阀门流量特性曲线对机组负荷的影响

（如今DEH系统在汽轮机中应用比较普遍，主要是用来启停机组、控制汽轮机的转速与功率等，通过该系统实现了机炉之间的协调控制，大力实现了自动化生产。

但是从实况来看，DEH阀门所产生出来的流量曲线依然会对机组工作造成一定影响。

阀门特性曲线是汽轮机DEH 中一个重要的函数。

如果曲线与阀门实际特性不相符, 将直接影响机组的调节控制。

在机组实际运行过程中, 如出现曲线偏离实际情况, 可以根据机组运行情况进行适当的修改, 从而改善汽轮机DEH 的调节品质, 实现机组的稳定、安全运行。

案例一：江苏某电厂一期工程2 ×600 MW 机组采用N600-24.2/566/566 型超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机。

机炉协调控制策略是锅炉调节机前主蒸汽压力, 汽机调节发电功率。

在机组调整试运后期, 机组投入协调。

在负荷小于550 MW下, 机组能够稳定运行; 当负荷将近600MW时, 机组发电功率、机前压力等参数出现较大波动, 系统处于不稳定状态, 此时机前主蒸汽压力在额定压力24.2 MPa 左右波动, 波动的幅度约为0.8 MPa, 机组发电功率在590～610 MW 波动, 汽机高调门开度在36% ～40%波动, 中调门全开, 锅炉的燃烧系统、配风系统、给水系统等随着机前主蒸汽压力的波动而振荡。

分析系统产生波动的原因, 发现机组发电功率波动幅度在20 MW 左右, 而且波动的速度很快。

初步分析, 问题应该不是由锅炉侧引起的。

为此, 在机组发电功率为600 MW 时, 解除机炉协调控制, 转成汽机跟随模式。

此时, 锅炉的给煤量不变, 如果煤质不发生变化, 则锅炉给水也不会发生变化, 这样可认为锅炉对整个系统的变化基本不会产生影响。

机组转为汽机跟随模式后, 机前主蒸汽压力仍然在24.2 MPa上下波动, 汽机高调门也在37%左右振荡。

由上面的现象可以推定, 机组的波动应该是由汽轮机DEH 引起的。

汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制分析作者：焦敬东来源：《科技创新导报》2012年第27期摘要：对于整个电力系统产生稳定性因素的就是汽轮机阀门流量的特性，通过电网的建立以及相关的机械设备系统的模型，可以了解和研究关于汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响。

通过详细的数学分析和研究发现，汽轮机阀门流量特性不稳定的时候，将会导致原动机周期的波动。

对于这种情况，要及时的调整并制定出新的汽轮机系统控制策略，新指定的策略必须要对于微分的控制器的进行合理的调节，这样对于系统的阻力有大幅度的增加。

关键词：汽轮机阀门流量特性调速系统控制策略中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0076-01在当今发电厂里大多采用DEH系统对汽轮机进行控制，擅长管理和控制各种汽阀门是DEH系统中最优质的用途，在DEH系统中必须将指令由流量转化为阀门的开度，所以流量和阀门的开度有着相当密切的关系，也就是阀门流量的特性曲线。

若汽轮机阀门实际流量和原来流量特性曲线并没达到一致时，就会出现大的控制偏差。

将会对整个机组的安全及变负荷的能力产生一定的影响，最为严重的是使系统发生强烈的振荡，发生这样的现象对于正在高速运转的汽轮机来说是很不安全的。

而事实上，因为制作安装的工艺都不一致、阀门长期的磨损，甚至是阀门设计行程和实际行程不一样，这些原因都可以使阀门流量和原来流量的特性曲线不一样，这就要去对阀门流量的特性曲线进行调整，使得汽轮机运行自身的稳定性和经济性有一定的提高和发展。

1汽轮机阀门流量特性的分析汽轮机流通部分根据经济功率而设计的，机组用喷嘴配汽的方式进行顺阀的运行，汽轮机第一级为调节级，调节级为喷嘴组，当蒸汽经过主汽门以后才可以开启汽门慢慢的通向调节级。

所以说，嘴配汽的特点就是部分负荷的时候自身的经济性能比较好较好。

因为各个喷嘴之间都会存在一定的间壁，各个调节的汽门已开还是会有一部分进汽，即使在最大的功率下进行调节级还是会损失。

GE 9FB型燃机中IBH对机组性能工况影响分析摘要：随着燃气轮机技术不断完善和天然气能源开发应用的比重不断加大，燃气轮机发展迅速，正在成为世界火电的主要动力和许多国家经济发展的关键技术。

