JJF(新) 52-2021  火力发电厂汽轮机高压调节阀门流量特性检测规范

3.13蒸汽流量指令SteamFlowDemand

汽轮机调节阀流量特性是指汽轮机进汽调节阀开度与通过调节阀的蒸汽流量之 间的关系。在生产过程中，汽轮机长期运行或调节阀解体检修后，调节阀的流量特 性将发生改变，在机组自动发电控制（AGC）变负荷和一次调频时，可能出现负荷突 变而调节缓慢，或者导致汽轮机转子系统剧烈振荡，严重影响机组运行的安全性和 稳定性。准确获取汽轮机调节阀的实际流量特性，使汽轮机调节阀总阀位与总流量

路桥管理及其他4. 1 DEH中阀门控制原理

机组DEH中单阀和顺序阀方式下阀门流量特性曲线均单独设置，控制原理如图 所。

单阀方式下CV1、CV2、CV3、CV4的阀门流量特性曲线函数，F(x)5、F(x)6、F(x)7、 (x)8分别为顺序阀方式下CV1、CV2、CV3、CV4的阀门流量特性曲线函数

4.2阀门流量特性试验理论前提

为等双买际流重 Pim一调节级压力

同负荷下的试验压力（试验时尽可能保证压

Ptr一额定负荷时主蒸汽压力 Pimr一额定调节级压力。

4.2.1弗留格尔公式

弗留格尔公式常用来计算汽轮机级组变工况时的流量特性。弗留格尔公式不适 用于蒸汽超音速流动以及阀门切换过程中的流量计算，并且其误差主要来源于理想 气体假设。 4.2.2分段线性化 总阀位是机组DCS根据当前主蒸汽压力及负荷指令等运行参数通过比例积分产 生的计算值，汽轮机各阀门根据总阀位值确定各自开度，即阀门管理曲线。在定压 运行下，机组负荷与总流量近似成正比关系，因此，总阀位是连接总流量与各阀开 度（流量）的中间值。采用分段线性化的方法对阀组流量特性曲线进行优化，通过 改变流量拐点和非线性段对应的总阀位值，达到改变总阀位与各阀位对应关系的目 的，即优化了DEH阀门管理曲线，实现了汽轮机调节阀配汽运行优化，

5.1电网调度充许发电机组退出AGC方式，退出CCS方式，退出DEH侧的一次调频 功能。 5.2允许机组本地进行缓慢的负荷变化，负荷整体变化幅度约为25%左右。 5.3高调门就地设备系统状况正常，可正常投入运行。 5.4允许并可以进行单阀和顺阀运行方式的切换。 5.5允许对单个汽机高调门的开度进行调整。 5.6测点（阀门指令、流量指令、阀位开度、调节级压力、主汽压力、实际负荷）变 送器、测量通道无故障。 5.7历史数据站工作正常，能完成对主汽压力、调节级压力、流量指令、阀位指令、 功率等参数的采集。 5.8机组运行稳定，无严重影响机组运行安全的隐患。 5.9机组背压维持稳定。 5.10试验过程中机组主要调节系统调节品质达标，保证系统稳定， 5.11试验负荷变动范围为稳燃负荷至额定负荷（50%一80%）

6.1单阀方式下阀门特性试验

6.1单阀方式下阀门特性试验 6.1.1预备条件的准备： 6.1.2将机组负荷置于充许单个高调门全行程开启及全关的负荷点（50%一80%）。 6.1.3保证机组负荷、压力、温度等主要参数稳定30min。 6.1.4退出机炉协调CCS方式，退出DEH侧一次调频功能，将汽机DEH切至单阀方 式。 6.1.5停止锅炉吹灰。 6.1.6保持供热系统供汽量稳定（试验期间，保证供热抽汽门开度不变）。 手动或强制缓慢关闭CV1，保持CV2、CV3、CV4、阀开度不变，机组各主参数稳 定后运行15分钟，并进行数据采集。 6.1.7按照0%、3%、6%、9%、13%、16%、20%、25%、30%、34%、38%、42%、45%、50% 55%、60%、65%、80%、100%的试验顺序分别对CV1阀门进行开阀测试，开阀过程中 应尽量缓慢，通过调整锅炉燃料量维持机前主蒸汽压力稳定，并记录实验数据。（具 体的阶跃开度可以根据实际情况进行调整） 6.1.8机组各主要参数稳定后，按照100%、80%、67%、60%、55%、45%、42%、38% 34%、30%、25%、20%、16%、13%、9%、6%、3%、0%的试验顺序分别对CV1阀门进行 关阀测试，关阀过程中应尽量缓慢，通过调整锅炉燃料量维持机前主蒸汽压力稳定 记录实验数据。（具体的阶跃开度可以根据实际情况进行调整）结束CV1阀门性能测 试试验，运行人员调整机组至试验前参数，以此方法分别进行CV2/CV3/CV4阀门特 性测试试验。 6.2单阀方式高调门重叠度函数的优化 6.2.1读取原单阀调门特性函数，并将其进行归一化处理。 6.2.2在6.1.1中得出的高调阀流量曲线基础上，对阀门重叠函数进行优化。 6.2.3通过数值计算得出原有各个阀门流量特性曲线。 6.2.4通过计算机仿真方式，将各个阀门流量曲线进行叠加，得出原有单阀总流量 特性曲线。

