火力發(fā)電汽輪機轉(zhuǎn)速控制故障分析及對策研究

肖麗麗

摘 要：汽輪機是傳統(tǒng)火電廠的重要組成部分。當然，儀表控制，最重要的是汽輪機的控制。汽輪機的控制基本上分為轉(zhuǎn)速控制、負荷控制、加流量限制和壓力控制，不同的汽輪機廠家在控制邏輯上有一定的差異，但幾乎是一樣的。接下來，簡要介紹了汽輪機的轉(zhuǎn)速控制，在熱能生產(chǎn)過程中，汽輪機的控制是非常重要的。不僅在啟動階段，發(fā)電機的頻率和同步性應由渦輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，發(fā)電機的輸出功率也應由渦輪發(fā)動機蒸汽控制。發(fā)電機在渦輪機中運行時，也必須進行調(diào)整。

關(guān)鍵詞：汽輪機;調(diào)速系統(tǒng);控制故障;對策研究

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0170-02

1 DEH的組成

硬件組成：DEH是一個獨立完整的控制系統(tǒng)，具有CRT顯示、控制、打印、系統(tǒng)等功能。設備的關(guān)閉功能和監(jiān)控以及系統(tǒng)自身的診斷信息集中在CRT屏幕和操作員的工作站鍵盤上。所有的控制都可以通過鍵盤和CRT屏幕來完成，并且可以獲得系統(tǒng)運行的不同數(shù)據(jù)。DEH電子控制箱由控制點、冗余服務器、操作員站、工程站、通信網(wǎng)絡、打印機、上行鏈路面板組成，軟件組成：DEH控制單元的控制功能主要由軟件執(zhí)行。做實時控制軟件：QNX軟件是一個固化的主控點控制塊，能夠進行信號轉(zhuǎn)換和處理、控制計算、通信、自診斷、自動切換等功能。它通常只停止信號處理、與主控制單元的通信和其他低級處理功能。

2 控制電路及控制功能

2.1控制

（1）速度控制流路，速度控制回路包括速度控制回路。目標值設定、速度變化率設定、速度參考值設定、速度PI調(diào)節(jié)器、速度測量、三取二邏輯順序及相應邏輯順序。

（2）功率控制回路包括目標功率設定、功率變化率設定、功率控制設定、一次調(diào)頻單元校正功率參考值控制。用于確定、最大功率限制和極限值、基本蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)功率參考值、功率測量和二次高邏輯、功率調(diào)節(jié)器，一次能量調(diào)節(jié)限值和汽壓修正功率開關(guān)等。

（3）閥門開度控制系統(tǒng)，閥門開度控制電路包括目標閥門開度值的確定、開度速度的確定、初始值的確定、左右高壓水輪機開度的測量，一般選擇邏輯和PI開度調(diào)節(jié)器。

（4）主蒸發(fā)壓力控制電路在設備前面。一般選舉結(jié)果和壓力調(diào)節(jié)器PI。

（5）蒸汽壓力和真空保護電路。始終等于p-pv.PI蒸汽壓力控制和蒸汽壓力保護開關(guān)。真空保護限值包括真空測量、功能修改和真空保護開關(guān)周期。OPC控制系統(tǒng)。有三個OPC保護macsdeh裝置，第一個是功率放大器，第二個是DEH模塊，三是I/O控制站的主控模塊。

2.2系統(tǒng)控制

遠程速度閉環(huán)控制功能為：自動調(diào)速，根據(jù)機組的四種溫度：冷態(tài)（t120c）、暖態(tài)（120ct300c）、熱態(tài)（300ct450c）和極熱態(tài)（t450c），分別確定四種不同的速度曲線（t450c）。司機按下某一溫度和速度自動“自動”按鈕，發(fā)出啟動指令（按下啟動按鈕），調(diào)速器自動加速0轉(zhuǎn)至30m，m，（T2）預熱時間到達后，在無操作人員干預的情況下，在達到臨界速度限制（NC）后，速度和臨界加速度會自動轉(zhuǎn)動，直到機組速度達到3000。m、值。在自動加速過程中，如果要更改速度，可以按相應的按鈕，然后自動確定命令將被自動覆蓋。如果仍然需要自動，再次按下“自動”按鈕，使“自動”燈亮起。此時，機組按新規(guī)定的轉(zhuǎn)速加速，其它自動功能不變，半自動提速，三檔目標轉(zhuǎn)速（500轉(zhuǎn)、1000轉(zhuǎn)、3000轉(zhuǎn)），前兩檔為加熱轉(zhuǎn)速，后一檔為額定轉(zhuǎn)速。

