汽轮机低压轴封减温调节控制策略的优化 陈志刚 ，赵志丹 ，张殿聪。，王远平 ，郝德锋 １．西安热工研究院有限公司，陕西西安 ７１００３２ ２．广东河源电厂，广东河源 ５１７０００ ［摘 要］ 汽轮机轴封温度和压力控制的准确稳定，对汽轮机的安全运行至关重要。通过对广东 河源电厂２ Ｘ ６００ Ｍｗ机组汽轮机轴封系统在运行过程中存在的低压轴封温度控制偏 差大问题的分析，对原控制策略进行了串级回路和变积分参数控制优化。优化后，将低 压轴封温度控制在动态偏差±２℃内，静态偏差±０．５℃内。 ［关 键 词］ 超超临界；６００ ＭＷ机组；汽轮机；低压轴封；温度；控制；串级回路；变积分 ［中图分类号］ ＴＫ３２３ ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １００２—３３６４（２０１０）０６—００５１一Ｏ２ ［ＤＯＩ编号］ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—３３６４．２０１０．０６．０５１ ｏＰＴＩＭＩＺＡＴＩｏＮ ｏＦ ＣｏＮＴＲｏＬ ＳＴＲＡＴＥＧＥ ＦｏＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ—ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＲＥＧＵＬＡＴＩｏＮ ｏＦ ＬｏＷ—ＰＲＥＳＳＲＵＥ ＳＨＡＦＴ ＳＥＡＬ ＯＮ ＳＴＥＡＭ ＴＵＲＢＩＮＥＳ ＣＨＥＮ Ｚｈｉｇａｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｚｈｉｄａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｄｉａｎｃｏｎｇ ， ＷＡＮＧ Ｙｕａｎｐｉｎｇ。．Ｈ Ａｏ Ｄｅｆｅｎｇ １．Ｘｉ’ａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００３２，Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｈｅｙｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｈｅｙｕａｎ ５１７０００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｈａｆｔ ｓｅａｌ ｏｎ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ａｒｅ ｖｉｔａｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｆｏｒ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｌｏｗ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈａｆｔ ｓｅａｌ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｓｅａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｏｆ ２×６００ ＭＷ ｕｎｉｔｓ ｉｎ Ｈｅｙｕａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ 发电技术论ｓｔｒａｔｅｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｃａｓｃａｄｅ ｌｏｏｐｓ ａｎｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉ— ｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｌｏｗ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈａｆｔ ｓｅａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈｉｎ±２℃ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅ— ｖｉａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｗｉｔｈｉｎ±０．５℃ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ—ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ；６００ ＭＷ ｕｎｉｔ；ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｌｏｗ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈａｆｔ ｓｅａｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎ— ｔｒｏ１ 广东河源电厂超超临界６００ Ｍｗ机组在试运阶 段，由于汽轮机轴封系统设计和测点安装位置不当，出 现了低压轴封温度波动大和减温水阀动作速度过快等 现象，影响机组安全和经济运行。 ：２００９—０８—１２ 收稿日期 作者简介 ： 陈志刚（１９７４一），男，西安热工研究院有限公司电站调试技术部工程师，主要从事大型火电机组的起动调试。 Ｅ—ｍａｉｌ： ｃｈｅｎｚｈｉｇａｎｇ＠ｔｐｒｉ．ｃｏｒｎ．ｃｎ １轴封系统结构 化，为了在不同负荷段都能将Ｔ２和Ｔ３控制在温度设 发电技术论坛…。定值内，在原控制逻辑中增加随负荷变化的变积分参 该机组的单轴二缸二排汽凝汽式汽轮机轴封采用 自密封系统，起动时轴封汽源来自辅助蒸汽。轴封系 统由压力调节装置、蒸汽密封分流阀及轴封加热器等 和相应的阀门、管路系统构成，主要功能是为汽轮机、 给水泵汽轮机的轴封提供密封蒸汽（图１）。 ＼／／１ 低压缸 低压缸Ｌ Ｉ ｃ１一辅助蒸汽轴封阀Ｃ２一轴封溢流阀ｃ３一低压轴封温度调节阀 Ｍ１一给水泵汽轮机轴封蒸汽电动阀Ｔ１一低压轴封导前温度 Ｔ２一励端轴封温度 Ｔ３一汽端轴封温度 图１汽轮机轴封系统 ２低压轴封温度调节 由于轴封蒸汽与汽轮机转子直接接触，从而其温 度直接影响汽轮机转子的伸缩。在汽轮机转子温度很 高时，如果轴封蒸汽温度过低，大量的低温蒸汽通过轴 封进入汽缸，不仅会在汽轮机转子上引起较大的热应 力，而且会造成前段汽轮机转子的急剧冷却收缩。当 转子收缩量过大时，将导致动静部分的摩擦。因此，应 保证轴封蒸汽温度与金属温度相匹配，并有一定的过 热度。 Ｃ３控制Ｔ１（图１）。由于Ｔ１温度测点安装位置 距管道减温喷水点仅约３ ｍ，其不能准确地测量减温 水与蒸汽混合后的温度，造成Ｃ３在运行过程中动作 频繁，使Ｔ２和Ｔ３波动较大。 ３低压轴封温度控制逻辑优化 根据Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３的测点分布情况，将单回路控 制改为串级控制，具体为Ｔ１作为Ｃ３的导前温度，Ｔ２ 和Ｔ３温度的平均值作为主控制器的控制目标值。由 于低压轴封热惯性较大且在不同负荷段其有较大变 数回路。优化后的低压轴封温度控制逻辑见图２ 输出指令 机 图２轴封减温调节阀控制逻辑 图２中，温度Ｔ２和Ｔ３平均后作为主控制器 （ＰＩＤ１）的反馈，ＰＩＤ１的输出作为导前温度设定值输人 副控制器（ＰＩＤ２），Ｔ１作为导前温度的反馈。同时，为 满足不同负荷下低压轴封温度调节品质，将ＰＩＤ１的 积分时间构造成变参数控制（根据Ｆ（ｚ）函数变化）。 ４优化后运行结果 通过定值扰动和运行过程中变负荷及给水泵汽轮 机轴封投运等扰动试验，低压轴封温度动态偏差在±２ ℃内，静态偏差±ｏ．５℃内。其中，在开启Ｍ１为给水 泵汽轮机轴封供汽时，低压轴封温度动态偏差在土３．５ ℃内（图３）。 ｐ 趟 赠 图３ Ｍ１开启时对低压轴封温度的影响曲线 ［参考文 献］ Ｅ１３陈志刚．广东河源电厂２×６ｏｏ Ｍｗ工程１号机组模拟量 控制调试报告［Ｒ］．西安热工研究院有限公司，２００９．
