700MW汽轮机高压调门流量控制特性优化

汽轮机阀门流量特性优化作者：刘世军来源：《中国科技纵横》2014年第22期【摘要】如果汽轮机阀门流量特性曲线与实际流量特性相差较大，在一次调频动作或变负荷时，容易造成负荷变化过大或不足；同时在阀门单、顺序阀切换时造成负荷波动较大，影响机组的稳定运行。

DEH阀门流量特性试验就是通过试验的方式得到阀门流量特性曲线，以解决机组变负荷和一次调频时，可能出现负荷突变和调节缓慢以及单、顺序阀切换过程中出现的负荷摆动的现象，优化机组负荷控制精度，保证机组的安全运行。

本文以某135MW机组为例，介绍了流量特性曲线的优化试验和计算方法。

【关键词】阀门流量特性优化安全经济1 前言阀门流量特性曲线就是阀门开度与通过阀门的蒸汽流量的对应关系。

在生产过程中，汽轮机运行一段时间后或高调门解体检修后，高调门的流量特性都会发生改变，与原调门流量开度修正函数产生偏差。

DEH系统阀门流量特性曲线如果与实际阀门流量相差较大，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，造成机组控制困难，影响了机组的安全性和变负荷能力。

在顺序阀方式下，如果调节阀门重叠度设置不合理，也会影响机组投入顺序阀的经济性。

因此，当出现阀门流量特性曲线不合适时，必须对汽轮机高压调门的流量特性进行测试，根据实际情况对其控制参数进行优化整定，提高发电机组的控制品质和调节性能，保障发电机组安全、稳定运行。

2 某135MW机组阀门管理简介某电厂135MW汽轮机组高压调节汽门有4个，每个调节汽门均配有一个独立的伺服控制系统，阀门的调节方式有单一阀门调节方式（全周进汽）和顺序阀门调节（部分进汽）两种。

单阀方式时所有高压调节汽门同时启闭，控制机组的转速和负荷，适用于节流调节、全周进汽，该方式使得汽轮机第一级汽室内温度分布均匀，负荷变化时汽轮机转子和静子之间温差小，机组能承受最大的负荷变化率，但从经济性角度看，主蒸汽通过调节汽门时的节流损失较大，降低了机组的效率；顺序阀控制方式是随机组负荷的改变逐个开启或关闭调节汽门的，一般只有一个汽门处于半开启的调节状态，其它的调节汽门或处于全开状态或处于全关状态，这种调节方式下汽轮机的效率较高，但在机组变负荷时机组所能承受的负荷变化率较小。

关于汽轮机控制系统的优化设计汽轮机是一种常见的动力装置，在许多工业领域都有着广泛的应用。

汽轮机的控制系统设计对于提高设备的效率、降低能耗、提高安全性非常重要。

优化汽轮机控制系统设计成为了研究的热点之一。

本文将从优化汽轮机控制系统的目标、优化方法、以及实际应用等方面进行详细阐述。

一、目标优化汽轮机控制系统的目标主要包括以下几个方面：1. 提高汽轮机的效率：汽轮机的效率是评价其性能的重要指标，而控制系统在调节汽轮机运行参数方面起着至关重要的作用。

通过优化控制系统设计，可以使汽轮机在各种工况下都能保持较高的效率。

2. 降低汽轮机的能耗：在工业生产中，降低能耗是一项重要的任务。

优化汽轮机控制系统的设计可以减少汽轮机的燃料消耗，从而降低生产成本。

3. 提高汽轮机的安全性：汽轮机的控制系统设计不仅要保证其在正常工况下的运行稳定性，还要能够应对各种突发状况，并保证系统的安全性。

二、优化方法优化汽轮机控制系统的设计需要考虑到多个方面，包括控制策略、控制算法、传感器选择、执行机构设计等。

下面将介绍一些常见的优化方法：1. 控制策略优化：控制策略是控制系统设计的基础，不同的控制策略会对汽轮机的性能产生不同的影响。

目前常见的汽轮机控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等，优化控制策略可以根据汽轮机的工况动态调整控制参数，提高系统的性能。

