复合函数下火电330MW机组阀门流量特性试验过程分析郭
严昊
摘要：为了提高机组运行的稳定性和经济性，汽轮机组改造后需要对阀门的流
量特性重新进行试验，以某发电有限责任公司（以下简称“某公司”）330MW机组为例进行试验，该机组控制逻辑中阀位函数为复合函数，经过试验，得出了复合
函数下切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，为同类型机组的试验提供参考。
关键词：火电机组；阀门；流量；特性
目前，大部分火电机组汽轮机采用数字电液控制系统（DEH）控制，DEH具
有阀门管理和单顺阀切换功能。由于各阀门制作安装的差异、长期运行的磨损、
检修改造过程中设备和组态的变动，或者是设计行程和实际行程不一致等原因，
都可能导致阀门流量和原来流量的特性曲线不一样[1]。如果汽轮机阀门流量特性
曲线与阀门实际流量特性不符，重叠度设置不合理，在机组变负荷和一次调频时，可能出现负荷突变和调节缓慢的问题[2]，在单阀/顺序阀切换时，可能因切换前
后相同负荷指令下蒸汽流量不同而引起机组负荷大幅波动。
阀门流量特性曲线是阀门开度与通过阀门流量的对应关系，如果与实际流量
曲线相差较大，在机组变负荷和一次调频时可能会出现负荷突变和调节缓慢的问题。某厂330MW机组大修改造后为了提高机组的运行稳定性和经济性，重新对
阀门的流量特性进行了试验，计算出切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，使
机组在单阀/顺序阀切换过程更平稳，负荷扰动更小，AGC调节品质更高，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定。
1 设备概况
某公司汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N330-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机,高中压部分采用合缸结构，高压汽
缸为双层缸，中压汽缸为单层缸,低压缸采用双流反向三层缸结构。高压通流部分
由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。高压喷嘴组安
装于蒸汽室，14级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。主蒸
汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和4个调节汽阀从位于高中压缸中部的
上下各2个进汽口进入蒸汽室和调节级，然后再流经高压缸各级。
分散控制系统（DCS）是某控制工程有限公司生产的XDPS400+分散控制系统。DCS功能包括单元机组数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、燃烧管理系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）、旁路控制系统（BPS）、吹灰程序控制系统、厂级监控信息系统（SIS）以及发电机、变压器组
和厂用电控制功能等；DCS系统由DPU及其组件、OPU操作员站、以太网总线、
工程师站等构成。
汽轮机电液控制系统(DEH)采用了某控制工程有限公司的DEH控制系统实现其控制功能，由两个控制柜（DPU 11/31、DPU12/32）、一套DEH工程师工作站和
一套DEH操作员站组成。DEH系统的执行机构包括4个高压调节阀油动机（GV）、2个高压主汽阀油动机（TV）、2个中压主汽阀油动机（RSV）和2个中压调节阀油动机(IV)。其中高压调节阀、中压调节阀、高压主汽阀油动机由电液伺服阀实现连续控制；中压主汽阀油动机由电磁阀实现二位控制。
2 采集原始阀门流量特性数据
试验开始前建立趋势组，包含的参数有：DEH负荷设定、总阀位指令、机组
功率、调节级压力、主汽压力、主汽温度、GV1～GV4阀位输出指令、GV1～GV4
汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制分析 发表时间：2019-09-20T15:54:04.687Z 来源：《中国电业》2019年第9期作者：黄伟博 [导读] 众所周知,电力系统的稳定性在很大程度上是取决于汽轮机阀门流量特性的,通过对相关资料的调查,在本篇文章中主要描述了关于汽轮机阀门流量特征是如何影响电力系统的,以及具体的控制策略。 西北电力建设工程监理有限责任公司，陕西西安 71000 摘要：众所周知,电力系统的稳定性在很大程度上是取决于汽轮机阀门流量特性的,通过对相关资料的调查,在本篇文章中主要描述了关于汽轮机阀门流量特征是如何影响电力系统的,以及具体的控制策略。研究过程中,通过建立了一系列的汽轮机及其调速系统、发电机、励磁系统的数学模型,分析得出能够影响电力系统稳定性的主要是由于汽轮机调节阀门流量特性。除此之外,通过对数学模型的分析以及其仿真的结果显示表明,引起电力系统原动机有功功率周期波动的原因是由于汽轮机的阀门流量特征不适宜。通过上述研究,相关专家提出了汽轮机调速系统控制是产生功率波动的主要原因 关键词：汽轮机；阀门流量；电力系统；影响；控制策略 中国电力系统在近年来由于低频振荡多次引发了电网事故。电网以及并网机组的安全稳定性会受到电力系统的低频振荡的严重影响。当电网的稳定性遭到一定程度的破坏时，人民生活水平以及国民经济都会受到严重损失。目前，还不能明确电力系统低频振荡的机理和起因。从电力系统强迫振荡理论来看，当系统持续的周期性功率扰动频率接近于系统功率振荡固有频率时，会产生大幅度的功率振荡，扰动引起的响应在与扰动变化规律相关的同时，还与电力系统本身的特性相关。因此，对汽轮机阀门流量的特性进行相应的分析相当关键。 1、汽轮机调速系统模型的构建 1.1、系统体系的构建 在进行整体的体系构建中，需要对汽轮机的参数值变化进行电力系统的仿真计算。