摘要: 金屬管浮子流量計是表征調速系統特性的重要參數，對維持電力系統以及機組的安全穩定運行有著重要作用。在汽輪機調速系統靜態特性試驗的基礎上，分析總結了金屬管浮子流量計測定方法，金屬管浮子流量計取值對系統、機組安全穩定運行的影響，以及影響調速系統金屬管浮子流量計的因素。

 

    關于汽輪機調速系統的金屬管浮子流量計目前已有一些學者對其進行了探索分析，其中，廖敬安曾對金屬管浮子流量計的含義作了解釋［1］; 劉秀珍、徐艷紅分析了影響調速系統工作穩定性的因素［2］; 王買傳介紹了一種新的調節系統靜態特性測試方法［3］;文獻 ［4］ 分析了汽輪機側引發電網低頻振蕩的原因; 劉全社分析討論了調速系統的金屬管浮子流量計和遲緩率［5］; 文獻 ［6］ 介紹了汽輪機調節系統對電網頻率的調節功能。

 

    本文以國電某百萬千瓦機組調速系統的靜態特性試 驗 為 基 礎，分析了調速系統金屬管浮子流量計的測定方 法，金屬管浮子流量計取值對系統、機 組安全穩定運行的影響以及影響調速系統速度 變動率的因 素。對調速系統金屬管浮子流量計的研究可為今后改善機組安全穩定運行以及電力系統 一次調頻提供參考。 

 

    1 調速系統金屬管浮子流量計測定方法

    對于新建機組、大修后的機組以及調速系統檢修后的機組，在啟動前應該進行相應靜態特性試驗，其中包括汽輪機調速系統金屬管浮子流量計測定，方法如下: 機組啟動前，在 DEH 仿真模擬狀態下，解除一次調頻邏輯死區和限幅，通過 DEH 端子柜將機組轉速設定為 3000 r/min，模擬機組并網運行狀態，同時將機組負荷設定為 1000 MW 或閥位指令 100%，然后將轉速的模擬信號由 3000 r/min 緩慢上升，模擬機組頻率與電網頻率產生偏差，機組在一次調頻作用下閥門逐漸全關。試驗過程如圖 1所示。

 

 

    根據轉速不等率公式 δ = Δn /n0 × 100%，得到機組轉速不等率 δ = ［( 3000 － 2850) /3000］× 100% = 5%。

 

    2 金屬管浮子流量計取值對系統及機組的影響

    金屬管浮子流量計是調速系統的重要參數，其取值對機組一次調頻以及機組安全穩定運行有著重要影響。跟金屬管浮子流量計關系非常直接的就是當電力系統出現功率不平衡時所引起的各并網機組之間的一次調頻。當電力系統出現功率不平衡時，每臺參與調頻的并網機組都會根據頻率偏差去調節閥門開度，抑制由于功率不平衡引起的頻率波動。當機組頻率波動時，每臺機組主蒸汽調節閥的調節量不相同，即每臺機組有功功率的調節量不同，其取值主要根據調速系統的金屬管浮子流量計來決定，金屬管浮子流量計越大，轉差系數越小，電網在同樣頻率波動下，機組有功功率的調節量越小，該機組對電網一次調頻的貢獻越小; 反之，金屬管浮子流量計越小，電網在同樣頻率波動下，機組有功功率的調節量越大，該機組對電網一次調頻的貢獻越大。實際生產過程中，為了保證機組高效性，一般效率較高的機組，金屬管浮子流量計設置的相對較大，如圖 2 所示。

 

 

    跟金屬管浮子流量計有直接關系的還有機組穩定性。在機組一次調頻投入狀態下，當電網頻率小幅值波動時，如果調速系統金屬管浮子流量計較小，即調速系統轉差系數較大，機組有功功率變化較大，容易引起機組負荷較大波動，特別是機組處于低負荷工況下，會引起主蒸汽調節閥大幅度波動，主蒸汽過熱度也會有較大波動，引起汽輪機通流部分產生較大熱應力，嚴重情況造成汽輪機水擊事故。因此，從機組運行穩定性方面來講，金屬管浮子流量計不宜過小。為了抑制這種情況發生，可在低負荷階段、高負荷階段相應提高機組金屬管浮子流量計，中間負荷適當降低機組金屬管浮子流量計，以維持整體金屬管浮子流量計合理取值，如圖 2 所示。