2. 控制算法优化：控制算法是控制系统的核心部分，优化控制算法可以提高汽轮机的响应速度、抗干扰能力和稳定性。

目前常用的控制算法包括PID算法、模糊控制算法、遗传算法等，通过优化控制算法的参数和结构可以提高系统的性能。

3. 传感器选择优化：传感器是控制系统的重要组成部分，正确选择传感器种类和位置可以提高系统的测量精度和响应速度。

优化传感器的选择可以使系统对汽轮机的状态进行更准确的监测和控制。

4. 执行机构设计优化：执行机构是控制系统的执行部分，优化执行机构的设计可以提高汽轮机的运行精度和可靠性。

汽轮机阀门流量特性优化对其安全性与经济性的影响李劲柏刘复平（湖南省电力公司试验研究院湖南长沙市410007 ）摘要：针对某国产300MW亚临界机组存在的单阀方式下负荷自发扰动，顺序阀方式下负荷突变等问题进行了阀门流量特性曲线优化试验，提高了机组负荷控制的稳定性，同时也取得良好的节能效果，解决了机组原设计中阀门流量存在的问题，优化的结果在同类型机组中具有较高的推广应用价值。

关键词：阀门流量特性优化安全经济1 前言目前火力发电机组汽轮机大部分采用DEH 控制，DEH系统提供阀门管理与单阀/顺序阀切换功能。

在单阀方式下，高调门保持相同开度，汽轮机全周进汽，有利于汽轮机本体均匀受力受热，但低负荷时节流严重，经济性差。

在顺序阀的方式下，高调门按照一定的顺序开启，通过减少调门开度过低造成的节流损失，提高机组的经济效益。

阀门流量特性曲线就是阀门开度与通过阀门的蒸汽流量的对应关系，DEH系统阀门流量特性曲线是如果与实际阀门流量相差较大，在机组变负荷与一次调频时，可能出现负荷突变与调节缓慢的问题，造成机组控制困难，影响了机组的安全性与变负荷能力。

在顺序阀方式下，如果调节阀门重叠度设置不合理，也会影响机组投入顺序阀的经济性。

通过对DEH系统阀门流量特性进行优化，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，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定，瓦温、振动能够得到一定的改善，增强机组变负荷与一次调频的能力，提高机组运行的经济性与控制的稳定性。

2 某300MW机组的阀门流量特性优化试验2007年10月，我们对某电厂300MW机组进行了DEH系统阀门流量特性优化试验。

该机组是东方电气集团公司提供的300MW亚临界机组，DEH采用ABB北京贝利公司与INFI-90分散控制系统软硬件一体化的ETSI。

该机组在投入运行后存在的主要问题是顺序阀方式下变负荷与一次调频时有比较大的负荷突变，突变值可达到30MW或更多，同时引起汽机轴系振动变化，负荷突变区在200MW左右，正是机组低负荷运行的主要工作区域，严重影响了机组的安全性与经济性。

基于主汽压力修正的高压调门流量特性分析摘要：汽轮机高压调门长期运行受高温高压的汽流冲蚀结构发生改变，其流量特性会发生变化，同样机组大修对调门的检修维护安装也会改变调门流量特性，调门流量的线性度好坏直接影响汽轮机负荷调节效果。

通过采用实时压力参数修正的方式，实现对高压调门进汽曲线的优化调整，提高机组负荷响应效果，试验结果证明，优化后的配汽规律可以满足机组变负荷调整需求，线性度满足调节品质要求。

关键词：高压调门；流量特性；线性度；压力修正前言汽轮机高压调门的线性度通常是指综合阀位指令与实际蒸汽流量百分数的对应关系[1]，理想状态下的线性度是纯线性，但随机组运行时间推移，设备部件磨损、检修等对设备的操作维护，或多或少会改变系统的线性度，出现实际线性度曲线偏离理想值的问题，会对机组在一次调频和负荷调整造成影响，实际特性曲线在理想曲线以下则会出现负荷响应慢、一次调频补偿量不足问题，因此，如何有效地开展阀门流量特性优化显得至关重要。