一般情况下，在不同的仿真节点会出现不同的仿真体系控制。因此，可以根据整体的流量参数变化对电力维护系统进行流量特征的变化研究。同时，还要构建相应的流量仿真模型。并确定蒸汽流量的仿真关系。在汽轮机的流量特性曲线上，需要利用现代函数的变化进行等效阀位的控制。这样，在检修、组装及实际应用的过程中会考虑到多层面函数的变化情况，然后对分段性函数的变化数值进行组量的全面性的控制。汽轮机在进行基础性的调速以后，其发电机会出现发电的情况。然后在有功功率的补偿情况下，其无功补偿的效率也会逐步的增加。从而使得电网的整体运行效率增强。 1.2、阀门流量的参数确定 计及阀门流量特性的汽轮机及其调速系统模型是汽轮机体系的基础构建，在不考虑主蒸汽压力变化时，需要对整体的系统进行相应的调控。通常，调节系统前馈作用的结果大部分情况下为汽轮机功率设定值与一次调频功率调整值之和；其计算公式如下所示： T为执行机构的时间常数；K为前馈作用的增益系数。我们可以根据公式对其流量进行较为精准的计算。 2、阀门流量特性优化方法 不难看出,阀门是具备其本身的流量特征的,这是一个客观存在的事实,不可能轻易发生改变。想要优化阀门的流量特征曲线最直接的办法就是优化它们的实际流量特征曲线,优化办法是不相同的。因此,这种优化在一定程度上存在复杂性及难操作性。综上,我们只能根据实际的阀门流量曲线来判断和识别,管理流量曲线从而优化阀门流量,稳定电力系统。具体的操作思路是:在优化流量曲线之前,根据前人总结和测试的各个电力系统的不同阀门运行时的实际流量特征所绘制的流量特征曲线来作为优化阀门管理曲线,然后通过下达指令来实现。这里所说的指令不是普通意义上的指令,而是专业的流量指令一阀门开度指令。在这种思路操作之下,我们便能够实现对阀门管理曲线的优化,从而控制汽轮机蒸汽流量,控制电力系统稳定发展。除此之外,汽轮机阀门流量曲线也需要根据不同的阀门曲线比如单、顺阀的关系来优化进行。到目前为止,主要存在单、顺阀按一定比例设置,在已经研究出的理论中,管理曲线有两种形式,一种是单、顺阀之间采用比例、偏置修正模式;还有一种就是单、顺阀不同的阀门之间采用不同的管理曲线。 事实上,我们根据这些测试得出的关系曲线可以看出,汽轮机阀门开度与进人汽轮机的蒸汽流量是呈现非线性关系的。调节阀门的流量特征曲线是调节汽轮机的实际调节系统的重要方法,根据这种调节,将流量指令改变,从而成为了与之相对应的阀位指令。在现实的生活生产操作中,应用汽轮机调速模型是必不可免的,在这种情况下,通常不区分流量指令和阀位指令。因此,在汽轮机模型当中的阀门流量特性实际上是与等效阀位与蒸汽流量间的关系相互对应的。通常,人们是通过汽轮机生产厂家所提供的汽轮机技术参数来确定汽轮机阀门流量特性曲线的。汽轮机阀门流量特征曲线在理论上是能够与阀门实际特性相对应得,因此在这种情况之下,通常忽略系统所受的流阀流量特征的影响。在这种情况下要给汽轮机和它的调速系统建造模型就必须要考虑汽轮机调节阀门流量特性对它的的影响。 3、汽轮机阀门流量特性对电力系统的控制策略 要改进汽轮机存在的问题需要大量的事实依据。因此经过多次的仿真实验和实际试验得出如下结论:当机组功率发生持续波动时,为了快速的平息这种持续波动,那么汽轮机会将负荷机动控制自动切换为手动控制。但是由于切换控制模式时需要使用运行人员进行人工切换,因此在一定程度上增加了一些不确定性的主观因素。2008年南方电网曾经发生过一起事故,事故的原因就是由于低频振荡引起的。在南方电网发生事故的红河电厂中,其2号机组的功率持续波动时间已经超过了六分钟,而在这六分钟期间,运行人员并未发现也没有采取干预措施,因此才发生了不可挽回的事故。 由此可见,在改进汽轮机控制策略的同时,也要排除人为的主观因素对控制策略的影响。如果从控制策略的角度出发,我们可以认为由于控制器过度调节所以引起功率的波动。所以,在汽轮机所配备的控制系统在进行比例一积分一微分控制环节后应该增加对其限制速率的环节,通过限制速度的方法来抑制通过度调节的行为。在这种改进过后,能够实现汽轮机的控制策略在阀门流量特性不佳时可以减小控制器的过调,从而进一步扣J制汽轮机机组的功率波动。只有在改进策略与原始控制策略都处在正常的情况下时,改进的控制策略才能不影响控制系统的调节品质。只有在汽轮机阀门流量与实际流量特性互不相符时,才能够影响汽轮机的安全性和变负荷能力。改进控制策略后,汽轮机的负荷与主蒸汽流量曲线的连续性和线性度都可以得到改善,也进一步提高了机组的自动化水平和生产效率。 汽轮机阀门流量特性是汽轮机对于阀门开度的调节与通过阀门的蒸汽流量会呈现一定的对应关系。目前，汽轮机调速器模型不会对阀门流量特性对模型结构的影响进行考虑，因此，该模型在实际应用过程中难以解释某些条件下的汽轮机功率波动现象。例如：实际系统在已经发生功率波动时，仿真结果却显示系统能够维持稳定状态。当汽轮机阀门还没有完全开启过关闭时，对于执行机构中的饱和环节可以忽略不计。在对汽轮机及其调速系统参数进行实际测试的过程中，汽轮机的连通管蒸汽容量并不大，对于中、低缸可以进行合缸处理。
阀门流量计算方法 发表于： 2010-1-29 9:39:55 如何使用流量系数 How to use Cv 阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C 的水。Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。 Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI. 公式1 FORMULA 12.DN350 x DN300 x DN350，压力等级Class 900缩喉 管压力密封闸阀，其它条件与例1相同，求压降。 What is the pressure drop through a 14"x12"x14" Class 900 Venturi pressure seal gate valve with the same conditions as example 1. 