200MW机组DEH汽轮机数字式电液控制管理系统分析


  随着电力工业的发展,200MW机组已成为电网的调峰机组,其负荷适应能力及响应速度的快慢便显得逐渐重要,过去,国产200MW机组控制普遍采用传统的液压控制管理系统,此类系统结构较为复杂,控制精度低,可靠性差,传动速度慢,已远远满足不了电网调度自动化的要求。

  富拉尔基发电总厂的六台哈汽轮机厂生产的200MW机组,均采取了液压控制管理系统,从长期的运行效果看,液压调节系统不能满足定功率的要求,负荷摆动大,调节部件易卡涩,迟缓率大,调节品质差;油动机体积大,关闭时间长,甩负荷易超速;不能够实现调节阀的单/多阀门方式的管理,阀门重叠度大,效率低;润滑油与调节油混用,油质容易乳化,易造成调节、保安部件卡涩、锈蚀,易造成机组超速事故。

  在早期的DCS改造中曾把部分机组改为电液并存的数字(DEH)控制管理系统。各项指标有所提高。但是,由于该系统仍保留了液压控制管理系统的一部分,用原汽机透平油及伺服机构,使得原液压系统存在的易卡涩、同步器打滑合磨损、油质差等问题没有正真获得彻底根除,系统的整体可靠性不高。针对这一情况,200MW机组液压控制管理系统的改造应走纯电调数字控制的道路。为此,富拉尔基发电总厂于1996年陆续对6台机组的控制管理系统进行了全面改造。本文将对电调系统的结构、工作原理、以及与原纯液压式调节系统的对比进行全面的论述。

  DEH-汽轮机数字式电液控制系统,由计算机控制部分和EH液压执行机构组成。200MW机组纯电调型DEH--ⅢA,改变原先国产200MW机组低压油纯液压控制,采用高压抗燃油驱动的纯电调系统。对与原高中压主汽门控制及保护系统采用两种方式改造。一种保持原先系统不变,通过隔膜调节阀与EH安全系统接口。另一种为高、中压主汽门均采用高压抗燃油油动机控制,保护系统只保留机械超速部分。这两种方式都将高压调门、中压调门的低压油动机及凸轮配汽机构部分拆除,换成每一个高压调门,每一个中压调门分别用一个独立的高压油动机驱动。油动机上装有一个电液伺服阀及2只LVDT位移变送器。油动机位置可由DEH精确控制。这样,4个高压调门、4个中压调门的位置,均由DEH系统根据转速调节、功率调节及运行方式的要求进行控制。从而大大提高了控制精度,为实现CCS协调控制及提高整个200MW机组控制水平提供了基本保障。首次在国产200MW机组上实现阀门管理,将更有利于汽轮机运行。

  200MWDEH-ⅢA的硬件结构主要包括冗余电源、一对控制DPU、I/O卡(阀门控制卡、测速卡、AI卡、DI卡、AO卡、超速保护卡、Bitbus卡等)、一个操作员站(工程师站)、一个后备手操盘。操作员站与控制DPU通过冗余数据高速公路(以太网)相连。I/O卡与控制DPU之间通过冗余I/O网(Bitbus)相连。后备手操盘通过硬接线直接连到阀门控制卡。当控制DPU以上的设备发生故障时,均可由后备手操盘直接控制阀门位置。冗余的控制DPU之间的切换,以及手动/自动之间的切换,对系统的控制来说均是无扰的。

  DEH-ⅢA硬件配置如附图,主要由操作员站、工程师站、基本控制DPU、与其它系统的通迅接口站以及各种I/O卡件,硬件后备手操盘等组成。

  DEH-ⅢA的各站之间及控制DPU之间,由冗余的数据高速公路相连。高速公路为以太网,符合IEEE802.3标准,通讯速率为10M,是目前最流行的通讯网络之一。各DPU控制处理单元的I/O站,通过冗余的Bitbus工业控制网络与DPU相连。Bitbus网络通讯速率375K,是常用的现场监控网络之一。

