汽輪機(jī)的閥門管理是DEH系統(tǒng)的重要功能之一，它在現(xiàn)代大型電廠中的起著非常重要的作用。本文結(jié)合西屋公司W(wǎng)DPFDEHⅢ控制系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)閥門管理功能和控制的實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)論述;并對(duì)單順閥切換的功能實(shí)現(xiàn)和參數(shù)的整定作了分析和論述。

　　現(xiàn)代大、中型發(fā)電廠組中汽輪機(jī)均采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)進(jìn)行控制，各進(jìn)汽閥門是由電信號(hào)控制、高壓油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中進(jìn)汽閥門的管理顯然是DEH系統(tǒng)的重要功能。閥門管理的概念是基于提高大型機(jī)組在部分負(fù)荷下的熱效率的考慮而提出來的。由于機(jī)組的功率與進(jìn)汽量成正比，所以在部分負(fù)荷時(shí)必須通過調(diào)整進(jìn)汽閥的開度來改變功率輸出。如果參數(shù)整定不當(dāng)則單閥與順序閥的切換擾動(dòng)過大，汽輪機(jī)主要運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常，影響機(jī)組的安全。

1、DEH閥門管理功能單閥方式由于每只調(diào)節(jié)閥都參與開度調(diào)節(jié)，在部分負(fù)荷時(shí)都有較大的節(jié)流損失，使得機(jī)組的熱耗增大，效率降低;而順閥方式在每一個(gè)時(shí)刻至多只有一組閥門處于“半開”狀態(tài)、產(chǎn)生節(jié)流損失，所以使熱耗降低。

　　在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，宜采用全周進(jìn)汽方式，這樣可以使蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)沿調(diào)節(jié)級(jí)圓周均勻分布，大大緩解調(diào)節(jié)級(jí)的動(dòng)葉和靜葉上的溫差，從而減小熱應(yīng)力。

　　在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)進(jìn)汽方式的切換要求有一套復(fù)雜的閥門管理程序來完成，這主要是由于閥門的開度與流量的關(guān)系曲線是非線性的，切換需要復(fù)雜的計(jì)算，才能找出流量對(duì)應(yīng)的閥位，實(shí)現(xiàn)在線無擾地改變進(jìn)汽方式。

2、閥門控制原理及參數(shù)的整定

　　閥門管理系統(tǒng)接受流量指令信號(hào)，再根據(jù)閥門升程-流量特性曲線確定調(diào)節(jié)汽閥的開度(下面以某電廠引進(jìn)型300MW機(jī)組WDPFDEHⅢ控制系統(tǒng)為例)。

2.1、單閥控制時(shí)的閥門開度計(jì)算

　　以GV1為例，當(dāng)在單閥方式時(shí)，開關(guān)T2選擇加法器3的輸出。此時(shí)，由GV主控制站經(jīng)平衡回路輸出的流量指令信號(hào)先交給函數(shù)關(guān)系4處理。由于負(fù)荷變化后，閥門后的壓力也將變化，閥門開度與流量的關(guān)系將發(fā)生變化，該函數(shù)就是為了對(duì)這種變化進(jìn)行修正。在此之前的平衡回路可克服由于閥門試驗(yàn)等對(duì)負(fù)荷的影響，平衡回路會(huì)自動(dòng)將一個(gè)閥門開度的變化施加到其它閥門上從而使總的流量不變。假定f(x)4的輸出為a，而函數(shù)f(x)6的輸出為b，當(dāng)在單閥方式時(shí)，T5選擇1，所以加法器3的輸出為b+(a-b)×1。0=a。經(jīng)過T2、T7、T1，最后經(jīng)流量-閥位關(guān)系函數(shù)14處理，得到閥位指令信號(hào)。

2.2、順閥控制時(shí)的閥門開度計(jì)算

　　當(dāng)在順序閥方式時(shí)，T2將選擇加法器8的輸出。由于此時(shí)T5選擇0，所以加法器8的輸出為b+(a-b)×0=b。函數(shù)關(guān)系f(x)9反映的是順閥方式時(shí)的流量-閥位關(guān)系，它根據(jù)GV主控站輸出的流量指令確定本閥應(yīng)承擔(dān)的流量。函數(shù)關(guān)系f(x)6與函數(shù)關(guān)系f(x)4作用相同。注意，在圖1中，流量指令已經(jīng)經(jīng)過一個(gè)流量系數(shù)16的修正，該流量系數(shù)反映了順序閥時(shí)機(jī)組效率變化對(duì)負(fù)荷的影響。