解：采用公式1 Solution: Use formula 1. Cv = 6285 (来自本页) Cv = 6285 (from page 26) 3.温度900o F, 压力1200 PSI，流速500,000磅/小时的 蒸汽应用中压降小于5 PSI的压力等级Class 2500 闸阀的最小通径是多少？ What is the smallest Class 2500 gate valve that will have less than a 5 PSI pressure drop in 900o F, 1200 PSI steam service at a flow rate of 500,000 lbs/hr? 解：采用公式1 Solution: Use formula 1. F = 500,000 = 0.785 (来自900o F, 1200 PSIG蒸汽表 )
过程控制系统实验报告实验项目: 调节阀流量特性测试学号: 140４2101１4 姓名: 邱雄 专业:自动化 班级: 3 2０１7年1１月２8日
一、实验目得 1、掌握阀门及对象特性测试得方法。 2、了解S值变化对阀门特性得影响。 3、根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同Ｓ值下得调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象得阶跃响应特性。 三、实验系统得P&IＤ图（管道仪表流程图)、方块图P&ＩD图: 图（1)
方块图: 四、实验步骤 1、接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 ２、启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中得“模拟采 集”。 3、进入调节阀流量测试界面。 4、进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参 数得参考值分别为50%、4秒、0秒,点击选项“自动”进入自动调节。设定“给 定值”为90％，使泵得出口压力(调节器操作面板得测量值）为9０％。 6、测试UＶ－1０１气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应得球阀， 并设置为３50。分别记录设定值由0、30、６0、７5、80、８3、8６、89、９２、 ９5、9８、100%增加时与由100、９8、9５…０％减少时对应得流量(FT-１01)。 7、改变S值再测试其流量特性。保持ＵＶ－101全开,调节球阀M1０开度, 使流量(FT-１01)为原来(MV全开时）得50％,即减小Ｓ值。重复第６步。 五、实验数据及结果 测试UＶ-１01气动阀得流量特性数据如下: UV－1 ８3 8９92 95 98 100
F Ｔ-１01 93、09 69、８5 42、9８ ２8、75 ２4、81 21、21 15、47 12、43 9、57 ７、01 5、04 表(１) U Ｖ-1 ８9 83 80 75 6０ 3０ 0 FT-101 ５、0４ 5、1２ 5、３０ 5、36 5、４ 1０、51 12、9７ １7、8７ 31、６7 59、65 9３、06 表(2) 图(1) 调节球阀M10开度，使流量（FT －１01)为原来(MV 全开时)得５0％,调节阀 开度此时为43。所得数据如下: ＵV-1 83 89 ９２ 95 ９８ 1０0 F Ｔ-１０１ 49、7１ 45、12 3４、５6 ２5、71 2２、０1 2０、0２ 14、66 1２、５0 ９、８1 7、12 ５、04 表(3)
阀门流量计算方法 如何使用流量系数 How to use Cv 阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。 Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI. 公式1 FORMULA 1 流速：磅/小时(蒸汽或水) FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water) 在此： Where:
dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI F = 流速，单位：磅/小时 F = flow rate in lbs./hr. = 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅 (阀门下游) = square root of a specific volume in ft3/lb. (downstream of valve) 公式2 FORMULA 2 流速：加伦/分钟(水或其它液体) FLOW RATE GPM (Water or other liquids) 在此： Where: dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI Sg = 比重 Sg = specific gravity Q = 流速，单位：加伦/分钟 Q = flow rate in GPM 局限性 LIMITATIONS 上列公式在下列条件下无效： Above formulas are not valid under the following conditions: a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。 For compressible fluids, where pressure drop exceeds half the inlet pressure.