  DEH-ⅢA的基本控制部分,由一对冗余的DPU及相应的I/O控制卡件组成。转速测量卡(MCP卡)、模拟量控制卡(AI卡)、开关量输入卡(DI卡)、回路控制卡(LC卡)、开关量输出卡(DO卡)组成基本控制的信号输入部分。输入I/O卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。由另外三块测速卡(MCP卡)及OPC卡组成超速保护控制功能块,专门用于硬件逻辑判断。基本控制DPU软件中,同时也具有OPC控制功能。而这一功能有硬件、软件双重保护。由多块阀门控制卡(VCC卡)组成阀门伺服控制系统部分,每一块VCC卡用于一个阀门的控制,相互独立。在VCC卡件的设计保证即使在主机故障情况下,也能通过硬手操盘,手动控制机组阀门,并通过其中的AO卡,显示机组阀门开度。一块VCC卡故障只影响一个阀门,且可以立即在线更换。

  操作员站由一台Pentium工业控制机组成,配一台大尺寸(20’)彩色监视器CRT。操作员站是运行人员与DEH人机接口。操作员可通过薄膜键盘或鼠标对DEH进行各种操作。由于采用了全汉化的WINDOWS操作系统,操作直观,简便。不适当的操作会被自动禁止。因此可防止勿操作。

  工程师站配置与操作员站相同。工程师站可由专人对DEH进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下,可以在现场对系统来进行在线或离线修改。同时,所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看,增加了用户对系统掌握的程度,以及系统软件、硬件的透明度。当不需要组态时,可运行与操作员站完全相同的软件,达到互为备用的目的。

  DEH-ⅢA的软件固化在EEPROM或电池后备的RAM中,停电后不丢失。工程师站组态的软件还存在工程师站本身的硬盘中,可随时调用。因而,DEH-ⅢA的软件组态修改是透明、方便和可靠的。但由于DEH的重要性,有关控制的组态必须要经授权和认可后才能进行。

  DEH-ⅢA配一个专用的后备硬手操盘,其上主要有阀位增减按钮和阀位指示等。由于它是通过硬件的方式直接操作阀门控制卡(VCC卡),而其阀位指示也由硬件卡给出,因而,只要VCC卡及直流电源正常,在DPU等其它计算机均故障或停电的情况下,仍能对汽机进行手动控制。

  现场信号先接到端子柜,经端子柜变换,通过内部预制电缆接到对应的I/O卡件。另外,DEH仿真器与DEH-ⅢA的连接插头也在端子柜上。控制实际汽轮机时,信号连到现场,带仿真器时,信号连到仿真器。还可在现场带实际油动机和阀门进行曲仿线. 手动操作盘:手动操作是DEH的一种后备操作方式,当控制用的一对冗余DPU均故障时(这种情况应该说是极少的),可用手动操作维持运行,等待系统恢复,也可在操作员站发生故障时,为安全起见,切到手动操作。运行人员通过手动操作盘对DEH进行应急手动操作。

  4. 液压部分:(EH部分)EH供油系统(油箱及油管路)油动机、安全保护系统控制块、隔膜调节阀各部套间的联接见DEH系统结构图,主汽门油动机既有改为高压抗燃油方式,也有保留原是低压油动机的方式。两者的动作均为开/关方式,作用是汽机的安全保护,在正常调节过程中不动作。

  DEH系统就其功能来说,它是多参数多回路的反馈控制管理系统。其控制回路见图3,DEH系统控制原理图。

  其功能环节主要有:给定部分,反馈部分,调节器,执行机构,机组对象等。综合DEH的特点,分别说明如下:

  为了提高可靠性,功率、调节级压力、主汽压都是由变送器送三块模拟量采集板进行A/D转换。三路转换信号在计算机内三选二后进入控制回路。转速信号是用三个变送器分别送三块MCP板,转换后,在计算机内进行三选二,再进入控制回路。

  工作原理:DEH输出的信号首先经函数变换(凸轮特性)到VCC卡,转换为阀位指令,经功率放大输出去控制伺服阀油动机。油动机位移,经LVDT变送器转换为电压信号反馈到综合放大器与阀位指令相比较,当其二者相等时,油动机稳定在某一位置上。

  给定值变换过程:负荷参数(REFDMD)经一次调频修正后变功率给定REF1。其值经功率调节器修正后变为调节级压力给定REF2。最后经过阀门管理变换后变为阀位指令(VP)。在额定工况下,REFDMD、REF1、REF2都为其额定值,其相对值都为1。

  手动控制系统是通过阀门控制卡(VCC卡),用阀门增、减按钮,直接控制各阀门的开度。因而,保证在DPU故障情况下,仍能通过手动操作按钮,控制阀门,维持汽机运行,等待DPU恢复后,再投自动。

