DCS系统调节阀流量特性单值数学模型及评估方法.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:刘晖明()男大学本科高级工程师主要从事火力发电厂设备经济运行及检修维护管理 系统调节阀流量特性单值数学模型及评估方法刘晖明孙 涛吴宏亮吕浩军万忠海周 帆(国家电投集团江西电力有限公司新昌发电分公司南昌 国家电投集团江西电力有限公司南昌 南昌科晨电力试验研究有限公司南昌 国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌 南京英纳维特自动化科技有限公司南京)摘要:由于进汽阀或本体设备特性变化 配汽函数无法及时匹配进汽阀(组)的非线性特征导致进汽流量控制精度下降 为适应 系统历史趋势图仅支持随时间而变化的折线图显示的特点依据汽轮机原理通过定义汽轮机流量特性因子和等效流量提出两种较为实用
2、的单一数值形式的汽轮机组调节阀流量特性诊断数学模型及评估方法 两种数学模型均可在 系统历史趋势中呈现随时间而变化的单一参数的折线趋势图实现汽轮机组调节阀流量线性度的准确评估和实时预警功能关键词:汽轮机总阀位指令调节阀流量特性调节级压比分类号:文献标识码:文章编号:()(.):().:前 言现代汽轮机组广泛采用 ()数字电液控制系统进行阀门管理 运行中汽轮机通过依次(或同步)开启若干个调节阀来增加汽轮机的进汽流量 通常将流量指令()或总阀位指令与汽轮机实际进汽流量的数值对应关系视为汽轮机组流量特性 汽轮机流量特性试验是现场精确整定汽轮机配汽函数的有效手段 线性优良的汽轮机组流量特性是开展汽轮机组
3、调速系统建模、机网协调响应以及主参数寻优等工作的基础现场经验表明由于进汽阀或本体设备特性变化配汽函数无法及时匹配进汽阀(组)的非线性特征导致进汽流量控制精度下降 然而在日常运行过程中调节阀流量特性是否线性运行人员既没有监测手段也没有分析工具往往只有等到机组出现明显的控制恶化如一次调频、性能下降或是机组功率异常振荡才可能引起运行人员的怀疑或警觉 为此本文依据汽轮机原理通过定义汽轮机流量特性因子和等效流量提出两种较为实用的单一数值形式的汽轮机组调节阀流量特性诊断数学模型及评估方法直接利用()系统历史趋势图实现第 卷 第 期汽 轮 机 技 术.年 月.汽轮机组调节阀流量线性度的科学评估和实时预警 流
4、量特性因子数学模型运行中通过汽轮机的实际流量 不仅与主汽压力 有关而且与总阀位指令 有关并且与二者成正比 数值上可表征为:()式中 为实际流量百分比 为主汽压力 为总阀位指令汽轮机组调节阀流量特性离不开主蒸汽流量的数值表征 在汽轮机配汽计算过程中实际流量 是以 工况的数值为基准值而得到的百分比形式的无量纲标幺值 式()、式()以及式()均为常见的实际流量 的计算公式:()()()式中 为试验工况总阀位指令 下的调节级压力 为试验工况总阀位指令 下的高压缸排汽压力 为试验工况总阀位指令 下的调节级比容/为试验工况任一总阀位指令下的调节级压力 为试验工况任一总阀位指令下的高压缸排汽压力 为试验工况
5、任一总阀位指令下的调节级比容/.流量特性因子倘若实际流量 以式()计算联立式()和式()可推导出:()式中 为调节级压比(即调节级压力与主汽压力的比值)为比例常数图 总阀位指令与调节级压比式()右侧中试验工况总阀位指令 下的调节级压力 为定值 为常数故而左侧总阀位指令与调节级压比的比值为定值 如图 所示在二维坐标中式()表现为通过坐标原点的一条直线 本文将总阀位指令与调节级压比的比值(即该直线的斜率)命名为流量特性因子案例机组为某喷嘴配汽汽轮机组配置 个高压调节阀日常运行中该机组采用顺序阀阀控方式(阀序为/)试验人员首先进行汽轮机组调节阀流量特性试验依据式()完成了该机组 系统配汽函数的整定工
6、作 经试验验证整定后的调节阀流量特性如图 所示图 调节阀流量特性整定后效果然后根据前期的汽轮机组调节阀流量特性试验数据依据式()和式()分别求得试验工况下的流量特性因子 和(如图 所示)()()式中 为试验工况下以式()为表征的流量特性因子 为试验工况下以式()为表征的流量特性因子 为试验工况总阀位指令 下的主汽压力 为试验工况任一总阀位指令下的主汽压力其它参数如前所述由式()可知试验工况下的流量特性因子 为一常数(如图 所示)由于式()考虑调节级比容和高压缸排汽压力的影响试验工况下的流量特性因子 和 存在一定的偏差图 流量特性因子 和 相比式()、式()或式()更为吻合汽轮机变工况计算结果具
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