而随着我国“西气东输”国家重大工程实施和东南沿海地区液化天然气（LNG）进口与气站建设，燃气轮机及其联合循环电站发展应用前景广阔。

本文主要介绍GE 9FB型燃机中IBH的加热原理、主要作用、性能分析以及在生产中如何有效利用IBH以达到机组安全经济运行的目的。

关键词：燃气轮机；压气机；燃烧室；IBH0引言GE 9FB型燃机是在9FA的基础上进行升级改进的。

由18级轴流式压气机、18个低NOx燃烧器组成的燃烧系统、3级透平和辅助系统组成。

为了解决用户最为关注的问题，在提高机组运行可靠性的同时，提高压气机的耐久性和可用率。

9FB燃机通过综合减少抽气冷却流量、燃烧室压损、进气压损，增加抽气流量控制来整体优化性能。

9FB燃机进气加热系统原理图如图2所示，该系统通过将少量压气机排气抽出，回送到压气机进口，实现对压气机进气加热。

当控制系统输出不同的电流时，经I/P（电流/电压）转换后，控制阀在不同的作用下开度不同。

它是将压气机排气温度信号CTD作为进口抽气加热空气流温度，再测量VA20-1控制阀进口温度和压力降。

根据这些参数，以及利用制造厂提供的调节阀流量特性曲线，可以计算出不同阀门行程时的质量流量。

而控制阀的进口压力和压力降又是压气机进口可转导叶的函数。

此调节阀可以确保压气机抽气流量是进口可转导叶的单值函数，呈线性关系。

图3表明了这样的函数关系。

根据GE资料，IBH在IGV开度开至63°关，IGV关至57°开。

在IGV角度增加的过程中，进气抽气加热控制阀在IGV开度大于42°且转速＞95%时打开，到63°时关闭。

在IGV角度减少的过程中，当IGV角度为57°时，打开进气抽气加热控制阀，当转速<95%时关闭。

TPRI江苏华美热电有限公司1、2号机组阀门流量特性试验及滑压曲线优化方案西安热工研究院有限公司二〇一六年十月目录1.编制目的 (2)2.适用标准 (2)3.试验内容 (2)4.试验条件 (3)5.阀门流量特性试验方法及步骤 (3)6.滑压曲线优化试验内容及步骤 (5)7.试验注意事项 (5)1. 编制目的DEH中的高调门动作情况直接影响着火电机组的实发功率和主汽压力的运行品质，恰当的高调门流量曲线和阀门重叠曲线，是提高AGC发电品质、一次调频动作质量的关键因素之一。

由于调试、安装、机组大小修、设备装置的漂移等原因，在运机组会发生高调门曲线和重叠曲线偏离理想值的现象，有时甚至会发生一次调频质量下降和AGC品质下降的情况。

汽机高调门特性曲线优化试验，通过试验确认汽机高调门开度和主汽流量的关系，拟合出高调门全行程开度流量特性，计算、试验、校正顺阀方式下的高调门重叠度函数。

滑压曲线的设置合理性，直接影响着机组效率及调功能力。

原始初设滑压曲线由设计参数得出，以机组郎肯循环热效率为优先，未考虑调门节流损失及阀门线性磨损情况。

通过滑压曲线优化，找出各个负荷点最佳压力设定值，在保证机组调功裕度的前提下，基于实际调门特性，降低节流损失，达到节能提效的目的。

编写本方案的目的是规范1、2号机组阀门流量特性试验及滑压曲线优化调试行为，确保设备、人身不受伤害。

保证系统调试保质、保量、有序进行。

2. 适用标准DL/T656—2006 火力发电厂汽机控制系统验收测试规程DL/T824—2002 汽轮机电液调节系统性能验收导则DL/T711—1999 汽轮机调节控制系统实验导则国能安全[2014]161号《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》《电厂汽机运行规程》DEH厂家技术资料DCS厂家技术资料3. 试验内容3.1 阀门流量特性试验●汽机高调门开度和蒸汽流量对应数据的试验测定。

●汽机高调门开度/蒸汽流量特性曲线的拟合。

阀门流量特性曲线图及分类阀门的的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。

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。

阀门流量特性可定义为：被控介质流过阀门的相对流量，与阀门的相对开（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。

一般来说分为直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种！具体描述及优点如下：一，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。

线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。

单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。

流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。

二，等百分比特性（对数）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。

等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。

所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。

三，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。

流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

四，快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快就能达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故被称为快开特性。

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，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。

在一般情况下，球阀和蝶阀通常不被做调节之用，如果做调节用，也是在开度很小的情况下才起到调节作用，一般可以归为快开型，而真正作为调节用的大部分基本上是截止阀，把阀头加工成如抛物线形锥形、球形等，都会用不同的曲线特性，一般来说作为调节，基本上百分比的特性用的比较多。

