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纯电调控制系统在俄供800MW超临界机组的应用(1)

北极星电力网技术频道    作者:吴川南 王海波 李树民   2012/7/20 15:24:25   

  所属频道:  火力发电    关键词:  DEH系统 调节系统 抗燃油

摘要:国华绥中发电有限责任公司#1机组为俄供800MW超临界燃煤机组,汽轮机调速系统为原俄设计的电液并存的调节系统,该系统投产以来存在诸多问题,2004年机组进行首次大修期间对其进行了改造,文章简单介绍了原调节系统和存在的问题,详细介绍了改造方案,并介绍了施工经验、运行中存在的问题和处理方法。

绥中发电有限责任公司#1机组汽轮机为俄罗斯列宁格勒金属工厂生产的К-800-240-5型超临界压力、一次中间再热、五缸六排汽、单轴凝汽式汽轮机,DEH (Digital Electro-Hydraulic)系统为俄汽轮机厂配套生产的电液并存调节系统。在2004年大修期间对#1机组DEH系统进行了改造,采用抗燃油纯电调控制方案,从一年半时间的运行状况来看,效果良好,运行稳定,调节精度高,改造很成功。

1原调节系统的组成和存在的问题

绥电#1机组原调节系统为电液并存调节系统,由电气和液压部分组成。控制装置采用ЗЧСР-М2型计算机控制系统,其电子部分由ЗЧсР-M2型微处理器构成,主要包括:具有 16位数字处理能力的K1810系列BM86型微处理器和KP1810BM87运算协处理器。液压部分采用中压抗燃油系统,主要执行机构由同步器电机МУТ、电液转换器ЭГП、预保护电磁铁ЭМВ构成。液压调节系统由测速元件、放大元件和执行机构三大部分组成。它与汽轮发电机组转子(调节对象)闭环后组成转速负反馈自动调节系统。

PC-3000-6型高速弹性离心式调速器作为测速元件,与汽轮机转子刚性连接,通过随动滑阀生成一次脉动油。同时可以影响一次脉动油的还有同步器和电液转换器的信号。

该液调系统有两级传动放大元件。调速器滑阀(随动滑阀)是第一级放大元件,其作用是将随动滑阀的位移变化转换成一次脉动油压信号,中间继动滑阀是调节系统中第二级放大元件(它包括两级放大),通过中间滑阀的两次放大形成二次脉动油压,并传递到油动机。

油动机是调节系统的功率放大元件(本身有一级放大)和执行机构,其作用是通过二次脉动油压变化来调整油动机的行程,控制调节阀开度。该型机组所有油动机均为单侧进油油动机,配汽系统有2套高压联合汽门(一主两调)、两台中压主门、四台中压调门,同时还有两台抽汽逆止门和两台排汽门,其中排汽门有二次脉动油控制,抽汽逆止门由主汽门控制油控制。

通过将近5年的运行发现此调节系统存在诸多问题:

(1)控制系统设备元器件老化、抗干扰能力差,经常发生计算机死机,板件故障等问题,威胁机组的安全、稳定、经济运行;

(2)液压部分存在同步器卡涩、迟缓率大等问题。通过同步器电机经中间滑阀控制全部高、中压调门,风险集中,调节方式落后,调节品质差,控制精度低,负荷波动较大;

(3)系统无操作员监视画面;操作烦琐,系统仿真功能不完善;无事故追忆系统,无法进行事故分析;模拟量模件精度低,不易调整;模件匹配性差,更换模件需要重新调整;备品备件不足且无备件来源;

(4)由于该系统调节功能通过中间滑阀实现、系统采用中压抗燃油系统(4.7Mpa)造成油动机体积较大以及机械铰接部件较多等原因造成系统的迟缓率过高(δ=0.3左右),使得机组在运行中负荷摆动很大,摆动量在20MW左右,在特定条件下可达60MW左右。

(5)静态特性曲线不容易调整,各油动机的特性曲线受反馈凸轮型线、反馈杆长度、滑阀下弹簧预紧力影响(#3、#4高调门还多了套重调机构),很难调整,只能凭借经验逐步调整,很难达到设计的理想曲线,造成系统静态特性曲线不理想。