1.试验方法目前，典型流量特性优化试验方法[2]是解除协调运行方式，切除AGC，一次调频，DEH系统切至阀控，试验过程中维持主蒸汽压力恒定（压力维持在调门全开时的主蒸汽压力），由运行人员设置目标负荷（或综合阀位指令），按照一定速率降低目标负荷设定值，直到试验要求最低负荷，降负荷关闭调门试验过程结束，反之，按照相同的速率增加目标负荷设定值，直到升至机组满负荷，升负荷开启调门试验过程结束，整个试验结束。

但是这种试验方式中，对于主蒸汽压力的恒定的控制需要运行及时调整，对于数据优化分析按定值计算存在一定的计算偏差，为此，本文采用了一种不限制主汽压力的试验方法，基本运行方式调整与典型方式一致，主要区别在于：（1）DEH系统切至阀控方式下，由热工人员手动强制各高压调门输出，60%-100%流量区间按照2%/5s操作调门，0%-60%流量区间按照1%/5s操作调门；（2）锅炉运行人员手动调整给煤量，保证机组运行主汽压力维持在稳燃，不超压范围内即可。

基于历史数据分析的汽轮机调节阀流量特性优化近年来，能源需求的增长和环境保护的要求使得汽轮机的运行效率和可靠性变得尤为重要。

汽轮机调节阀是汽轮机中关键的元件之一，它能够调节汽轮机的负荷和提供稳定的蒸汽流量。

为了优化汽轮机调节阀的流量特性，基于历史数据分析成为一种有效的方法。

本文将介绍基于历史数据分析的汽轮机调节阀流量特性优化的过程和方法。

1. 数据收集与准备优化汽轮机调节阀的流量特性需要大量的历史数据。

首先，需要收集与汽轮机运行相关的数据，包括负荷、蒸汽流量、汽轮机转速等。

其次，对这些数据进行归档和整理，确保数据的准确性和完整性。

最后，根据实际需求，选择适当的时间范围和时间间隔，生成可供分析的数据集。

2. 数据分析与建模通过对历史数据的分析，可以了解汽轮机调节阀的流量特性及其影响因素。

可以使用相关性分析和回归分析等方法，找出与流量特性相关的因素，并建立数学模型来描述它们之间的关系。

例如，可以将负荷、蒸汽流量和调节阀开度作为自变量，将流量作为因变量，建立多元回归模型。

3. 模型验证与调整建立数学模型后，需要进行模型验证和调整，确保模型的准确性和稳定性。

可以使用历史数据的部分子集进行验证，比较实际流量和模型预测的流量之间的差异。

如果存在差异，可以对模型进行调整，例如添加或删除自变量，调整模型参数等，以提高预测精度。

4. 流量特性优化通过对模型进行优化，可以得到最佳的调节阀流量特性。

可以使用优化算法，如遗传算法、模拟退火算法等，对模型进行优化，以最大化流量的稳定性和精度。

同时，还可以对调节阀的相关参数进行优化，以提高调节阀的响应速度和控制精度。

5. 实时监控和维护一旦优化的调节阀流量特性被实施，就需要进行实时监控和维护，以确保汽轮机的正常工作。

可以使用实时数据采集系统和监控系统，对汽轮机的状态进行实时监测，并对调节阀进行定期的维护和检修。

通过基于历史数据分析的汽轮机调节阀流量特性优化，可以提高汽轮机的运行效率和可靠性。

关于汽轮机控制系统的优化设计
汽轮机控制系统的优化设计是指在汽轮机运行过程中，通过优化控制策略和参数设置，提高系统的控制精度和稳定性，以及降低能耗和排放，从而提高汽轮机的运行效率和经济性。