汽轮机高调门流量特性优化 试验方案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
皖能马鞍山发电有限公司2号机组汽轮机高调门流量特性优化试验方案 2013年4月10日
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 负责单位：安徽科讯电力技术服务中心 协作单位：皖能马鞍山发电有限公司 起日期：2013年4月10日14:00——20：00 负责人：张兴 工作人员：张兴、施壮 编写 ____________ 审阅 ____________ 审核____________ 批准____________
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 1、试验目的 为提高皖能马鞍山发电有限公司2号机组运行的安全性和经济性，根据合同要求，我单位计划于2013年4月10日对2号机组汽轮机高调门进行流量特性测试及优化，并完成2号机组汽轮机进行单/顺阀切换试验。 2、试验条件 （1）、机组在设计的正常工况下稳定运行，负荷能从额定负荷（汽机高调门全开时）至60%左右的额定负荷范围之间变化。 （2）、试验过程中由运行人员手动控制燃料量维持主汽压力稳定。 （3）、信号测量设备应满足精度要求并有效期内的检定合格证书。数据记录通过分散控制系统进行。 （4）、历史数据站工作正常，能完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令/开度、功率等参数的采集，并能生成*.csv或*.xls格 式文件，且数据分辨率满足测试要求。 3、试验内容 通过汽轮机高调门流量特性测试及参数优化试验，根据机组实际特性及标准流量参考线对多阀、单阀流量特性进行统一整定。 4、试验方法及步骤 各高调门单个流量特性测试
调节阀的流量计算 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中： FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝－ PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞时
当P2≤时 式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞时 当P2≤时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算） 液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量 m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算
1、流量系数计算公式 表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不同，定义也有不同。 C-工程单位制（MKS制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40℃的水，在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。 Cv-英制单位的流量系数，其定义为：温度60℃F （15.6℃）的水，在1b/in2(7kpa)压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。 Kv-国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5-40℃的水，在10Pa（0.1MPa）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。 注：C、Cv、Kv之间的关系为Cv=1.17Kv，Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。 （1）Kv值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv值计算公式与判不式（液体） 低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时，其流量系数Kv需要用雷诺数修正系数修正，修正后的流
量系数为： 在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。 计算调节阀雷诺数Rev公式如下： 关于只有一个流路的调节阀， 如单座阀、套筒阀，球阀等： 关于有五个平行流路调节阀， 如双座阀、蝶阀、偏心施转阀 等 文字符号讲明： P1--阀入口取压点测得的绝对压力，MPa； P2--阀出口取压点测得的绝对压力，MPa； △P--阀入口和出口间的压差，即（P1-P2），MPa；Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa；
Pc--热力学临界压力（绝压），MPa； F F--液体临 界压力比系数， F R--雷诺数系数，依照ReV值可计算出；F L--液体压力恢复系数 QL--液体体积流量，m3/h P L--液体密度，Kg/cm3 ν--运动粘度，10-5m2/s W L--液体质量流量，kg/h， ②可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv值计算公式与判不式（气体、蒸气）表1-2 文字符号讲明： X-压差与入口绝对压力之比（△P/P1）；X T- 压差比系数； K-比热比； Qg-体积流量，Nm3/h
过程控制系统实验报告 实验项目：调节阀流量特性测试 学号：1404210114 姓名：邱雄 专业：自动化 班级： 3 2017年11月28 日
