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)對汽輪機(jī)閥門管理功能和控制的實現(xiàn)過程作了詳細(xì)論述;并對單順閥切換的功能實現(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)汽閥門是由電信號控制、高壓油動機(jī)驅(qū)動，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過大，汽輪機(jī)主要運行參數(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時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)啟動時，宜采用全周進(jìn)汽方式，這樣可以使蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)時沿調(diào)節(jié)級圓周均勻分布，大大緩解調(diào)節(jié)級的動葉和靜葉上的溫差，從而減小熱應(yīng)力。

　　在運行中實現(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)雜的計算，才能找出流量對應(yīng)的閥位，實現(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，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、單閥控制時的閥門開度計算

　　以GV1為例，當(dāng)在單閥方式時，開關(guān)T2選擇加法器3的輸出。此時，由GV主控制站經(jīng)平衡回路輸出的流量指令信號先交給函數(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等對負(fù)荷的影響，平衡回路會自動將一個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，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。

2.2、順閥控制時的閥門開度計算

　　當(dāng)在順序閥方式時，T2將選擇加法器8的輸出。由于此時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)過一個流量系數(shù)16的修正，該流量系數(shù)反映了順序閥時機(jī)組效率變化對負(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計算各個閥門在單閥

　　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。整個過程中任何時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，切換過程不應(yīng)該太快，否則就會產(chǎn)生擾動。這種平穩(wěn)切換是通過切換開關(guān)T5實現(xiàn)的。當(dāng)從單閥向順序閥切換時，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，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，加法器的輸出為b。從而完成了從單閥向順序閥的無擾動切換。反之，從順序閥切向單閥時，也是無擾動的。但由于順序閥控制時熱效率的提高，所以切換后電功率會有所增加。

2.4、閥門特性計算閥門管理程序?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必存在一定的對應(yīng)關(guān)系，在控制軟件中把它近似成9個分段函數(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為受背壓影響將發(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，計算得出，完成切換的時間是120秒。若需改變切換時間，即可反推出無擾切換功能塊的速率設(shè)定值。

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

　　高斜率區(qū)，此時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，并延時10秒，即輸出閥門故障信號，終止順序閥與單閥控制之間的切換結(jié)語汽輪機(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算方法后才能逐步整定。另外，廠方提供的設(shè)計參數(shù)和函數(shù)因為機(jī)組安裝或其它原因極可能會出現(xiàn)實際數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)出入較大的現(xiàn)象。調(diào)試時，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)其中的偏差，并通過反復(fù)試驗，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)對參數(shù)加以修正。總之，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)某绦颍�調(diào)試時必須抱以極為科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，精心整定。也希望本文對新機(jī)組DEH系統(tǒng)的調(diào)試和機(jī)組安全運行有一些借鑒作用。