  手动时增减阀门,还有一些逻辑限制条件,起到防止误操作的作用。手动、自动系统相互跟踪,可以无扰切换。当自动系统故障或检测到某些条件时,系统自动切到手动运行。

  现场来的信号和DEH---ⅢA的数据,通过数据高速公路直接送到操作员站和工程师站,再由操作员站PC机将处理过的信息送到CRT显示和打印机上打印。打印机能完成各种画面打印、越限报警打印以及事故追忆打印等。工程师站上也有和操作员站相同的信息。

  DEH---ⅢA操作员站提供了监视汽机运行状态的典型画面。总画面可不少于200幅。所有画面均可由用户很方便地进行添加和修改,包括事故追忆内容等。

  200MW汽轮机有4只中压调节阀,每只调节阀有一个独立的伺服控制回路,阀门的开启需要一个专用程序进行管理,使阀门开启预先设定的顺序进行。

  第一、 单阀控制。所有高压调门开启方式相同,各阀开度一样,好比一个阀控制一样,故叫单阀方式。特点:节流调节,全周进汽。

  操作台设有单阀控制,多阀控制按钮,按动按钮,能在2—3分钟内平稳地完成单阀控制,多阀控制的相互转换。阀门管理方块图和特性曲线)this.style.width=600px; border=0 /

  DEH系统最重要的包含DEH控制器和控制对象,即汽轮机、锅炉、电机,这个对象用实物难以进行研究。为了对系统研究、调试,就必须进行系统仿真。所谓仿真,就是将实物系统数学模型化,利用数学模型对系统研究的一种方法。控制机与控制对象全部用数学模型来研究叫纯数学仿真,控制机用实物,对象用模型的仿真叫半实物仿真。对DEH系统工程,我们在纯数学仿真的基础上,将对象模型做成一个便于携带的装置,这就是仿真器。可把仿真器带到电厂,在实际机组不启动的情况下,用仿真器与控制机相连,形成闭环系统。可以对系统进行闭环,静态和动态调试,包括整定系统参数,检查各控制功能,培训操作人员等。

  DEH---ⅢA型系统采用双主机切换运行。系统故障检测和判别由容错系统进行。故障类型包括:通讯故障,差值故障等,通道检测故障等。主控机故障自动切到备用机上运行,故障恢复,又自动升为双机运行。如双机均故障 ,则自动切到手动运行。

  (1)转速:三个测速头分别进入三块测速板,三路同时进入计算机,机内三选二后进入控制回路。

  (2)主汽压、调节级压力通过三个变送器进入模拟量转换板进入 计算机,三选二后进入控制回路。

  3.1 EH系统包括供油系统,执行机构和危急遮断系统,供油系统的功能是提供高压抗燃油,并由它来驱动伺服执行机构,执行机构响应从DEH送来的电指令信号,以调节汽轮机各蒸汽阀开度.危急遮断系统是由汽轮机的遮断参数所控制,当这些参数超过其运行限制值时,该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门,或只关闭调节汽阀。

  供油装置的主要功能是提供控制部分所需的液压油及压力,同时保持液压油的正常理化特性和运行特性。它由油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、泠油器、EH端子箱和一些对油压、油温、油位的报警,指示和控制的标准设备以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统所组成。

  设计成能容纳900升液压油的油箱(该油箱的容量设计满足1台大机组和2台5%小机的正常用油).考虑抗燃油内少量水分对碳钢有腐蚀作用,设计中全部采用不锈钢材料.油箱板上有液位开关(油位报警和遮断)、磁性滤油器、空气滤清器(兼作加油口)、控制块组件等液压元件。另外,油箱的底部外侧安装有一个加热器以使油温低于20℃时加热EH油。

  由交流马达驱动高压柱塞泵,通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入,从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入高压蓄能器,和该蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。泵输出压力可在0~21Mpa之间设置。本系统允许正常工作压力设置在11.0~15.0Mpa。油泵启动后,油泵以全流量约85L/mim向系统供油,此时系统油压在0开始上升到9。2Mpa时给蓄能器供油,当油压到达系统的整定压力14Mpa时,高压油推动恒压泵上的控制阀,控制阀操作泵的变量机构,使泵的输出流量减少,当泵的输出流量和系统用油流量相等时,泵的变量机构维持在某一位置,当系统需要增加或减少用油量时,泵会自动改变输出流量,维护系统油压在14Mpa。但当系统瞬间用油量很大时(例汽轮机阀切换)时蓄能器才参与供油。

