２０１２年３月第ｌ５卷第５期 贵州电力技术 ２０１２，Ｖｏｌ，１５，Ｎｏ．３ ＧＵＩＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 发电研究 Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
３００ＭＷ汽轮机阀门流量特性测试及分析
柏毅辉
（贵州电力试验研究院，贵州贵阳５５０００２）
摘要：通过实例介绍了调速汽门流量特性测试的方法，并对测试结果进行了分析，对优化汽轮机阀门管理、提高机 组可控性能具有较好的借鉴作用。 关键词：汽轮机阀门；流量特性；测试；分析 文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１２）０３—００１８—０３中图分类号：ＴＫ２６文献标识码：Ｂ
某３００ＭＷ火力发电机组汽轮机为哈尔滨汽轮 机厂生产的Ｎ３００—１６．７／５３７／５３７（７３Ｂ）亚临界、一
次中间再热、高中压合缸、单轴、两缸两排汽、反动凝 汽式汽轮机，调节保安系统为高压抗燃油系统，调节
阀数量为６个高压调节汽门、２个中压调节汽门，阀 门运行方式采用“顺序阀”或“单阀”方式（在高负荷
时采用顺序阀方式，喷嘴调节；低负荷采用“单阀” 方式，节流调节），调节控制系统为新华控制工程公
司生产的ＤＥＨ—Ｖ数字电液系统，于２００５年９月投 产，２０１１年７月在机组大修后，对其开展了阀门流 量特性测试。
ｌ 阀门流量特性测试情况
测试内容包括主要包括两方面：一方面是维持主
蒸汽压力、温度及其它主要参数稳定，汽机高压调节 汽门在“顺序阀”方式下运行，ＤＥＨ控制方式采用“阀
控（操作员自动）”方式，由运行人员改变ＤＥＨ目标
值，各高压调节汽门按设定顺序依次动作，测试流量 指令（总阀门指令）与蒸汽流量之间的特性关系；另一
方面是维持主蒸汽压力、温度及其它主要参数稳定， 在初始状态为汽机各高压调节汽门全开工况下，由热
控专业人员单个改变高压调节汽门阀位指令，测试出 各高压调节汽门“阀位一流量”特Ｉ生关系。
（１）指令与实际蒸汽流量之间的特性关系测试
解除机组ＡＧＣ和一次调频功能，汽机高压调节 汽门Ｔ作在顺序阀运行方式下，试验开始前保证所
有高压调节汽门全开，ＤＥＨ选择“阀控”方式，人Ｔ 以步长为５ＭＷ（总阀位指令约１．７％）、速率３ＭＷ／
［ｎｉｒｌ（总阀位指令约１％／ｍｉｎ）减小给定流量的目标
值，让各高压调节汽门依次关闭，直到按顺序应最后
．１ ８・ 关闭的调节汽门开始关为止；然后以同样的方法增 加给定流量的目标值，让各高压调节汽门依次开启，
直到所有阀门都全开。该试验过程中在每步指令下 停止约５ｍｉｎ左右，等待锅炉侧调整主汽压力、温度
到试验初始值附近，要求主汽压力＝初始值±０． １ＭＰａ、主汽温度＝初始值±３～５℃。该试验过程所
记录的ＤＥＨ流量指令（总阀门指令）与蒸汽流量之 间的实际关系曲线如图ｌ。 顺序阀流量指令一开度一蒸汽流摄宴际关系图（升降俩荷时比）
Ｉ 蒸汽流量升一蒸汽流最降…ＧＶｌ／２）ｆ／￣ （；ｖ３开度 Ｇｖ４开度｝ ｌ ！ ！ ．．！ ！ 兰 竺
图１ 顺序阀开、关过程指令与实际流变化曲线 （２）单个高压调节汽门“阀位一流量”特性关系 测试 解除机组ＡＧＣ和一次调频功能，汽机高压调节 汽门工作在顺序阀或单阀运行方式下，保试验开始
前证所有高压调节汽门全开，ＤＥＨ选择“阀控”方 式，人工以一定的步长和速率（１００％～６０％段步长
为２０％、速率为２０％／ｒａｉｎ；６０％～５０％段步长１０％、 速率为１０％／ｍｉｎ；５０％～０％段步长５％、速率５％／
ｒａｉｎ）逐渐减小被测阀门的开度设定输ｍ指令，让被
测高压调节汽门逐渐关闭，直到该阀全关为止；然后 第３期 柏毅辉：３００ＭＷ汽轮机阀门流量特性测试及分析
以同样的方法增加该阀的开度设定输出指令，让被
测高压调节汽门逐渐开启，直到该阀全开。该试验
