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100MW汽轮机低压透平油纯电调改造方案及其应用 |
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| 100MW汽轮机低压透平油纯电调改造方案及其应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:26:45  |
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摘要：本文简要介绍了国产100MW汽轮机低压透平油纯电调的改造方案及对相关问题的看法，并介绍了海勃湾电力股份有限公司应用和利时公司DEH系统的典型配置和主要功能，以及在安装过程中遇见的典型问题及处理方法。
关键词：DEH DDV阀 低压透平油纯电调
1 引言
随着技术的发展，对电厂供电品质及发电成本提出更高的要求。老机组的纯液压调节系统，在可控性和控制功能方面已不能满足机炉电协调控制（CCS）和电网自动发电控制（AGC）等现代控制策略的要求。先进的数字式电液调节系统（DEH），可灵活组态各种控制策略，以满足对现代汽轮机控制系统的要求。
2 液压系统的改造方案
我厂100MW汽轮机，只有一个油动机，不考虑配备阀门管理功能。（阀门管理功能由凸轮配汽机构实现）经采取下列改造措施，即可构成低压透平油纯电调：
n保留配汽杠杆、凸轮配汽机构。
n将油动机改造为电液油动机。
n拆去调速器、调速器滑阀、微分器。
n保留危急保安器及危急保安器滑阀，增设超速限制滑阀（OPC）。
n增设DEH控制器。
电液油动机其构成要点如下：
(1)机组原配油动机，拆去反馈滑阀，反馈杠杆，保留油动机滑阀和油动机活塞。
(2)增设DDV阀，作为正常控制接口。
(3)DDV阀压力油进口增设过滤器，精度25μm。
(4)增设可调节流阀，用以调整油动机滑阀0位。该节流阀应这样设置，使DDV阀失电时，油动机能自动关闭。
(5)活塞杆上增设双冗余LVDT，作为反馈定位用。
(6)增设超速限制滑阀，作为快关接口。
(7)油动机滑阀下油压直接与危急遮断滑阀相连接，作为遮断接口。
(8)过滤器，DDV阀，可调节节流阀做成一个液压集成块，安装在前箱侧面适当位置。
(9)DDV阀由DEH控制器中的同伺服板控制，接受总阀位信号，改变油动机位置，直到与LVDT反馈信号平衡为止。
3 DEH控制器的基本功能
DEH控制器的主要功能是转速控制和负荷控制，其中负荷控制具有阀控、功控和压控三种方式。分别适合于炉跟机、机炉协调和机跟炉三种运行方式。
3.1 转速控制
转速控制系统为大范围无差闭环转速反馈系统，可实现自动或手动方式，完成从冲转到额定转速过程的控制。DEH控制器根据机组热状态预先设定的自动升速曲线自动完成升速过程；也可由操作员设定目标转速和升速率，控制机组升速。通过临界转速区时，升速率自动加大到300r/min。
3.2 负荷控制
1）阀控方式
机组并网后，自动进入阀控方式。本方式为负荷开环控制方式，具有一次调频能力，适合于炉跟机运行方式。
2）功控方式
为负荷闭环控制方式，具有一次调频能力，适合于机炉协调控制运行方式。
3）压控方式
由汽机调门控制机前压力，由锅炉控制机组负荷，机组负荷服从于调压，不具备一次调频的能力。本方式适合于机跟炉运行方式。
3.3 一次调频功能
阀控和功控方式具有一次调频能力，同时设有不调频死区，其范围为0-30r/min在线可调，当进入不调频死区时，机组退出一次调频。
3.4 超速限制与附加超速保护
为确保甩负荷控制的快速性，超速限制和附加超速保护控制（OPC）采用继电器回路。甩负荷判据为油开关跳闸信号和额定转速的103%信号，当发生甩负荷时，油开关跳闸信号通过继电回路，控制超速限制滑阀，快关各调门以限制转速飞升，同时总阀位信号置0。当超速高峰过去后（约2秒），上述信号复位，系统进入转速控制方式，使机组维持3000r/min运行。当机组转速超过额定转速的103%时，给出快关信号，使总阀位信号置0，并快关各阀门。转速低于额定转速的103%时，恢复转速控制，当机组转速超额定转速的110%时，打闸电磁阀动作，关闭主汽门、调速汽门，使机组停机。超速103%和超速110%信号来自测速板，响应时间小于10ms。
3.5 限制保护系统
限制保护系统主要有以下项目：高负荷限制、低负荷限制、主汽压力限制、阀位限制、快卸负荷限制、低真空限制、油开关跳闸快关、超速103%快关、超速110%打闸、转速全故障打闸、ETS打闸。
高负荷限制：汽轮发电机组由于某种原因，在一段时间内不希望负荷带得太高，操作员可在（0-100）MW内设置高负荷限制值，使DEH设定点始终小于此限制对应的值。当高负荷限制动作时，若目标大于设定点，则发"保持"指令。停止增大设定点。
低负荷限制：汽轮发电机组由于某种原因，在一段时间内不希望负荷带得太低时，操作员可在（0-100）MW内设置低负荷限制值，使DEH设定点始终大于此限制对应的值。当低负荷限制动作时，若目标小于设定点，则发"保持"指令，停止减少设定点。