當操作人員確定了變速的速度和目標速度并按下“開始”按鈕后，速度控制裝置將在規(guī)定的目標速度下自動加速控制單元，而不在該速度下停車。如果要求的恒定速度小于目標速度，按下“保持”按鈕，“保持”燈將閃爍，設備以恒定速度升溫，如果所需速度繼續(xù)上升，當“保持”燈熄滅時，再次按下“保持”按鈕，設備將繼續(xù)爬升，直到機組達到3000轉(zhuǎn)/分。對于臨界速度區(qū)，速度將根據(jù)臨界速度區(qū)的變化率自動增加。在此期間，按下“保持”按鈕無效。汽輪機是傳統(tǒng)島嶼火力發(fā)電廠的重要組成部分，當然，我們的儀表控制，最重要的是汽輪機的控制[1]。汽輪機的控制基本上分為轉(zhuǎn)速控制、負荷控制、加流量限制和壓力控制，不同的汽輪機廠家在控制邏輯上有一定的差異，但幾乎是一樣的。

接下來，簡要介紹了汽輪機的轉(zhuǎn)速控制。渦輪機控制系統(tǒng)確保速度控制（速度控制、速度限制和加速度限制）、負載/流量控制、壓力控制、熱壓力計算、渦輪機啟動和負載控制功能;以及對于限制第二代渦輪機GSS功能的所有運行周期（包括正常和不穩(wěn)定運行），熔巖壓力控制和渦輪機控制系統(tǒng)的設計應能為特定設備，如Tra，渦輪機控制系統(tǒng)通過渦輪機的電氣控制系統(tǒng)（多余的設備）了解其功能。今天我們主要關(guān)注渦輪機速度控制。一旦蒸汽輪機啟動，操作員可以在滿足啟動條件后手動確定目標轉(zhuǎn)速（通常為標稱單位轉(zhuǎn)速1500rpm）。此時，汽輪機的實際轉(zhuǎn)速可以提高目標轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速。

如果一次蒸汽輪機能量重新分配，則只能在加載階段使用。一旦網(wǎng)絡接通，程序可以自動啟動。動態(tài)輸入死區(qū)。操作員也可以決定不手動使用死區(qū)，但只能在特定情況下使用。不同的汽輪發(fā)電機死區(qū)范圍不同。一般情況下，死區(qū)的范圍由一次調(diào)頻模型確定，如果實際速度小于90%（1350rpm），則收益率為10，大于90%，但如果收益率未連接到網(wǎng)絡，則網(wǎng)絡連接后收益率為25（如果放大后偏離速度，則增益連接到電網(wǎng)，10%極限值）。與不同的渦輪發(fā)電機相關(guān)的每臺機組的效益也存在差異。

磨擦補償：這是由于使用汽輪機造成的磨擦損失，在1500轉(zhuǎn)/分的指定轉(zhuǎn)速后，磨擦補償值為4%，超速和限速：汽輪機超速保護值為110%，但如果汽輪機超過額定轉(zhuǎn)速但未達到110%STG控制器有自己的邏輯來避免速度的增加。如果加速度超過0.04Pu/s，則應報告150%0.1s的負流量值。如果加速度仍然很高，則應發(fā)送150%的負流量值。下降并給出非常短的結(jié)束命令0.5s和反向流命令值150%。閥門迅速關(guān)閉，然后打開。

加載命令：此加載命令基于初始加載和BC加載確定的高值。這主要是網(wǎng)絡連接的初始加載。如果不存在網(wǎng)絡連接，則加載命令0為。

超速試驗：過載試驗的試驗功能用于確定液壓控制緊急控制沖擊器沖擊器的性能試驗。如果車速達到3000轉(zhuǎn)/分，如果需要對沖擊器的工作速度進行試驗，則按下“超速試驗”和“確認”按鈕和按鈕閃現(xiàn)。此時，目標速度自動設置為3240轉(zhuǎn)/分，爬升率自動選擇為100%，OPC保護功能103%未被阻止，110%被阻止。

該裝置自動加速至40，然后保持恒定速度，操作人員可按下“超速”按鈕將裝置向前移動。3240轉(zhuǎn)后的速度完全由操作人員手動控制。在超速測試中，如果要中止超速測試，可以再次按下“超速測試”按鈕，按鈕被禁用，目標速度將自動返回3000轉(zhuǎn)/分。簡言之，蒸汽輪機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是蒸汽輪機從轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。目標速度偏離實際速度。在實際加速過程中，轉(zhuǎn)速與汽缸溫度有關(guān)。如果氣缸溫度低于150-to-u，則稱為冷啟動，如果氣缸溫度高于840%150，則在氣缸溫度高于840%33/min時設置速度;熱態(tài)啟動厘定為8.33%min，過載試驗爬升率為16.33%min（SAIC汽輪機的快速上升不是通過汽缸溫度而是通過轉(zhuǎn)子熱電壓）。啟動死區(qū)后，通過死區(qū)中函數(shù)的輸出獲得XD速度。計算出的功率調(diào)節(jié)器直接作用于本地渦輪控制閥的伺服閥上，控制閥根據(jù)接收到的流量指令提供一個開口。比較反饋信號如果兩個值相等，則速度調(diào)整已完成。

