资讯搜索
        关键字: 分 类:  

        您现在的位置:首页 >> 资讯中心 >> 案例更新 >> 营口电厂320MW超临界机组无控制工质电液调节系统

        字号:   

        营口电厂320MW超临界机组无控制工质电液调节系统

        作者:马仁库、 张兴政、 郑学明、 许家伟浏览次数: 日期:2012年7月9日 11:00

        摘  要:营口电厂320MW超临界机组,采用以自容式执行器(REXA执行器)为转换装置、力驱动执行机构的无控制工质电液调节系统,对该汽轮机调节系统进行了改造。一次起动成功,实现了起动升速、并网、带负荷全过程自动控制,以及机炉协调控制。投运至今一切正常,其控制指标均达到了设计和标准要求,取得了预期的改造效果。本文主要介绍液压系统的改造,为大机组汽轮机调节系统的改造提供了新的途径。

        关键词:  电液执行器  调节系统  DEH

         

         

        一. 概况

            营口电厂2号机组为乌克兰哈尔科夫汽轮机厂(ХТЗ)生产的K-320-23.5-4320MW超临界机组,单轴、三缸双排汽结构汽轮机,直流锅炉,主蒸汽压力23.5MPa、主蒸汽温度540℃、再热蒸汽压力3.69 MPa、再热蒸汽温度540℃。采用电液并存联合调节电液调节系统,2.7MPa透平油、脉冲泵调速器、全液压型调速系统,液压调速系统原理见图1。液压系统同步器置于最大位置时,为纯电液调节系统运行方式,电液调节系统故障可自行退出,切换至液压调节系统方式运行。设有两只高压联合汽门和两只中压联合汽门,分别布置在汽轮机两侧。旋转错油门、单侧进油油动机。两只电液转换器和两只电流卸载机构,分别控制高压油动机和中压油动机,电液转换器仅在调节的动态过程中起作用,电流卸载机构完成静态调节,并用以实现电液跟踪。采用高压调速汽门启动方式,转速在2400r/min暖机结束后,中压调速汽门开启,3000r/min达全开。

        该机组控制设备随之运行年久已老化;液压调速系统结构较为复杂、维护工作量大、且调整较为困难;电液转换器易受油质污染,存在有不安全因素。为进一步提高机组整体自动化水平,简化液压系统结构,提高机组运行的可靠性,在机组DCS改造的同时,对汽轮机调节系统进行了改造。控制系统采用美国西屋公司OVATION分散控制系统组件,与机组DCS一体化设计;液压控制系统采用以自容式执行器为转换装置、力驱动执行机构的无控制工质系统,是本次改造工作的重点。改造后的系统于20031027日投入运行,机组一次起动成功,实现了起动自动升速、并网、带负荷全过程控制,以及机炉协调控制。投运至今一切正常,其控制指标均达到了设计和标准要求,取得了预期的改造效果。

         

        液压系统改造

         

        保留机组保护系统和油系统,除油动机和调速汽门外,液压调速器、调节部套和相关油路全部拆除或封堵。将油动机液压放大执行机构改造为力驱动执行机构,实现了无控制工质调节系统,是液压系统改造的主要内容。

        1.  REXA执行器

        REXA执行器作为转换装置,取代了通常的电液转换器,是力驱动执行机构的关键元件。采用了美国REXA公司生产的智能型机、电、液一体化执行器,采用高度集成化、模块化、小型化设计,独立、封闭、无阀液压控制系统。REXA执行器接受控制指令,以线性位移大力矩输出,驱动被控对象,同时通过自身位移反馈,实现各种功能控制。具有:无需外供油源;最大输出力约为1000kgf;接受4mA-20mA标准模拟量信号或脉冲量信号;响应时间0.04s/mm;由微处理器实现智能控制,整定工作参数;具有在失电情况下的各种安全机制等特点。

        2. 力驱动执行机构

        1)结构

        力驱动执行机构由REXA执行器、杠杆反馈机构、错油门和油动机组成。图2为力驱动执行机构示意图。杠杆一端通过滑动铰链与油动机活塞杆联接,杠杆另一端通过铰链联接控制连杆,作用在错油门滑阀上部,REXA执行器通过铰链作用在近于控制连杆侧的杠杆上。封堵油动机静反馈油口,设置固定的压力油作用在错油门滑阀上部,封堵脉冲油路,设置固定的高于滑阀上部油压的高压油作用在错油门滑阀下部。高、中压油动机结构基本相同。

