汽輪機(jī)電液聯(lián)調(diào)DEH系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用系統(tǒng)

1、汽輪機(jī)電液聯(lián)調(diào)DEH系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用系統(tǒng)    論文關(guān)鍵詞：純電調(diào)  DEH  AGC  同步器  協(xié)調(diào)控制論文摘要：分析汽輪機(jī)電液聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法，并介紹本系統(tǒng)在電廠中應(yīng)用，闡述系統(tǒng)的發(fā)展前景。1 前言隨著我國電力自動化程度的提高和用電形勢的變化，對電網(wǎng)調(diào)度和機(jī)組調(diào)峰的要求越來越高，而我國90年代前投產(chǎn)的125MW等老機(jī)組汽輪機(jī)使用純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即采用雙磁場換向式單相串激交直流兩用電動機(jī)、控制同步器。由于電動機(jī)本身的惰走和慣性等原因，控制精度不太理想，由液壓調(diào)速系統(tǒng)和同步器組成的控制系統(tǒng)，在可控性和保

2、護(hù)功能上不能完全滿足機(jī)組協(xié)調(diào)控制(CCS)和自動發(fā)電控制(AGC)的要求，一種簡易可行的DEH系統(tǒng)被開發(fā)并成功應(yīng)用于電廠，以下進(jìn)行介紹。2 系統(tǒng)組成及原理系統(tǒng)由液壓部分、高中壓油動機(jī)行程傳感器、基于DCS的控制系統(tǒng)平臺及網(wǎng)絡(luò)、超速保護(hù)(OP C)裝置、手操盤等組成，改造后的油系統(tǒng)見圖1。(1)淮壓集成塊：在原有調(diào)速系統(tǒng)的二次脈動油壓管路上開孔引一油管進(jìn)入液壓集成塊(圖2)，排油口進(jìn)入油系統(tǒng)排油母管，液壓集成塊上裝有電液伺服閥(D634)、截止閥、差壓開關(guān)、旁路節(jié)流閥、進(jìn)排油口、隔離電磁閥及動力油接口。電液伺服閥：這是DEH系統(tǒng)的主要部件，其主要工作原理如下：電液伺服閥D634是一種直接驅(qū)動式伺

3、服閥，簡稱DDV閥，用集成電路實(shí)現(xiàn)閥芯位置的閉環(huán)控制，閥芯的驅(qū)動裝置是永磁直線馬達(dá)，閥芯位置閉環(huán)控制電子線路和脈寬調(diào)制驅(qū)動電子線路固化為一塊集成塊，用特殊的技術(shù)固定在伺服閥內(nèi)，取消了傳統(tǒng)的噴嘴擋板前置級，簡化了線路，提高了可靠性，卻保持了帶噴擋前置級的兩級伺服閥的基本性能與技術(shù)指標(biāo)。一個電指令信號施加到閥芯位置控制器集成塊上，電子線路在直線馬達(dá)上產(chǎn)生一個脈寬調(diào)制電流，震蕩器就使閥芯位置傳感器勵磁。經(jīng)解調(diào)以后的閥芯位置信號和指令位置信號進(jìn)行比較，閥芯位置控制器產(chǎn)生一個電流輸給直線力馬達(dá)，力馬達(dá)驅(qū)動閥芯，使閥芯移動到指令位置。其示意圖如圖2。 同步器控制裝置：保留原有同步器馬達(dá)，在馬達(dá)線圈回路中加

4、裝大功率限流電阻等措施來克服馬達(dá)的惰走和慣性，在本系統(tǒng)中作為DEH系統(tǒng)故障或檢修情況下的調(diào)節(jié)手段，本文不再詳細(xì)敘述。 (2)DEH系統(tǒng)主要檢測參數(shù)利用DCS操作平臺，所有檢測信號參數(shù)直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)，因而無須專門操作員及管理員系統(tǒng)，主要信號有：轉(zhuǎn)速三路WS進(jìn)入同一塊測速卡HS2M200功率一路：MW主汽壓力一路TP汽機(jī)掛閘：ASL，由主汽門全開、安全油壓、啟動油壓三取二所得。(3)OPC功能：當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)3090r/min(103%)關(guān)調(diào)門，轉(zhuǎn)速小于3090r/min時恢復(fù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)3300r/min時關(guān)主汽門及調(diào)門，聯(lián)跳發(fā)電機(jī)。為確保機(jī)組安全，以上系統(tǒng)均由軟邏輯和硬邏輯同時發(fā)出工作信號。(4)