  溢流阀在高压油母管压力到17±0.2Mpa时动作,起到过压保护作用。各执行机构的回油通过压力回油管先经过3微米油滤油器然后通过冷油器回至油箱。高压母管上压力开关63/MP以及63/HP、63/LP能自动启动备用油泵和对油压偏离正常值时进行报警。冷油器出水口管道装有油箱温度控制器,油箱内也装有油温过高报警的测点及油位报警和遮断的装置,油位指示安放在油箱的侧面.

  c.一个溢流阀位于单向阀之后的高压油路中,它用来监视油压,并且当油压高于设计值时,将 油送回油箱,保证系统正常的工作压力。

  d.两个截止阀,正常全开,装在单向阀之后的高压管路上,手动关闭其中的一个阀门,只隔离双重泵系统中的一路,不影响机组的运行,以便对该路的滤器、单向阀以及泵等进行在线 磁性过滤器

  一个高压蓄能器装在油箱旁边,吸收泵出口压力的高频脉动分量,维持油压平稳。此蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连,蓄能器块上有二个截止阀,此阀能将蓄能器与系统隔绝并防掉蓄能器中的高压EH油,以进行实验与在线 冷油器

  h. 一个电磁阀20/MPT,它可以对备用油泵起动开关进行遥控实验。当电磁阀动作时,就使高压工作油路泄油。随着压力的降低,备用油泵压力开关就使备用油泵启动。此电磁阀以及压力开关与高压油母管用节流孔隔开,因此实验时,母管压力不会受影响。备用油泵起动开关的实验还可以通过打开现场的手动常闭阀来进行实验,此常闭阀和电磁阀及压力开关均装在端子箱内。

  随着汽轮发电机组容量的不断增大,蒸汽温度不断提高,控制系统为了提高动态响应而采用高压控制油,在这样情况下,电厂为防止火灾而不能采用传统的透平油作为控制系统的介质。所以EH系统国产化设计的液压油为磷酸酯型抗燃油。其正常工作温度为20~60℃。鉴于磷酸酯抗燃油的特殊理化性能,本系统中所用密封圈材料均为氟橡胶,金属材料尽量选用不锈钢1Cr18Ni9Ti。原装EH抗燃油物理和化学性能如下:

  一个精密过滤器与一个硅藻土滤器相串联,它们安装在独立循环滤油的管路上,打开再生装置前的截止阀,即可以使再生装置投入运行。关闭该截止阀即可停止使用再生装置。每个滤器上还装有一个压力表,当滤器需要检修时,此压力表就指出不正常的高压力。硅藻土滤器以及波纹纤维滤器均为可调换滤芯的结构。当管路上的阀门关闭时,滤器盖可以拆去,以便调换滤芯。如果任一个滤器的油温在43~54℃之间,压力高达0.21Mpa时,就需调换该装置。

  在机组正常运行时,系统的滤油效率较低。因此,经过一段时间的机组运行以后,EH油质会变差,而要达到油质的要求则必须停机重新油循环。为了不影响机组的正常运行,为了保证油系统的清洁度,使系统长期可靠运行,在供油装置中增设独立自循环滤油系统。油泵从油箱内吸入EH油,经过两个过滤精度为1um的过滤器回油箱。油泵可以由ER端子箱上的控制按钮直接启动或停止。泵流量为20L/min,电机功率1KW。电源380VAC,50Hz,三相。

  供油系统除正常的系统回油冷却外,还增设一个独立的自循环冷却系统,以确保在非正常工况下工作时,油箱油温控制在正常的工作温度范围之内。冷却泵可以由温度开关23/CW控制,也可以由人工控制启动或停止。冷却泵的流量为50 l/min,电机功率为2KW。电源380VAC,50Hz,三相。

  油管路系统主要由一套油管和四个高压蓄能器组成。油管作用是连接供油系统与执行机构,构成回路。四个高压蓄能器分别装在两个支架上,两个支架分别位于汽机左右二侧靠近高压调门伺服机构旁。此蓄能器通过一个蓄能器块与油系统相连,蓄能器块上有二个截止阀,此阀能将蓄能器与系统隔绝并放掉蓄能器中的高压EH油,以进行测量氮气压力与在线维修。

  4.1电液伺服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分之一,本系统有8只执行机构。分别控制4个高压调节汽阀和4个中压调节汽阀的位置。

