上汽高排溫控制器的實(shí)際應(yīng)用與改進(jìn)分析

1、廖國廣東粵電新會(huì)發(fā)電有限公司，廣東江門 529152摘要：闡述了上汽汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(DEH)1的高排溫度控制器（HP EXH TEMP CTRL）的動(dòng)作機(jī)理，及其在汽輪機(jī)控制中起到的作用；對實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題進(jìn)行了深入的分析，提出高排溫度控制器在機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)等特殊情況下的一些改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：DEH；高排溫度控制器；熱態(tài)啟動(dòng)0前言汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)即DEH的主要任務(wù)是控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量，途徑是通過改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度，而調(diào)節(jié)閥的開度指令來自于DEH的控制器。上汽DEH三大控制器包括TAB升程控制器、轉(zhuǎn)速/負(fù)荷控制器以及壓力回路控制器；輔助控制器包括高排溫度控制器、高壓葉片

2、級壓力控制器以及閥門限位控制器。本文主要研究高排溫度控制器的動(dòng)作機(jī)理及作用。高排溫度限制器主要為保護(hù)高壓末級葉片所設(shè)，在低負(fù)荷階段，尤其在高旁開啟空載階段2，高壓缸進(jìn)汽量小，冷再壓力相對高，由于鼓風(fēng)效果，造成高排末級葉片溫度升高，當(dāng)高壓缸末級葉片溫度達(dá)到設(shè)定高1值溫度時(shí)，高排溫度限制控制器開始動(dòng)作，并產(chǎn)生積分值作用于開調(diào)門指令上，通過關(guān)小中壓調(diào)門，開大高壓調(diào)門增加高壓缸進(jìn)汽量，以增加高壓缸的進(jìn)汽量減少鼓風(fēng)效果來降低高壓末級葉片的溫度；當(dāng)高壓缸末級葉片溫度達(dá)到設(shè)定高2值溫度時(shí)，關(guān)閉高壓調(diào)門、高排逆止門，打開高排通風(fēng)閥，汽輪機(jī)變?yōu)橹袎焊走M(jìn)汽方式；高壓缸末級葉片溫度達(dá)到設(shè)定高3溫度時(shí)，汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作

3、跳閘。1高排溫度控制器的動(dòng)作機(jī)理如圖1，汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)TAB升程控制器、轉(zhuǎn)速/負(fù)荷控制器以及壓力回路控制器三大主控制器指令經(jīng)過小選模塊后疊加輔助控制器的輸出才作用在汽輪機(jī)閥門上，輔助控制器有高排溫度控制器，高壓缸葉片級壓力控制器，閥位限制器。其中高排溫度控制器作為負(fù)作用疊加在中壓調(diào)門的指令上，原因就是這樣將減小中壓調(diào)門的開度，在同樣負(fù)荷目標(biāo)下高壓調(diào)門將開大，增大高壓缸通流，達(dá)到降低高壓缸排汽溫度的目的。其中高壓調(diào)門開度由三個(gè)指令限制，分別是總閥門指令、高壓葉片級壓力控制器指令、閥限器指令，中壓調(diào)門開度也由三個(gè)指令限制，分別是總閥門指令、高排溫度控制器指令、閥位限制器指令。圖1：上汽DEH控

4、制總貌首先上汽DEH中高排溫度控制器的主要比較的是高壓轉(zhuǎn)子溫度與高壓缸12級后的溫度（HP BLANDING TEMP PROT OUT）的大小來判斷高排溫度是否越限，其中高壓轉(zhuǎn)子溫度也是根據(jù)高壓缸壁溫計(jì)算而來，在這里就不詳細(xì)贅述，我們關(guān)心的是高壓缸排汽溫度是否越限在邏輯中是如何判斷的。見圖2，高壓缸轉(zhuǎn)子溫度經(jīng)過函數(shù)f(x)得出的函數(shù)值減去高壓缸12級后溫度得出高排溫度判斷差值（HP EXH STM TEMP CTRL），此差值再經(jīng)過圖3中邏輯運(yùn)算來判斷高排溫度控制器是否激活以及高排溫度控制器的PID輸出。設(shè)高壓缸轉(zhuǎn)子溫度為a，高壓缸12級后溫度為b，差值HP EXH STM TEMP CTR

5、L為c則有：(1-1)：（-50,390）,（0,390）,（100,390）,（250,460）,（600,460）,（1100,460）圖2：高壓轉(zhuǎn)子溫度與高排溫度的比較見圖3邏輯中，HP EXH STM TEMP CTRL經(jīng)過一系列處理得出output for HP exhaust pressure，設(shè)其為d，根據(jù)邏輯，只要d大于0，高排溫度控制器就自動(dòng)激活。由圖3可得： (1-2)圖3：高排溫度控制器2高排溫度控制器實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題某超臨界1000MW機(jī)組調(diào)試過程中，熱態(tài)啟動(dòng)曾出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，由于蒸汽參數(shù)較高，而沖轉(zhuǎn)成功到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后由于調(diào)度遲遲未下發(fā)并網(wǎng)許可指令，導(dǎo)致汽輪機(jī)只帶額