6.2单阀方式高调门重叠度函数的优化

5.2.1读取原单阀调特性函数，并将其进行归一化处理。 5.2.2在6.1.1中得出的高调阀流量曲线基础上，对阀门重叠函数进行优化。 5.2.3通过数值计算得出原有各个阀门流量特性曲线。 6.2.4通过计算机仿真方式，将各个阀门流量曲线进行叠加，得出原有单阀总流量 特性曲线。

6.2.5根据上述得出的原始单阀总流量曲线中非线性部分，调整各阀特性函数，重新 拟合仿真，使其平滑化。 6.2.6将所有调阀全开后，根据优化后的流量函数，修改DEH中的相关函数。

6.3优化后特性曲线校验

6.4顺序阀方式下阀门特性试验

6.4.2读取原顺序阀调门特性函数，并将其进行归一化处理。 6.4.3在6.1.1中得出的高调阀流量曲线的基础上，对阀门重叠函数进行优化。 6.4.4通过数值计算得出原有各个阀门流量特性曲线。 6.4.5通过计算机仿真方式，将各个阀门流量曲线进行叠加，得出原有顺序阀总流量 特性曲线。 6.4.6根据上述得出的原始单阀总流量曲线中非线性部分，调整各阀特性函数，重新 拟合仿真，使其平滑化。 6.4.7在顺序阀方式下，将所有调阀全开后，根据优化后的流量函数，修改DEH中的 相关函数。

6.5优化后特性曲线校验

合阀位，每次调整后运行人员需手动操作保持主汽压力、温度稳定，直至到额定负 荷。观察验证期间的总阀位指令、机组功率、主蒸汽流量等参数趋势图，根据分析 决定是否对阀门流量特性参数进一步优化，

6.6单阀/顺序阀切换试验

按照6.1及6.2所得出的阀位特性曲线，进行单阀/顺序阀双向切换试验。观察 险证期间的总阀位指令、机组功率、主蒸汽流量等参数趋势图，根据分析决定是否 对阀门流量特性参数进一步优化

6.7汽轮机阀门流量特性优化软件介绍

汽轮机调节伐流量特性优化软件是基于数据挖掘的调节阀流量特性分析和优化 软件，通过数据统计和预处理，获得机组运行参数范围、运行特性及稳定数据；采 用基于特征通流面积的辨识方法进行线性度分析和辨识方法的误差分析；采用先进 的计算方法，对辨识结果进行数据提取，并对本挖掘算法进行有效分析；选用相同 分段点，根据分段线性化优化方法，优化调整实际流量特性的线性不合理问题。实 现了对机组阀门流量特性曲线进行辨识及优化。 汽轮机调节阀流量特性优化软件分为四大功能块，分别是机组建模、监视画面 分析优化及运行日志。机组建模功能分列四个小项：阀门参数、标准工况、工况数 据源配置和系统配置，此栏为软件计算运行的基础；监视画面功能分列两个小项： 分析曲线和历史对比，此栏为监视画面，为日常阀门状态监视情况，并可与历史分 析进行对比，以判断是否需要进行阀门流量特性的分析和优化；分析优化功能分列 三个小项：分析优化此栏共三项基本功能：数据分析、结果对比和阀门优化，此栏 为软件最核心部分，当机组大修后或者监测到阀门流量特性发生变化时，则需进行 此项操作，通过历史数据对阀门流量特性函数进行优化

5.8.1汽轮机调节阀流量特性优化系统可通过与DCS或MIS系统通讯的方式存储大 量的机组实际运行数据，实时监视阀门线性度，对阀门线性进行优化，不仅节省了 大量的人力物力，而且做到了很好的及时性，克服了常规汽轮机阀门流量特性曲线 的试验方法的诸多缺点，消除了试验耗时长、只能获得特定工况下的特性、测试精 度差等缺点；避免了因需提前申请负荷及当前机组运行状态等影响，无法及时进行 试验的问题。

6.8.2历史数据来自于机组运行时间，具有真实性和客观性。结合热力学中稳定状 态的判断依据和机组实际生产运行要求，以机组采样参数作为指标，采用机组热力 稳定数据筛选原则及稳定数据筛选方法，可保证筛选结果不失真且高效的提取到了 机组稳定数据。 6.8.3软件采用基于特征通流面积的辨识方法，此方法的研究对象为： 6.8.4实际进气量计算：调节级后第一压力级至高压缸排气口之间的压力级组： 6.8.5主汽压力变工况：高压缸入口至调节级后作为级组。此方法可适用于任何类 型的机组，其辨识结果的误差小于1.8%。 6.8.6软件除手动补充数据和目标流量曲线的端点在特殊情况需人工干预外，可做 到一键优化，自动生成优化后的阀门流量特性曲线， 6.8.7软件可定时进行机组实际流量的辨识，如发现实际流量曲线与优化后实际流 量曲线变差变大，即发出报警信号，提示试验人员进行修正， 6.8.8软件的使用对机组协调、AGC性能、一次调频性能的提升起到了基础支撑作用 配合对应的解决方案，可以有效减少系统负荷响应工况下的参数波动，提高了机组 的安全性、经济型，具有显著地经济效应