主汽压力限制：在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时，可通过关小调门开度，减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常。在主汽压力限制方式投入期间，若主汽压力低于设置的限制值，则主汽压力限制动作。动作时，设定点在刚动作时的基础上，以1%/S的变化率减少。同时目标和设定点即等于总的阀位参考量，也随之减小。若主汽压力回升到限制值之上，则停止减少设定点。若主汽压力一直不回升，设定点减到总的阀位参考量小于20%时，停止减少。
快卸负荷限制：当汽轮发电机组出现某种故障时，快速减小调速汽门开度，卸掉部分负荷，以防止故障扩大。在负荷快卸投入期间，DEH接受到负荷快卸开入信号时，总的阀位参考量在原值基础上以对应档变化率减小，直到此开入信号消失或切除负荷快卸功能或此参考量减到对应档的下限值。同时目标和设定点总的阀位参考量也跟随着减小。
低真空限制：当低真空限制投入时，在真空低至-74Kpa开始，按照运规要求，每降一定的真空，机组负荷自动减少，直至负荷到零。
油开关跳闸快关：甩负荷判据为油开关跳闸信号和超速103%信号，当发生甩负荷时，油开关跳闸信号通过继电器回路，控制超速限制滑阀，快关各调门以限制转速飞升，同时总阀位信号置0。当超速高峰过去后（约2秒），上述信号复位，系统进入转速控制方式，使机组维持3000r/min运行。
超速103%快关：汽轮机若出现超速，对其寿命影响较大。除去对汽轮机进行超速试验时，转速需超过103%外，其他任何时候均不允许超过103%。当机组转速超过额定转速的103%，同时满足发电机油开关跳闸，则OPC电磁阀迅速动作，打开卸荷阀，卸掉脉动油，迅速关闭调速汽门。待2秒钟后，转速恢复到转速控制回路。
超速110%打闸：当机组转速超过额定转速的110%时，DEH发出打闸指令，迅速关闭自动主汽门、调速汽门停机。
转速全故障打闸：当转速通道全故障，且满足发电机油开关跳闸条件时，DEH发出打闸指令，迅速关闭自动主汽门、调速汽门停机，保护机组的安全运行。
4 改造中存在的问题及解决方法
4.1 机组前箱内油管路与前箱外集成块油管路的连接问题。
油系统改造中需将压力油管引出与DDV阀、打闸电磁阀、关主汽门电磁阀、挂闸电动阀相连，排油与前箱相连。原设计为不锈钢管管道硬连接，但是考虑到集成块固定在地面上是一死点，而前箱随着参数的变化将在0-15mm范围内变化，如采用硬连接，恐怕会造成接口丝扣的损坏，严重时会产生漏油着火的恶性事故。为此，决定将不锈钢管全部更换为高压软管，以弥补汽缸膨胀带来的影响。从运行中观察是切实可行的。需注意的是要对高压软管的维护工作加强，定时更换，以防自然损耗造成漏油。
4.2 主汽门不能关闭的问题
改造后期试验时发现，挂闸运行正常，当打闸时主汽门却有40%左右门位关不回去，经多方查找原因，发现系压力油进安全油系统的Φ6mm节流孔（螺丝状）未旋入所致，造成节流作用减少，由于安全油的管径一定，压力泄不掉，使主汽门无法全关。后经调整节流孔的旋入位置，使得压力油口与节流油口位置对应，主汽门关闭正常。
4.3 挂闸后运行时，发出打闸指令的问题
主汽门关闭不了的问题处理后，发现挂闸，运行开启主汽门时又出现DEH开出打闸指令，致使主汽门无法开启，一开始怀疑是节流孔旋入过多所致，使安全油进油量不足导致主汽门无法开启。后经多次试验，发现开启主汽门瞬间，安全油压降至1.55MPa，经检查，安全油压力开关三取二的定值为1.7MPa，虽然正常压力油为2.0MPa，但是关主汽门电磁阀失电通油，瞬间下降低至1.55MPa，此时DEH判断为挂闸失败，开出打闸指令。经过查运行资料，发现做主汽门活动试验时，主汽滑阀下油压通常都降至1.38MPa，为此，将压力油开关定值定在1.35MPa，经试验，开主汽门正常。
4.4 活动主汽门时发生主汽门关闭的问题。
在改造后期做主汽门活动试验时，发生主汽门关闭的异常现象，当时操作开启主汽门活动滑阀时缓慢开启，主汽门滑阀和活塞下油压缓慢下降，活动正常，未出现异常现象，当快速关闭活动滑阀时，发生主汽门突然关闭现象。分析原因为操作过快，压力油补充不够，造成瞬间泄压，低于1.35MPa，压力开关三取二后，DEH开出打闸信号，造成主汽门关闭，因此，在做主汽门活动试验时，操作一定要缓慢，包括系统恢复，也是如此。此外，为了确保机组在运行中做主汽门活动试验时不至于误关，要求厂家做一主汽门活动试验按钮，当此按钮投入时，压力开关被"短接"，始终向DEH送出"1"指令，此时，即使压力下降过快，低于1.35MPa，DEH也不会发打闸指令了，但是需说明的一点是，此按钮在做完主汽门活动试验后需及时恢复，否则，当发生故障，安全油压力低时，DEH将不会现出"打闸"指令。
5 结束语
5.1 100MW机组的DEH改造，国内厂家经验已较成熟，改造的成功使汽轮机调节系统的工作状态大为改善，从根本上消除了调速系统摆，负荷波动的问题。
5.2 DEH的应用，提高了自动化水平，减轻了运行人员的劳动强度，保障了设备的安全稳定运行。
5.3 100MW机组的DEH改造，可实现协调控制（CCS），为下上步电网自动控制发电（AGC）的应用，打下坚实的基础。
5.4 低压透平油纯电调的改造，经济适用，性价比较高，而且工程量小，改造周期较短，目前来看，是中小型机组的首选。
参考文献：
[1] 《低压透平油纯电调与油系统改造》-北京和利时股份有限公司
[2] 《汽轮机调节系统改造方案评述》-北京和利时股份有限公司
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