6、定轉(zhuǎn)速，而此時(shí)，冷再壓力高，高壓缸的排汽無法頂開高排逆止門，高壓缸蒸汽流通少，造成高壓轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)損失，葉片過熱，隨后觸發(fā)高排溫度控制器，高排溫度控制器PID輸出，負(fù)作用在中壓調(diào)門的指令上，起到關(guān)小甚至關(guān)閉中壓調(diào)門，減小中壓缸進(jìn)汽流量，在同樣的負(fù)荷指令下，主控指令必然會(huì)增加高壓調(diào)門的指令，從而開大高壓調(diào)門，增大高壓缸的進(jìn)汽流量，增強(qiáng)高壓缸的通流來降低高排溫度，達(dá)到控制高排溫度的目的。然而在啟動(dòng)階段有一個(gè)問題被忽略了，高壓缸只有兩個(gè)地方起到排放蒸汽的作用，一個(gè)是高排逆止閥，啟動(dòng)階段逆止閥并不能開啟，即使人工給逆止閥開啟指令，啟動(dòng)階段的蒸汽壓力也不能使其開啟；另一個(gè)是高排通風(fēng)閥，該閥在人工不干預(yù)的情況

7、下必須滿足以下條件：1、高排通風(fēng)閥活動(dòng)試驗(yàn)；2、 高壓缸切缸保護(hù)動(dòng)作；3、 汽輪機(jī)跳閘切轉(zhuǎn)速大于1980rpm；4、 單側(cè)以上蒸汽堵塞且轉(zhuǎn)速大于1980rpm；其中蒸汽堵塞指該側(cè)主汽門或調(diào)門全關(guān)。顯然這些條件不能滿足，人工不干預(yù)的情況下雖然中壓調(diào)門在高排溫度控制器輸出的負(fù)作用下關(guān)小，高壓調(diào)門在主控指令增大的情況下開大，然而由于高壓缸其實(shí)不參與啟動(dòng)過程，蒸汽在高壓缸內(nèi)不流通，導(dǎo)致高排溫度控制器在這種情況下并不能起到降低高排溫度的目的，反而有加大高壓缸進(jìn)汽量，加劇高排溫度的升高。如圖4，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后由于電氣原因多次并網(wǎng)不成功，高壓缸12級后溫度不斷升高，到達(dá)460后，高排溫度控制器激活，隨后

8、控制器PID輸出負(fù)作用在中壓調(diào)門，中壓調(diào)門開度從30%左右不斷下降至0.3%，高壓調(diào)門逐漸從8.7%開至17.6%以上。見圖5，同樣由于高排溫度控制器激活，導(dǎo)致中壓調(diào)門幾乎關(guān)閉，導(dǎo)致真正做功的蒸汽量幾乎沒有，轉(zhuǎn)速連額定轉(zhuǎn)速都不能達(dá)到，期間人為卻不敢大膽干預(yù)，沒有人工開啟高排通風(fēng)閥，轉(zhuǎn)由高壓缸做功。經(jīng)過多次吸取經(jīng)驗(yàn)后，在后續(xù)調(diào)試過程中遇到熱態(tài)啟動(dòng)，高排溫度控制器激活的情況下，我們將高排通風(fēng)閥打開，中壓缸啟動(dòng)改為高壓缸啟動(dòng)，啟動(dòng)過程變得順利，也保護(hù)了高壓缸末級葉片。圖4：并網(wǎng)多次不成功后高排限制器激活及安全門動(dòng)作圖5：高排溫度控制器激活導(dǎo)致沖轉(zhuǎn)受阻3結(jié)論上汽DEH高排溫度控制器其實(shí)是為了在正常帶負(fù)荷后，如果出現(xiàn)高排溫度高的情況下對高壓缸末級葉片的一個(gè)保護(hù)，但是沒有考慮到在啟動(dòng)階段也有可能出現(xiàn)高排溫度控制器激活的情況，而且這個(gè)情況下高排溫度控制器的動(dòng)作并不能達(dá)到正常情況下的作用，由于啟動(dòng)階段高壓缸蒸汽并不能流通，只會(huì)增加憋在高壓缸內(nèi)的蒸汽量，對降低高排溫度反而有反作用；同時(shí)由于中壓缸蒸汽出力降低，高壓缸在蒸汽不流通的情況下幾乎不做功，常常導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降，甚至TAB重新激活，最后處于一種無法控制的局面而不得不手動(dòng)遮斷汽輪機(jī)。這個(gè)時(shí)候需要人工判斷實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，高排通風(fēng)閥是否能打開，該工況下凝汽器是否能承受來自高壓缸的排汽，去完成高排溫度控制器激活情況下