对于汽轮机的控制策略，应根据不同运行工况进行优化设计。

对于负荷变化较大的汽
轮机，可以采用分级控制策略，将汽轮机的负荷分为几个级别进行独立控制，从而提高系
统的灵活性和响应速度。

对于负荷变化较小的汽轮机，可以采用自适应控制策略，根据实
时测量的负荷和转速数据，自动调节汽轮机的转速和负荷，以保证系统的稳定性和经济
性。

对于汽轮机的参数设置，可以通过优化计算和模拟仿真来确定最佳值。

可以通过数学
模型和优化算法，计算得到最佳的汽轮机功率输出和热效率，从而确定最佳的转速和负荷。

还可以通过模拟仿真分析，研究不同参数对汽轮机性能的影响，例如叶片角度、喷嘴大小等，从而确定最佳的参数设置。

还可以通过引入先进的控制技术和装置来实现汽轮机控制系统的优化设计。

可以采用
模糊控制、神经网络控制、自适应控制等先进的控制算法，提高系统的控制精度和稳定性。

还可以通过引入先进的传感器和执行器，提高系统的实时监测和响应能力，从而实现更精
确的控制和调节。

还应重视汽轮机控制系统的监测和维护，确保系统的长期稳定运行。

通过安装和使用
合适的监测装置，可以实时监测汽轮机的运行状态和性能指标，及时发现和处理异常情况。

还需要定期进行系统的维护和检修，保证系统的各个部件处于正常工作状态，提高系统的
可靠性和耐久性。

汽轮机阀门流量特性优化摘要：DEH系统的主要功能就是阀门的管理，本文通过对汽轮机阀门流量特性的分析，指出阀门流量特性偏差大的表征和影响，并提出了优化方案，提高了机组运行的稳定性和经济性，在同类型机组中有较高的推广应用价值。

关键词：DEH 汽轮机阀门流量特性优化1、前言现代发电厂组中汽轮机均采用数字电液控制系统（DEH系统）进行控制，DEH系统最重要的功能就是对各进汽阀门进行管理和控制，DEH阀门管理程序会将流量指令转换成阀门开度指令，其中流量与阀门开度存在一定的关系，这就是我们通常所说的阀门流量特性曲线。

如果汽轮机阀门的实际流量与原始的流量特性曲线不一致，会产生较大的控制偏差，使得机组控制困难，影响机组的安全性和变负荷能力，严重时会导致系统剧烈振荡，这对于高速旋转的汽轮机的安全是极为不利的。

而实际上由于制造和安装工艺不同，阀门的磨损，加上有些阀门实际的行程与设计的行程不一致，这些都导致了实际的阀门流量特性与原始的流量特性曲线不一致，这时就需要去调整阀门的流量特性曲线，进行汽轮机阀门流量特性的优化，以提高汽轮机运行的稳定性和经济性。

2、阀门流量特性偏差大的表征现象DEH阀门管理程序将流量转换成阀门开度指令，通常是采用折线函数来完成的，下图是实际阀门流量特性曲线和管理程序中设置的原始阀门流量特性曲线的对比，通过对比可以看出当流量指令在不稳定区时，会产生较大的流量偏差。

当流量指令增大X时，其阀门开启增加的实际流量为Y，当两者之间的偏差过大时，就会影响到机组的稳定运行。

阀门流量特性偏差大主要表现在当阀门开度进入阀门流量曲线开始变陡的这段区域时，由于此时较小的流量指令变化会造成较大的阀位变化，使得实际的流量也发生较大变化：(1)在单阀方式下如果投入功率回路或者CCS，由于小的流量指令改变会造成大的流量变化，会出现负荷的自发波动现象；(2)在顺序阀方式下流量指令改变会造成阀位突变，虽然在机组投入协调控制时，汽机主控回路可以保持机组负荷一定的稳定性，但会造成阀门的反复波动，负荷的稳定性也变差；(3)在投入一次调频的情况下，由于流量指令和实际流量之间的差异较大，会出现大的超调或者一次调频作用不明显，使得一次调频不能正常投入；(4)在单阀/顺序阀切换过程中，只要阀门流量特性比较准确，在其它参数不变的情况下多阀跟单阀总的流量是一致的，所以在切换当中也无需投功率控制回路，但是当阀门的流量特性与实际相差大时，切换前后会产生较大的负荷变动；在这些表征出现，影响到机组的安全经济运行时，就应该考虑进行汽轮机阀门流量特性的优化，通过试验得出符合机组实际情况的流量特性曲线。

