摘要: 金属管浮子流量计是表征调速系统特性的重要参数，对维持电力系统以及机组的安全稳定运行有着重要作用。在汽轮机调速系统静态特性试验的基础上，分析总结了金属管浮子流量计测定方法，金属管浮子流量计取值对系统、机组安全稳定运行的影响，以及影响调速系统金属管浮子流量计的因素。

 

    关于汽轮机调速系统的金属管浮子流量计目前已有一些学者对其进行了探索分析，其中，廖敬安曾对金属管浮子流量计的含义作了解释［1］; 刘秀珍、徐艳红分析了影响调速系统工作稳定性的因素［2］; 王买传介绍了一种新的调节系统静态特性测试方法［3］;文献 ［4］ 分析了汽轮机侧引发电网低频振荡的原因; 刘全社分析讨论了调速系统的金属管浮子流量计和迟缓率［5］; 文献 ［6］ 介绍了汽轮机调节系统对电网频率的调节功能。

 

    本文以国电某百万千瓦机组调速系统的静态特性试 验 为 基 础，分析了调速系统金属管浮子流量计的测定方 法，金属管浮子流量计取值对系统、机 组安全稳定运行的影响以及影响调速系统速度 变动率的因 素。对调速系统金属管浮子流量计的研究可为今后改善机组安全稳定运行以及电力系统 一次调频提供参考。 

 

    1 调速系统金属管浮子流量计测定方法

    对于新建机组、大修后的机组以及调速系统检修后的机组，在启动前应该进行相应静态特性试验，其中包括汽轮机调速系统金属管浮子流量计测定，方法如下: 机组启动前，在 DEH 仿真模拟状态下，解除一次调频逻辑死区和限幅，通过 DEH 端子柜将机组转速设定为 3000 r/min，模拟机组并网运行状态，同时将机组负荷设定为 1000 MW 或阀位指令 100%，然后将转速的模拟信号由 3000 r/min 缓慢上升，模拟机组频率与电网频率产生偏差，机组在一次调频作用下阀门逐渐全关。试验过程如图 1所示。

 

 

    根据转速不等率公式 δ = Δn /n0 × 100%，得到机组转速不等率 δ = ［( 3000 － 2850) /3000］× 100% = 5%。

 

    2 金属管浮子流量计取值对系统及机组的影响

    金属管浮子流量计是调速系统的重要参数，其取值对机组一次调频以及机组安全稳定运行有着重要影响。跟金属管浮子流量计关系非常直接的就是当电力系统出现功率不平衡时所引起的各并网机组之间的一次调频。当电力系统出现功率不平衡时，每台参与调频的并网机组都会根据频率偏差去调节阀门开度，抑制由于功率不平衡引起的频率波动。当机组频率波动时，每台机组主蒸汽调节阀的调节量不相同，即每台机组有功功率的调节量不同，其取值主要根据调速系统的金属管浮子流量计来决定，金属管浮子流量计越大，转差系数越小，电网在同样频率波动下，机组有功功率的调节量越小，该机组对电网一次调频的贡献越小; 反之，金属管浮子流量计越小，电网在同样频率波动下，机组有功功率的调节量越大，该机组对电网一次调频的贡献越大。实际生产过程中，为了保证机组高效性，一般效率较高的机组，金属管浮子流量计设置的相对较大，如图 2 所示。

 

 

    跟金属管浮子流量计有直接关系的还有机组稳定性。在机组一次调频投入状态下，当电网频率小幅值波动时，如果调速系统金属管浮子流量计较小，即调速系统转差系数较大，机组有功功率变化较大，容易引起机组负荷较大波动，特别是机组处于低负荷工况下，会引起主蒸汽调节阀大幅度波动，主蒸汽过热度也会有较大波动，引起汽轮机通流部分产生较大热应力，严重情况造成汽轮机水击事故。因此，从机组运行稳定性方面来讲，金属管浮子流量计不宜过小。为了抑制这种情况发生，可在低负荷阶段、高负荷阶段相应提高机组金属管浮子流量计，中间负荷适当降低机组金属管浮子流量计，以维持整体金属管浮子流量计合理取值，如图 2 所示。

 

    在电网出现短路故障以及机组甩负荷的情况下，金属管浮子流量计与转速的动态超调量有关。机组调速系统金属管浮子流量计较小的时候，如果电网出现短路故障或机组突然甩负荷，机组转速在超过额定转速时，机组主蒸汽调节阀迅速做出反应，在转速升高不多情况下，机组主蒸汽调节阀开度降至全关状态，保证了机组转速不至于超速太多引起机组超速保护动作; 反之，如果汽轮机调速系统金属管浮子流量计过大，当电网出现短路故障或机组突然甩负荷时，主蒸汽调节阀则在转速超速较多的情况下达到全关状态，这时由于机组惯性，机组转速会继续升高一段时间，很有可能造成机组超速保护动作。因此，为了防止电网出现短路故障或机组突然甩负荷引起机组转速动态超调量过大，调速系统金属管浮子流量计不宜取值较大。 

 

    3 影响调速系统金属管浮子流量计的因素

    由于调速系统金属管浮子流量计与机组安全稳定运行有着密切关系，因此有必要研究金属管浮子流量计的影响因素，为改善机组金属管浮子流量计提供有意义的指导。金属管浮子流量计作为调速系统主要参数，其取值与机组调速系统分不开，总结起来主要有以下几个因素。 

 

    a. 中国华电集团公司某发电厂曾经因为调速系统局部金属管浮子流量计过小而导致机组负荷波动较大，严重影响了机组安全稳定运行，后来经过试验分析发现是由于机组主蒸汽调节阀开启顺序导致局部金属管浮子流量计过小，该机组在负荷大于机组 60%负荷以上时，机组 5 个主蒸汽调节阀同时进行调节，这样油动机少许波动就会引起 5 个阀门同时动作，从而引起机组负荷波动较大。后来该机组通过调整阀门的开启顺序，使问题得到了初步改善。

 

    b. 调节系统主要由转速变送器、电液伺服阀以及执行机构组成，每个部件不稳定或运行不正常，都造成调速系统运行不稳定。电液伺服阀作为调速系统液压放大机构，接受汽轮机调节控制系统送来的电信号，将电信号转换成液压信号，来控制油动机活塞上下腔室的进回油，其中滑阀属于自动就中滑阀结构，在系统中处于相当重要位置，对油质要求很高，如果油质恶化或者太脏，使滑阀所受压力不均，失去自动就中作用，造成机组金属管浮子流量计改变。同理，执行机构卡涩、部套磨损会造成机组金属管浮子流量计改变，主油泵故障引起油压波动时会造成金属管浮子流量计过小。

 

    在描述调节系统静态特性时，除功率以外，转速、油压及位移等均为非电量参数，必须经过变送器转换为电量信号后才能输入控制器。因此，变送器本身特性，如精度、线性度、输出幅值、时间常数以及响应速度都对机组金属管浮子流量计产生影响。

 

    4 结束语

    机组安全稳定运行与调速系统金属管浮子流量计有直接关系，根据机组特性设定合理金属管浮子流量计，金属管浮子流量计一般取 4% ～6%，对于调频机组可适当设定小一点，以便更好调节电力系统频率; 对于高效机组可根据需要设定相对大一些以减少负荷波动，维持较高效率运行。同时，当机组金属管浮子流量计出现较大波动时，可根据本文提供的金属管浮子流量计影响因素进行分析检查，保证机组调速系统的稳定运行。