5、手操盤作為緊急手操備用，手操盤上有DDV閥控制電流的百分?jǐn)?shù)，50對應(yīng)DDV閥排油口全關(guān)，100對應(yīng)DDV閥排油口全開，操作盤上還有閥門增減按鈕及指示燈，電調(diào)和同步器控制手、自動切換按鈕。(5)位移傳感器選用0-200mmTDZ-1D200中頻位移傳感器來顯示高中壓油動機(jī)的位移。3 控制方式及主要設(shè)計(jì)功能DEH系統(tǒng)輸出的信號到伺服單元，先經(jīng)過函數(shù)變換(凸輪特性)，變換為閥位指令去DDV閥控制二次油壓來調(diào)節(jié)油動機(jī)位移，而達(dá)到控制轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的目的?？刂品绞接校?1)手動就地掛閘后的沖轉(zhuǎn)、升速，臨界轉(zhuǎn)速的變速率控制(2)同期、并網(wǎng)控制(3)協(xié)調(diào)控制(4)參與一次調(diào)頻(5)超速限制(OPC)功能(6)電

6、調(diào)和同步器后備手操方式(7)超速試驗(yàn)功能4 電液聯(lián)調(diào)DEH系統(tǒng)在銅陵電廠的應(yīng)用(1)    試驗(yàn)數(shù)據(jù)首先經(jīng)過試驗(yàn)確認(rèn)汽輪機(jī)的凸輪特性，找出二次油壓，油動機(jī)，閥位指令之間的關(guān)系。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：由數(shù)據(jù)表知，當(dāng)二次油壓 為0.109MPa時油動機(jī)開始開啟，閥位指令定為5%，當(dāng)二次油壓為0.286時油動機(jī)開足，閥位指令定為100%，其它按插值法填上述表的閥位指令信號。為保證此函數(shù)關(guān)系能真實(shí)反映實(shí)際，規(guī)定機(jī)組油系統(tǒng)檢修后均重新試驗(yàn)并記錄二次油壓與閥位指令之間的關(guān)系，以修正函數(shù)曲線。(2)啟動過程系統(tǒng)按照凸輪特性的要求進(jìn)行組態(tài)后，機(jī)組采用本套系統(tǒng)控制汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)。啟動時，同步器

7、置于上限位置，手動掛閘主汽門開啟后由DEH啟動控制回路逐漸提升DDV閥，使控制油口逐漸關(guān)小實(shí)現(xiàn)沖轉(zhuǎn)、升速、定速、并網(wǎng)，再由DEH負(fù)荷控制回路繼續(xù)完成升負(fù)荷控制，一組系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)過程曲線如圖5。     由圖可知：0-500r/min升速，500r/min暖機(jī)500-1650r/min 1650rmin暖機(jī)1650-2500r/min升速2500r/min暖機(jī)轉(zhuǎn)速在1100-1420r/min、1800-2150r/min為一階慣性區(qū)和二階慣性區(qū)，速率自動變?yōu)?00r /min，快速沖過，避免機(jī)組振動過大。機(jī)組轉(zhuǎn)速在3000±5r/min時發(fā)“同期允

8、許”信號至電氣，此時電氣投同期，熱工接受到其信號，投入“自動同期”同期范圍為3000±20r/mi n進(jìn)入自動同期方式后，DEH系統(tǒng)可以接受自動同期裝置來的觸點(diǎn)脈沖輸入信號，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成速度給定值，以±1r/min的速率使得機(jī)組轉(zhuǎn)速等于網(wǎng)頻，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。DEH系統(tǒng)的負(fù)荷控制主要由頻差控制、功率控制、壓力控制、閥位控制和被控對象(汽輪機(jī)組)等環(huán)節(jié)組成，它是一個多參數(shù)、多回路反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過參數(shù)的優(yōu)化整定，無論轉(zhuǎn)速還是負(fù)荷均達(dá)到較高的水準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速控制精度：±1r/min，負(fù)荷控制精度：±0.5MW，主汽壓控制精度達(dá)：±0.1MPa。5 結(jié)論

