某电厂#3机组阀门全行程试验时负荷波动原因分析与对策

某电厂 #3机组阀门全行程试验时负荷波动原因分析与对策

李佳展

广州东方电力有限公司 广东省广州市 510000

摘 要:针对某电厂#3机组在做阀门全行程试验过程中，出现负荷波动现象进行研究分析，并逐步排查找到原因，并提出可控的防治措施。

关键词：阀门全行程试验；负荷波动大；防治措施

一、事件经过：

2020 年 06 月 16 日 02:17 #3机组退出AGC，有功功率：168MW；无功功率：8MVAR；定子电压：19.27KV；定子电流：5050A；转子电压：137V；转子电流：1353A； 汽轮机转速：3000r/min，主蒸汽压力 15.5MPa，参数达到试验要求，做#3机主机阀门全行程试验，当时机组状态是：退出机组协调，DEH 功率控制回路投入、DEH 调节级压力控制回路投入。

首先，做 A 侧主汽门（TV1） 全行程试验正常；3:03 接着进行 B 侧主汽门（TV2）全行程试验，B侧主汽门（TV2）关闭后恢复开启过程中卡在 43.2mm 位置（约 20% 开度），同时机组有功、无功等参数出现周期性波动，采取措施开启 B 侧主汽门无效，退出 AVC 增加无功调整后波动仍然存在，3:22 按调度令#3 机紧急打闸停机，发电机解列，炉MFT。

机组参数波动范围：有功功率：179MW—132MW 之间波动；无功功率： 30MVAR— -68MVAR 之间波动；定子电压： 18.67KV— 19.45KV 之间波动；定子电流：3970A—5600A 之间波动；转子电压：0V—274V 之间波动；转子电流：1024A—1438A 之间波动。

二、控制系统检查和原因分析

1：为了确认TV2 阀门是否卡涩，对 TV2 阀门两次开启试验，阀门仍然停留在同一位置，具体见下图。试验结论是TV2阀门存在故障，需要解体检查处理。

图中曲线---红色：有功功率；黄色：TV2 阀位开度；蓝色 TV2 阀门指令

2：#3机组TV1、TV2 全行程试验时的相关参数曲线，比对 TV1、TV2 试验时的波动情况，见图A。图A前半部分为TV1 全行程试验曲线，后半部分为TV2 全行程试验曲线。比对TV1、TV2 试验曲线有功功率波动情况发现，TV1 试验时，功率也有波动问题，不过它是趋向于收敛；而 TV2 试验时，功率是发散波动。从算法中可以看出，TV1、TV2 全行程试验由同一套控制算法和参数控制， 但控制效果不同，起作用的控制因素有 DEH 功率控制回路及调节级压力控制回路。

图A中曲线---红色：有功功率；黑色：TV2 阀位开度；蓝色TV2 阀门指令； 绿色：TV1 指令；洋红色：TV1 开度位置

进一步分析本次#3机组 TV1、TV2 主汽门全行程试验时 DEH 功率控制回路和调节级压力控制回路的控制效果，具体见图B、图C。

图B中曲线---红色：有功功率；黑色：TV2 阀位开度；蓝色TV2 阀门指令；绿色：TV1 指令；洋红色：TV1 开度位置；浅蓝色：功率回路给定；浅绿色：机组实际有功功率，褐色：功率回路调节器输出

从图B曲线中可以看出，功率回路调节器输出在TV1、TV2 主汽阀试验时调节器调节作用较弱且没有出现波动输出，因此判断波动的主要原因不在功率回路。

图C中曲线---红色：有功功率；黑色：TV2 阀位开度；蓝色 TV2 阀门指令；绿色：TV1 指令；洋红色：TV1 开度位置；浅蓝色：功率回路给定；浅绿色：机组实际有功功率，褐色：功率回路调节器输出

从图C曲线可以看出，DEH 调节级压力控制回路在TV1、TV2 全行程试验时给定值、试验参数、控制流程完全相同条件下，TV2 调节级压力响应是TV1 的两倍。TV1全行程试验时，全关 TV1 由GV2、GV4、GV6负责完成负荷调节，其调节级压力是收敛的；而 TV2全行程试验时，全关 TV2由GV1、GV3、GV5负责完成负荷调节，调节级压力变化是扩散的。由此验证GV1、GV3、GV5 阀门的流量特性已经偏离原有的设置值。

三、B 侧主汽门（TV2）故障分析处理

为了查明原因，对#3 机组 B 侧主汽门进行阀门开启试验，通过试验确认 B 侧主汽门阀杆开启行程对应油动机开度43.2mm 位置时不能再往上开启，阀门前后压差大，该侧主汽门进汽不正常，初步判断主汽门预启阀故障，导致主阀不能开启。

解体B 侧主汽门，发现该主汽门的预启阀已松脱，阀杆无法带动预启阀（见下图）。分析 B 侧主汽门全行程试验过程中预启阀脱落，起不到预启作用，主阀在蒸汽压力作用下无法打开。

四、功率波动原因分析结论

（1）DEH功率控制回路不是造成功率波动的主要原因。

（2）本次功率波动的主要原因是 DEH调节级压力控制回路的调节参数与调节对象不匹配引起，具体为 GV1、GV3、GV5阀门实际流量特性偏离控制回路的原有设置值。由于 DEH调节级压力控制回路是快

速随动作用回路，被调量响应特性的刚性变化会引起调节作用加强， 以致于恶性循环，调节器输出指令也大幅度变化，因此高调阀门大幅度波动导致有功功率波动。

（3）阀门试验过程 TV2阀门卡在 43.2mm位置，主汽门无法及时开启，随着试验时间的加长，GV1、GV3、GV5进入阀门开度与流量控制的拐点区，加剧了高调门大幅波动，导致发生功率波动事件。

五、整改措施

1、立即安排#3机组 B侧主汽门（TV2）解体检修，更换一套合格的主汽门阀芯，按规程要求测试行程并静态试验合格，彻底解决卡涩问题，恢复 B侧主汽门正常状态（已完成）。机组启动后进行汽门严密性试验。

2、制定对#3 机组DEH 调节级压力控制回路和功率控制回路扰动试验方案以及阀门特性曲线试验方案，经批准后进行试验，根据试验结果优化DEH 调节级压力控制回路和功率控制回路调节参数。

3、在完成优化DEH 调节级压力控制回路和功率控制回路调节参数之前，暂停进行#3 机主机阀门全行程试验，保留#3 机主机阀门松动试验。

4、在完成优化DEH 调节级压力控制回路和功率控制回路调节参数后，严格按规范确认试验结果符合要求，恢复阀门全行程试验。

5、完善运行规程，制定处理同类异常情况的相关规定。

六、结束语

机组发生负荷波动时，需根据表计变化和设备异常象征，查清故障的性质、原因，迅速处理故障。通过有针对性地采取各项整改措施，大大降低因设备缺陷和DEH调节级压力控制回路的调节参数与调节对象不匹配引起负荷波动，消除了设备不安全隐患，保证机组安全运行。

参考文献：

1 王爽心，郭晓霞。汽轮机数字电液控制系统。北京；中国电力出版社，2004

2 孙为民，关红只，乔永生。汽轮机运行与检修技术。北京，中国电力出版社，2012