一、实验目的 1.掌握阀门及对象特性测试的方法。 2.了解S值变化对阀门特性的影响。 3.根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同S值下的调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象的阶跃响应特性。 三、实验系统的P&ID图（管道仪表流程图）、方块图P&ID图： 图（1）
方块图： 四、实验步骤 1.接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 2.启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中的“模拟采集”。 3.进入调节阀流量测试界面。 4.进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数的参考值分别为50％、4秒、0秒，点击选项“自动”进入自动调节。设定“给定值”为90％，使泵的出口压力（调节器操作面板的测量值）为90％。 6.测试UV－101气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应的球阀，并设置为350。分别记录设定值由0、30、60、75、80、83、86、89、92、95、98、100％增加时和由100、98、95…0％减少时对应的流量（FT－101）。 7.改变S值再测试其流量特性。保持UV－101全开，调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，即减小S值。重复第6步。 五、实验数据及结果 测试UV-101气动阀的流量特性数据如下： 表（1） 表（2）
图（1） 调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，调节阀开度此时为43。所得数据如下： 表（3） 图（2）
阀门的流量特性 不同的流量特性会有不同的阀门开度； ①快开流量特性，起初变化大，后面比较平缓； ②线性流量特性，是阀门的开度跟流量成正比，也就是说阀门开度达到 50%，阀门的流量也达到50%； ③等百流量特性，跟快开式的相反，是起初变化小，后面比较大。 阀门开度与流量、压力的关系,没有确定的计算公式。它们的关系只能用笼统的函数式表示，具体的要查特定的试验曲线。 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax的关系 :Q/Qmax=f(L/Lmax) 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax、阀上压差的关系： Q/Qmax=f(L/Lmax)（dP1/dP）^(1/2)。 调节阀自身所具有的固有的流量特性取决于阀芯形状，其中最简单是直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单行程变化所引起的流量变化是一个常数。 阀能控制的最大与最小流量比称为可调比，以R表示，R=Qmax/Qmin, 则直线流量特性的流量与开度的关系为： Q/Qmax=（1/R）[1+（R-1）L/Lmax] 开度一半时，Q/Qmax=51.7% 等百分比流量特性：Q/Qmax=R^(L/Lmax-1） 开度一半时，Q/Qmax=18.3% 快开流量特性：Q/Qmax=（1/R）[1+（R^2-1）L/Lmax]^(1/2)
开度一半时，Q/Qmax=75.8% 流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 ①直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 ②对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 ③抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 ④快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。 隔膜阀的流量特性接近快开特性， 蝶阀的流量特性接近等百分比特性， 闸阀的流量特性为直线特性， 球阀的流量特性在启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。
检索号： 皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 2013年4月10日
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 负责单位：安徽科讯电力技术服务中心 协作单位：皖能马鞍山发电有限公司 起日期：2013年4月10日14:00——20：00 负责人：张兴 工作人员：张兴、施壮 编写____________ 审阅____________ 审核____________ 批准____________
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 1、试验目的 为提高皖能马鞍山发电有限公司2号机组运行的安全性和经济性，根据合同要求，我单位计划于2013年4月10日对2号机组汽轮机高调门进行流量特性测试及优化，并完成2号机组汽轮机进行单/顺阀切换试验。 2、试验条件 （1）、机组在设计的正常工况下稳定运行，负荷能从额定负荷（汽机高调门全开时）至60%左右的额定负荷范围之间变化。 （2）、试验过程中由运行人员手动控制燃料量维持主汽压力稳定。 （3）、信号测量设备应满足精度要求并有效期内的检定合格证书。数据记录通过分散控制系统进行。 （4）、历史数据站工作正常，能完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令/开度、功率等参数的采集，并能生成*.csv或*.xls格式 文件，且数据分辨率满足测试要求。 3、试验内容 通过汽轮机高调门流量特性测试及参数优化试验，根据机组实际特性及标准流量参考线对多阀、单阀流量特性进行统一整定。
