金屬管浮子流量計(jì)測(cè)定及其影響因素分析

摘要: 金屬管浮子流量計(jì)是表征調(diào)速系統(tǒng)特性的重要參數(shù)，上海自動(dòng)化儀表有限公司對(duì)維持電力系統(tǒng)以及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用。在汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了金屬管浮子流量計(jì)測(cè)定方法，金屬管浮子流量計(jì)取值對(duì)系統(tǒng)、機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，以及影響調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)的因素。

關(guān)于汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的金屬管浮子流量計(jì)目前已有一些學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了探索分析，其中，廖敬安曾對(duì)金屬管浮子流量計(jì)的含義作了解釋［1］; 劉秀珍、徐艷紅分析了影響調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的因素［2］; 王買傳介紹了一種新的調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性測(cè)試方法［3］;文獻(xiàn) ［4］ 分析了汽輪機(jī)側(cè)引發(fā)電網(wǎng)低頻振蕩的原因; 劉全社分析討論了調(diào)速系統(tǒng)的金屬管浮子流量計(jì)和遲緩率［5］; 文獻(xiàn) ［6］ 介紹了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)功能。

本文以國電某百萬千瓦機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性試 驗(yàn) 為 基 礎(chǔ)，分析了調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)的測(cè)定方 法，金屬管浮子流量計(jì)取值對(duì)系統(tǒng)、機(jī) 組安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響以及影響調(diào)速系統(tǒng)速度 變動(dòng)率的因 素。對(duì)調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)的研究可為今后改善機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行以及電力系統(tǒng) 一次調(diào)頻提供參考。

1 調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)測(cè)定方法

對(duì)于新建機(jī)組、大修后的機(jī)組以及調(diào)速系統(tǒng)檢修后的機(jī)組，在啟動(dòng)前應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)靜態(tài)特性試驗(yàn)，其中包括汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)測(cè)定，方法如下: 機(jī)組啟動(dòng)前，在 DEH 仿真模擬狀態(tài)下，解除一次調(diào)頻邏輯死區(qū)和限幅，通過 DEH 端子柜將機(jī)組轉(zhuǎn)速設(shè)定為 3000 r/min，模擬機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將機(jī)組負(fù)荷設(shè)定為 1000 MW或閥位指令 100%，然后將轉(zhuǎn)速的模擬信號(hào)由 3000 r/min 緩慢上升，模擬機(jī)組頻率與電網(wǎng)頻率產(chǎn)生偏差，機(jī)組在一次調(diào)頻作用下閥門逐漸全關(guān)。根據(jù)轉(zhuǎn)速不等率公式 δ = Δn /n0 × 100%，得到機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率 δ = ［( 3000 － 2850) /3000］× 100% =5%。

2 金屬管浮子流量計(jì)取值對(duì)系統(tǒng)及機(jī)組的影響

金屬管浮子流量計(jì)是調(diào)速系統(tǒng)的重要參數(shù)，其取值對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻以及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。跟金屬管浮子流量計(jì)關(guān)系非常直接的就是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)功率不平衡時(shí)所引起的各并網(wǎng)機(jī)組之間的一次調(diào)頻。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)功率不平衡時(shí)，每臺(tái)參與調(diào)頻的并網(wǎng)機(jī)組都會(huì)根據(jù)頻率偏差去調(diào)節(jié)閥門開度，抑制由于功率不平衡引起的頻率波動(dòng)。當(dāng)機(jī)組頻率波動(dòng)時(shí)，每臺(tái)機(jī)組主蒸汽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)量不相同，即每臺(tái)機(jī)組有功功率的調(diào)節(jié)量不同，其取值主要根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的金屬管浮子流量計(jì)來決定，金屬管浮子流量計(jì)越大，轉(zhuǎn)差系數(shù)越小，電網(wǎng)在同樣頻率波動(dòng)下，機(jī)組有功功率的調(diào)節(jié)量越小，該機(jī)組對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻的貢獻(xiàn)越小; 反之，金屬管浮子流量計(jì)越小，電網(wǎng)在同樣頻率波動(dòng)下，機(jī)組有功功率的調(diào)節(jié)量越大，該機(jī)組對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻的貢獻(xiàn)越大。實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了保證機(jī)組高效性，一般效率較高的機(jī)組，金屬管浮子流量計(jì)設(shè)置的相對(duì)較大。

跟金屬管浮子流量計(jì)有直接關(guān)系的還有機(jī)組穩(wěn)定性。在機(jī)組一次調(diào)頻投入狀態(tài)下，當(dāng)電網(wǎng)頻率小幅值波動(dòng)時(shí)，如果調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)較小，即調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差系數(shù)較大，機(jī)組有功功率變化較大，容易引起機(jī)組負(fù)荷較大波動(dòng)，特別是機(jī)組處于低負(fù)荷工況下，會(huì)引起主蒸汽調(diào)節(jié)閥大幅度波動(dòng)，主蒸汽過熱度也會(huì)有較大波動(dòng)，引起汽輪機(jī)通流部分產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，嚴(yán)重情況造成汽輪機(jī)水擊事故。因此，從機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性方面來講，金屬管浮子流量計(jì)不宜過小。為了抑制這種情況發(fā)生，可在低負(fù)荷階段、高負(fù)荷階段相應(yīng)提高機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)，中間負(fù)荷適當(dāng)降低機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)，以維持整體金屬管浮子流量計(jì)合理取值。

