汽輪機的數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)(DEH)是一個相對獨立的系統(tǒng)。主要的功能有轉速控制、負荷控制、閥門控制、閥門管理、應力計算、應力限制、負荷限制、保護跳閘、ATC等。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，單元機組的容量越來越大，鍋爐、汽輪機發(fā)電機組及其輔助設備已構成一完全不可分割的整體。單元機組并網后，在滿足一定的條件下，DEH可切到自動調度系統(tǒng)(ADS)模式，此時汽機由分散控制系統(tǒng)(DCS)控制，相當于機組的一個執(zhí)行機構，參與機組的協(xié)調控制。在汽輪機DEH中，閥門流量特性曲線是一個重要的函數(shù)，其與閥門實際特性的吻合性將直接影響DEH的控制效果。文獻[1]通過試驗，測試出各個閥門的實際流量特性，在此基礎上修正順序閥時的流量特性曲線和閥門重疊度；文獻[2]在已知單個閥門特性的基礎上，通過作圖法確定閥門的合理重疊范圍。本文通過調試過程中出現(xiàn)的2個實例，介紹了在實際過程中出現(xiàn)的閥門特性曲線與實際不符合的處理辦法。

1 實例一
    江蘇某電廠一期工程2×600MW機組采用N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機。機爐協(xié)調控制策略是鍋爐調節(jié)機前主蒸汽壓力，汽機調節(jié)發(fā)電功率。在機組調整試運后期，機組投入?yún)f(xié)調。在負荷小于550MW下，機組能夠穩(wěn)定運行；當負荷將近600MW時，機組發(fā)電功率、機前壓力等參數(shù)出現(xiàn)較大波動，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時機前主蒸汽壓力在額定壓力24.2MPa左右波動，波動的幅度約為0.8MPa，機組發(fā)電功率在590～610MW波動，汽機高調門開度在36%～40%波動，中調門全開，鍋爐的燃燒系統(tǒng)、配風系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等隨著機前主蒸汽壓力的波動而振蕩。
    分析系統(tǒng)產生波動的原因，發(fā)現(xiàn)機組發(fā)電功率波動幅度在20MW左右，而且波動的速度很快。初步分析，問題應該不是由鍋爐側引起的。為此，在機組發(fā)電功率為600MW時，解除機爐協(xié)調控制，轉成汽機跟隨模式。此時，鍋爐的給煤量不變，如果煤質不發(fā)生變化，則鍋爐給水也不會發(fā)生變化，這樣可認為鍋爐對整個系統(tǒng)的變化基本不會產生影響。機組轉為汽機跟隨模式后，機前主蒸汽壓力仍然在24.2MPa上下波動，汽機高調門也在37%左右振蕩。
    由上面的現(xiàn)象可以推定，機組的波動應該是由汽輪機DEH引起的。通過檢查DEH的邏輯，找到了汽輪機高調門的流量特性曲線(如圖1所示)。

        圖1 汽輪機高壓調門的流量特性曲線
                                  
    從圖1中可看出，閥門開度大于30%時已經進入了大閥區(qū)，此時理論上閥門開度的變化對流量的影響很小。而機組在帶600MW負荷時，高調門開度已達到了37%，此時根據(jù)流量特性曲線，增加1%的蒸汽流量，需調門開度增加3.19%。在這種工況下，如果機組由于某種原因產生擾動，導致機前主蒸汽壓力升高(或降低)，這時就要求增加(或減少)通過汽機的蒸汽流量，以保持機前壓力的穩(wěn)定。如果圖1的特性曲線與閥門實際特性相符，隨著閥門的調節(jié)，機前主蒸汽壓力將逐漸趨于穩(wěn)定，機組擾動將被消除。但從實際情況看，系統(tǒng)并沒有趨向穩(wěn)定，隨著機前蒸汽壓力的增大，根據(jù)閥門特性曲線增加閥門開度以加大蒸汽流量，但閥門開大后機前主蒸汽壓力迅速下降，說明蒸汽流量的增加超過了特性曲線計算的值；機前主蒸汽壓力下降又要求閥門關小以保持壓力的穩(wěn)定，而閥門關小后機前主蒸汽壓力又迅速上升，說明蒸汽流量的減少又超過了流量特性曲線計算的值。如此即形成了機前蒸汽壓力和調門開度的振蕩。
    從上面分析看，在閥門開度較大的情況下，汽輪機閥門流量特性曲線與實際情況不相符，實際蒸汽流量隨閥門開度的變化大于曲線所計算的值。
    為此，在咨詢了汽輪機廠家之后，對閥門特性曲線進行了修正。由于特性曲線只在閥門開度較大的情況下才偏離實際，因此只在大閥區(qū)內進行了修正。圖2顯示了特性曲線的修正。