过程共要完成对６个高压调节汽门的测试，且在每 步指令下停止约５ｍｉｎ左右，等待锅炉侧调整主汽压 力、温度到试验初始值附近，要求主汽压力＝初始值
±０．１ＭＰａ、主汽温度＝初始值±３～５ｃＩ＝。该试验过 程所记录的各阀门开度与蒸汽流量之间的实际关系
曲线如图２。
图２ 实测的各高压调门流量特性
２测试结果分析及评价
汽机高压调门流量挣陛测试分两部分进行，顺序
阀下高压调门整体流量特性测试主要考察的是负荷 升降过程中，各高压调节汽门依次动作时，ＤＥＨ调节
蒸汽流量的线性和连续性；而各高压调门“阀位一流 量”特性测试主要考察的是单个高压调节汽门自身的
流量特性。结合这两方面的测试结果分析： （１）从图１可以看出： ａ．在整个升降负荷过程中，汽机各高压调节汽
门能按照设定的顺序依次开启或关闭，该机组顺序
阀方式下开阀的次序为：ＧＶ１、２一Ｇｖ４一Ｇｖ５一Ｇｖ６ 一ＧＶ３，关阀则反之。
ｂ．测试的流量指令段为１８５～３００ＭＷ（总阀位 指令６１．７％～１００％）段，由于受机组实际运行情况 限制，流量指令在０—１８５ＭＷ（总阀位指令０％～
６１．７％）段的试验没能进行。 ｅ．在整个测试段，ＧＶ３、ＧＶ４、ＧＶ５、ＧＶ６四个阀 门有开关方向的动作。其中ＧＶ３、ＧＶ６两阀的动作
幅度为Ｏ％～１００％，ＧＶ５的动作幅度为１ １．８％～ １００％，ＧＶ４的动作幅度为７４．８％一１００％。 ｄ．在整个测试段，除流量指令在２４０～２７５ＭＷ
（总阀位指令在８０％一９１．７％）段外，流量指令与实 际流量之间有较好的线性关系；除ＧＶ４外，各阀门
的衔接较好，在重叠变化段没引起实际流量大的停 顿或突变。
ｅ．在升和降的过程中，两流量曲线基本重合，
说明迟缓率可以满足要求。 ｆ．在总流量指令２４０—２５２ＭＷ段（总阀位指令
８０％一８４％段）流量有停顿，指令变化时相应的蒸 汽流量和机组负荷几乎没发生变化，这一段的调节
作用依靠ＧＶ６的初始开度阶段（０％～１８％）来完 成，说明ＧＶ６在该开度段变化时几乎不会引起实际 流量发生变化。机组运行中进人该段后，会使有功 功率调节迟缓，造成一次调频、ＡＧＣ等不合格。
ｇ．在总流量指令２７０～２７５ＭＷ段（总阀位指令 ９０％～９１．７％段）实际流量变化的斜率较大，这一
段的调节作用主要依靠ＧＶ６的２６—１００％开度段完 成，说明ＧＶ６在该开度段变化时会引起较大的实际
流量变化。机组运行中进入该段后，如果有功功率 处于闭环控制状态，则极容易发生阀门晃动、机组功
率振荡的情况，这在当天测试开始之前机组实际的 功率发生了振荡的现象可以得到印证（当时为
ＣＣＳ、顺序阀工作方式），见图３。
图３ 机组功率实际运行中发生振荡的情况
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贵州电力技术 第１５卷
ｈ．ＧＶ６的阀门管理曲线与实际的流量特性的 差异较大，需要进行修改和优化。
ｉ．顺序阀方式下，阀门重叠动作段为：在流量
指令为ｌ８１．２～１８７ＭＷ（总阀位指令６０．４％～６２． ３％）段，ＧＶ４、ＧＶ５重叠动作，ＧＶ４的动作幅度为
４５％一１００％、ＧＶ５的动作幅度为０％～１２．５％；在 流量指令为２３７～２４１．２ＭＷ（总阀位指令７９％～ ８０．４％）段，ＧＶ５、ＧＶ６重叠动作，ＧＶ５的动作幅度为
４５．８％～１００％、ＧＶ６的动作幅度为０％～１２．６％； 在流量指令为２７１．８～２７４ＭＷ（总阀位指令９０．６％
～９１．３％）段，ＧＶ３、ＧＶ６重叠动作，ＧＶ３的动作幅度
为０％～１２．７％、ＧＶ６的动作幅度为４５．７％～ １００％；。另外，根据计算，在流量指令为１ １８．４～
１３０．５ＭＷ（总阀位指令３９．５％～４３．５％）段，ＧＶ１／ ２、ＧＶ４会重叠动作，ＧＶ４的动作幅度为０％一ｌ４．
１％、ＧＶ１／２的动作幅度为４５％一１００％。 ｊ．整个测试段蒸汽流量变化约３００ｔ／ｈ，在顺序
