基于T 3000系統(tǒng)的西門子汽輪機(jī)DEH控制策略優(yōu)化

賈昌磊

摘 要：總結(jié)了某電廠上汽-西門子型超超臨界百萬千瓦汽輪機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)生的問題和存在的安全隱患。從汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）的控制策略出發(fā)，分析閥門測量、控制等方面的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了相關(guān)優(yōu)化建議，以供同類型火電機(jī)組參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)；邏輯優(yōu)化；西門子汽輪機(jī)；SPPA-T3000

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.232

1 引言

某電廠1×1000MW汽輪機(jī)組是上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)西門子技術(shù)生產(chǎn)的N1000-28/600/620型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組配置2個(gè)高主閥、2個(gè)高調(diào)閥、2個(gè)中主閥、2個(gè)中調(diào)閥及1個(gè)補(bǔ)汽閥。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）與緊急停機(jī)系統(tǒng)（ETS）為軟、硬件一體化設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)為SPPA-T3000，采用西門子汽輪機(jī)控制策略，在實(shí)現(xiàn)最短啟動(dòng)時(shí)間和最高可用性的經(jīng)濟(jì)要求的同時(shí)又保證了汽輪機(jī)的安全可靠。

但是，由于西門子DEH控制系統(tǒng)是按照標(biāo)準(zhǔn)的模塊設(shè)計(jì)的，對機(jī)組、設(shè)備、系統(tǒng)的要求很高，為了充分發(fā)揮西門子DEH控制系統(tǒng)的性能優(yōu)勢，必須結(jié)合實(shí)際，因地制宜的進(jìn)行一些改進(jìn)，以提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文從報(bào)警功能、閥門控制等方面進(jìn)行分析，并提出了相關(guān)建議，以供參考。

2 加強(qiáng)重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視

DEH系統(tǒng)采用冗余化與分散布置相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，確保設(shè)備故障對整個(gè)系統(tǒng)的影響最小，設(shè)備故障不易察覺。因此，應(yīng)將220VAC電源、交直流轉(zhuǎn)換器、各路模件電源、電磁閥電源等重要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視接入控制系統(tǒng)，并設(shè)置報(bào)警。應(yīng)增加DEH重要測點(diǎn)異常報(bào)警，包括冗余測點(diǎn)偏差越限、速率變化過快、超量程、斷線、閥門指令反饋偏差大、服務(wù)器異常、硬件故障、GPS時(shí)鐘異常、網(wǎng)絡(luò)或交換機(jī)異常等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常事件。

3 閥門快關(guān)保護(hù)的邏輯優(yōu)化

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有諸多條件觸發(fā)進(jìn)汽閥門關(guān)閉。其中一項(xiàng)為，閥門流量指令比實(shí)際閥門的流量小25%以上觸發(fā)快關(guān)，直接打開遮斷閥，關(guān)閉閥門。此種情況在轉(zhuǎn)速/負(fù)荷控制器輸出大幅振蕩，或LVDT反饋大幅往上跳變時(shí)發(fā)生。這項(xiàng)保護(hù)用于防止并網(wǎng)前轉(zhuǎn)速失控，并網(wǎng)后觸發(fā)該項(xiàng)保護(hù)極易引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。對此，可在該項(xiàng)保護(hù)中增加“未并網(wǎng)”信號、轉(zhuǎn)速超過額定值等限制條件，防止非轉(zhuǎn)速失控情況下誤動(dòng)作，導(dǎo)致異常擴(kuò)大。

4 閥門管理曲線優(yōu)化

高調(diào)門開度高于65%以后，調(diào)節(jié)能力較弱[1]， 此時(shí)應(yīng)開啟補(bǔ)汽閥輔助調(diào)節(jié)，但考慮到補(bǔ)汽閥開啟后對熱耗及機(jī)組振動(dòng)帶來的負(fù)面影響，補(bǔ)汽閥處于強(qiáng)制關(guān)閉或限開度投入狀態(tài)，與原設(shè)計(jì)存在較大偏差[2]。為了在機(jī)組的控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)行方式和參數(shù)，應(yīng)通過負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)，在兼顧機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和負(fù)荷響應(yīng)能力的前提下，優(yōu)化閥門管理曲線。

