汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)改造

1、<p>　　汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)改造</p><p>　　[摘 要]傳統(tǒng)的機(jī)械液壓式汽輪機(jī)控制系統(tǒng)已不能滿足越來越高的電力自動化要求，隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）得到廣泛采用。文章對某熱電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的DEH改造進(jìn)行了分析。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]汽輪機(jī)；控制系統(tǒng)；DEH </p><

2、;p>　　中圖分類號：TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）23-0017-01 </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　焦作煤業(yè)（集團(tuán)）公司李封熱電廠1#汽輪機(jī)原為武漢汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N-3.43/0.89型中溫中壓凝汽式汽輪機(jī)，額定功率25MW，控制方式為機(jī)械液壓系統(tǒng)。隨著發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，小型機(jī)組在經(jīng)

3、濟(jì)效益方面的短板越來越明顯，在國家節(jié)能環(huán)保政策引導(dǎo)下，該廠準(zhǔn)備把#1汽輪發(fā)電機(jī)組改造成型號為C-3.43/1.67的抽汽機(jī)組，向周邊廠礦及居民小區(qū)提供熱源，以降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。由于傳統(tǒng)的機(jī)械液壓控制系統(tǒng)存在調(diào)節(jié)性能差、遲緩率大、負(fù)荷波動大、甚至甩負(fù)荷，不能實現(xiàn)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制等缺陷，為了提高汽機(jī)控制精度及自動化水平，決定采用數(shù)字式純電調(diào)（DEH）控制方式。 </p><p>　　2 汽輪機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 <

4、;/p><p>　　早期的汽輪機(jī)普遍采用機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)，簡稱MHC[1]。其轉(zhuǎn)速-功率靜態(tài)特性是固定的，運行中不能進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，也只具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和超速保護(hù)功能。隨著汽輪機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，單機(jī)容量增大，電網(wǎng)自動控制水平提高，MHC已不能滿足汽輪機(jī)的控制要求。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AHC）。該系統(tǒng)調(diào)節(jié)部分由電子元件組成，運算精度高，方便進(jìn)行信號綜合，適應(yīng)多種工況，并且可以方便地進(jìn)

5、行操作、調(diào)整和修改；執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用液壓伺服裝置，輸出推力大，相應(yīng)速度快。隨著計算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，汽輪機(jī)功頻電調(diào)裝置進(jìn)一步發(fā)展為以計算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為DEH（DIGITAL ELECTRO-HYDRAULIC CONTROL，簡稱DEH）。早期的DEH多以小型機(jī)為核心組成，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和電廠對控制設(shè)備要求的提高，以微機(jī)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)后，近期的汽輪機(jī)DEH逐步轉(zhuǎn)向以DCS為基礎(chǔ)。 <

6、;/p><p>　　3 DEH系統(tǒng)原理與功能 </p><p>　　3.1 DEH系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理 </p><p>　　汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)是集調(diào)節(jié)、程序控制、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)視、保護(hù)、試驗等多種功能于一體的綜合控制系統(tǒng)，DEH接受轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)功率、調(diào)節(jié)級壓力和其他設(shè)備狀態(tài)信息，經(jīng)計算機(jī)處理后，輸出汽輪機(jī)各控制閥門位置的設(shè)定值信號，通過電液伺服回路去控制汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)

7、汽門，以控制進(jìn)入汽輪機(jī)高、中壓缸的蒸汽流量，實現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制和負(fù)荷控制[2]。其調(diào)節(jié)原理如圖1所示： </p><p>　　該系統(tǒng)采用了功率和頻率兩個調(diào)節(jié)信號，有三種基本調(diào)節(jié)回路。 </p><p>　　（1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路。它用于單機(jī)運行工況，在機(jī)組啟動時升速、并網(wǎng)和在停機(jī)時（包括甩負(fù)荷過程中）控制轉(zhuǎn)速。 </p><p>　　（2） 功率調(diào)節(jié)回路。在機(jī)

8、組并入電網(wǎng)運行時或機(jī)組在電網(wǎng)中不承擔(dān)一次調(diào)頻任務(wù)時，頻差放大器（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路）均無輸出信號，此時，機(jī)組由功率調(diào)節(jié)回路控制。 </p><p>　?。?） 功-頻調(diào)節(jié)回路。當(dāng)汽輪機(jī)參與一次調(diào)頻時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成了功率-頻率調(diào)節(jié)回路，此時，頻率、功率調(diào)節(jié)回路均參與工作。無論是功率頻道產(chǎn)生不平衡，還是頻率通道產(chǎn)生不平衡，都將引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作，直至系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。 </p><p>　　3.2 DEH