  执行机构的油缸,属单侧进油的油缸,其开启由抗燃油压力来驱动,而关闭是靠操纵座上的弹簧力。空载时遮断关闭时间常数为0.15秒。液压油缸与一个控制块连接,在这个控制块上装有隔离阀、快速卸荷阀、逆止阀和伺服阀。

  经计算机运算处理后的欲开大或者关小汽阀的电气信号经过伺服放大器放大后,在电液转换器—伺服阀中将电气信号转换成液压信号,使伺服阀主阀移动,并将液压信号放大后控制高压油的通道,使高压油进入油动机活塞下腔,使油动机活塞向上移动,经杠杆带动汽阀使之启动,或者是使压力油自活塞下腔泄出,借弹簧力使活塞下移关闭汽阀。当油动机活塞移动时;同时带动两个线性位移传感器,将油动机活塞的机械位移转换成电气信号,作为负反馈信号与前面计算机处理送来的信号相加,由于两者的极性相反,实际上是相减,只有在输入信号与反馈信号相加后,使输入伺服放大器的信号为零后,这时伺服阀的主阀回到中间位置,不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出,此时汽阀便停止移动,停留在一个新的工作位置。

  在该二执行机构的油缸旁各有一个卸荷阀,在汽轮机出现故障需要迅速停机时,安全系统动作使危急遮断油失去,卸荷阀则快速打开,迅速泄去油动机活塞下腔中压力油,在弹簧力作用下迅速地关闭相应的阀门。

  当有电气信号由伺服阀放大器输入时,则力矩马达中的电磁铁上的线圈中就有电流通过,并产生一磁场,在两旁的磁铁作用下,产生一旋转力矩,使衔铁旋转,同时带动与之相连的挡板转动,此挡板伸到两个喷咀中间,在正常稳定工况时,挡板两侧与喷咀的距离相等,使两侧喷咀的泄油面积相等,则喷咀两侧的油压相等。当有电气信号输入,衔铁带动挡板转动时,则挡板移近一只喷咀,使这只喷咀的泄油面积变小,流量变小,喷咀前的油压变高,而对侧的喷咀与挡板间的距离变大,泄油量增大,使喷咀前的压力变低,这样就将原来的电气信号转变成力矩而产生机械位移信号,再转变为油压信号,并通过喷咀挡板系统将信号放大。挡板两侧的喷咀前油压,与下部滑阀的两个腔室相通,因此,当两个喷咀前的油压不等时,则滑阀两端的油压不相等,滑阀在压差作用下产生移动,滑阀上的凸肩所控制的油口开启或关闭,便可以控制高压油由此通向油动机活塞下腔,以开大汽阀的开度,或者将活塞下腔通向回油,使活塞下腔的油泄去,由弹簧力关小或关闭汽阀,为了增加调节系统的稳定性,在伺服阀中设置了反馈弹簧。另外在伺服阀调整时有一定的机械零偏,以便在运行中突然发生断电或失去电信号时,借机械力量最后使滑阀偏移一侧,使汽阀关闭。

  工作原理:DEH输出的信号首先经函数变换(凸轮特性)到VCC卡,转换为阀位指令,经功率放大输出去控制伺服阀油动机。油动机位移,经LVDT变速器转换为电压信号反馈到综合放大器与阀位指令相比,当其两者相等时,油动机稳定在某一位置上。

  卸荷装在油动机液压块上,它主要作用是当机组发生故障必须紧急停机时;在危急脱扣装置等动作使危急遮断油泄油失压后,可使油动机活塞下腔的压力油经卸荷阀快速释放,这时不论伺服放大器输出的信号大小,在阀门弹簧力作用下,均使阀门关闭。

  有两个逆止阀装在液压块中,一只是通向危急遮断油总管,该逆止阀的作用是阻止危急遮断油母管里的油倒流到油动机。当关闭油动机的隔离阀,便可以在线检修该油动机的伺服阀、卸荷阀、换滤网等,而不影响其它汽阀正常工作。

  为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大损伤事故,在机组上装有危急遮断系统。在异常情况下,使汽轮机危急停机,以保护汽轮机安全。危急遮断系统监视汽机的某些运行参数,当这些参数超过其运行限制值时,该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。(由于本系统不包括主汽门的控制,所以仅能关凋门。)