4、试验方法及步骤 4.1各高调门单个流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。 (2)、逐渐减小GV1阀门指令，直至该调门全关。在此过程中其它调门一直维 持全开状态。试验过程中由运行人员手动控制燃料维持主汽压力稳定。 (3)、GV1阀门全关且主汽压力稳定后，由热控人员逐渐将该调门调整至全开位。 (4)、按照(2)、(3)步骤顺序依次进行GV2、GV3、GV4高调门的阀门流量特 性测试试验。 4.2单阀方式下高调门整体流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。 (2)、由运行人员在DEH画面上阶跃减小目标值（阶跃量2%），设定值变化速 率设定为0.5%，使汽机高调门逐渐关小，直至机组负荷降至60%额定负荷左右。每次目标值变化后需待主汽压力稳定时再进行下一负荷点的测试。 (3)、试验过程中由运行人员手动控制燃料维持主汽压力稳定。 (4)、记录上述过程中单阀运行方式下汽机高调门的整体流量特性。 4.3单阀/多阀控制方式切换预试验 首先在70%额定负荷左右，逐渐降低主汽压力，将主汽调阀调整至全开位置，在DEH控制回路中，按下“顺序阀控制”按钮，开始由单阀向顺序阀方式切换过程，试验过程中出现轴承振动、瓦温变化大现象，应立即终止试验。、 4.4多阀方式下高调门整体流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。
复合函数下火电330MW机组阀门流量特性试验过程分析郭 严昊 摘要：为了提高机组运行的稳定性和经济性，汽轮机组改造后需要对阀门的流 量特性重新进行试验，以某发电有限责任公司（以下简称“某公司”）330MW机组为例进行试验，该机组控制逻辑中阀位函数为复合函数，经过试验，得出了复合 函数下切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，为同类型机组的试验提供参考。 关键词：火电机组；阀门；流量；特性 目前，大部分火电机组汽轮机采用数字电液控制系统（DEH）控制，DEH具 有阀门管理和单顺阀切换功能。由于各阀门制作安装的差异、长期运行的磨损、 检修改造过程中设备和组态的变动，或者是设计行程和实际行程不一致等原因， 都可能导致阀门流量和原来流量的特性曲线不一样[1]。如果汽轮机阀门流量特性 曲线与阀门实际流量特性不符，重叠度设置不合理，在机组变负荷和一次调频时，可能出现负荷突变和调节缓慢的问题[2]，在单阀/顺序阀切换时，可能因切换前 后相同负荷指令下蒸汽流量不同而引起机组负荷大幅波动。 阀门流量特性曲线是阀门开度与通过阀门流量的对应关系，如果与实际流量 曲线相差较大，在机组变负荷和一次调频时可能会出现负荷突变和调节缓慢的问题。某厂330MW机组大修改造后为了提高机组的运行稳定性和经济性，重新对 阀门的流量特性进行了试验，计算出切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，使 机组在单阀/顺序阀切换过程更平稳，负荷扰动更小，AGC调节品质更高，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定。 1 设备概况 某公司汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N330-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机,高中压部分采用合缸结构，高压汽 缸为双层缸，中压汽缸为单层缸,低压缸采用双流反向三层缸结构。高压通流部分 由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。高压喷嘴组安 装于蒸汽室，14级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。主蒸 汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和4个调节汽阀从位于高中压缸中部的 上下各2个进汽口进入蒸汽室和调节级，然后再流经高压缸各级。 分散控制系统（DCS）是某控制工程有限公司生产的XDPS400+分散控制系统。DCS功能包括单元机组数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、燃烧管理系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）、旁路控制系统（BPS）、吹灰程序控制系统、厂级监控信息系统（SIS）以及发电机、变压器组 和厂用电控制功能等；DCS系统由DPU及其组件、OPU操作员站、以太网总线、 工程师站等构成。 汽轮机电液控制系统(DEH)采用了某控制工程有限公司的DEH控制系统实现其控制功能，由两个控制柜（DPU 11/31、DPU12/32）、一套DEH工程师工作站和 一套DEH操作员站组成。DEH系统的执行机构包括4个高压调节阀油动机（GV）、2个高压主汽阀油动机（TV）、2个中压主汽阀油动机（RSV）和2个中压调节阀油动机(IV)。其中高压调节阀、中压调节阀、高压主汽阀油动机由电液伺服阀实现连续控制；中压主汽阀油动机由电磁阀实现二位控制。 2 采集原始阀门流量特性数据 试验开始前建立趋势组，包含的参数有：DEH负荷设定、总阀位指令、机组 功率、调节级压力、主汽压力、主汽温度、GV1～GV4阀位输出指令、GV1～GV4