(6)油动机渗漏点多,特别是控制滑阀和活塞杆部位,这是因为油动机的油缸尺寸较大,各动密封的间隙较大,造成系统漏泄点较多。

(7)绥中电厂地处东北、华北两大电网的支承点位置,且两台800MW机组单机容量为两大电网之最,由于俄供汽轮机调节系统存在诸多问题,制约了汽轮机控制系统调节品质的提高,妨碍了机组CCS(Coordinate Control System,协调控制系统)的投入,以及AGC(Automatic Generation Control,自动发电控制)功能的实现。

在东北电网与华北电网联网后,为了适应现代化大电网的要求,满足电网各种运行方式的需要,迫切需要大幅度提高调节系统动态性能,提高机组的自动化程度和机组协调控制的功能,提高供电质量,在这种情况下,2004年#1机组首次解体大修期间对#1机组DEH系统进行了改造。

2改造方案

目前国内DEH系统采用的方案有同步器控制、电液并存(包括联合控制、切换控制两种)、透平油纯电调控制(包括保留凸轮配汽机构、去掉凸轮配汽机构两种)、抗燃油纯电调控制等四种类型。

综合以上四类方案在国内300MW及以上机组的应用经验,结合800MW机组运行的实际情况和专家建议,绥中电厂DEH改造采用了抗燃油纯电调控制方案。

抗燃油纯电调系统具有工作压力大,有效保证提升力,对机组可以实现可变阀门管理,最大限度减少液压环节,提高动态调节品质,可以在机组启动运行的不同阶段进行全周进汽和部分进汽选择,使机组以更为经济的方式运行,控制用油的独立性和抗燃油的使用最大限度消除了油质影响和火灾隐患等优点。

绥中电厂改造的这套系统是由哈尔滨汽轮机自动控制工程公司完成设计和配套工作,系统中的每一台汽门均采用一台汽门配置一台油动机、一台电液伺服阀、一台操纵座、一台卸荷阀。改造取消了原机械液压调节系统中的同步器、调速器、调速器滑阀、中间滑阀等装置,更换调节阀操纵座,在调节阀的操纵座上放置抗燃油油动机,直接拉动调节阀阀杆。保留原系统中的机械液压保安装置,增加了高、中压主汽阀和调节阀油动机及操纵座,实现了每个调节阀配备一个独立的高压伺服执行机构。自动关闭器也采用了开关式高压抗燃油执行机构,增加了防超速电磁阀组(OPC)、停机电磁阀组(AST)、EH供油装置。系统控制部分采用世界上先进的集散控制系统,设计借鉴、吸收引进型300MW/600MW汽轮机组的控制策略和运行经验,具有丰富的控制功能和优良的控制品质。

3系统构成

DEH系统改造后主要由控制部分和液压部分构成,液压部分采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司供应的成套的高压抗燃油EH装置,为降低改造成本,改造中使用了原油动机的弹簧,同时也降低了设计难度。控制部分电子设备采用了ABB公司的Symphony集散控制系统,该系统的超速保护有电超速、OPC、机械超速三重。机械超速保护是通过低压油系统(低压油引自密封油系统)实现,保留原系统中的危急保安器滑阀等全套部件,低压保安油通过隔膜阀使高压油系统AST控制油迅速卸掉,机组停机。

3.1控制部分构成

3.1.1系统硬件

本次DEH改造控制部分硬件由一面模件柜和两面端子柜构成。从功能上分为三个部分:汽机基本控制(BTC)、超速保护(OPC)和汽机自启停(ATC),分别由三对互为冗余的控制器(BRC100)和相应的功能子模件完成。系统配备一台Conductor NT操作员站,通过ICI 与网络相连,一台COMPOSER工程师站,通过CPM 与系统相连。硬件配置示意图如图(一)所示:

图1DEH系统硬件配置示意图

下面对其中的主要硬件做重点介绍:

来源:全国火电大机组(600MW级)竞赛第11届年会论文集
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