1引言
由于机组通流改造及后续高背压供热等结构调整，对机组特性影响较大，需涉及变结构控制相关问题，考虑通流及汽轮机高背压时机组结构、参数和运行特性等均发生变化，因此原高调门配汽方式将无法满足机组安全性及调节稳定性的需求，并且厂内机组为六高调门机组阀序组合较为复杂，由于机组轴系轴振比较不稳定，存在超报警值情况，为保证机组安全稳定运行存在优化的必要性。另外高调门参与负荷调节时高调门会经常开关，对高调门疲劳磨损较为严重，易出现阀门间隙故障，介于早发现早治理降低设备损坏程度，避免出现大的安全隐患影响安全运行，需开发故障诊断模块实现早期预警，并综合考虑调门流量特性监测及性能分析软件对现场的应用具有示范意义。同时对于提升检修工作效率起到重要作用有必要规范操作人员对机组调整的规范性，确保各参数稳定，更有利于机组的安全运行。
2高调门特性优化及阀门故障诊断优化思路
目前汽轮机高调门大多数都是以四个高调门配置，而厂内为六高调门配置，所以高调门进汽顺序2+1+1+1+1特殊控制策略，阀序组合方式较多，其对应轴系受力影响较为复杂，另外不论是在理论研究方面还是试验测试方法研究方面都是比较少的，没有形成能够指导机组实际应用实践，特别是通流改造后的优化策略更需谨慎。因此，对考虑复杂汽流力和流量强非线性的六高调门汽轮机配汽规律设计及实现方法具有重要意义。
2.1汽轮机在工况变动时，通过汽轮机的蒸汽参数和流量均发生变化，而调节级参加工作的调节阀数目与开度不一定相同，调节级通流面积可随着蒸汽流量的改变而改变，这就使得调节级变负荷核算工作较为复杂。所以，本项目采用将调节级包含在内的策略对机组调门特性进行定量计算分析，从而得到对机组的阀门特性曲线优化定量计算方法。
2.2建立亚临界热电联产机组复杂变工况模式下运行优化技术研究与应用工程相关的动态数学模型；同时，为了满足本项目进行各种运行工况下的仿真优化分析等能力，还需要基于机组实际运行数据完成整个系统数学模型的仿真校验，保证模型与实际物理系统具有较高吻合度，能够如实反映整个系统的静态和动态耦合影响关系。
2.3由于机组顺序阀变负荷运行时存在负荷跟踪迟缓及调门异常调节问题。为此，需要进行改造前阀门顺序开启试验，进一步验证根据机组部分进汽所产生的水平和垂直方向汽流力对轴承振动和瓦温的影响，从而选取在满足轴承振动和瓦温的情况下的全新配汽规律，并考虑各轴系承载、机组投运顺序阀的各种复杂工况下，通过进一步的修正达到最优。通过阀门特性试验及阀序调整试验，获取调门不同开度的流量关系及不同阀序组合的轴系振动影响关系，便于设计新顺阀阀序dec配汽规律曲线。
3高调门特性优化及阀门故障诊断优化方案
3.1调节级在内的调门节流特性的变工况计算方法通常需借助于调节级特性曲线，调节级曲线一般采用计算方法计算。根据变负荷下全开阀的调节级压比，查单个喷嘴蒸汽与级的压力比之间的关系曲线，得到该喷嘴组的蒸汽流量，按开启顺序将各喷嘴组的蒸汽流量逐个相加，根据蒸汽流量与机组进汽量的比较得到全开及未全开阀的蒸汽流量，反查曲线，得出未全开阀对应的喷嘴机组的压力比。然后根据全开及未全开阀的压力比，查级的轮周效率与压力比的关系曲线，求出两部分汽流在级内的有效焓降和它们在动叶出口的实际焓，再根据能量守恒定理，求出调节级动叶出口的混合焓，最后计算调节级的各项级内损失，确定调节级内损失，确定调节级后蒸汽的焓值，完成调节级的计算。其中，最核心的也是最重要的单个喷嘴和整个喷嘴组的蒸汽流量计算依据如下：其公称直径为扩压管的喉部直径Dv，相对流量系数c是真实流量G和按阀门公称面积和阀前参数计算的理论临界流量Gcr之比：
式中p0'、v0'——分别为调节阀前的蒸汽压力和比容；
Av——按阀门公称直径Dv计算出的公称面积，Av=p/4Dv2
一般阀门的相对流量系数c与pp0'、LDv的关系特性曲线；其中，p p0' p0'',p0''由调节级变工况计算决定。从图中可以看出，在同一压力降Dp的条件下，相对流量系数c降随着升程L的增大而增大。但当阀门基本开足后，阀门升程L虽继续增大，但通流面积已基本上不再增大，故流量的增加趋于缓慢，c值接近为一水平线。另外，在同一升程L下，压力降p越大，越大，通过阀门的流量也越大，但当Dp增达到某一范围后，流量的增加变慢，这表示阀门喉部已接近临界压力。
在一只调节阀开启过程中，当阀的升程L=0时，G=0；当阀门的升程很小时，阀后压力很低，阀门内为超临界流动，当阀门前压力不变时，流量和面积成正比，即G随着L的增大而增大，当阀门继续开大时，通流面积虽还在变大，但阀后压力也不断增大，使p变小，故G的增大随着L的增大就趋于缓慢。随后，虽阀门开度L继续增大，但由于受到阀门后部直径的限制，G将渐趋饱和。
由流动的连续性原理可知，在稳定流动的情况下，阀门节流区的蒸汽流量等于整个阀门的蒸汽流量。那么根据上面的分析，可以采用绝热等熵的一维喷嘴流量公式来近似计算这一区域的蒸汽流量。
3.2
目前，风电等具有强随机波动不确定性的新能源电电源的规模化并网消纳成为目前电力系统面临的重大现实问题。由于我国火力发电占主导地位的电源结构性矛盾，缺乏燃机等可平抑新能源电力随机波动不确性的电源，所以，许多大功率火电机组不得不经常参与调峰而进行快速深度变负荷运行。因此，机组高调门动作频繁且幅度较大，尤其是负责调节机组负荷的第三个开启的高调门；所以，高调门驱动连接件的可靠性面临严峻考验，硬件磨损加大导致故障率增加。然而，严重的高调门硬件故障可能会引发机组的负荷突变问题，严重影响机组的安全高效运行。
4结论
从经济运行出发通常采用喷嘴配汽方式来调节负荷，其喷嘴组对应的阀门流量特性的准确程度，对汽轮机变负荷运行的安全高效性具有极其重要的影响，尤其是机组重叠度的经济性，准确合理的阀门流量特性曲线，能够有效提高机组控制精度，改善机组的安全性和经济性。开发监测机组部件的运行状态及指标的故障诊断系统，如调门节流损失、特性曲线及阀门设备间隙故障诊断等,并且向机组运行人员实时提供运行参数的最佳值以及运行参数偏离最佳值时引起的损失的大小,把数量庞大的原始采集数据处理成为直观的为数较少的性能结果,及时连续地对机组的安全经济性进行分析判断,从而实时指导运行人员调整机组运行工况，使机组处于最佳状态下运行，达到降低煤耗,减少成本的目的。
参考文献
[1]《汽轮机检修》.中国电力出版社,2010年4月第一版.
[2]《岱海电厂高调门连接杆故障分析及改造措施》.中国电力出版社，2013年8月第二版.
[3]《东方汽轮机厂汽机培训教材》，全国级大型汽轮机优化改造经验交流会论，2009年3月版.
[4]李晓力.汽轮机高压调门流量特性分析与优化[J].电力设备管理,2022(3):3.