9、系統(tǒng)的基本功能 </p><p>　　DEH一般具有以下基本功能[3]： </p><p>　　一、汽輪機(jī)的自動控制 </p><p>　　汽輪機(jī)啟動時，DEH裝置發(fā)出控制信號，通過高壓主汽門中的預(yù)啟閥進(jìn)行升速和暖機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到約2900r/min時，進(jìn)行主汽門到高壓調(diào)門的切換，由高壓調(diào)門繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，直至機(jī)組達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。在負(fù)荷控制階段，DEH按一次調(diào)頻和二次

10、調(diào)頻的要求，對機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率的反饋調(diào)節(jié)。 </p><p>　　二、汽輪機(jī)超速保護(hù) </p><p>　　為防止超速而引起汽輪機(jī)的損壞，DEH配有三種超速保護(hù)： </p><p>　　1）甩全負(fù)荷保護(hù)； </p><p>　　2）甩部分負(fù)荷保護(hù)； </p><p>　　3）超速保護(hù)，包括103%超速保護(hù)和110%超

11、速保護(hù)。 </p><p>　　三、汽輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)視 </p><p>　　汽輪發(fā)電機(jī)組的運行狀態(tài)，以及DEH的運行方式等，主要通過操作員站上的CRT畫面進(jìn)行監(jiān)視 </p><p>　　四、汽輪機(jī)的自啟停（ATC） </p><p>　　當(dāng)操作人員選擇ATC啟動后，就能使汽輪機(jī)從盤車轉(zhuǎn)速自動升至同步轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)后可接帶負(fù)荷，同時盡可能降低啟動過程

12、的熱應(yīng)力，使機(jī)組啟動和增負(fù)荷的時間減少。 </p><p><b>　　4 改造措施 </b></p><p>　　數(shù)字式電液控制系統(tǒng)采用分散型控制系統(tǒng)（DCS）為基礎(chǔ)，工程師站和操作員站以WINDOWS為平臺；控制軟件采用組態(tài)方式，通訊方式改進(jìn)為以太網(wǎng)通訊。其發(fā)展的主要特點是軟件和硬件都廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，是現(xiàn)代控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢[4]。 </p>&

13、lt;p>　　在改造中，采用浙江中控技術(shù)股份有限公司的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）對該機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)改造，具體改造措施包括：控制站部分、系統(tǒng)軟件和硬件部分、保護(hù)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油系統(tǒng)的改造。 </p><p>　　控制站部分：包括主控制卡、I/O卡件、電源設(shè)備、通訊接口部分等，用于接收現(xiàn)場參數(shù)信號、邏輯運算、發(fā)出指令等。 </p><p>　　系統(tǒng)軟件和硬件部分：系統(tǒng)軟件包括工程師站和操

14、作員站的控制系統(tǒng)軟件和一些應(yīng)用軟件，系統(tǒng)硬件部分包括工程師站和操作員站的主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。主要是為熱控工程師提供邏輯組態(tài)、故障分析等為運行人員提供運行狀態(tài)、信息、監(jiān)視、操作等功能。 </p><p>　　保護(hù)系統(tǒng)：包括2個OPC電磁閥和4個AST電磁閥，完成超速等故障緊急情況下對汽輪發(fā)電機(jī)組的停機(jī)保護(hù)功能。 </p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主要有電液伺服閥、油動機(jī)等部分組成，負(fù)責(zé)

15、帶動自動主汽門和高中壓調(diào)門。 </p><p>　　油系統(tǒng)：由于系統(tǒng)規(guī)模較小，控制油和潤滑油都由汽機(jī)拖動的主油泵供油，并設(shè)一臺輔助油泵備用。 </p><p>　　該汽輪機(jī)控制系統(tǒng)（DEH）以微處理器為基礎(chǔ)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，在整個DCS中作為一個控制站，共同完成整個發(fā)電機(jī)組的控制調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)軟件AdvanTro-Pro運行于Windows98系統(tǒng)下，方便實現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件組態(tài)功能。圖2、圖

16、3是其中的監(jiān)控畫面。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　　自試運成功兩年來，改造后的1#機(jī)組一直在正常運行，系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)方便；機(jī)組控制精度高，功能豐富、性能可靠；汽機(jī)進(jìn)汽方式靈活合理，效率高；保證了汽輪機(jī)機(jī)組安全運行。同時，DEH系統(tǒng)在應(yīng)用中也會出現(xiàn)電源、接線、卡件等等方面的小故障，這就要求運行維護(hù)人員不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗，加強(qiáng)設(shè)備維

17、護(hù)管理，熟悉DEH控制系統(tǒng)，提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 苗軍.熱力過程自動化[M].北京.中國電力出版社，2002年. </p><p>　　[2] 楊學(xué)熊.熱電廠自動控制技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].中國儀器儀表，2001，（1）：28―30 &