淺談抽提裝置蒸汽透平發電機組控制的設計和應用

摘 要 本文結合重整抽提裝置蒸汽透平發電機組GB204501并聯替代過熱蒸汽減溫減壓閥的實踐，介紹TRICON系統在控制的設計和應用。重點介紹發電機組DEH控制系統主要功能。

關鍵詞 減溫減壓;GB204501;控制方案;增效節能

前言

在國民經濟生產過程中，節能降耗是永恒的主題。為了有效地節省能量，重整抽提裝置將減溫減壓器入口的過熱蒸汽引入蒸汽透平發電機組，產生與減溫減壓器相同的作用，并且將能量損失轉化為電能。

1系統概述

本發電機組控制系統是在原有抽提裝置SIS系統上擴容增加一個機架，方案為EH油純數字式電液控制系統（DEH），采用美國TRICONEX公司的TRICON控制系統，再配上相應的伺服模塊，構成DEH控制系統。TRICON系統采用了三重冗余容錯（TMR）的硬件技術和成熟可靠的TRISTATION1131軟件技術， 具有完整的機組控制、連鎖保護、數據采集與監控功能。主要用于生產裝置的安全連鎖、汽輪發電機組、燃氣輪機及壓縮機組等的控制[1]。

2DEH控制系統主要功能

DEH 的控制算法采用與DCS系統通用的系統軟件和應用軟件，包括實時操作系統程序、應用程序及本系統的支持程序。應用這些軟件，可按控制系統圖組態出DEH控制所需的實時控制回路、CRT畫面生成。控制回路包括：轉速控制，功率控制，閥門開度控制，背壓壓力控制，防超速保護等。

2.1 機組啟動模式順序控制

ITCC系統使用專用的調速程序對機組進行多模式控制。共有停機、復位、啟動、暖機、升速、運行、正常停機和超速8種控制模式，8種控制模式各有其相應的進入和退出程序條件。

2.2 轉速控制回路

調速控制是ITCC系統的核心功能，滿足高精度控制和快速動態響應的要求。汽輪機啟動后，根據透平實際升速曲線和暖機階段劃分升速模式，確定各模式的速度范圍（即轉速目標值）以及升速速率，再按照各升速模式包括臨界區時的升速速率向目標轉速爬坡進而產生實際轉速給定值，該值與實際轉速（經過轉速探頭選擇計算產生）的偏差經PID調節運算后輸出去控制調速閥，從而改變進入透平的蒸汽流量，實現汽輪機轉速的控制。

轉速控制回路包括轉速目標值給定，轉速變化率給定，升速曲線的生成及選擇，轉速PI調節器，轉速測量及三取二邏輯，轉速不等率和不調頻死區設定，頻率同期的自動控制等。本回路承擔汽輪發電機組的轉速控制任務。

2.3 自動同期控制

根據汽輪機主機廠提供的升速曲線和升速速率，汽輪機從零轉速升到最小轉速，并迅速越過臨界轉速，達到正常運行轉速。當汽輪機升速至同期速度范圍6974～7050轉速后，達到并網條件，DEH系統發出啟動電機指令，自動將機組控制到同期轉速。

2.4 負荷控制

發電機并網瞬間程序自動使系統帶出負荷調控并轉到功率控制手動模式，可根據需要采用手動控閥方式，自動功率控制方式，完成升負荷過程。

（1）手動控閥回路

閥門開度控制回路包括高壓調節閥開度值給定，開度變化率給定，閥門開度測量及大選邏輯，閥位PI調節器，該回路構成對高壓調節閥開度的控制，維持閥位為定值。

（2）并網帶初負荷控制

機組并網后，DEH系統自動增加給定值，使發電機自動帶上初負荷避免出現逆功率。

（3）功率控制回路

功率控制回路包括目標功率值給定，功率變化率給定，一次調頻對功率給定的修正，最大功率限制及限制值給定，功率測量及三取二邏輯，功率PI調節器。本回路通過設置目標功率來控制機組負荷，DEH采用發電機有功功率信號作為功率信號進行功率閉環控制，維持機組負荷不變。

2.5 排汽壓力PID控制

在功率達到400MW后可進行排汽壓力控制，DEH控制調門開度來維持排汽壓力不變。

排汽壓力控制與功率控制一樣，區別在于：功率控制為以調節負荷為主，排汽壓力隨動;排汽壓力控制為以調節排汽壓力為主，負荷隨動。功率控制和排汽壓力控制為無擾動切換。

3限制保護功能

3.1 負荷（功率）及閥位排汽壓力低限制

當機組的工況需要對排汽壓力和功率控制進行限制的時候，則可投用該功能，限制值由人工給定，DEH可自動將負荷（功率）、排汽壓力限制在高限以內，調節閥閥位限制在給定值以下。當被限制量達到限制值則調門會自動避讓保護，來實現限制功能。

3.2 防超速保護控制回路（OPC）

機組甩負荷解列時，DEH系統接受油開關跳閘輔助接點信號和轉速103%n0（7194）信號，經邏輯運算發出快關調門控制信號，迅速關閉調節閥，以減少轉換超調量，延遲一段時間（3S）或轉速<101%no（7054）后再自動開啟調節閥，并維持機組轉速為額定工作轉速。

3.3 超速試驗控制功能

當機組轉速生至6984轉后，OPC試驗，電超速試驗，機械超速試驗，高調門嚴密性試驗按鈕激活，點擊即可做相應試驗。

3.4 高調門嚴密性試驗

試驗主要作用于驗證機組的閥門密封性，當機組到達額定轉速后，點擊試驗投入按鈕，機組的調門會關死（不停機），此時機組轉速會下降，判斷依據是在規定時間內機組的轉速應該能降至1000轉。

3.5 連鎖停機及首出報警功能

連鎖停機條件包括汽輪機超速三取二、潤滑油壓力低三取二、汽輪機軸振動高高、汽輪機軸位移高高、齒輪箱高、低速軸連接段振動高高、汽輪機排氣壓力低、電氣綜保故障跳閘、緊急停機按鈕、轉速故障判斷等。

4結束語

新增蒸汽透平發電組不但能夠滿足減溫減壓閥后工藝要求，而且還能對外輸出軸功率發電并網，目前蒸汽51T＼H，發電功率約1050kW＼H左右，所創經濟效益可觀。

參考文獻

[1] 王學義.工業汽輪機安裝技術問答[M].北京：中國石化出版社， 2015：117.

作者簡介

崔博;畢業院校：遼寧石油化工大學，專業：控制理論與控制工程專業，工程師，現就職單位：揚子石化芳烴電儀車間，研究方向：化工儀表管理。