阀工作方式下，ＧＶ５的全行程段流量变化约１５０１／ ｈ、ＧＶ６的全行程段流量变化约１００ｔ／ｈ、ＧＶ３的全行
程段流量变化约５０ｔ／ｈ。 ｋ．整个测试段机组负荷变化约７７ＭＷ，其中在 ＧＶ５的全行程段负荷变化约３８ＭＷ、ＧＶ６的全行程 段流量变化约负荷变化约２６ＭＷ、ＧＶ３的全行程段
负荷变化约１３ＭＷ，由此计算出在测试参数的工况
下，蒸汽流量：负荷＝３．９：１左右。 （２）单个调门调节过程中，流量变化是呈非线
性的。其流量变化主要集中在１０％～４０％开度段， 是机组负荷调节的主要工作段，特别是在１０％～
３０％开度段的开度一流量关系间斜率很大（即开度 变化对实际流量的影响很大）。在１０％之前的开度
段为阀门预启阶段，４０％之后的开度段为阀门流量 的饱和段，这两个开度段开度变化对实际流量影响
较小。 （３）现ＤＥＨ阀门管理程序中设置的各高压调 节汽门的预启行程均为１１．０３％，各阀门管理曲线 也完全一致，但从图２试验结果来看，各高压调节汽
门预启阀行程实际上均不一致，流量特性也存在差 异，特别是ＧＶ６，因此需要重新计算和优化阀门管
理曲线的设置。 （４）在升行程和降行程过程中，各高压调节汽 门升／降流量曲线重合度不完全，说明这些高压调节 汽门存在一定的迟缓率，特别是ＧＶＩ、ＧＶ２、ＧＶ４比
较明显。建议一方面热工对各ＬＶＤＴ进行检查调 整，消除可能存在的线圈筒体固定不牢、铁芯连接处
松动或滑动时有死区、铁芯与线圈筒体中心线不在
一条线上垂直滑动而产生摩擦等现象；另一方面汽 机专业在下次检修时对调门的各机械连接机构进行
紧固检查。 （５）在其它阀门处于全开状态不变得情况下，
单个阀门全行程动作对机组负荷影响约有１５ＭＷ， 蒸汽流量的变化约有６０ｔ／ｈ。
３结束语
汽轮机的调速汽门是火力发电机组汽轮机侧最 重要的调节机构，其特性对机组控制性能的影响很
大也很直接。通过对其实际流量特性进行测试和分 析，能及时了解掌握阀门实际特性，发现所存在的问
题，有针对性地采取优化措施，有效地提高ＤＥＨ和 机组负荷控制系统的控制精度和控制的平稳性、连
续性，提高一次调频、ＡＧＣ对电网的适应能力，防止 发生有功负荷振荡。
贵州省科学技术基金项目一黔科合Ｊ字【２０１０１２０２０论文 收稿日期：２０１２—０２～１８ 作者简介：柏毅辉（１９６４一 ），男，大专，高级技师，从事热工自动化 工作。ｅ—ｍａｉｌ：ｒｅｇｏｎｇｓｈｉ＠２１ＣＨ．ｃｏｒｎ （本文责任编辑：刘 媛）
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ３００ ＭＷ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｖａｌｖｅ ｆｌｏｗ
Ｂ０ Ｙｉｈｕｉ （Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２ Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｔｔｌｅ ｖａｌｕｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅ— ｓｕｉｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｖＭｖｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ— ｌａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｖａｌｖｅ；ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｔｅｓｔｓ；ａｎａｌｙｓｉｓ
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