珠海發(fā)電廠一期2臺700MW亞臨界機組，鍋爐為日本三菱公司制造的輻射、再熱、強制循環(huán)、室外布置鍋爐（BM-FRR），額定蒸發(fā)量為2290t/h，主要蒸汽參數(shù)為：過熱器出口壓力為18.2MPa，溫度為541℃，再熱器出口壓力為5.3MPa，溫度為568℃。汽輪機為日本三菱公司制造的再熱凝汽式、三缸四排汽輪機（TC4F-40），額定功率為700MW；功率為730MW。發(fā)電機為美國西屋公司制造的水冷定子繞組的氫氣內(nèi)冷發(fā)電機，額定功率為746MW，容量為828.889MVA，功率因數(shù)0.9，機組運行方式為：定-滑-定。

      2號機組投產(chǎn)后，2臺汽動給水泵的*小流量閥在調(diào)節(jié)過程中有抖動現(xiàn)象，特別是在370～400MW負(fù)荷時，當(dāng)開度指令為8%～11%的情況下，調(diào)節(jié)閥抖動更明顯。由于這種狀況，造成了*小流量調(diào)節(jié)閥的閥芯損壞，不得不更換。為消除*小流量調(diào)節(jié)閥在低開度指令情況下的抖動問題，通過分析閥門的控制信號和開度指令并結(jié)合實際的運行情況，找出解決問題的辦法。

      1 給水系統(tǒng)工藝流程

      給水系統(tǒng)由2臺50%MCR鍋爐容量的汽動給水泵及其前置泵和1臺25%MCR鍋爐容量的電動給水泵及其前置泵和6，7，8號高加等組成。電動給水泵既作為機組啟動用，又作為機組正常運行時的備用泵。各臺給水泵的出口有單獨的再循環(huán)管和*小流量調(diào)節(jié)閥為泵提供*小流量。給水系統(tǒng)*小流量控制工藝流程如圖1所示（圖中只畫出1臺給水泵）。

      2 *小流量閥的控制

      2.1 控制信號

      *小流量閥是以給水泵出口流量（圖1中A點處的流量）為控制信號，控制其開度，以保證給水泵的安全運行。

      給水泵出口A點處的流量（以下簡稱泵出口流量）是通過前置泵入口流量孔板測量的流量（圖1中B點處的流量）減去*小流量閥出口處流量（圖1中C點處的流量）得到的，如圖2所示。*小流量閥出口C點處的流量是通過閥門開度按圖3的曲線計算得到。圖3（a）和（b）分別為汽動給水泵和電動給水泵*小流量閥開度-流量曲線。

      2.2 *小流量閥的開度指令

      *小流量閥的控制主要是按其開度指令來調(diào)節(jié)閥門的開關(guān)。圖4是*小流量閥控制原理圖。圖5（a）和（b）分別為汽動給水泵和電動給水泵控制回滯線，其中f1（x）、f2（x）分別是關(guān)指令和開指令曲線。

      2.3 控制簡述

      下面以汽動給水泵為例，簡述*小流量閥的調(diào)節(jié)控制過程：

      （1）給水泵啟動時，A點處的流量小于40t/h，*小流量閥的開度指令為100%；
      （2）當(dāng)A點處的流量大于或等于40t/h（若*小流量閥已處于全開，根據(jù)圖3（a）得C點處的流量為427t/h，則B點處流量大于或等于467t/h），*小流量閥開始關(guān)閉，關(guān)指令按圖5（a）f1（x）曲線給出；
      （3）在關(guān)閥的過程中，如果A點處的流量繼續(xù)增加，閥門沿f1（x）指令曲線關(guān)閥；如果A點處的流量減小，此時閥門是否動作，視流量減小的幅度而定，如圖5所示；如果流量由M減少至N，由于控制采用了大、小選邏輯，此時閥門的指令不會由μ_M增加至μ_N，而只是維持μ_M不變，直至A點處流量減小到O點處時，閥門才會沿f2（x）曲線開閥；
      （4）當(dāng)A點處的流量大于690t/h時，*小流量閥全關(guān)；
      （5）當(dāng)A點處的流量小于650t/h時，閥門沿著f2（x）指令曲線開閥；
      （6）在開閥的過程中，如果A點處的流量繼續(xù)減少，閥門沿f2（x）指令曲線開閥；如果A點處的流量增大，此時閥門是否動作視流量增大的幅度而定，如圖5所示；如果流量由N增加至M，由于控制采用了大、小選邏輯，此時閥門的指令不會由μN增加至μ_M，而只是維持μ_N不變，直至A點處流量增加到P點處時，閥門才會沿f1（x）曲線關(guān)閥。