调节阀口径计算 1、口径计算原理 在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa 压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行K V值计算。把各种实际参数代入相应的K V值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的K V值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。 2 、口径计算步骤 从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤： （1）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax 和最小工作流量Qmin。 （2）计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。 （3）Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。 （4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。 （5）开度验算。 （6）实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。 （7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。 （8）上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。 3 、口径计算步骤中有关问题说明 1）最大工作流量的决定 为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。 2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素
流量系数的速算方法 在我们的设计工作中经常要进行各式各样的计算,流量系数正是其中之一。阀门的流量系数Cv和Kv值是衡量阀门流动能力的重要参数之一，流量系数的大与小,说明了流体通过阀门时其压力损失的大与小，流量系数越大则压力损失越小阀门的流通能力也就越好。国外的阀门厂通常都把不同类型、不同口径的阀门Cv值列入产品样本中。在我国，许多用户都要求制造方在样图中例明产品的流量系数Cv值或Kv值。在新的API规范6D《管线阀门》第22版明确规定：“制造厂（商）应为买方提供流量系数Kv值”。显然流量系数对管道和阀门设计过程来说是一个非常重要的参数。 阀门的流量系数Cv值最早是由美国流体控制协会在1952年提出的,它的定义是：在通过阀门的压力降每平方英寸1磅（1bf/in2）的标准条件下，温度为15.6℃的水，每分钟流过的美制加仑数（Usgal/min）。 阀门的流量系数Cv随阀门的尺寸、形式、结构而变化，这些变化最终与阀门的压力降有关。 Cv值的计算公式为： Cv=Q(G/ΔP)0.5（1） 式中Cv——流量系数 Q——体积流量（Usgal/min） ΔP——阀门的压力降(1bf/in2) G——水的密度G=1 阀门的流量系数Cv值取决于阀门的结构，而且必须由自身的实际试 验来确定。
DN50阀门的典型流量系数 (表一) 流量系数Cv 值是“英制”的计量单位，人们依据Cv 值的技术定义制定了“米制”计量单位的阀门流量系数Kv 值。Kv 值的定义是：在通过阀门的压力降为1巴（bar ）的标准条件下，温度为5-40℃的水每小时流过阀门的立方米体积流量（m 3/h ） Kv 值的计算公式： 形式Cv 截止阀40-60角式截止阀 47Y 形阀门 阀杆与管道中心线夹角为45°72阀杆与管道中心线夹角为60° 65V 形孔旋塞阀 60-80蝶阀 蝶板厚度为通道直径的7%333蝶板厚度为通道直径的35% 154常规闸阀300-310夹管阀360旋启式止回阀76隐蔽式止回阀123球阀（缩径）131球阀（全径） 440
阀门流量系数Cv 值 阀门流量系数Cv 值字体大小：大| 中| 小2014-08-03 12:53 阅读(839) 评论(0) 分类：流量系数即：C 值(欧美 标准称为Cv 值，国际标准称为：KV 值)是阀门、调节阀等值是保障管道流量控制系统正常工作的重要步骤。是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定的压力，管道介质流经阀门的体积流量，或是质量流量。即阀门的最大流通能力。 工业阀门的重要工艺参数和技术指标。正确计算和选择CV 流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。阀门的CV 值须通过测试和计算确定。阀门是流量系数是衡量阀门流通能力的指标,流量系数值越大说流体流过阀门时的压 力损失越小.上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽 减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀, 自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球 阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。阀门系数的定义：流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量,由于单位的不同,流量系数