  它们是受DEH控制器的OPC部分所控制。正常运行时,电磁阀组件上的二个电磁阀是常闭的,封闭了OPC总管油液的泄放通道,使调节汽阀的执行机构活塞下腔能够建立起油压,当转速达103%额定转速时,OPC动作信号输出,该二个电磁阀就被励磁(通电)打开,使OPC母管油液泄放。这样,相应执行机构上的卸荷阀就快速开启,使调节汽阀迅速关闭。

  当汽轮机正常运行时,润滑系统的透平油通入阀盖内活塞上面的腔室中,克服了弹簧力,使阀保持在关闭位置,堵住EH危急遮断母管通向回油的通道,使EH系统投入工作。

  机械超速遮断机构或手动超速试验杠杆的单独动作,或同时动作,均能使透平油油压力降低或消失,因而使压缩弹簧打开阀门把EH危急遮断油排到回油管,将关闭所有的调节阀。

  第二类是“堵”,这里堵主要是指由于油质很差,把伺服阀内部的滤网堵了,当堵了厉害时,喷嘴、挡板放大器的放大系数下降,阀芯移动减小直至不动,伺服阀灵敏度下降,调节功能下降,油动机动作相对指令明显滞后,这时可以先清洗一下可拆式内部滤网,如果不行的,则需更换伺服阀。

  第三类是“内泄大”,伺服阀内泄量包括喷嘴挡板内泄量和阀芯阀套之间的内泄量,因为喷嘴挡板的内泄量一般不会变化多少,内泄变化主要是指阀芯阀套之间的内泄量,因为我们目前使用的伺服阀均为零开口阀,即在零位时,阀芯凸肩刚好盖住阀套的口子,但由于长期工作,阀套阀芯之间间隙增大,阀芯的凸肩被液流冲刷而变为圆角,此时内泄就大了。由于新伺服阀的压力特性原来很陡,现在由于凸肩被磨,压力特性明显下降,调节功能也就下降,严重时,能使闭环系统产生低频振幅。凸肩变圆角如果是由于液流冲刷的话,一般应该伺服阀工作经过几年的时间,如果油质中有氯离子的话,这氯离子能积附在阀芯上产生电腐蚀,这凸肩的变圆就是只有几天、十几天的事,如果有伺服阀仅工作十几天内泄就变大的现象就需要认真对待,否则后果严重。

  在部分电厂,系统压力在挂闸后,调整好系统压力为14.5Mpa,当打闸后,系统压力降低至13.5Mpa左右,电机的电流也增加,并且油温偏高.挂闸后,又恢复到14.5Mpa,电流亦 正常。这种现象是正常,这主要是系统内节流孔较多的缘故。

  EH油压波动是指在机组正常工作的情况下(非阀门大幅度调整),EH油压上下波动范围大于1.0Mpa。

  EH系统中配置的二台主油泵是恒压变量泵。恒压变量泵是通过泵出口压力的变化自动调整泵的输出流量来达到压力恒定的目的,所以,从理论上讲恒压泵是有一定的压力波动。但如果压力波动范围超过1.0Mpa,我们则认为该泵出现调节故障。当然,如果此时泵的最低输出压力大于11.2Mpa,并不影响机组运行。

  出现EH油压波动现象,主要是由于泵的调节装置动作不灵活造成的。调节装置分为二部分:调节阀和推动机构。调节阀装在泵的上部,感受泵出口压力变化并转化成推动机构的推力,其上的调整螺钉用于设定系统压力。当调节阀阀芯出现卡涩或摩擦阻力增大时,不能及时将泵出口压力信号转换成推动机构的推力,造成泵流量调整滞后于压力变化,使泵输出压力波动。出现这种情况,可以拆下调节阀并解体,清洗相关零件,检查阀芯磨损情况,复装后基故障。本可以消除该阀推动机构在泵体内部,活塞产生的推动力克服弹簧力来决定泵斜盘倾角。当推动活塞发生卡涩或摩擦力增大时,调节阀输出的压力信号变化不能及时转化成斜盘倾角(即泵输出流量)变化,使泵的输出压力发生波动。出现这种情况,需清洗推动机构的相关零件,并检查推动活塞的表面质量。

  影响抗燃油酸度的因素很多,对于我们使用的EH系统来讲,影响抗燃油酸度的主要因素为局部过热和含水量过高,其中以局部过热最为普遍。因为EH系统工作在汽轮机上,伴随着高温、高压蒸气难免有部分元件或管道处于高温环境中,温度增加使抗燃油氧化加快,氧化会使抗燃油酸度增加,颜色变深。安装EH系统注意:1)EH系统元件特别是管道应远离高温区域;2)增加通风,降低环境温度;3) 增加抗燃油的流动,尽量避免死油腔。