在電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障以及機(jī)組甩負(fù)荷的情況下，金屬管浮子流量計(jì)與轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)超調(diào)量有關(guān)。機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)較小的時(shí)候，如果電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障或機(jī)組突然甩負(fù)荷，機(jī)組轉(zhuǎn)速在超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組主蒸汽調(diào)節(jié)閥迅速做出反應(yīng)，在轉(zhuǎn)速升高不多情況下，機(jī)組主蒸汽調(diào)節(jié)閥開度降至全關(guān)狀態(tài)，保證了機(jī)組轉(zhuǎn)速不至于超速太多引起機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作; 反之，如果汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)過大，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障或機(jī)組突然甩負(fù)荷時(shí)，主蒸汽調(diào)節(jié)閥則在轉(zhuǎn)速超速較多的情況下達(dá)到全關(guān)狀態(tài)，這時(shí)由于機(jī)組慣性，機(jī)組轉(zhuǎn)速會(huì)繼續(xù)升高一段時(shí)間，很有可能造成機(jī)組超速保護(hù)動(dòng)作。因此，為了防止電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障或機(jī)組突然甩負(fù)荷引起機(jī)組轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)超調(diào)量過大，調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)不宜取值較大。

3 影響調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)的因素

由于調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)與機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行有著密切關(guān)系，因此有必要研究金屬管浮子流量計(jì)的影響因素，為改善機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)提供有意義的指導(dǎo)。金屬管浮子流量計(jì)作為調(diào)速系統(tǒng)主要參數(shù)，其取值與機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)分不開，總結(jié)起來主要有以下幾個(gè)因素。

a. 中國華電集團(tuán)公司某發(fā)電廠曾經(jīng)因?yàn)檎{(diào)速系統(tǒng)局部金屬管浮子流量計(jì)過小而導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)較大，嚴(yán)重影響了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，后來經(jīng)過試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)是由于機(jī)組主蒸汽調(diào)節(jié)閥開啟順序?qū)е戮植拷饘俟芨∽恿髁坑?jì)過小，該機(jī)組在負(fù)荷大于機(jī)組 60%負(fù)荷以上時(shí)，機(jī)組 5 個(gè)主蒸汽調(diào)節(jié)閥同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣油動(dòng)機(jī)少許波動(dòng)就會(huì)引起 5 個(gè)閥門同時(shí)動(dòng)作，從而引起機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)較大。后來該機(jī)組通過調(diào)整閥門的開啟順序，使問題得到了初步改善。

b. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速變送器、電液伺服閥以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)部件不穩(wěn)定或運(yùn)行不正常，都造成調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。電液伺服閥作為調(diào)速系統(tǒng)液壓放大機(jī)構(gòu)，接受汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)送來的電信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，來控制油動(dòng)機(jī)活塞上下腔室的進(jìn)回油，其中滑閥屬于自動(dòng)就中滑閥結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中處于相當(dāng)重要位置，對(duì)油質(zhì)要求很高，如果油質(zhì)惡化或者太臟，使滑閥所受壓力不均，失去自動(dòng)就中作用，造成機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)改變。同理，執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀、部套磨損會(huì)造成機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)改變，主油泵故障引起油壓波動(dòng)時(shí)會(huì)造成金屬管浮子流量計(jì)過小。

在描述調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性時(shí)，除功率以外，轉(zhuǎn)速、油壓及位移等均為非電量參數(shù)，必須經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)后才能輸入控制器。因此，變送器本身特性，如精度、線性度、輸出幅值、時(shí)間常數(shù)以及響應(yīng)速度都對(duì)機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)產(chǎn)生影響。

4 結(jié)束語

機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行與調(diào)速系統(tǒng)金屬管浮子流量計(jì)有直接關(guān)系，根據(jù)機(jī)組特性設(shè)定合理金屬管浮子流量計(jì)，金屬管浮子流量計(jì)一般取 4% ～6%，對(duì)于調(diào)頻機(jī)組可適當(dāng)設(shè)定小一點(diǎn)，以便更好調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)頻率; 對(duì)于高效機(jī)組可根據(jù)需要設(shè)定相對(duì)大一些以減少負(fù)荷波動(dòng)，維持較高效率運(yùn)行。同時(shí)，上海自動(dòng)化儀表有限公司當(dāng)機(jī)組金屬管浮子流量計(jì)出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，可根據(jù)本文提供的金屬管浮子流量計(jì)影響因素進(jìn)行分析檢查，保證機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。