600MW汽輪機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試中的問題分析及優(yōu)化

余 俊, 龔卓敏

(茂名臻能熱電有限公司， 廣東茂名 525001)

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600MW汽輪機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試中的問題分析及優(yōu)化

余 俊, 龔卓敏

(茂名臻能熱電有限公司， 廣東茂名 525001)

介紹了D600S型汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制原理，對(duì)其在調(diào)試過程中存在的問題進(jìn)行了分析，并提出優(yōu)化方案和解決措施。實(shí)踐表明：系統(tǒng)調(diào)試中出現(xiàn)的故障基本是由人為錯(cuò)誤造成的，糾正后就能使系統(tǒng)正確工作，保證整臺(tái)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

汽輪機(jī)； DEH控制系統(tǒng)； 控制品質(zhì)

汽輪機(jī)數(shù)字電液(DEH)控制系統(tǒng)是DCS的重要組成部分，其系統(tǒng)正常是汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。

某電廠600MW火電機(jī)組汽輪機(jī)為D600S型，其DEH控制系統(tǒng)采用與DCS一體化的Ovation控制系統(tǒng)，汽輪機(jī)的液壓控制油系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)各自獨(dú)立。筆者對(duì)該600MW火電機(jī)組汽輪機(jī)在168h滿負(fù)荷試運(yùn)前的調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)、組態(tài)、安裝中存在的問題進(jìn)行分析，并進(jìn)行了優(yōu)化和整改。

1 DEH控制系統(tǒng)的組成及工作原理

1.1系統(tǒng)組成

高壓抗燃油純電調(diào)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制部分與液壓控制(EH)部分組成，其中DEH部分完成控制邏輯、算法及人機(jī)接口。根據(jù)對(duì)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)采集的各種參數(shù)，通過一定的控制策略，最終輸出控制指令通過EH控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)閥門，完成對(duì)機(jī)組的控制[1]。

EH控制系統(tǒng)是DEH的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包括供油裝置(油泵、油箱)、油管路及附件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、危急保安(AST)系統(tǒng)等。供油系統(tǒng)為DEH控制系統(tǒng)提供壓力油。執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)DEH的指令信號(hào)，控制油動(dòng)機(jī)的位置，以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)各蒸汽進(jìn)汽閥的開度，從而控制汽輪機(jī)運(yùn)行[2]。

1.2基本原理

DEH控制系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)、多回路的反饋控制系統(tǒng)，按功能劃分為給定部分、反饋部分、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)組對(duì)象(見圖1)。

2 DEH調(diào)試中的問題分析及處理

2.1掛閘異常

掛閘也可以稱為復(fù)位，汽輪機(jī)AST系統(tǒng)復(fù)位從而建立安全油壓。掛閘通常包含兩個(gè)部分：電氣部分(高壓部分)和機(jī)械部分(低壓部分)。電氣部分就是在掛閘過程中讓AST帶電復(fù)位；機(jī)械部分就是通過潤(rùn)滑油推動(dòng)AST裝置的杠桿復(fù)位，從而使高壓安全油與油箱的兩路回油同時(shí)切斷，壓力開關(guān)(三取二)發(fā)出信息，高壓保安油建立。

在該機(jī)組調(diào)試過程中，多次出現(xiàn)掛閘、打閘后，無法重新掛閘的現(xiàn)象，經(jīng)過檢查是DEH繼電器柜中有一個(gè)保險(xiǎn)(FA1)燒壞。該保險(xiǎn)與汽輪機(jī)掛閘電磁閥、噴油電磁閥及隔離電磁閥相連，燒壞后導(dǎo)致掛閘電磁閥無法帶電復(fù)位AST系統(tǒng)低壓部分，從而導(dǎo)致高壓安全油無法建立。對(duì)與該保險(xiǎn)相連的三個(gè)電磁閥線圈級(jí)回路進(jìn)行檢查，電阻分別為48Ω、48Ω、138Ω，與原參數(shù)一樣，同時(shí)對(duì)地絕緣電阻合格，于是只能更換保險(xiǎn)后進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)故障仍然存在。檢查發(fā)現(xiàn)DEH電源供電系統(tǒng)中直流電源柜有異常報(bào)警信號(hào)；DEH繼電器柜總共四路電源(兩路AC 220V、兩路DC 220V)，斷開DEH柜兩路DC 220V開關(guān)后直流電源柜報(bào)警信號(hào)消失，進(jìn)一步檢查DEH兩路DC 220V電源回路電纜無異常；將兩路直流開關(guān)斷開后在負(fù)載側(cè)測(cè)量有320V直流電壓，斷開兩路AC 220V交流開關(guān)時(shí)直流開關(guān)負(fù)載側(cè)320V電壓消失；此時(shí)發(fā)現(xiàn)DEH柜內(nèi)部接線有一處與圖紙不同，二極管(見圖2)的輸入(V2的3角)應(yīng)該是直流負(fù)端(FD1-1)，而現(xiàn)場(chǎng)接線為交流L(FA1-2)，經(jīng)DEH柜內(nèi)直流回路和交流回路混接，AC 220V經(jīng)過該二極管逆變?yōu)橹绷麟?，直流開關(guān)兩個(gè)接點(diǎn)上產(chǎn)生的電壓極性及大小相同，故直流電源兩線間電位差仍為220V，所以該故障在機(jī)組掛閘后不容易發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過更改接線后，故障得以消除，汽輪機(jī)掛閘恢復(fù)正常。

