积极响应国家的节能降耗的政策，立足于本厂实际，多方面、全方位的实施全厂的节能降耗各项工作。本文重点介绍汽轮机单阀/顺序阀切换功能的实现。

所谓汽机单阀控制方式，是指根据负荷的给定值，经过汽机阀门管理程序的逻辑判断，所有高压调门开启方式相同，且各高调门的开度均一致。因控制汽阀沿汽轮机的径向对称布置，因此这种方式将使汽轮机的高压缸第一级汽室内温度的分布比较均匀，在负荷变化时汽轮机的转子和定子之间的温差最小，减少了机组的热应力，使机组可以承受较大的符合变化率。但是，从机组的运行经济上看，

由于所有控制汽门都处于非全开状态，因而主蒸汽通过控制汽门的节流损失较大，降低了机组的热效率。

顺序阀控制方式，是指根据负荷的给定值，经过汽机阀门管理程序的逻辑判断和计算，按照预先设定的开启顺序开启相应的高压调节阀，各高调门累计流量呈线性变化。这种控制方式只有一个汽阀处于半开启状态，其他的汽门处于全开或全关状态。这样就减少了汽门的节流损失，提高了汽机的热效率。但是存在进汽位置不对称，第一级汽室内的温度分布不均匀，机组的热应力较大，因此承担的符合变化率相对来说比较小。

两种控制方式各有优缺点，机组在不同的运行状态时应采用不同的控制方式。一般机组冷态启动以及机组在承担尖峰负荷时，要求采用全周进汽，即单阀控制方式；机组带部分符合运行时，可以采用部分进汽方式，即顺序阀控制方式。 二、单阀/顺序阀切换的控制逻辑分析

我厂汽轮机共有四只高压调节阀，编号为GV1、GV2、GV3以及GV4。每只高调门均有一个独立的伺服控制回路。信号的传递通道为：运行人员设定目标负荷设定值及速率，这两种信号到汽机负荷控制回路，得到GVMOUT信号，即设定负荷时作对应的调门开度总的叠加值。GVMOUT信号到阀门管理回路，经过相应的逻辑计算和判断，送到DEH的I/O端子板，然后通过内部连接电缆到SVP调门卡，SVP调门卡将阀位输出指令以及LVDT（线性位移差动传感器）的反馈信号进行对比计算，得到0～10V DC指令，经过中间端子盒到电液转换器进行调节。信号的传递框图如下所示：

转速2/3逻辑3000rpm一次调频函数调节级压力CCS指令调节级压力回路调节器阀位控制限制器回路选择功率回路 调节器功率2/3逻辑手动控制LVDT油动机阀位指令阀位指令伺服控制系统SVP调卡电液转换器操作员设定ATC 设定负荷率选择给定负荷计算目标值选择操作员设定控制阀

阀门管理的基本功能框图如下所示：

汽机阀门管理中压缸启动阀转换逻辑旁路处于自动低旁全关高中压调节阀开度比控制阀门活动性试验目的按行程按阀阀门行程流量修正曲线汽机结构允许切换条件允许单阀/顺序阀切换逻辑切换状态逻辑单阀/顺序阀阀门曲线间切换的模拟试验第一级压力回路投入冷态启动时快速加热中压缸限制高压缸过高排气温度避免高压缸过快的冷却锅炉低负荷时维持再热器压力部分行程活动性试验全行程活动性试验阀单独试验主汽阀控制阀联合试验 汽机的单阀/顺序阀之间的切换的允许条件反映在内部逻辑中，主要有以下几个方面：

（1）、DEH控制系统处于“AUTO”控制方式。自动控制方式是通过CRT画面操作，改变转速/负荷设定值，对DEH输出进行闭环控制 （2）、安全油压建立，汽机已复位挂闸

（3）、主油开关闭合，是指我厂发变组220KV断路器处于合闸位置。 （4）、系统不在ADS控制方式。 （5）、高压调门不在“试验”位。 （6）、中压调门不在“试验”位。 （7）、主汽门试验不在“试验”位。

（8）、单/顺阀切换状态按钮投入。内部标签名为“Transfer”，是在单阀/顺序阀切换前需要将切换状态置“1”,信号类型是一种5秒触发延时的单脉冲定时器。 （9）、单/顺阀切换指令给出。内部标签名是顺序阀“SEQ INPB”，单阀“SIG INPB”。当此信号为逻辑“1”时，与“Transfer”信号进行“与”逻辑判断，得到切换指令，指令信号为3秒触发延时的单脉冲，因此，操作顺序必须是先将状态按钮置“1”状态，5秒内给出阀切换指令信号。输出到阀门管理程序中（如简图所示）。

顺序阀指令SEQ INPB＆SEQPB到阀门管理程序＆SIGPB切换状态TRANSFER单阀指令SIG INPB

“SEQPB”或“SIGPB”信号到阀门管理程序内，还得经过二次判断，如果切换条件全部允许，则输出阀切换指令，若以上条件任一条件不满足，阀门控制则仍处于原控制方式。

然后，需要分析汽机高调门的阀门特性曲线。 GVMOUT的函数运算关系是： X Y 0 0 70 55.56 80 65.45 86 72.61 90 78.93 100 100 高调门1的阀门特性曲线： X Y 0 0 0.07 4.7 72.28 24.45 85.42 30.01 98.56 59.35 100 100 高调门2的阀门特性曲线： X Y 0 0 0.07 4.7 72.28 24.45 85.42 30.01 98.56 59.35 100 100 高调门3的阀门特性曲线： X Y 0 0 0.07 4.76 73.03 29.33 86.29 35.43 99.56 72 100 100 高调门4的阀门特性曲线 X Y 0 0 0.07 4.76 73.03 29.33 86.29 35.43 99.56 72 100 100 根据高调门的特性曲线可以看出：GV1与GV2的阀门特性一致，GV3与GV4的特性一致。并且，GV3与GV4在阀门逐渐开启的过程中的进汽流量要比其他两个高调门要高些。GV1与GV2在0％～72.28％时，曲线接近于线性关系。

在进行阀门方式切换时，为了保证机组功率及主汽压力不会发生大范围内的波动，必须保证DEH算法逻辑的合理性。以GV1为例，我厂的逻辑计算可以写成如下算法： GV1SPT=(GVMOUT`*A+GVMOUT`*B)F(GV1)

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