关于汽轮机控制系统的优化设计
汽轮机控制系统是现代化电力系统中的重要组成部分，优化设计汽轮机控制系统可以提高其运行效率和稳定性，以及保证电网的安全可靠运行。

汽轮机控制系统的优化设计需要从如下几个方面进行考虑：
1. 汽轮机调速系统优化
汽轮机调速系统是汽轮机控制系统的核心，对控制汽轮机的转速和输出功率起着关键作用。

优化调速系统可以使汽轮机具有更高的响应速度和更稳定的功率输出，加强对负荷变化的适应性。

2. 燃烧系统优化
燃烧系统的优化可以降低燃料消耗和减少污染物排放。

对于燃气轮机，燃气轮机控制系统可以通过优化控制燃气的进出和调节过程，提高燃气的利用率和燃烧效率，从而达到节能减排的目的。

3. 压力控制系统优化
远程监控系统是汽轮机控制系统的一个重要组成部分。

通过该系统，可以实时监控汽轮机的运行状态和性能参数，并进行分析和判断，从而实现对汽轮机控制系统的智能化管理和优化。

在汽轮机控制系统的优化设计中，需要考虑多方面因素，包括设备的性能和要求、运行环境的特征、用户的需求和实际情况等。

同时，还需要注重技术创新和不断完善，通过引入新技术和新方法，提高汽轮机控制系统的智能化程度和运行效率。

汽轮机阀门流量特性试验及参数优化摘要]：汽轮机高压缸进汽调节阀特性直接影响着机组 AGC 及一次调频性能，DEH 系统中需要对高调阀流量非线性特性进行修正，保证综合阀位指令同汽轮机进汽流量之间呈现平滑的、线性的关系。

[关键词]：汽轮机；阀门流量；优化0引言汽轮机调节汽门作为 DEH 系统的主要执行机构，其流量特性偏差过大会导致节流损失加大、一次调频的响应负荷不足或者过大、AGC 响应变慢、阀门切换负荷波动等，最终影响机组的安全稳定运行。

经过阀门流量特性试验及曲线校正后，机组一次调频及 AGC 响应均有所改善，可以达到运行要求。

1.流量特性试验1.1 试验条件确认机组需要退出 AGC、退出一次调频、退出协调控制状态。

协调控制汽轮机侧必须退出自动。

锅炉侧最好退出自动，试验过程中保持总燃料量不变。

特殊情况下锅炉侧可以投入自动，优先选择投入炉调功方式自动。

需要 DEH 侧将汽轮机 2 个主汽阀、4个高调阀全部切为手动状态。

试验过程中主汽阀保持全开；高调阀 2 个保持全开，1 个保持全关，另外一个开度由 0%开大至 100%或者由 100%关小至 0%；在阀门切换过程中做一次 4阀全开工况试验。

锅炉侧、汽轮机侧主要控制系统能够投入自动。

试验过程中需要保持主要参数维持不变。

特别是：过热蒸汽温度、再热蒸汽温度（再热蒸汽温度最好不依赖减温水调节）、各高加出口温度、机组背压。

锅炉侧保持主蒸汽流量不变。

1.2试验工况点确认需要确认机组负荷-压力工况点。

试验时发电负荷基本不变，机前压力将随高调门开度变化而变化。

确定发电负荷工况点时要求：（1）发电负荷一般在额定发电负荷的 65%~85%之间。

（2）高调阀 2 个全开，2 个全关时，机前压力达到试验过程中的最大值，机前压力应低于额定压力，建议低于额定压力 0.5～1.5MPa 左右。

（3）高调阀 4 个全开时，机前压力达到试验过程中的最小值，但应高于机组最低定压运行值。