圖1 閥門管理

2.3、單閥與順序閥控制的轉(zhuǎn)換閥門管理程序同時(shí)計(jì)算各個(gè)閥門在單閥

　　方式和順序閥方式下的最終流量值，在單順閥切換過程中必定是有些閥門逐漸開大，有些閥門逐漸減小。整個(gè)過程中任何時(shí)刻增加的流量與減小的流量應(yīng)是相等的，總流量保持不變。因此轉(zhuǎn)換過程中機(jī)組的負(fù)荷不會(huì)受到影響。

　　a與b值一般來說是不相等的。當(dāng)從單閥方式向順序閥方式切換，或從順序閥向單閥方式切換時(shí)，切換過程不應(yīng)該太快，否則就會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。這種平穩(wěn)切換是通過切換開關(guān)T5實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)從單閥向順序閥切換時(shí)，T5按照一定的速率將其輸出從1改變到0。加法器8原來的輸出為b+(a-b)×1=a，所以當(dāng)切到順序閥方式時(shí)，T2的輸出沒有變化，即GV1的開度沒有突變;此后，T5的輸出從1開始減小，加法器8的輸出業(yè)從a開始增加，當(dāng)T5的輸出達(dá)到0時(shí)，加法器的輸出為b。從而完成了從單閥向順序閥的無擾動(dòng)切換。反之，從順序閥切向單閥時(shí)，也是無擾動(dòng)的。但由于順序閥控制時(shí)熱效率的提高，所以切換后電功率會(huì)有所增加。

2.4、閥門特性計(jì)算閥門管理程序?qū)⑿Ｕ�后的流量轉(zhuǎn)換成閥

　　門開度指令，其中流量與閥門開度勢(shì)必存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在控制軟件中把它近似成9個(gè)分段函數(shù)的組合，這就是通常所說的閥門特性曲線，在軟件中一般采用折線函數(shù)來完成特性計(jì)算。圖2是該汽輪機(jī)高調(diào)門的閥門特性曲線，其折線函數(shù)見表1(即圖1中的函數(shù)關(guān)系f(x)14)。

圖2 流量-開度曲線(%)

表1 流量-開度折線函數(shù)(%)

　　在低負(fù)荷工況下，流量和閥門開度成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是隨著負(fù)荷的增加，調(diào)節(jié)門后背壓也升高，同樣的閥門開度其流量因?yàn)槭鼙硥河绊憣�發(fā)生改變，因此閥門管理程序先按負(fù)荷修正流量，修正成低負(fù)荷下的折算流量，這就是流量一流量系數(shù)曲線，最后根據(jù)折算流量按流量一開度特性曲線轉(zhuǎn)換成閥門開度。圖3是高調(diào)門的流量一流量系數(shù)曲線，其折線函數(shù)見表2(即圖1中的函數(shù)關(guān)系f(x)4)。

圖3 流量-流量曲線(%)

表2 流量-流量折線函數(shù)(%)

2.5、順序閥與單閥控制切換速率的整定

　　為了使順序閥控制與單閥控制之間的切換對(duì)負(fù)荷和其它工況不造成影響，要求切換過程必須平穩(wěn)、無擾的進(jìn)行。所以切換是個(gè)緩慢的、漸進(jìn)的過程。該機(jī)組在閥門管理程序中設(shè)置了兩者之間切換的無擾切換功能塊(圖1中的T5)，通過設(shè)定切換速度來達(dá)到切換的無擾性。無擾切換功能塊的速率設(shè)定值為0.00833/秒，計(jì)算得出，完成切換的時(shí)間是120秒。若需改變切換時(shí)間，即可反推出無擾切換功能塊的速率設(shè)定值。

2.6、閥門故障信號(hào)的整定在切換過程中，勢(shì)必有些高調(diào)門要經(jīng)歷

　　高斜率區(qū)，此時(shí)閥門開度指令變化極快，而閥門開關(guān)速度跟不上，導(dǎo)致開關(guān)指令與閥位反饋瞬間出現(xiàn)較大偏差。程序中設(shè)定只要閥門開度指令與閥位反饋偏差達(dá)10%時(shí)，并延時(shí)10秒，即輸出閥門故障信號(hào)，終止順序閥與單閥控制之間的切換結(jié)語(yǔ)汽輪機(jī)閥門管理程序涉及到的參數(shù)以及

　　函數(shù)設(shè)定較多，必須在熟悉其原理和計(jì)算方法后才能逐步整定。另外，廠方提供的設(shè)計(jì)參數(shù)和函數(shù)因?yàn)闄C(jī)組安裝或其它原因極可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)出入較大的現(xiàn)象。調(diào)試時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的偏差，并通過反復(fù)試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)加以修正�？傊�，汽輪機(jī)的閥門管理是DEH中較為復(fù)雜和非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦�，調(diào)試時(shí)必須抱以極為科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，精心整定。也希望本文對(duì)新機(jī)組DEH系統(tǒng)的調(diào)試和機(jī)組安全運(yùn)行有一些借鑒作用。