有几种不同的代号和量值.一般式C=QVp/PC---流量系数 Q---体积流量p---流体密度P---阀门压力损失概述：流量特性是调节阀的一种重要技术指标和参数。在调节阀应用过程中做出正确的选型具有 非常重要的意义。固有特性（流量特 性）：在经过阀门的压力降恒定时，随着截流元件（阀板）从关 闭位置运动到额定行程的过程中流量系数与截流元件（阀板） 行程之间的关系。典型地，这些特性可以绘制在曲线图上， 其水平轴用百分比行程表示，而垂直轴用百分比流量(或Cv 值）表示。由于阀门流量是阀门行程和通过阀门的压力降的函数，在恒定的压力降下进行流量特性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。用这种方法测得的典型的阀门特性 有线性、等百分比和快开（图2）。等百分比特性：一种固有流 量特性，额定行程的等量增加会理想地产生流量系数(Cv)的等百分比的改变（图2）。线性特性：一种固有流量特性，可以用一条直线在流量系数（Cv 值）相对于额定行程的长方形 图上表示出来。因此，行程的等量增加提供流量系数（Cv）的 等量增加。图2 快开特性：一种固有流量特性：在截流元件 很小的行程下可以获得很大的流量系数（图2）。额定流量下的 压力降：也是表示气动元件的流量特性之一。气动元件常常在额定流量下工作，故测定额定流量下气动元件上下游的压力降，作为该元件的流量特性指标。显然，此指标也只反映不可压缩流态下的浏览特性。阀门流量系数流量系数
导读： 阀门的选型在化工管路设计中占有重要的地位，科学、合理地选择阀门既能保证生产安全运行，又能降低装置的建设费用。在化工设计中常用阀门的品种多、功能不同，为管路系统选择合适的阀门须了解常用阀门的特点、用途。 阀门是压力管道系统的重要组成部分，其主要功能是: 接通和截断介质; 防止介质倒流; 调节压力、流量;分离、混合或分配介质; 防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备安全运行等。只有了解常用阀门的特点及用途，才能在设计中给管道系统选定最适合的阀门。 常用阀门的特点、用途 工程上阀门种类很多，由于流体的压力、温度和物理化学性能的不同，所以对流体系统的控制要求也不相同，其中闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀在化工装置中应用最广泛。 闸阀 闸阀是化工生产装置中用得最多的一种类型，流体流经闸阀时不改变流向，当闸阀全开时阻力系数小，适用的口径围、压力温度范围都很宽。与同口径的截止阀相比，其安装尺寸较小。在一般情况下，设计中首选闸阀。
闸阀的缺点: 高度大; 启闭时间长; 在启闭过程中，密封面容易被冲蚀; 修理比截止阀困难; 不适用于含悬浮物和析出结晶的介质; 也难于用非金属耐腐蚀材料来制造。 当闸阀部分开启时，介质会在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，阀座的密封面也容易损坏，因此闸阀不适用于需要调节流量的场合，只适用于全开或全闭的情况，即一般用于控制流体的启闭。 闸阀按阀杆上螺纹位置分明杆式和暗杆式，明杆式闸阀适用于腐蚀介质，在化工工程上基本使用明杆式闸阀。暗杆闸阀主要用于水道上，多用于低压、无腐蚀性介质的场合，如一些铸铁和铜阀门。按闸板的结构形式分楔式闸板、平行式闸板。楔式闸板有单闸板，双闸板之分。 平行式闸板多用于油气输送系统，在化工装置中不常用。 闸阀的应用: 适用于蒸汽、高温油品及油气等介质及开关频繁的部位，不宜用于易结焦的介质。楔式单闸板闸阀适用于易结焦的高温介质。楔式双闸板闸阀适用于蒸汽、油品和对密封面磨损较大的介质，或开关频繁部位，不宜用于易结焦的介质。 截止阀 截止阀是化工装置广泛应用的阀型。一般多装在泵出口、调节阀旁路流量计上游等需调节流量之处。
调节阀口径计算 1 口径计算原理 在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行Kv值计算。把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的Kv值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。 2 口径计算步骤 从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤： （1）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。 （2）计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。 （3）Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。 （4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。
（5）开度验算。 （6）实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。 （7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。 （8）上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。 3 口径计算步骤中有关问题说明 1）最大工作流量的决定 为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。 2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素 压差的确定是调节阀计算中的关键。在阀工作特性讨论中知道：S值越大，越接近理想特性，调节性能越好；S值越小，畸变越厉害，因而可调比减小，调节性能变坏。但从装置的经济性考虑时，S小，调节阀上压降变小，系统压降相应变小，这样可选较小行程的泵，即从经济性和节约能耗上考虑S值越小越好。综合的结果，一般取S＝0.1～0.3（不是原来的0.3～0.6）。对高压系统应取小值，可小至S