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纯电调控制系统在俄供800MW超临界机组的应用(2)

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   

 关键词:  DEH系统 调节系统 抗燃油

(1)控制器(BRC100):BRC100是Symphony系统高性能、高处理能力的过程控制器,它与INFI-90系统在功能、通讯以及结构上完全兼容,比MFP11/12功能更强大,是它的升级换代产品。BRC100采用了32位处理器,主频32MHz,具有2Mb静态随机存储器(SRAM)、12kb非易失随机存储器(NVRAM)以及1Mb的Flash ROM,可通过功能码、C、BASIC、Batch 90等工具组态编程。

(2)频率计数子模件(IMFCS01):IMFCS01 是DEH 专用的转速测量子模件,安装在汽轮机前箱内,磁阻式转速探头测量出来的脉冲信号调制、整形、采样后变换成电信号,经过控制总线送给控制器。每块IMFCS01 接受一路转速脉冲信号,本系统配置了三块IMFCS01子模。

(3)液压伺服子模件(IMHSS03):IMHSS03是DEH专用的阀门伺服子模件,它实际上是一块智能I/O 模件,通过IMHSS03上的处理器完成蒸汽阀门的精确定位控制。每块IMHSS03 控制一个可调蒸汽阀门(modulated steam valve),本系统配置了10 块IMHSS03。

(4)操作员站(Conductor NT):操作员站为DEH 操作画面提供了方便的手段。运行人员通过操作员站实现对汽轮机的控制,监视汽轮机的运行状态。针对绥电800MW汽轮机DEH系统的特点,设计了总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等画面。

3.1.2系统软件:

ABB Symphony系统是一个专门为过程控制设计的优秀的集散控制系统,它的系统软件以多功能处理器(MFP/BRC)为核心,方便、便于调试、容易理解,充分适应了其硬件设计,既满足了从简单到复杂的控制回路、顺控、优化控制的有关策略,又能用搭积木的方法对控制对象进行设计和组态。

它以生产过程中多种控制工艺流程和算法、控制技术为依据,经过ABB公司不断优化完善,形成了特殊的功能码。功能码内存放了大量算法和相关参数,并固化在MFP/BRC中。

3.2液压部分

改造后EH系统采用控制油为14MPa的三芳基磷酸脂型抗燃油,其正常工作温度为20-60°C。机械保安油为1.2MPa的低压透平油。低压透平油与高压抗燃油通过薄膜阀进行隔离,防止混油。每一个进汽阀门均有一个执行机构控制其开关,其中中压主汽阀执行机构为开关型两位式执行机构,高压主汽阀执行机构、高、中压调节阀执行机构为伺服式执行机构,可以接受来自于DEH控制系统的±40mA的阀位控制信号,控制其开度。DEH系统改造后,拆除原系统中液压部分的调节部套及相应油管路,保留原液压调节保安系统中的危急遮断器、危急遮断器滑阀、危急遮断器杠杆,增加就地打闸和挂闸组件。液压部分按其功能可分为供油系统、执行机构、危急遮断保护系统、机械超速与手动停机、启动挂闸等五个部分。

4实现功能

DEH系统改造后主要控制汽轮机转速、主蒸汽压力、功率,即从汽轮机挂闸、冲转、暖机、过临界、同期并网、带初负荷到带满负荷的整个过程,通过控制高、中压主汽门和高、中压调速汽门等执行机构来实现,同时具备防止汽轮机超速的保护逻辑。

4.1基本控制部分

基本控制部分是DEH的核心,它提供与转速、主蒸汽压力、负荷控制相关的逻辑、调节回路。这部分还包括与自动控制有关的其他功能,如设定值/变化率发生器、限值设定、阀门切换、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及阀门校验等。与基本控制有关的重要模拟量,如发电机有功功率、主蒸汽压力等采取三取二方式。

4.1.1远方挂闸

远方挂闸的作用就是复位危急保安机构;复位ETS则是指通过ETS操作盘送出复位AST跳闸电磁阀指令,使AST跳闸电磁阀恢复带电状态,从而恢复AST母管油压。挂闸时间长度为10秒的脉冲信号。

4.1.2转速控制

800MW汽轮机启动方式分为中压缸启动和高、中压缸联合启动,通过控制高、中压调速汽门来实现。汽轮机转速进入临界区时,升速率自动设置为500RPM/min(可通过工程师站在线修改)。3000RPM定速后,可以进行自动同期。DEH对从同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加,产生转速目标值,并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内(2985~3015RPM)。

4.1.3单阀/顺序阀切换

冷态启动或低参数下变负荷运行期间,采用单阀方式。额定参数下变负荷运行时,采用顺序阀方式。对于定压运行带基本负荷的工况、滑压运行调峰的变负荷工况单阀/顺序阀切换的意义不大。对于定压运行变负荷工况,要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。

假设阀门切换过程中汽轮机运行工况稳定,即真空和主蒸汽参数不变,不考虑抽汽的影响,汽轮机的负荷仅由蒸汽流量决定,而各个调节阀所控制的流量也只和阀门开度有关,那么可以认为汽轮机负荷仅是阀门开度的单函数。用 表示汽轮机负荷, 表示阀门开度,则单阀方式下:

单阀/顺序阀切换就是按照上述思想设计的,单阀系数乘以单阀开度指令与顺序阀系数乘以顺序阀开度指令相加后得到的就是各个阀门实际的开度指令。单阀指令和顺序阀指令是当前负荷指令分别经过单阀曲线和顺序阀曲线转换后得出的。

在实际的阀门切换过程中,上述分析中的假设条件是难以完全成立的,不可避免会有负荷扰动。但如果投入闭环控制,负荷扰动在一定程度上可以得到改善,即如果投入功率闭环回路,当实际功率与负荷设定值相差大于4%时,切换自动终止。当负荷调节精度达到3%以内时,切换又自动恢复。投入主蒸汽压力控制回路与此类似。上述限制过程对运行人员的操作没有任何要求。这样,阀门切换过程中如果投入功率、压力闭环,则控制精度在3%以内。单阀/顺序阀切换也可以开环进行,显然,此时负荷扰动的大小与阀门特性曲线的准确性及汽机运行工况有关。

绥电800MW汽轮机阀门/喷嘴布置图如图(二)所示,高压调节阀顺序阀的开启顺序为GV1/GV2→GV3→GV4即GV1和GV2同时开启,然后GV3、GV4按顺序开启,关闭顺序与此相反。单阀/顺序阀切换时间为10分钟(可调),当阀位参考值大于99.9%(阀门全开)或小于0.1%(阀门全关)时,切换瞬间完成。在实际投运时,单阀向顺序阀切换过程中,#1瓦温度大幅度上升,同时考虑到800MW汽轮机容易发生汽流激振,所以对顺序阀的阀门曲线进行了调整,将GV3、GV4在顺序阀方式下的“阀位-流量”曲线向坐标零点侧平移一段距离,使GV3、GV4稍微提前一点开启,这样调整后机组在顺序阀方式下运行牺牲了部分经济性,但是维持了高压缸进汽的平衡,保证了机组运行的安全性。

图2800MW汽轮机阀门/喷嘴布置图

4.2 超速保护部分

超速保护部分的主要作用是提供转速三取中、油开关状态及汽机自动停机挂闸(ASL)状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑,它控制OPC电磁阀,同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS,为了保证保护动作的快速性和可靠性用一对专用冗余的BRC100控制器实现超速保护功能。

转速信号三取中逻辑如图(三)所示,由三路转速信号中的两路先分别大选,然后再对三个大选结果进行小选:

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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