2.2調(diào)節(jié)閥振蕩

機(jī)組在帶負(fù)荷調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)總閥位指令大于92%時(shí)，4號(hào)高壓調(diào)節(jié)閥波動(dòng)(其他幾個(gè)閥門穩(wěn)定)，引起負(fù)荷波動(dòng)；當(dāng)閥位指令降低后一切正常(多次試驗(yàn)仍然如此)。檢查了該調(diào)節(jié)閥的反饋、指令線的屏蔽等一切正常，均達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)負(fù)荷增大后，4號(hào)高壓調(diào)節(jié)閥EH油管路振動(dòng)厲害，而油缸有緩慢滴油現(xiàn)象；后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)密封圈損壞。由于只有一個(gè)調(diào)節(jié)閥的油管振蕩，排除了因機(jī)組高負(fù)荷振蕩所致。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該油管距離較長(zhǎng)，而固定油管的支架少，當(dāng)壓力升高引起油管振蕩，引起油缸振蕩，導(dǎo)致密封圈破損漏油。經(jīng)增加油管固定支架，并加固其他管夾后故障消除。

2.3AST在線試驗(yàn)不成功

AST電磁閥是汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)如出現(xiàn)任何一個(gè)危及安全的條件時(shí)，緊急停機(jī)系統(tǒng)(ETS)總邏輯控制回路使AST電磁閥失電而打開，使危急油總管迅速泄油，從而快速關(guān)閉所有的進(jìn)汽閥，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)緊急停機(jī)。為了保證AST電磁閥能夠正常動(dòng)作，該600MW汽輪機(jī)提供了在線試驗(yàn)功能，在機(jī)組正常運(yùn)行過程中可以對(duì)單個(gè)AST電磁閥試驗(yàn)。機(jī)組在正常運(yùn)行過程中如出現(xiàn)故障，可以通過兩個(gè)回路動(dòng)作AST電磁閥；兩個(gè)回路是串聯(lián)關(guān)系，一路通過ETS柜保護(hù)動(dòng)作，一路通過DEH柜保護(hù)動(dòng)作，兩路中任何一路動(dòng)作都會(huì)使機(jī)組打閘停機(jī)，所以在線試驗(yàn)包括兩個(gè)回路。圖3為高壓保安電磁閥繼電器邏輯圖，其右上為ETS回路，右下為DEH回路。該機(jī)組在進(jìn)入168h試運(yùn)調(diào)試前，進(jìn)行在線試驗(yàn)AST電磁閥時(shí)，ETS回路中電磁閥(5YV)試驗(yàn)失敗。

圖4為電磁閥ETS繼電器動(dòng)作原理圖。

由圖4可知：HPT1(5YV)進(jìn)行在線試驗(yàn)時(shí)，R139、R239繼電器動(dòng)作電磁閥失電。當(dāng)時(shí)在ETS柜中發(fā)現(xiàn)繼電器動(dòng)作正常，但是用萬(wàn)用表測(cè)量HPT1仍然帶電。發(fā)現(xiàn)與R139、R239繼電器常閉觸點(diǎn)反向并聯(lián)一個(gè)二極管(該二極管的作用是防止回路斷開后時(shí)，在電磁閥內(nèi)產(chǎn)生的一個(gè)極高的反向自感電勢(shì)燒蝕觸點(diǎn))。將二極管拆下檢查發(fā)現(xiàn)，該二極管故障失去單向?qū)щ娞匦?相當(dāng)于旁路導(dǎo)電)，進(jìn)而導(dǎo)致試驗(yàn)過程中即使繼電器動(dòng)作也不能使HPT1(5YV)斷電動(dòng)作。更換該二極管后重新多次試驗(yàn)成功。

2.4DEH側(cè)一次調(diào)頻試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及優(yōu)化

2.4.1調(diào)節(jié)閥控制方式全部變?yōu)槭謩?dòng)