9、根據(jù)本DEH系統(tǒng)在銅陵電廠投用半年多的實(shí)踐，我們認(rèn)為：(1)本系統(tǒng)投資小，只需幾萬元，控制精度基本達(dá)到高壓純電調(diào)的水平，電調(diào)投用后，有功合格率明顯提高，運(yùn)行勞動強(qiáng)度大為降低，深受運(yùn)行人員歡迎。(2)本系統(tǒng)利用原有的DCS操作平臺，無需增加操作員，組態(tài)方便。(3)維護(hù)量小，所增加硬件設(shè)備不多。(4)機(jī)組更加安全，增加OPC功能代替原有的由油壓信號表示的轉(zhuǎn)速信號，準(zhǔn)確度高，可達(dá)±1r/min。該系統(tǒng)還存在下列問題：(1)三路測速信號進(jìn)入同一測速板，按分散度考慮應(yīng)分別進(jìn)入各自測速板。(2)運(yùn)行中曾出現(xiàn)電調(diào)緊急切手動現(xiàn)象，說明系統(tǒng)抗干擾能力有待進(jìn)一步提高。(3)對透平油系統(tǒng)要求提高，需加強(qiáng)油

10、質(zhì)管理，否則會造成DDV閥卡澀，調(diào)節(jié)失靈?？傊?，本系統(tǒng)投資少，控制精度高，功能比較全面，適合于老機(jī)組技術(shù)改造，具有一定的推 廣價值。     由圖可知：0-500r/min升速，500r/min暖機(jī)500-1650r/min 1650rmin暖機(jī)1650-2500r/min升速2500r/min暖機(jī)轉(zhuǎn)速在1100-1420r/min、1800-2150r/min為一階慣性區(qū)和二階慣性區(qū)，速率自動變?yōu)?00r /min，快速沖過，避免機(jī)組振動過大。機(jī)組轉(zhuǎn)速在3000±5r/min時發(fā)“同期允許”信號至電氣，此時電氣投同期，熱工接受到其信號，投入“

11、自動同期”同期范圍為3000±20r/mi n進(jìn)入自動同期方式后，DEH系統(tǒng)可以接受自動同期裝置來的觸點(diǎn)脈沖輸入信號，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成速度給定值，以±1r/min的速率使得機(jī)組轉(zhuǎn)速等于網(wǎng)頻，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。DEH系統(tǒng)的負(fù)荷控制主要由頻差控制、功率控制、壓力控制、閥位控制和被控對象(汽輪機(jī)組)等環(huán)節(jié)組成，它是一個多參數(shù)、多回路反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過參數(shù)的優(yōu)化整定，無論轉(zhuǎn)速還是負(fù)荷均達(dá)到較高的水準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速控制精度：±1r/min，負(fù)荷控制精度：±0.5MW，主汽壓控制精度達(dá)：±0.1MPa。5 結(jié)論根據(jù)本DEH系統(tǒng)在銅陵電廠投用半年多的實(shí)踐，我們認(rèn)為：(1)本系統(tǒng)投資小，只需幾萬元，控制精度基本達(dá)到高壓純電調(diào)的水平，電調(diào)投用后，有功合格率明顯提高，運(yùn)行勞動強(qiáng)度大為降低，深受運(yùn)行人員歡迎。(2)本系統(tǒng)利用原有的DCS操作平臺，無需增加操作員，組態(tài)方便。(3)維護(hù)量小，所增加硬件設(shè)備不多。(4)機(jī)組更加安全，增加OPC功能代替原有的由油壓信號表示的轉(zhuǎn)速信號，準(zhǔn)確度高，