        圖2 特性曲線的修正
                                  
    從圖2中可以看出，曲線的主要修正使得在調門開度30%～40%之間特性曲線的斜率變小。這是因為在這一閥門開度區(qū)間，閥門開度的變化仍然對蒸汽流量有一定影響。在原曲線中增加1%的蒸汽流量需增加3.19%的閥門開度，修改后只需增加1.9%。曲線修改后下裝至過程處理單元(DPU)，在實際的運行中顯示，修改后的曲線與實際情況較為吻合。機組在汽機跟隨模式下，DEH能較好地控制機前蒸汽壓力；而在機爐協(xié)調模式下，對機組的發(fā)電功率也能較好地控制。
    如果無法對特性曲線進行修改，也可以從以下兩方面減少或避免機組的波動：(1)避免閥門在大閥區(qū)工作；(2)減少汽機主控PID的比例系數(shù)，增大PID的積分時間，使得汽機對偏差的響應變慢，從而降低機組的波動。由于機組的波動是由特性曲線與實際偏差引起的，因此修改曲線才是主要的解決辦法，其他的方法只是輔助的手段，只在曲線無法修改或修改后效果不滿意的情況下才使用。

 2 實例二
                                  
    江西某電廠一期工程2×600MW機組采用N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排氣凝汽式汽輪機。機爐協(xié)調控制的策略是鍋爐調節(jié)機前主蒸汽壓力，汽機調節(jié)發(fā)電功率。在機組168h試運之前已進行了協(xié)調變負荷試驗，負荷變化率為12MW/min，變負荷范圍為450～540MW，在變負荷的過程中發(fā)電功率、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度等參數(shù)都處于較理想的狀態(tài)。在機組168h試運結束后1個多月，機組試投順序閥。為此，在機組負荷為550MW時從單閥控制轉為順序閥控制，此時主蒸汽壓力為24.2MPa。切換后3、4號高調門為全開位置，1號高調門在接近全開位置，2號高調門在5%以下。
    從運行的工況看，機組的波動較大，并且機組發(fā)電功率和機前主蒸汽壓力朝相反的方向波動，即在調節(jié)的過程中，發(fā)電功率增加時主汽壓力下降，發(fā)電功率減少時主汽壓力上升。這說明機組發(fā)電功率的波動不是由主汽壓力的波動造成的，由于此時主汽壓力是由鍋爐調節(jié)，故機組工況的波動不是由鍋爐側引起的。從發(fā)電功率和調門開度的關系分析，發(fā)電功率高于設定值時，1號高調門關小，調門關小后發(fā)電功率又迅速降低到設定值以下；發(fā)電功率低于設定值時，1號高調門開大，調門開大后發(fā)電功率又迅速增加到設定值以上。這說明汽機對偏差的響應過快，調門變化太大。解決機組運行波動的問題應該從汽輪機的調門特性考慮，適當?shù)匦薷拈y門特性曲線，使得閥門流量的分配更接近實際情況，減少機組的波動。
    為此，分析順序閥調門的特性曲線。圖3顯示了DEH中順序閥的特性曲線。

            圖3 順序閥的特性曲線
                                  
    圖3中顯示，隨著流量指令的增加，3、4號高調門先開，在流量指令為60%時3、4號高調門全開；流量指令在57.7%時1號高調門開始開啟，到86.6%時1號高調門全開；流量指令在85.6%時2號高調門開始開啟，到100%時2號高調門全開。各調門之間有一定的重疊度。
     閥門特性曲線的修改應該在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎上進行，由于機組投入正式運行才1個多月，還沒有進行閥門曲線的標定，因此只能根據(jù)具體的現(xiàn)象作一定的修改。針對機組在550MW運行時波動較大，在此段曲線進行修改。此時，3、4號高調門全開，1號高調門在接近100%，2號高調門在5%開度以下。適當?shù)男薷?號高調門曲線的斜率，使得斜率變小，即閥門隨流量指令的變化率變小，從而使閥門開度變化減少，降低汽機對機組偏差的響應速度，減少機組的波動。另外還可以修改1、2號高調門的重疊度，減少他們之間的重疊，延緩2號高調門的開啟，從而達到同樣的目的。
    另外，機組在這種工況運行時，1號高調門接近全開，2號高調門接近全關，而調門在接近全開和接近全關時線性度都比較差，因此不適宜長時間停留在這種狀態(tài)，如果由于發(fā)電負荷的要求必須停留在該負荷點，建議由順序閥控制狀態(tài)切到單閥控制狀態(tài)。

3 結論
    閥門特性曲線是汽輪機DEH中一個重要的函數(shù)。如果曲線與閥門實際特性不相符，將直接影響機組的調節(jié)控制。在機組實際運行過程中，如出現(xiàn)曲線偏離實際情況，可以根據(jù)機組運行情況進