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。

当前，调节阀被广泛的应用于电站行业，尤其是在锅炉系统中更为常见。

例如：锅炉旁路系统、主给水系统、减温水系统等。

并且调节阀性能的好坏直接影响着整个系统的运转，因此，合理的设计及选取调节阀对于整个系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。

随着电站行业的迅速发展，对调节阀的要求也越来越高，调节阀往往要在一个较大的流量范围内高度精确地调节或控制流体的流动，并且能根据阀杆的规定运动方式预计流量。

因此，流量调节、调节范围及调节特性是设计及选取调节阀时所必须考虑的因素。

一、流量特性调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的流量与阀瓣升程值之间的关系。

通常用流量与阀杆位置或升程的关系曲线表示。

在实际工况中，由于多种因素的影响，通过阀门的流量可能随压降而变化。

为了便于分析，我们先假定阀门的压降不变，然后再引申到真实情况进行分析，前者称为阀门固有流量特性，后者称为阀门工作流量特性。

1、固有流量特性我们经常用到的固有流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开特性。

图3为这4种流量特性的关系曲线图，图4为不同流量特性的阀瓣形状。

图3 理想的固有流量特性图4 不同流量特性的阀瓣形状直线流量特性是指调节阀的相对流量与阀杆相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。

具有此特性的阀门在开度小时流量相对变化大，灵敏度高，不易控制，甚至发生振荡；而在开度大时，流量相对变化值小，调节缓慢，不够及时。

等百分比流量特性也称为对数流量特性，它是指阀杆单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。

在小开度时，调节平稳缓和；在大开度时，调节灵敏有效，从图3可看出，等百分比特性在直线特性下方，因此，在同一位移时，直线阀通过的流量要比等百分比大。

抛物线流量特性是指阀杆单位位移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，它介于直线特性与等百分比特性之间，相对来说此特性应用较少。

快开特性在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快达到最大；此后再增加开度，流量变化很小。

汽轮机启动及运行工况流量特性曲线优化摘要：社会经济的不断发展，相应的生态环境问题也日益突出。

煤炭作为我国主要的能源消耗，2019年全国煤炭消耗28.04亿吨，占能源消耗总量的57.7%。

在煤炭消耗的过程中，会排放大量的二氧化硫与二氧化碳，2019年大气中二氧化碳的浓度平均水平已经达到了410.5%。

可见，汽轮机的启动及运行不仅影响到企业的经济收益，还影响到人类的生活环境。

只有加强对汽轮机进行节能运行管理，才能推动可持续发展战略的落实。

基于此，本篇文章对汽轮机启动及运行工况流量特性曲线优化进行研究，以供参考。

关键词：汽轮机；启动及运行；工况流量特性；曲线优化引言汽轮机是发电厂的主要装置之一，加强机组设备管理对保障发电厂的生产效益有积极帮助。

树立预防为主的理念，在监控机组设备运行工况的基础上，及时发现异常振动，并进一步调查振动发生的位置、引发振动的原因，在完成故障诊断后立即展开维修，才能将异常振动对机组运行造成的不良影响降至最低。

因此，在开展汽轮机启动及运行管理中如果发现有故障问题，应重点对故障部分展开分析，在诊断故障原因后采取有效措施予以解决。

汽轮机的阀门流量特性曲线主要用于表征主蒸汽流量与高调门开度之间的关系曲线。

DEH系统的流量特性曲线与实际汽轮机的流量特性曲线偏差较大时，将直接影响机组的一次调频及负荷响应能力，严重时将导致阀门在某一开度出现间歇性摆动，造成阀门LVDT断裂等恶性事故。

1汽轮机运行工作的主要内容汽轮机的基本工作原理从能量转换方面而言，是将机械运行过程中的热能蒸汽运用汽轮机内部喷嘴的膨胀而将其转变为汽流动能。

在工作进行时需要内部动叶片将机械能进行转换，从而形成反动式叶片，增加汽轮机内部叶片膨胀的概率，使热能转化成工作所需的机械能带动整台机械的运行。

汽轮机在工作过程中不可避免蒸汽的流动，若叶片的运转力度不足会增加内部机械设备的危害，应提高对汽轮机作用力的关注力度，保证汽轮机于不受外界因素影响，跟随其负荷变化而转换原有工作模式，减少级内损失问题出现的概率(喷嘴、静叶、动叶造成的损失)。

一次调频动作引起负荷波动的问题
一、现象：
机组运行工况：机组控制为功控模式，在升负荷过程中，高调阀门逐渐开大，主汽压力由于炉侧迟延性较低水平运行，当开度大于35%左右，一次调频动作，高阀门会逐渐出现上下大幅波动，从而引起负荷发散性波动。

