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汽轮机电液联调DEH系统设计与应用

北极星电力网技术频道    作者:张业才   2001/7/17 0:00:00   

  所属频道:  火力发电    关键词:  纯电调 DEH AGC

    分析汽轮机电液联调系统的设计原理、设计方法,并介绍本系统在电厂中应用,阐述系统的发展前景。

关键词  纯电调  DEH  AGC  同步器  协调控制

1 前言

随着我国电力自动化程度的提高和用电形势的变化,对电网调度和机组调峰的要求越来越高,而我国90年代前投产的125MW等老机组汽轮机使用纯液压调节系统,即采用双磁场换向式单相串激交直流两用电动机、控制同步器。由于电动机本身的惰走和惯性等原因,控制精度不太理想,由液压调速系统和同步器组成的控制系统,在可控性和保护功能上不能完全满足机组协调控制(CCS)和自动发电控制(AGC)的要求,一种简易可行的DEH系统被开发并成功应用于电厂,以下进行介绍。

2 系统组成及原理

系统由液压部分、高中压油动机行程传感器、基于DCS的控制系统平台及网络、超速保护(OP C)装置、手操盘等组成,改造后的油系统见图1。

(1)淮压集成块:在原有调速系统的二次脉动油压管路上开孔引一油管进入液压集成块(图2),排油口进入油系统排油母管,液压集成块上装有电液伺服阀(D634)、截止阀、差压开关、旁路节流阀、进排油口、隔离电磁阀及动力油接口。

①电液伺服阀:这是DEH系统的主要部件,其主要工作原理如下:电液伺服阀D634是一种直接驱动式伺服阀,简称DDV阀,用集成电路实现阀芯位置的闭环控制,阀芯的驱动装置是永磁直线马达,阀芯位置闭环控制电子线路和脉宽调制驱动电子线路固化为一块集成块,用特殊的技术固定在伺服阀内,取消了传统的喷嘴—挡板前置级,简化了线路,提高了可靠性,却保持了带喷挡前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标。一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上,电子线路在直线马达上产生一个脉宽调制电流,震荡器就使阀芯位置传感器励磁。经解调以后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较,阀芯位置控制器产生一个电流输给直线力马达,力马达驱动阀芯,使阀芯移动到指令位置。其示意图如图2。

②同步器控制装置:保留原有同步器马达,在马达线圈回路中加装大功率限流电阻等措施来克服马达的惰走和惯性,在本系统中作为DEH系统故障或检修情况下的调节手段,本文不再详细叙述。

(2)DEH系统主要检测参数

利用DCS操作平台,所有检测信号参数直接进入DCS系统,因而无须专门操作员及管理员系统,主要信号有:

转速三路WS进入同一块测速卡HS2M200

功率一路:MW

主汽压力一路TP

汽机挂闸:ASL,由主汽门全开、安全油压、启动油压三取二所得。

(3)OPC功能:当转速达3090r/min(103%)关调门,转速小于3090r/min时恢复,当转速达3300r/min时关主汽门及调门,联跳发电机。为确保机组安全,以上系统均由软逻辑和硬逻辑同时发出工作信号。

(4)手操盘

作为紧急手操备用,手操盘上有DDV阀控制电流的百分数,50对应DDV阀排油口全关,100对 应DDV阀排油口全开,操作盘上还有阀门增减按钮及指示灯,电调和同步器控制手、自动切换按钮。

(5)位移传感器

选用0-200mmTDZ-1D200中频位移传感器来显示高中压油动机的位移。

3 控制方式及主要设计功能

DEH系统输出的信号到伺服单元,先经过函数变换(凸轮特性),变换为阀位指令去DDV阀控制二次油压来调节油动机位移,而达到控制转速及负荷的目的。控制方式有:

(1)手动就地挂闸后的冲转、升速,临界转速的变速率控制

(2)同期、并网控制

(3)协调控制

(4)参与一次调频

(5)超速限制(OPC)功能

(6)电调和同步器后备手操方式

(7)超速试验功能

4 电液联调DEH系统在铜陵电厂的应用

(1)试验数据

首先经过试验确认汽轮机的凸轮特性,找出二次油压,油动机,阀位指令之间的关系。试验数据如下:

由数据表知,当二次油压 为0.109MPa时油动机开始开启,阀位指令定为5%,当二次油压为0.286时油动机开足,阀位指令定为100%,其它按插值法填上述表的阀位指令信号。为保证此函数关系能真实反映实际,规定机组油系统检修后均重新试验并记录二次油压与阀位指令之间的关系,以修正函数曲线。

(2)启动过程

系统按照凸轮特性的要求进行组态后,机组采用本套系统控制汽轮机冲转。启动时,同步器置于上限位置,手动挂闸主汽门开启后由DEH启动控制回路逐渐提升DDV阀,使控制油口逐渐关小实现冲转、升速、定速、并网,再由DEH负荷控制回路继续完成升负荷控制,一组系统冲转过程曲线如图5。

由图可知:①0-500r/min升速,500r/min暖机

②500-1650r/min 1650rmin暖机

1650-2500r/min升速2500r/min暖机

④转速在1100-1420r/min、1800-2150r/min为一阶惯性区和二阶惯性区,速率自动变为500r /min,快速冲过,避免机组振动过大。

机组转速在3000±5r/min时发“同期允许”信号 至电气,此时电气投同期,热工接受到其信号,投入“自动同期”同期范围为3000±20r/mi n进入自动同期方式后,DEH系统可以接受自动同期装置来的触点脉冲输入信号,将脉冲信号转换成速度给定值,以±1r/min的速率使得机组转速等于网频,实现并网。

DEH系统的负荷控制主要由频差控制、功率控制、压力控制、阀位控制和被控对象(汽轮机组)等环节组成,它是一个多参数、多回路反馈的闭环控制系统。经过参数的优化整定,无论转速还是负荷均达到较高的水准,转速控制精度:±1r/min,负荷控制精度:±0.5MW,主 汽压控制精度达:±0.1MPa。

5 结论

根据本DEH系统在铜陵电厂投用半年多的实践,我们认为:(1)本系统投资小,只需几万元,控制精度基本达到高压纯电调的水平,电调投用后,有功合格率明显提高,运行劳动强度大为降低,深受运行人员欢迎。

(2)本系统利用原有的DCS操作平台,无需增加操作员,组态方便。

(3)维护量小,所增加硬件设备不多。

(4)机组更加安全,增加OPC功能代替原有的由油压信号表示的转速信号,准确度高,可达±1r/min。

该系统还存在下列问题:

(1)三路测速信号进入同一测速板,按分散度考虑应分别进入各自测速板。

(2)运行中曾出现电调紧急切手动现象,说明系统抗干扰能力有待进一步提高。

(3)对透平油系统要求提高,需加强油质管理,否则会造成DDV阀卡涩,调节失灵。

总之,本系统投资少,控制精度高,功能比较全面,适合于老机组技术改造,具有一定的推 广价值。

来源:安徽电力
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