穆斌濤
摘要:DEH系統(tǒng)作為目前大型汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng),對機(jī)組安全運行至關(guān)重要。首先闡述了DEH及伺服閥的原理,其次結(jié)合實際案例分析了伺服閥故障原因,并詳細(xì)介紹了處理方法。
關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);DEH系統(tǒng);控制策略
在火力發(fā)電廠,汽輪機(jī)是重要設(shè)備之一。為了維持電網(wǎng)額定頻率值(50HZ),要求汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速附近,通常規(guī)定范圍為±(1.5-3.O)r/min。為保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全運行,需要對汽輪機(jī)各部件進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視和保護(hù),特別是在汽輪機(jī)變換不同工況的情況之下,控制系統(tǒng)需要進(jìn)行調(diào)控的因素有很多,必要時自動打閘停機(jī),防止重大事故的發(fā)生。為滿足上述要求,汽輪機(jī)必須配備完善可靠的自動控制系統(tǒng)。隨著在電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展,20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了新型的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH),集計算機(jī)技術(shù)、自動控制理論和液壓控制理論的應(yīng)用于一體。近年來機(jī)組容量不斷增大,參數(shù)不斷提高,汽輪機(jī)具有的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,且更為緊湊。因此,要應(yīng)用發(fā)展并分析優(yōu)化DEH系統(tǒng),使其具備較高的運行可靠性,快速響應(yīng)各種突發(fā)事件,對不同工況的參數(shù)及算法進(jìn)行迅速運算,及時輸出正確,安全的操作指令,以實現(xiàn)對汽輪機(jī)的監(jiān)視、控制和保護(hù)。
一、DEH系統(tǒng)概述
某有限責(zé)任公司現(xiàn)役四臺600MW超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組,汽輪機(jī)是由哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用FOXBORO的DEH控制系統(tǒng),有兩個高壓主汽閥油動機(jī),四個高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī),二個中壓主汽閥油動機(jī),四個中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī),油動機(jī)為單側(cè)進(jìn)油,開閥由EH油壓力驅(qū)動,關(guān)閥是依靠操縱座上的彈簧力。油動機(jī)由位移傳感器、油缸和一個控制塊構(gòu)成。高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)、高壓主汽閥油動機(jī)和中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)是連續(xù)控制型油動機(jī),在控制塊上裝有伺服閥、卸載閥、關(guān)斷閥、遮斷電磁閥和測壓接頭,而中壓主汽閥油動機(jī)是開關(guān)控制型油動機(jī),不需要伺服閥。
二、故障原因分析
汽輪機(jī)正常運行汽門不正常擺動時,排除LVDT故障或伺服卡故障,多為伺服閥卡澀。EH油顆粒度保持在NAS1638標(biāo)準(zhǔn)6級以上,酸值保持在0.2mgKOH/g以下,EH油系統(tǒng)運行時,進(jìn)入伺服閥的EH油先經(jīng)過網(wǎng)孔為10 μm的濾網(wǎng),如果油質(zhì)顆粒度不合格,伺服閥的噴嘴最容易堵塞,NAS1638標(biāo)準(zhǔn)6級EH油每lOOml允許有16000個5-15μm、2850個15-25μm、506個25-50μm.90個50-lOOμm、16個>lOOμm的顆粒,而伺服閥噴嘴和擋板間隙為30μm,合格的EH油有許多導(dǎo)致伺服閥卡澀的顆粒,造成滑閥只能處在兩端位置,油動機(jī)卡在全開或全關(guān)的位置,導(dǎo)致汽門全開或全關(guān)失去控制。當(dāng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的情況,例如油動機(jī)供回油管震動加劇,油管溫度較其他油管溫度高,EH主油泵運行電流不正常升高,說明伺服閥損壞嚴(yán)重,導(dǎo)致供回油流量異常增大,要及時進(jìn)行隔離更換。
