淺析邯鋼9#機組汽輪機數字電液控制系統

耿妍 張少瑋

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區能源中心,河北邯鄲 056003)

淺析邯鋼9#機組汽輪機數字電液控制系統

耿妍 張少瑋

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區能源中心,河北邯鄲 056003)

基本控制是DEH系統的核心任務,它是根據工況變化或運行人員的要求以及機組的狀態對機組實施控制的。邯鋼60WM供熱機組為可調抽汽式汽輪機應用Woodward 505E控制系統可以達到本供熱機組控制與保護要求。本文從DEH系統基本部套、實現功能、工作原理、控制特點等方面介紹其在邯鋼9#發電機組中的應用。

淺析 60MW汽輪機 數字電液控制系統

邯鋼60WM熱電聯產工程9#機組汽輪機是由東方汽輪機有限公司制造的新型沖動式、高溫、高壓、單缸、調整抽汽、凝汽式汽輪機。汽輪機作為電廠中的重要設備,通常要求它的轉速穩定在額定轉速附近很小的范圍內變化,這就對汽輪機的控制提出了更高的要求。DEH系統通過控制汽輪機主汽門和調門的開度,實現對汽輪機的轉速、負荷、壓力等的控制。

1 控制系統基本部套

控制系統硬件基本部套包括電氣部套及液壓部套。電氣部套由操作員站、505E控制器、西門子S7-300PLC系統、測速傳感器、電液伺服閥控制器等構成,液壓部套由抗燃油供油系統、電液伺服執行機構、危機遮斷系統組成。

2 DEH控制系統主要功能

汽輪發電機組主要有啟動升速和并網帶負荷兩種工況。在啟動升速階段,DEH將完成機組沖轉、暖機、過臨界、同期等一系列控制。在同期并網階段,DEH實現負荷調整、負荷限制、快速減負荷、一次調頻等功能。其主要功能如下。

(1)汽機轉速控制;從開始沖轉到并網前,以及甩負荷維持轉速。汽機掛閘后,主汽門全開,由高調門控制升速到3000轉/分。(2)自動同期控制;汽機到3000轉/分,DEH接受自動同期裝置指令,將汽機控制到同步轉速,準備并網。(3)負荷控制;機組并網后,由高調門控制機組負荷。可由功率和調節級壓力反饋,組成串級控制系統。(4)調頻;可根據需要,使機組參與一次調頻。不等率可以方便地由操作人員修改。如不想參與一次調頻,只需在操作臺上按一次調頻限制按鈕即可。(5)協調控制;接受CCS負荷指令,控制汽機負荷。機組處于機爐協調控制方式。(6)電氣遮斷;DEH接收到電氣停機信號時,發出汽輪機遮斷信號使遮斷電磁閥帶電動作,泄掉危急遮斷器滑閥下腔室壓力油,使危急遮斷器滑閥掉閘,從而泄掉保安油。同時動作主汽門控制電磁閥和超速限制電磁閥,快速關閉主汽門及各調節閥門,實現機組安全遮斷。(7)主汽壓控制;低汽壓保護及汽輪機調壓功能。(8)多閥(順序)控制;提供閥門管理功能,單閥/多閥切換,進行節流調節和噴嘴調節。(9)閥門試驗;對每個汽門進行在線閥門試驗。(10)OPC控制;超速保護及超速保護試驗。(11)汽輪機自動控制;監視汽輪機的運行參數,進行轉子熱應力計算,根據熱應力大小自動給定目標轉速、升速率和升負荷率,使轉子應力控制在允許范圍內,提高機組壽命。(12)手動控制;設有硬件手動操作功能作為備用手段。

3 控制系統工作原理

DEH應用的60MW汽輪機組由一只高壓主汽閥、四只高壓調節閥控制高壓進汽,二只中壓調節閥控制旋轉隔板抽汽,以多功能505E控制器為核心的DEH控制系統,采集機組轉速,主汽壓力、抽汽壓力、電功率等參數后,經過分析、鑒定、計算,控制電伺服閥,通過油動機分別使控制調節閥執行相關動作。

3.1 汽機掛閘/開主汽門

當汽機保安系統動作后,保安油壓消失,與薄膜閥相通的高壓抗燃油亦排泄,汽機所有閥門全部關閉。再次啟動時,必須首先恢復保安油壓。安全油油壓建立,具備了開啟主汽門條件。當運行人員發出開啟主汽門指令后,控制高壓自動關閉器的遮斷電磁閥失電動作,自動關閉器打開。

3.2 升速控制

并網前在升速過程中,轉速閉環為無差控制,505E控制器將測量的機組實際和給定轉速的偏差信號經軟件分析處理及PID運算后輸出標準電流信號給電液轉換器,電液轉換器接受調節器輸出的標準電流信號,輸出與輸入電流信號相對應的調節信號油壓。此時505E可接受自動準同期裝置發出的或運行人員手動操作指令,調整機組實現同步,以便并網。

3.3 負荷控制

機組并網后505E自動將負荷調節切換到轉速調節方式。在機組帶上一定電負荷后可根據需要帶熱負荷,投入抽汽控制。505E控制器根據機組工況圖對機組電負荷及抽汽壓力進行自整控制。

3.4 真空低減負荷

真空低減負荷是一種保護措施。DEH根據電廠運行的要求,在冷凝器真空降低時自動減小負荷給定,降低汽機負荷,避免機組設備受到損壞。

3.5 同期與并網

自動同期是指DEH接受自動準同期裝置發出的轉速增減脈沖信號,自動改變汽機轉速,控制機組并網。自動同期方式下,不需要運行人員干預。自動同期的轉速范圍是2970～3030rpm,如果超過此范圍,則同期操作無效。

4 控制系統的特點

邯鋼9#機組采用數電液控制系統,此系統具有以下特點:(1)使用DEH控制系統后,鍋爐、汽輪機、發電機運轉平穩、轉速和負荷穩定。(2)使用DEH系統的閥門管理,使汽輪機獲得最大的熱效率。(3)DEH系統的最小硬件設備,配以各種軟件,可以增加或減少系統功能。(4)LCD顯示運行參數,指導運行操作,減輕勞動強度。

5 結語

邯鋼9#機組汽輪機DEH控制系統的投入,使機組能夠穩定、快速地響應機組負荷指令變化,提高了轉速、壓力、負荷控制精度,保證了機組的安全、穩定、經濟運行。

[1]WOODWAD 505E數字控制器說明書.1997.

[2]東汽(集團)有限公司.數字電液控制器說明書,2010.

[3]中國動力工程學會.火力發電設備技術手冊(自動控制)第三卷[M].機械工業出版社,2000.