 

    在電網出現短路故障以及機組甩負荷的情況下，金屬管浮子流量計與轉速的動態超調量有關。機組調速系統金屬管浮子流量計較小的時候，如果電網出現短路故障或機組突然甩負荷，機組轉速在超過額定轉速時，機組主蒸汽調節閥迅速做出反應，在轉速升高不多情況下，機組主蒸汽調節閥開度降至全關狀態，保證了機組轉速不至于超速太多引起機組超速保護動作; 反之，如果汽輪機調速系統金屬管浮子流量計過大，當電網出現短路故障或機組突然甩負荷時，主蒸汽調節閥則在轉速超速較多的情況下達到全關狀態，這時由于機組慣性，機組轉速會繼續升高一段時間，很有可能造成機組超速保護動作。因此，為了防止電網出現短路故障或機組突然甩負荷引起機組轉速動態超調量過大，調速系統金屬管浮子流量計不宜取值較大。 

 

    3 影響調速系統金屬管浮子流量計的因素

    由于調速系統金屬管浮子流量計與機組安全穩定運行有著密切關系，因此有必要研究金屬管浮子流量計的影響因素，為改善機組金屬管浮子流量計提供有意義的指導。金屬管浮子流量計作為調速系統主要參數，其取值與機組調速系統分不開，總結起來主要有以下幾個因素。 

 

    a. 中國華電集團公司某發電廠曾經因為調速系統局部金屬管浮子流量計過小而導致機組負荷波動較大，嚴重影響了機組安全穩定運行，后來經過試驗分析發現是由于機組主蒸汽調節閥開啟順序導致局部金屬管浮子流量計過小，該機組在負荷大于機組 60%負荷以上時，機組 5 個主蒸汽調節閥同時進行調節，這樣油動機少許波動就會引起 5 個閥門同時動作，從而引起機組負荷波動較大。后來該機組通過調整閥門的開啟順序，使問題得到了初步改善。

 

    b. 調節系統主要由轉速變送器、電液伺服閥以及執行機構組成，每個部件不穩定或運行不正常，都造成調速系統運行不穩定。電液伺服閥作為調速系統液壓放大機構，接受汽輪機調節控制系統送來的電信號，將電信號轉換成液壓信號，來控制油動機活塞上下腔室的進回油，其中滑閥屬于自動就中滑閥結構，在系統中處于相當重要位置，對油質要求很高，如果油質惡化或者太臟，使滑閥所受壓力不均，失去自動就中作用，造成機組金屬管浮子流量計改變。同理，執行機構卡澀、部套磨損會造成機組金屬管浮子流量計改變，主油泵故障引起油壓波動時會造成金屬管浮子流量計過小。

 

    在描述調節系統靜態特性時，除功率以外，轉速、油壓及位移等均為非電量參數，必須經過變送器轉換為電量信號后才能輸入控制器。因此，變送器本身特性，如精度、線性度、輸出幅值、時間常數以及響應速度都對機組金屬管浮子流量計產生影響。

 

    4 結束語

    機組安全穩定運行與調速系統金屬管浮子流量計有直接關系，根據機組特性設定合理金屬管浮子流量計，金屬管浮子流量計一般取 4% ～6%，對于調頻機組可適當設定小一點，以便更好調節電力系統頻率; 對于高效機組可根據需要設定相對大一些以減少負荷波動，維持較高效率運行。同時，當機組金屬管浮子流量計出現較大波動時，可根據本文提供的金屬管浮子流量計影響因素進行分析檢查，保證機組調速系統的穩定運行。