      3 *小流量閥抖動的原因

      3.1 A點處的流量小波動的原因

      從以上控制過程可以看出：由于*小流量閥的開關(guān)指令不是1根曲線，且采用了大、小選控制邏輯，因此調(diào)節(jié)閥門開關(guān)時，A點處的流量小波動（對汽動給水泵反方向波動幅度小于40t/h時），閥門指令不會變化，不可能造成閥門由原來的開突變到關(guān)，或相反。所以，從控制原理上分析，閥門不可能產(chǎn)生抖動。

      3.2 *小流量閥特性不好的原因

      如果*小流量閥的特性不好，比如死區(qū)較大，那么在小開度指令的情況下，A點處的流量有可能發(fā)生突變，并且突變的范圍有可能大于40t/h，這就有可能造成*小流量調(diào)節(jié)閥抖動，甚至振蕩。下面是其中1種情況的分析：

      如果A點處流量為650～690t/h，閥門沿f1（x）曲線工作。如果流量增大，閥門指令減�。挥捎陂y門特性差，閥門關(guān)一點就使*小流量閥出口的流量為0，A點處流量突然增加，此時DCS的給水控制系統(tǒng)為維持汽包水位就會通過調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使A點處流量減少。由于控制回滯線較窄，A點處流量減小至650t/h時，*小流量閥工作在f2（x）曲線上。

      由于閥門特性差，開閥門指令較小時，*小流量閥出口的流量幾乎無變化，閥門開到某值時，則閥出口流量突然增加使得A點處的流量突然下降，使*小流量閥的開指令繼續(xù)增加，形成正反饋，A點處流量大幅下降，此時DCS為維持汽包水位就會通過調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使A點流量增加。如果A點處流量突然增大的量超過40t/h，*小流量閥由f2（x）曲線開閥跳到f1（x）曲線上關(guān)閥，這樣就完成了1次振蕩的過程。

      以上分析得出閥門抖動或振蕩的原因：（1）*小流量閥控制曲線回滯線太窄；（2）*小流量閥的特性差，尤其是閥門死區(qū)太大。

      3.3 *小流量閥抖動的原因

      從實際運行的情況發(fā)現(xiàn)：*小流量閥在8%～11%的開度時，即使閥門的開度指令沒有變化，閥門也有抖動現(xiàn)象。造成這種抖動的原因是：由于要求*小流量閥需具備快關(guān)和快開的能力，在調(diào)試時，將閥門中的放大器調(diào)整為8～9s的時間內(nèi)完成快關(guān)和快開。這就使得閥門的執(zhí)行機構(gòu)特性不能同時滿足快關(guān)和快開的時間，又保證其在小輸入的情況下工作穩(wěn)定，因此，閥門在小指令開度時就會發(fā)生抖動現(xiàn)象。

      4 防止閥抖動的辦法

      可采用下列辦法防止*小流量調(diào)節(jié)閥抖動。

      （1）如果閥門抖動的原因是由于閥門特性及控制指令曲線的回滯線窄造成的，則應(yīng)增加控制指令曲線的回滯線的寬度。并且在確保安全的前提下，盡可能避開*小流量閥在小開度范圍內(nèi)工作。如果要從根本解決閥門特性不好的問題需更換特性好的閥門。

      （2）如果閥門抖動并非由于閥門指令變化而引起的，而是由于閥門內(nèi)的放大器使得執(zhí)行機構(gòu)特性變差，工作不穩(wěn)定造成的。解決的辦法是更換閥門的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)然也可以通過改變控制曲線的方法使閥門不工作在小開度指令的區(qū)域內(nèi)，如圖6所示控制曲線，使閥門工作在15%～100%的區(qū)域內(nèi)。

      5 處理結(jié)果

      根據(jù)分析并結(jié)合實際運行情況，采用修改調(diào)節(jié)閥的控制指令曲線的辦法，使用*小流量閥控制指令曲線，避免*小流量閥工作在小開度指令的范圍內(nèi)。改進(jìn)控制指令曲線后，*小流量閥門運行近1年，再未發(fā)生抖動現(xiàn)象。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司