  由于冷油器中漏水进入抗燃油,抗燃油中的水分多数是由于油箱结露产生的。水在抗燃油中会发生水解,水解会产生磷酸,磷酸又是水解的催化剂。所以,大量的水分会使抗燃油酸值升高。抗燃油的酸值升高后,必须连续投入再生装置。再生装置中的硅藻土滤芯能有效地降低抗燃油的酸度。当抗燃油的酸度接近0.1时(例如大于0.08),就应投入再生装置,这时酸度降下来。当抗燃油酸度超过0.5时,已不能运行,需要换油。

  油温过高排除环境因素之外,主要是由于系统内泄造成的。此时,油泵的电流会增大。造成系统内泄过大的原因主要有以下几种:安全阀泄漏。安全阀的溢流压力应高于泵出口压力2.5~3.0Mpa,如果两者的差值过小,会造成安全阀溢流。此时阀的回油管会发热。2)蓄能器短路。正常工作时蓄能器进油阀打开,回油阀关闭。当回油阀未关紧或阀门不严时,高压油直接泄漏到回油管,造成内泄。此时,阀门不严的蓄能器的回油管会发热。3)伺服阀泄漏。当伺服阀的阀口磨损或被腐蚀时,伺服阀内泄增大。此时,该油动机的回油管温度会升高。4)卸荷阀卡涩或安全油过低。当油动机上卸荷阀动作后发生卡涩会造成泄漏,当泄漏大时油动机无法开启,当泄漏小时造成内泄。此时,该油动机的回油管温度会升高。当安全系统发生故障出现泄漏时,安全油压降低,会降低,会使一个或数个卸荷阀关闭不严造成油动机内泄。

  产生油动机摆动的原因主要有以下几个方面:1)热工信号问题。当两支位移传感器发生干涉时、当VCC卡输出信号含有交流分量时、当伺服阀信号电缆有某点接地时均会发现油动机摆动现象。2)伺服阀故障。当伺服阀接收到指令信号后,因其内部故障产生震荡,使输出流量发生变化,造成油动机摆动。3)阀门突跳引起的输出指令变化。当某一阀门工作在一个特定的工作点时,由于蒸气力的作用,使主阀由门杆的下死点突然跳到门杆的上死点,造成流量增大,根据功率反馈,DEH发出指令关小该阀门。在阀门关小的过程中,同样在蒸气力的作用下,主阀又由门杆的上死点突然跳到门杆的下死点,造成流量减小,DEH又发出开大该阀门指令。如此反复,造成油动机摆动。DEH对阀门突跳引起的油动机摆动无能为力,只有通过修改阀门特性曲线使常用工作点远离该位置。

  EH油管路特别是靠近油动机部分发生高频振荡,振幅达0.5mm以上,称为油管振动,其中以HP管为最多。油管振动会引起接头或管夹松动,造成泄漏,严重会管路断裂。引起油管振动的原因主要有几个方面:1)机组振动;2)管夹固定不好;3)伺服阀故障,产生振荡信号,引起油管振动;4)控制信号夹带交流分量,使HP油管内的压力交变产生油管振动。

  机组保安系统改造后,挂闸电磁阀一般安装在前箱外部。集油管内的压力经过$6的节流孔到挂闸电磁阀,在到危急遮断器的挂闸油口,而集油箱内的压力油经过$6的节流孔直接到危急遮断器的安全油口,管路短且经过的节流少,使保安油压先于挂闸油压建立,造成一开泵就挂闸。可以通过放大挂闸油路的节流孔至$8~$10,或减小保安油路的节流孔至$4来解决。挂闸后又掉闸的问题是因为危急遮断器滑阀的研磨不好造成的。挂闸电磁阀通电后,危急遮断器的挂闸油口油压降低,保安油压推动危急遮断器滑阀上移,使研磨面粘合,完成挂闸。挂闸电磁阀断电后,挂闸油口的油压由0上升至2.0Mpa,对危急遮断滑阀有一个冲击。当危急遮断滑阀的研磨面不是很好时,就会将滑阀冲击下来。该问题可以通过减小挂闸油路的节流孔以减少冲击来解决。我厂使用挂闸电磁阀为美国Vickers的DG4S4型电磁阀。