三、汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)基本控制策略及優(yōu)化
(一)轉(zhuǎn)速控制
轉(zhuǎn)速控制指機(jī)組從盤車、暖機(jī)、升速、同步、并網(wǎng)前試驗直到并網(wǎng)前的轉(zhuǎn)速控制,調(diào)速范圍為50-3300轉(zhuǎn)/分,調(diào)節(jié)精度范圍為±(1-2)轉(zhuǎn)/分。轉(zhuǎn)速控制為閉環(huán)無差調(diào)節(jié)系統(tǒng),啟動方式分為高壓缸啟動、中壓缸啟動或高中壓缸聯(lián)合啟動(帶旁路啟動)。調(diào)節(jié)方式有兩種,一以轉(zhuǎn)速為被調(diào)量,將實際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定值比較,轉(zhuǎn)速偏差信號送至轉(zhuǎn)速控制器,計算產(chǎn)生閥門的流量指令,該指令通過閥門流量曲線分配給各高調(diào)門和中調(diào)門的開度指令;二以升速率為被調(diào)量,將實際轉(zhuǎn)速微分計算出實際升速率與給定升速率比較,得出升速率偏差信號與轉(zhuǎn)速偏差信號同時送至低選環(huán)節(jié)控制轉(zhuǎn)速的上升。大部分DEH系統(tǒng)采用第一種方式。
某公司3、4號機(jī)組在2017年機(jī)組通流改造中改為高中壓缸聯(lián)合啟動方式,與原高壓缸啟動方式相比,高中缸聯(lián)合啟動能充分保證管道的疏水,減小汽輪機(jī)及管道的熱應(yīng)力。排汽流量可通過調(diào)整旁路達(dá)到冬季防凍最小流量要求,適合于寒冷工況下啟動運行。高中壓缸聯(lián)合啟動方式進(jìn)汽前的要求為:(l)機(jī)組在盤車狀態(tài)。(2) DEH在操作員自動(OA)方式。(3)主蒸汽和再熱蒸汽要有56℃以上的過熱度。(4)高壓內(nèi)缸第一級下半金屬溫度和中壓缸第一級持環(huán)下半金屬溫度,大于204℃時,汽輪機(jī)采用熱態(tài)啟動模式;小于204℃時,汽輪機(jī)采用冷態(tài)啟動模式。(5)汽輪機(jī)并網(wǎng)運行時,持續(xù)運行允許的最大背壓(絕對壓力)嚴(yán)格按照廠家排汽壓力限制表執(zhí)行,以免導(dǎo)致葉片損壞或汽輪機(jī)動、靜部件之間的摩擦,從而造成汽輪機(jī)零部件的嚴(yán)重?fù)p傷。
(二)負(fù)荷控制
負(fù)荷控制指機(jī)組并網(wǎng)后對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行的控制。負(fù)荷控制可按手動、自動控制方式劃分,自動方式下有四種負(fù)荷控制方式:功率反饋控制方式、調(diào)速級壓力反饋方式、閥位控制方式、協(xié)調(diào)控制方式;也可按閉環(huán)、開環(huán)控制方式劃分:閉環(huán)控制引入發(fā)電機(jī)有功功率反饋或主蒸汽壓力反饋,開環(huán)控制運行人員通過閥位設(shè)定操作改變閥門的開度,需要人為注意實際負(fù)荷變化。開環(huán)控制是各閉環(huán)控制方式的后備,當(dāng)閉環(huán)回路出現(xiàn)故障時,DEH實現(xiàn)無擾切換。當(dāng)同期條件滿足,油開關(guān)合閘后,機(jī)組自動加初負(fù)荷直到實際負(fù)荷升到5%為止。操作員可選擇投入功率控制回路、調(diào)節(jié)級壓力控制回路、主汽壓控制回路進(jìn)行負(fù)荷閉環(huán)控制(一般情況下選擇功率控制回路),待升負(fù)荷結(jié)束負(fù)荷穩(wěn)定后投入?yún)f(xié)調(diào)控制回路,也可以通過手動設(shè)定閥位指令來進(jìn)行增、減負(fù)荷。
四、結(jié)語
DEH控制系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組最重要的系統(tǒng)之一,因此越來越受到重視。要求DEH系統(tǒng)功能完善、設(shè)計可靠、控制精確,除了加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)、定期檢修外,還需對DEH系統(tǒng)控制策略進(jìn)行分析和優(yōu)化,提高控制軟、硬件配合及電液系統(tǒng)配合的嚴(yán)密性。本文以320MW汽輪發(fā)電機(jī)組DEH控制系統(tǒng)為例,與當(dāng)前其它型號機(jī)組DEH控制系統(tǒng)大同小異,希望能夠為運行及維護(hù)人員提供借鑒。
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