熱渦輪速度調(diào)節(jié)器基于這個伺服系統(tǒng)集。這也是對伺服系統(tǒng)的簡短介紹。服務器系統(tǒng)是修改對象的位置、方向、狀態(tài)和其他輸出控制變量的系統(tǒng)，這些變量隨輸入目標（或給定值）的任意變化而變化。閉環(huán)維修系統(tǒng)由位置檢測部件、偏差放大部件、執(zhí)行部件和被控對象組成。位置檢測是指就地控制閥的閥門位置，其區(qū)別是流量控制和閥門反饋的區(qū)別。

控制對象為汽輪機控制閥，液壓伺服系統(tǒng)原理為TGCP320系統(tǒng)根據(jù)當前負荷和蒸汽參數(shù)計算閥門開度。開啟0-100%是渦輪控制系統(tǒng)（GR）排氣口輸出的伺服電機（0-20mA）。服務器接收液壓伺服馬達指令和反饋信號。服務器板計算命令和反饋偏差。通過伺服電機PID的比例調(diào)節(jié)來放大偏差。主動信號由伺服電機輸出產(chǎn)生，使閥門與閥門成比例，閥門與閥門成比例，閥門與閥門成比例，先導動作。

先導閥控制主閥兩端的油壓。主閥是一個標準伺服閥，控制流向液壓伺服馬達的流量。液壓伺服電機的運行控制閥門操作和調(diào)節(jié)汽輪機。引進熱電廠的任務包括：接線和油沖洗和預處理;調(diào)節(jié);伺服電機設置;通過液壓伺服電機運動傳感器校準牽引車LVDT;測試開始、廢氣控制、死區(qū)調(diào)整、反饋調(diào)整、最終測量和獲得的數(shù)據(jù)。上圖為西門子調(diào)速圖。紅色部分如圖所示，NT為轉(zhuǎn)速的實際值，即測量值;NS為轉(zhuǎn)速的確定值，不同工況下相應的確定值為轉(zhuǎn)速自動設定值;LB為負荷開關(guān);S1為利潤，i、e.不等速倒數(shù);PSFe為一次調(diào)頻開關(guān)，其調(diào)速也是n與實際速度值NT之差，即偏差的XD速度，其功能也是XD速度/不等速，最終輸出ynpr在OSB模塊中工作（對應于閥門開關(guān)命令），從而完成速度調(diào)整。

上面描述的是熱電渦輪的速率控制。首先詳細介紹了汽輪機調(diào)速系統(tǒng)，然后介紹了西門子汽輪機調(diào)速系統(tǒng)。沒有汽輪機或西門子阿爾斯通的邏輯，最重要的速度控制參數(shù)是XDS轉(zhuǎn)速變化率，它是在實際速度值和速度測定值之間形成的。一旦輸入一次調(diào)頻，該輸出通過死區(qū)的功能，然后限制到死區(qū)的測定（死區(qū)的測定和限制必須通過一次調(diào)頻的建模來確定）。在XD轉(zhuǎn)速/不等轉(zhuǎn)速后，該部件直接應用于PID控制器，PID輸出指令直接應用于相應的汽輪機控制閥。這是調(diào)節(jié)汽輪機轉(zhuǎn)速的控制方法。

在西門子控制邏輯中，速度調(diào)節(jié)器被稱為LBPR模式，通用控制裝置與之類似，它也給出了速度調(diào)節(jié)的簡單描述。發(fā)電頻率及同步控制功能：裝置啟動至3000rpm后，進入連續(xù)提速暖機階段，停止連續(xù)提速。發(fā)電機加速器啟動，發(fā)電機立即通電。電壓值、頻率和相位應與電網(wǎng)兼容，頻率和相位應調(diào)整到汽輪機上，以便順利地與電網(wǎng)連接。這種調(diào)整稱為同步。有兩種同步方法可以進行同步、調(diào)整和調(diào)整，一種是表示自動同步器發(fā)送的頻率增加和減少的開關(guān)信號。該信號由DEH系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)器接收，以提高和降低裝置的速度。每次脈沖到達，設備增加或減少1轉(zhuǎn)/分。這種檢查稱為自動同步。二是司機監(jiān)視同步表，手動操作頻率給定的升降按鈕，改變發(fā)電機的頻率，達到同步目的，每次按下升降按鈕，轉(zhuǎn)速變化一圈。此控件稱為手動同步。

3 結(jié)語

如果蒸汽壓波動，可以確定蒸汽壓差偏差。超速保護功能，滿載后，超速是衡量調(diào)節(jié)器動態(tài)品質(zhì)的一個非常重要的指標，Macsdeh系統(tǒng)非常重視超速保護的控制（即OPC功能）。Macsdeh具有三層OPC保護，并配有三層OPC保護裝置，二層和三層具有智能判斷功能。第一層和第二層保證了甩負荷后液壓伺服馬達的快速閉合控制。確定0信號的源是多通道的。即使沒有檢測到漏極信號，其他反射也可能在負載被拒絕后立即關(guān)閉調(diào)整閥。

參考文獻

[1] 高培.核電廠半速發(fā)電機在超速測量值高原因分析[J].動力工程，2018，34（4）：136-139.