該機(jī)組在一次調(diào)頻試驗(yàn)時(shí)，在DEH邏輯中強(qiáng)制信號(hào)過程突然發(fā)現(xiàn)所有調(diào)節(jié)閥固定不動(dòng)，且發(fā)現(xiàn)所有調(diào)節(jié)閥控制方式均切為手動(dòng)方式。經(jīng)過分析得知，在調(diào)節(jié)閥指令輸出的組態(tài)中沒有切手動(dòng)的邏輯，但是在Ovation中的Mastation算法塊中當(dāng)輸入信號(hào)是壞質(zhì)量時(shí)會(huì)將控制方式切為手動(dòng)。一次調(diào)頻試驗(yàn)?zāi)M轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)時(shí)，關(guān)閉轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，瞬間系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷該點(diǎn)的質(zhì)量變?yōu)閴馁|(zhì)量，在Ovation中信號(hào)如果沒有進(jìn)過特殊處理質(zhì)量會(huì)進(jìn)行傳遞，將使閥門控制方式會(huì)強(qiáng)制變成手動(dòng)控制模式。查明原因后，將所有調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)為自動(dòng)模式后機(jī)組運(yùn)行正常。因此在Ovation控制組態(tài)中進(jìn)行模擬量強(qiáng)制信號(hào)時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：(1)先將該點(diǎn)強(qiáng)制為好點(diǎn)再進(jìn)行強(qiáng)制輸出，這樣可以避免因質(zhì)量判斷將閥門控制模式切為手動(dòng)方式；(2)組態(tài)中任何一個(gè)被多次引用的信號(hào)，在任何一個(gè)被引用的邏輯頁(yè)中強(qiáng)制后將會(huì)導(dǎo)致所有被引用的邏輯頁(yè)中該信號(hào)的值與狀態(tài)被修改。

2.4.2一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)調(diào)節(jié)閥和功率波動(dòng)大

該機(jī)組一次調(diào)頻由CCS側(cè)一次調(diào)頻和DEH側(cè)一次調(diào)頻共同組成，一次調(diào)頻主要在DEH側(cè)完成，CCS側(cè)一次調(diào)頻進(jìn)行補(bǔ)償。DEH側(cè)一次調(diào)頻沒有投退按鈕，當(dāng)負(fù)荷大于60MW后自動(dòng)投入。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)調(diào)節(jié)閥、負(fù)荷波動(dòng)。分析DEH側(cè)一次調(diào)頻邏輯后發(fā)現(xiàn)：一次調(diào)頻邏輯中的切換選擇模塊(見圖5)沒有設(shè)置好，在一次調(diào)頻邏輯圖中的切換選擇模塊的功能是當(dāng)判斷一次調(diào)頻動(dòng)作后(控制信號(hào))，將一次調(diào)頻量(根據(jù)頻差信號(hào)進(jìn)行計(jì)算的信號(hào)即輸入1)輸出疊加到總閥位指令后，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥開關(guān)進(jìn)而調(diào)節(jié)頻率，當(dāng)一次調(diào)頻復(fù)位后，將常數(shù)零(輸入2)輸出到總閥位指令上。但是制造廠在設(shè)置組態(tài)時(shí)雖然設(shè)置切換速率(圖5中的速率限制1、2)，但并沒有設(shè)置參數(shù)，導(dǎo)致一次調(diào)頻動(dòng)作后疊加在總閥位指令上的信號(hào)產(chǎn)生突變，從而導(dǎo)致閥門波動(dòng)、功率波動(dòng)[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定性的要求也越來越高，DEH安全穩(wěn)定運(yùn)行不但關(guān)系到整臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，更對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行至關(guān)重要。筆者對(duì)一臺(tái)600MW超臨界機(jī)組在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行的分析表明：這些故障基本上是由人為錯(cuò)誤引起的，因此有必要提高工廠的質(zhì)量控制水平，執(zhí)行Ovation組態(tài)中強(qiáng)制信號(hào)注意事項(xiàng)，可以避免因強(qiáng)制信號(hào)導(dǎo)致自動(dòng)控制異常。

[1] 包錦華, 黃勇. 1000MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)DEH調(diào)試簡(jiǎn)介[J]. 熱力透平, 2008, 37(4): 289-291.

[2] 李獻(xiàn)忠, 郭巧菊, 倪桂杰. DEH高壓遮斷電磁閥短路造成機(jī)組跳閘的原因分析及改進(jìn)[J]. 儀表技術(shù), 2009(12): 74-75, 78.

[3] 楊云珍. 汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)故障實(shí)例分析和處理[J]. 發(fā)電設(shè)備, 2008,22(3): 258-260.

Problem Analysis and Optimization of a 600MW Steam Turbine Control System During Commissioning

Yu Jun, Gong Zhuomin

(Maoming Zhenneng Thermal Power Co., Ltd., Maoming 525001, Guangdong Province, China)

An introduction was presented to the control principle of digital electrohydraulic (DEH) control system for a D600S steam turbine, with focus on analysis of the problems occurring in commissioning of the control system, based on which corresponding countermeasures were proposed. It has been found that the faults were basically caused by manual misoperation. The DEH system was then able to work safely and stably after above countermeasures had been taken.

steam turbine; DEH control system; control quality

2016-03-22

余 俊(1982—)，男，工程師，長(zhǎng)期從事火力發(fā)電廠熱控設(shè)備檢修調(diào)試工作。

E-mail: 05_zdh@163.com

TK323

A

1671-086X(2016)06-0429-03