5 一次調(diào)頻功能

一次調(diào)頻功能并網(wǎng)后應(yīng)自動(dòng)投入，同時(shí)限制一次調(diào)頻在最低穩(wěn)燃負(fù)荷至最大連續(xù)運(yùn)行負(fù)荷之間動(dòng)作，避免負(fù)荷擾動(dòng)使汽輪發(fā)電機(jī)組在不穩(wěn)定區(qū)或超負(fù)荷運(yùn)行。

6 防止油動(dòng)機(jī)故障漏油優(yōu)化

由于快關(guān)電磁閥斷線、電磁閥進(jìn)油節(jié)流孔堵塞、或者單向閥卡澀將引起單向閥通路，使油動(dòng)機(jī)進(jìn)油和回油接通，油動(dòng)機(jī)關(guān)閉。同時(shí)，由于閥門開度指令還存在，而閥位反饋為零，使閥門控制卡的輸出電流進(jìn)一步增加直至最大，使EH壓力油直通回油。一個(gè)伺服閥的流量最大可達(dá)200L/min，遠(yuǎn)超油泵的出力，使EH母管油壓下降，直至EH油壓低保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。為防止這種情況，可通過“斷線檢測”、“指令反饋偏差大”等信號綜合判斷閥門異常關(guān)閉，將該閥門的閥位限制值置零，防止油壓進(jìn)一步下降，維持機(jī)組運(yùn)行。

7 單閥位傳感器存在安全隱患

每支進(jìn)汽閥門安裝一支磁致伸縮位移傳感器，用于閥位測量、控制。磁致伸縮位移傳感器具有量程大、非接觸、精度高、速度快、防護(hù)等級高等卓越特性，廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

但由于磁致扭轉(zhuǎn)波的反射波、外界電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等影響均會(huì)引入噪聲，導(dǎo)致測量信號不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)為閥位信號的邊沿抖動(dòng)[3]。閥位信號不準(zhǔn)確直接影響汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致汽輪機(jī)單側(cè)進(jìn)汽、超速、超額定參數(shù)運(yùn)行等不安全事件。因此，單閥位測量裝置是DEH系統(tǒng)中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)參照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，更改為雙閥位測量裝置，并在DEH系統(tǒng)中進(jìn)行閥位信號高選處理，做為最終的閥位測量值。

8 防止超速保護(hù)裝置誤動(dòng)

汽輪機(jī)超速保護(hù)采用兩套獨(dú)立的BRAUN E16系列電子超速保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，每套超速保護(hù)由硬回路“三選二”后輸出超速遮斷。該裝置設(shè)置有定期自檢功能，“通道故障”消失（30s）后重新進(jìn)行超速通道測試，通道測試期間發(fā)生故障極易導(dǎo)致超速保護(hù)誤動(dòng)。應(yīng)結(jié)合實(shí)際，慎重考慮該系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，并完善報(bào)警功能，避免超速保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)[4]。

9 結(jié)語

上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)理念與以往機(jī)型存在較大差異，控制策略更加復(fù)雜，上述幾點(diǎn)建議供使用同類型系統(tǒng)的同行參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]費(fèi)惟慶.1000mw超超臨界汽輪機(jī)配汽方式優(yōu)化試驗(yàn)[J].熱力透平，2015，44（02）：90-93.

[2]彭澤瑛，顧德明.補(bǔ)汽調(diào)節(jié)閥技術(shù)在百萬千瓦全周進(jìn)汽汽輪機(jī)中的應(yīng)用[J].熱力透平，2004，33（04）：223-227.

[3]于希文，趙輝，劉偉文，張永杰.磁致伸縮位移傳感器感應(yīng)信號的分析調(diào)理[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（03）：56-60.

[4]林昇.SPPA-T3000系統(tǒng)超速保護(hù)裝置性能分析與改進(jìn)[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（02）：105-108.