汽轮机阀门

汽轮机阀门流量函数的合理设置是火电机组功率控制效果的重要保障。当汽轮机阀门流量函数与实际阀门流量特性存在不匹配时，将导致功率控制非线性问题加剧，从而造成实际机组的一次调频性能、功率控制稳定性下降，严重时会引起机组功率振荡乃至电网低频振荡。根据数据统计结果，2015~2017年湖南省内共发生9次火电机组功率振荡，其原因均与阀门流量函数设置有关。而在全国范围内，由阀门流量函数设置问题引起的火电机组功率振荡乃至电网低频振荡也不在少数。因此汽轮机阀门流量函数是影响火电机组功率振荡的重要因素。 目前，阀门流量特性及优化试验是确定阀门流量特性问题和优化阀门流量函数的主要技术手段。在实际应用中，该试验往往是在机组已经存在阀门流量函数设置问题并产生相应后果（如一次调频性能下降、功率振荡等）后展开的。这是一种“治已病而非治未病”的治理思路，无法实现阀门流量特性问题的主动防治。 针对现有技术手段存在的不足，设计并开发了汽轮机阀门流量特性在线监测优化系统，该系统能够实现阀门流量特性的在线监测和阀门流量函数的滚动优化，使机组始终避免出现由阀门流量特性引起的一次调频性能下降、功率振荡等问题，最终实现功率振荡问题的主动防治。

近年来由于环保排放标准提高，环保设施引起锅炉烟气阻力增加较多，导致引风机的功率也不断增加，已投运机组在进行环保设备改造的同时，引风机常因出力不足，也面临改造问题。在役机组的引风机改造方案制约因素则较多，如可能遇到厂用电压等级、厂用变压器容量不足等问题。我公司为了积极贯彻落实政府关于常规燃煤机组超低排放的要求，2016年在实施超低排放改造的过程中，采取了“引增合一”的技术方案，即取消增压风机，引风机克服所有的阻力，单台引风机轴功率将为8250kW，原引风机不能满足系统阻力要求，需重新选型，同时合理选择引风机的驱动方式也成为重要的研究课题 综合考虑到以上因素，本项目提出小汽机和电动机联合驱动引风机的定速调节方案。即小汽轮机、变速离合器、电动机、引风机同轴布置。小汽机按照机组常用负荷率下的引风机轴功率进行选型，考虑到小汽机需要和电动机共同驱动引风机，小汽机不设调节级，调门全开，采用定速运行。当机组在常用负荷及以下运行时，由小汽轮机驱动引风机，小汽轮机阀门全开出力大于风机所需功率，电机处于发电工况，剩余功率转换为电能回收至厂用电系统；高于此负荷率时，小汽轮机阀门全开出力已不能满足风机所需功率，电机进入电动机工况，与小汽机共同驱动引风机，由于小汽轮机全程处于阀门全开工况运行，较现有汽动引风机方式减少了小汽机进汽节流的损失，提高运行效率。我公司每台引风机配置一台5800kW的电动发电机和6000kW的汽轮机共同进行驱动。

近年来由于环保排放标准提高，环保设施引起锅炉烟气阻力增加较多，导致引风机的功率也不断增加，已投运机组在进行环保设备改造的同时，引风机常因出力不足，也面临改造问题。在役机组的引风机改造方案制约因素则较多，如可能遇到厂用电压等级、厂用变压器容量不足等问题。我公司为了积极贯彻落实政府关于常规燃煤机组超低排放的要求，2016年在实施超低排放改造的过程中，采取了“引增合一”的技术方案，即取消增压风机，引风机克服所有的阻力，单台引风机轴功率将为8250kW，原引风机不能满足系统阻力要求，需重新选型，同时合理选择引风机的驱动方式也成为重要的研究课题。 综合考虑到以上因素，本项目提出小汽机和电动机联合驱动引风机的定速调节方案。即小汽轮机、变速离合器、电动机、引风机同轴布置。小汽机按照机组常用负荷率下的引风机轴功率进行选型，考虑到小汽机需要和电动机共同驱动引风机，小汽机不设调节级，调门全开，采用定速运行。当机组在常用负荷及以下运行时，由小汽轮机驱动引风机，小汽轮机阀门全开出力大于风机所需功率，电机处于发电工况，剩余功率转换为电能回收至厂用电系统：高于此负荷率时，小汽轮机阀门全开出力已不能满足风机所需功率，电机进入电动机工况，与小汽机共同驱动引风机，由于小汽轮机全程处于阀门全开工况运行，较现有汽动引风机方式减少了小汽机进汽节流的损失，提高运行效率。我公司每台引风机配置一台5800kw的电动发电机和6000kw的汽轮机共同进行驱动 “汽电双驱”技术在我国电力行业的属首次应用，相比于单纯的电动驱动或者汽动驱动方式该技术更加的高效、节能、安全、稳定。我公司引风机汽电双驱改造后，降低厂用电率1.51%，供电煤耗降低0.30g/kwh，每年可产生经济效益1600余万元。

本项目主要从基于大数据阀门流量特性深度挖掘技术的研究、阀门流量特性通用数学模型的研究、阀门控制参数优化技术研究、阀门流量特性仿真技术研究、阀门调节性能优化技术应用等方面开展技术研究工作。形成一套规范的、统一的DH阀门管理程序的控制方案，提出基于“反向映射法”参数优化技术和基于模型自校正参数自动优化技术，基于最小二乘法和基于BF神经网络的阀门流量特性仿真优化软件，极大地提升该技术领域的水平，解决阀门重叠度与流量线性化之间的耦合问题，解决实际生产中流量特性漂移、突变、重叠度失配等问题，进一步提高了测试及优化方法的精度和质量。通过项日的实施提升机组安全性、经济性、灵活性和稳定性。

机组能耗诊断研究采用定量分析，诊断机组影响机组经济性因素，分析节能潜力。提出了技术成熟可靠和具有可操作性的运行优化、检修维护、技术改造相应措施措施，在设计、安装、运行、检修等方面，分析影响机组经济性因素，这些措施的得到落实后，将从根本上解决机组能耗高，经济性差的问题，最大程度的提升机组经济性能。机组能耗诊断研究提出机组系统设计优化和设备选型的方案，为新建机组设计提供参考。解决了设计经济性方面的相关问题。提出了机组节能设计优化改进措施，保证这些重大节能措施在新建机组的系统设计优化、设备选型、参数选择等方面得以应用，基本实现了设计的源头控制。机组能耗诊断研究具有前瞻性，确定了未来节能研究项目。通过超（超）机组现场能耗诊断，提出需要深入研究节能降耗的技术课题，例如，超临界机组在中低负荷下，压力、温度参数定值优化，百万机组二次循环冷却，冷却塔设计冷却面积核定，汽轮机阀门管理优化、基于高精度给水流量测量的机组日常性能在线监测等。部分解决了和回答了发电设备技术经济性的相关前沿性问题，为神华国华电力公司储备了相关技术措施。