大多数时间内，机组实际运行在40%~100%额定负荷区间，较低负荷段的运行数 据为非稳态数据。在无阀后压力测点的情况下，对稳态工况数据库中的主蒸汽流量 应用式进行修正，同样，对结果进行标么化处理。拟合曲线能够完全表征实际的阀 组流量特性，无失真；通过与理想流量特性对比发现，在总阀位开度为75%95%时， 流量特性曲线出现下凹现象，流量变化较小。机组总阀位开度为75%95%时对应CV1 CV3开启段，因此需要重新设置CV1和CV3开启段的开度曲线以及合理的重叠度。 7.3汽轮机阀门流量曲线计算方法 7.3.1确定阀门预启阀的行程，预启也叫做小阀，是为了减小阀门前后压差，使阀门 更容易开启而设计的，其机械机构上面有与大阀配合的凸台，小阀的行程走完之后 凸台与大阀贴紧，大阀才开始开启，一般小阀的行程是大阀行程的10%，具体数值以 图纸为准。 7.3.2确定阀门的喉部直径，喉部直径指是是阀门的蒸汽流道的平均直径，我们可以 通过汽轮机主机图纸确定。 7.3.3确定阀门相对行程与流量百分比之间的函数关系，这个函数关系是汽轮机热 力计算，需要查找现场汽轮机主机资料。阀门相对行程=H/D，H是阀门的实际行程 D是阀门喉部直径。 7.3.4确定阀门阀杆总行程，这个数据可以通过查找主机资料得到，也可以查看现 场的安装记录，如果用现场的安装数据计算的话会更加准确。 7.3.5计算分析：需要的数据都已经准备好了，现在我们只要通过阀门的相对行程 H/D算出阀门实际行程H就可以，同时要将预启阀的行程考虑在内。 7.3.6计算方法：阀门实际行程H=A+H/D*D（其中，H为阀门实际行程，D为阀门的 喉部直径），再利用阀门相对行程与流量百分比Q之间的函数关系，打开电脑，将 数据填写到excel表格内，流量曲线L计算。 7.3.7数据筛选：一般DEH的函数块中只有11个数据框，但是往往计算出来不只11 组数据，这就需要我们进行数据筛选，可以通过excel描绘出L的图形，通过仔细 观察找出能体现L形状的11组数据出来然后填写到DEH中。

大多数时间内，机组实际运行在40%~100%额定负荷区间，较低负荷段的运行数 据为非稳态数据。在无阀后压力测点的情况下，对稳态工况数据库中的主蒸汽流量 应用式进行修正，同样，对结果进行标么化处理。拟合曲线能够完全表征实际的阀 组流量特性，无失真；通过与理想流量特性对比发现，在总阀位开度为75%95%时， 流量特性曲线出现下凹现象，流量变化较小。机组总阀位开度为75%95%时对应CV1， CV3开启段，因此需要重新设置CV1和CV3开启段的开度曲线以及合理的重叠度。

7.3汽轮机阀门流量曲线计算方法

附录A：机组高调门特性测试数据

寸录A：机组高调门特性测试数据 时录B：机组实测阀门开度对应的流量

附录C：机组单阀流量特性曲线函数 附录D：机组顺阀流量特性曲线函数 附录E：汽轮机阀门流量特性检测记录 附录F：汽轮机阀门流量特性检测报告

房地产项目汽轮机阀门流量特性检测记录

机组高调门特性测试数据

机组实测阀门开度对应的流量

机组单阀流量特性曲线函数

机组顺阀流量特性曲线函数

主检人员： 审核人员： 批准人员：

阻燃标准日期: 日期: 日期:

汽轮机阀门流量特性检测报告

3.1检测报告至少包括以下信息： a）标题：“检测报告”； b）进行检测的地点（如果不在实验室内进行检测）； 检测报告编号，页码及总页数的标识； 检测单位检测专用章； e 被检测单位的名称和地址： 被测系统的描述和明确标识：系统的制造单位、名称、型号及出厂编号； g）检测日期； 检测所依据的技术规范的名称及代号； i）本次检测所用的主要设备（包括标准物质）的名称、测量范围、不确定度或 确度等级或最大允许误差、证书编号及有效期； j）检测时的环境温度、相对湿度； 检测人与核验人的签名； 检测报告批准人的签名与职务； 检测结果仅对被校对象有效的声明； 未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明