  采用2台高压变量恒压柱塞泵,使EH油压稳定,不至于油压波动引起负荷或转速摆动。

  8.5 关闭时间减少:由于采用大压力,小活塞。而且活塞直接带动阀门动作,消除了由于油动机提升力不足及配汽机构的卡涩而产生关闭时间过长现象。

  9.3 油质的好坏直接影响机组的安全稳定运行,由于油质长期运行,油中酸度值过高,容易使伺服阀喷咀处腐蚀,使伺服阀不能正常工作;油中的机械杂质,由于各阀门间隙非常小,微小的杂质容易使各阀门出现拒动。

  (1)由于汽轮机是固定在额定转速下运行,在稳定状态下不同负荷所对应的稳定转速是不等的。当功率从零增至额定负荷时,其稳定转速从n2变为n1转速差为△n=n2-n1与平均转速nm之比的百分数,称为调速系统的速度变动率。速度变动率是调节系统的一个重要指标,它的大小直接影响到并列机组的负荷分配,调节系统的稳定性及甩负荷时超调量。当并列运行机组外界负荷变化时,速度变动率越大的机组,负荷变化量愈小,反之速度变化率愈小的机组,负荷变化量愈大。当速度变动率小于2﹪时,电网的频率稍有变化,机组功率就会发生大幅度改变,使机组无法控制。当速度变动率大于6﹪时,动态升速太快常常使超速保安动作,所以一般要求速度变动率在3﹪~6﹪。实际上调节系统各部套是存在迟缓的。当机组转速升高时,由于调速器各部件间摩擦、间隙等影响因素。滑阀不能立即作出反映,以及滑阀的过封度等因素,油动机不能立即动作,这时转速升高了一些,当转速升高到某一点时,滑阀作出反映待错油门移动,这才使油动机动作。

  2. DEH---ⅢA电液调节系统具有快速、准确、灵敏度高的特点,其迟缓率不大于0.06%,而模拟电液调节系统的迟缓率为0.1%,液压调节系统的迟缓率高达0.3%~0.5%;故其调节精度高。在蒸汽参数稳定的情况下,可以保证功率偏差小于1MW,转速偏差小于1r/min。

  4. DEH---ⅢA电液调节系统,能使汽轮机的转速或功率的实际值准确地等于给定值,静态特性良好。机组甩负荷时,由于功率回路的切除可以防止反调,使汽轮机的转速迅速稳定在3000r/min上。电液调节系统的动态飞升转速较液压调节系统减少一个速度变动率值,所以其动态振荡少,飞升转速低,动态特性很好。就我厂改造了DEH系统的机组而言,从发生的几次发电机甩负荷掉闸事件来看,机组的动态飞升转速均在3140rpm以下,这说明DEH改造后可以有效地抑制机组的动态飞升。

  7. 可以降低热耗,提高机组的经济性。DEH改造后,新增阀门管理功能,在启动过程中及低负荷工况下,可以实现全周进汽,以便于机组暖机或减少金属热应力;在大负荷运行时,可以实现喷嘴调节方式,以减少不必要的节流损失;此外,DEH还具有电子凸轮效应,使阀门的开启更加线性化;能够合理地设置调速汽门的重叠度,提高了机组的热经济性。

  DEH系统进步之处在于微处理技术及通讯技术的应用,将微处理技术用于汽轮机的控制中,简化了汽机控制管理系统,提高了汽轮机的控制精度,通讯技术使得机组由一个独立的控制环节溶入到单元控制、厂域控制,乃至电网控制的大系统中,使自动化水平向前迈进一大步,同时也使得生产管理科学化成为可能。

  该系统投运后,汽轮机启停自如,运行平稳,调节精度大幅度提高,启动时单阀控制,延长了转子寿命。由于有功率信号参与调节,负荷适应性明显增强,接受CCS控制后,更增加了机组的快速调峰能力,此外,因为实现了与DCS的通讯,整台机组的自动化水平更上一个台阶。予留的AGC接口,为日后的电网调度自动化奠定了坚实的基础。

  三年的函授学习即将结束,非常感谢东北电力学院的授课老师们,特别是我的指导教师。三年中你们的辛勤教授使我收益良多,学到了许多有用的知识。作为对老师们的回报,我将把所学的知识应用到日后的实际在做的工作中去,不负老师们的教导与汗水。在此,祝愿辛勤耕耘的老师们工作顺利,桃李满天下!


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