二、分析：
一次调频为开环控制，为有差调节。

一次调频动作时，一次调频回路会根据转速偏差计算出相对电网功率，叠加在负荷指令中，来直接平衡因功率不平衡引起的频差。

当时机组处于升负荷过程中，主汽压力逐渐降低，阀位开度逐渐开大，根据图1阀门流量参数特性曲线图可以看出，当阀门大于开度大于32%后，阀门基本不在截流，调阀负荷可控性变差，当机组调频负荷指令发出，阀门会紊乱性波动，故引起负荷波动。

图1、阀门流量参数特性曲线图
三、解决方案：
1、建议升负荷时先提锅炉压力，待压力升起后升负荷，或者控制负荷升速率（阀门开度建议保持在30%以下）；
2、降低触发二次调频频差范围，降低到±20转，由于二次调频为闭环控制，可以有效调整频率重新达到稳定状态。

四、结果：
经过修改二次调频参数，以及对运行人员技术讲解和操作培训后，该问题得到很好解决。

SIS数据分析优化汽机阀门流量特性曲线发表时间：2018-08-06T16:38:40.430Z 来源：《电力设备》2018年第11期作者：许斯顿[导读] 摘要：针对汽机阀门流量特性不线性的情况，通过对历史数据的采集分析，对实际的汽机调门-流量特性进行辨识，并通过优化使汽机调门流量曲线线性化的方法。

（广东珠海金湾发电有限公司广东珠海 519000）摘要：针对汽机阀门流量特性不线性的情况，通过对历史数据的采集分析，对实际的汽机调门-流量特性进行辨识，并通过优化使汽机调门流量曲线线性化的方法。

关键词：阀门流量特性：SIS数据：重叠度Analysis of SIS data flow characteristic curve based on the optimization of turbine valvesXU Sidun（Guangdong Zhuhai Jinwan Power Company Limited equipment thermal control division）Abstract: According to the flow characteristics of turbine valve is not a linear case, through the analysis of historical data, the actual turbine valve flow characteristics were identified, and the method of turbine valve flow curve linearization by optimizing.Key words: The valve flow characteristics: SIS data: overlap1.前言：汽机调门流量特性是指流经汽机调速汽门的蒸汽流量与开度的对应关系。

由于汽轮机调门的开度—流量呈非线性关系，而此非线性关系对汽轮机的控制是十分不利的，所以必需通过调门流量特性曲线修正，使总阀位给定与总进汽量呈线性关系，才能达到有效地控制汽机的目的。

浅谈汽轮机顺序阀门控制摘要：介绍电厂汽轮机顺序阀门控制原理，列举工程中的实际应用经验，揭示了汽轮机阀门管理设计的科学性以及在调试和应用中需要掌握的知识点。

一、前言现代大、中型发电厂组中汽轮机均采用数字电液控制系统即DEH进行控制，各进汽阀门是由电信号控制、高压油动机驱动。

其中进汽阀门的管理显然是DEH系统的重要功能，特别是顺序阀控制其管理程序更为科学和复杂。

在调试和实际应用中顺序阀控制的参数整定同样非常严谨。

如果参数整定不当则单阀与顺序阀的切换扰动过大，汽轮机主要运行参数出现异常，影响机组的安全。

由此可知顺序阀门控制的参数整定是DEH调试的一项重要内容。

二、DEH阀门管理功能新建机组在试运期间一般采取全周进汽的单阀运行方式，使得转子和定子的温差较小，在变负荷运行时温差影响较小，有利于机组初期的磨合。

另外在机组启动过程或调峰方式运行时，也同样需要采用单阀控制。

但单阀运行，高压调节阀都参与开度调节，且一般高压调门开度不大，蒸汽通过调节阀门时有较大的节流损失。

机组运行要求尽量减少调节阀门的节流损失，提高汽轮机的效率。

通常阀门的节流损失在阀门接近全关或接近最大流量时达到最小。

顺序阀门控制方式下，只有一个高压调节阀进行开度调节，其余的阀门保持全开或全关，这样减少了节流损失，提高机组热效率。

图1为顺序阀门控制和单阀控制的热效率比较曲线，从中能明显的看出两者之间的差异。

如此，机组运行过程中，为了机组热效率或满足其它工况，需要在单阀控制方式和顺序阀控制方式之间相互切换。

这样就要求有一套复杂的阀门管理程序来完成。

通过阀门特性，准确的计算出不同工况、不同阀门的控制方式，和不同蒸汽流量下对应的各个阀门开度，实现阀门开度调节；同时实现在不对机组运行产生扰动的情况下，进行单阀和顺序阀控制的平衡切换。

三、阀门控制原理阀门管理程序接受的控制信号是蒸汽流量，通过程序计算将蒸汽流量信号转换成相应的阀门开度，在单阀方式时，高调门的开度都是一样的，计算较为简单，在顺序阀方式时，需要确定阀门的开启顺序，单独计算各个阀门的开度。