        2 工作原理

        以加负荷过程为例,REXA执行器接受DEH控制信号向上动作,杠杆以油动机活塞杆为支点,带动控制连杆向上移动,错油门滑阀在其下部高压油的作用下跟随上移偏离中间位置,使油动机在压力油的作用下向开启方向位移,控制调速汽门,在油动机向上动作的过程中,杠杆以REXA执行器为支点,带动控制连杆下移,使错油门滑阀回中,完成加负荷过程。减负荷过程与其相反。

                                         

        3 特点

        1)力驱动执行机构为机械力传递控制的力平衡系统,无传统液压放大机构脉动油传递控制信号,为无控制工质调节系统;

        2)在原调节系统中,当错油门滑阀处于中间位置时,滑阀上部的油压作用力与滑阀自重之和与滑阀下部脉动油压作用力相平衡,若脉动油压变化0.1MPa,则作用在滑阀向上的作用力约为50kgf。力驱动执行机构在滑阀上、下油压差的作用下,始终保持有约300kgf的向上作用力,因而,提高了滑阀的跟踪力和抗油质污染的能力;

        3)采用大力矩平衡系统,杠杆反馈,因而执行机构似为刚性结构,使其具有高的动态响应和抗干扰能力;

        4)作用在错油门滑阀下部的油压作用力,远大于作用在滑阀上部的油压作用力,滑阀的静态平衡仅受控于REXA执行器的输出力,系统油压的波动对滑阀的静态平衡无任何影响,因而具有较高的工作稳定性和抗油压干扰能力。

        3. 超速限制和保护系统

        机组保护功能全部保留,并在原保护系统的基础上,设计了冗余的OPC电磁阀组(见图3)。将四只高、中压油动机错油门滑阀下部的压力油相连,形成OPC保护油,OPC保护油受控于OPC电磁阀组和机组原电磁保护装置。

        在机组甩负荷或紧急停机的过程中,OPC电磁阀组或电磁保护装置动作,均能迅速泄放OPC保护油,错油门滑阀在其上、下油压差的作用下,以及在REXA执行器置零、向减负荷方向快速动作的过程中,使其迅速偏离中间位置,关闭调速汽门,抑制转速的过渡飞升。

                        

        改造过程和效果

         

        1. 改造过程

        根据电厂提供的机组起动曲线、运行工况的具体要求,结合机组调节系统原设计的特点,进行了系统控制逻辑的设计和组态。建立近于实际的数学模型,进行了全仿真试验,确认了系统的控制功能、保护功能和试验功能,确定了最佳控制参数。

        按照电厂的要求,提供的改造部件于20031017日全部抵达现场,并于26日前完成了无用设备和管道的封堵,设备的安装、调试和静态试验。图4为高压油动机改造后的外形图。设备安装、调试和试验结果均达到了设计要求,使机组具备了启动条件。

                                        

        2. 改造效果

        200310272156分,机组大修后第一次起动。主蒸汽压力2.0MPa、主蒸汽温度350℃,。采用DEH自动方式冲转、升速、暖机和定速。进行了主汽门、调速汽门严密性试验、超速试验和发电机有关试验。于28621分打闸停机,锅炉整定安全门。

        200310281321分,机组第二次起动。主蒸汽压力7.0MPa、主蒸汽温度350℃。采用DEH自动方式冲转、升速、暖机和定速。在1300r/min下,采用手动操作开、关中压调速汽门,对系统进行了扰动试验,在3000r/min下,主蒸汽压力5.0MPa、主蒸汽温度350℃,进行了电气试验和假同期并网试验。于282003分并网,接待16MW初始负荷,采用机炉协调控制阀位调节,控制机组升负荷至180MW,锅炉切分后采用机炉协调控制压力调节,控制机组升负荷至320MW。图5为机组第一次起动曲线。图6为机组RB试验曲线。

                

                    

        机组升速和带负荷过程表明:在设定的升速率下,实际转速跟随给定平稳升速,在最大升速率下,转速超调量不大于3r/min,在各个暖机点和定速3000r/min工况下,转速波动±1r/min。负荷波动小于±0.5MW,主蒸汽压力偏差小于0.1 MPa。设计的功能均能实现,系统改造后主要技术指标列于表1,均达到了设计和标准要求。

         

        主要技术指标

         

        序号

        项目

        单位

        实际

        原系统

        标准

        1

        转速波动

        r/min

        ±1

        1.8

        <±3

        2

        负荷波动

        MW

        <±0.5

         

        <±1.5

        3

        主蒸汽压力偏差

        MPa

        <±0.1

         

        <±0.3*

        4

        最大升速率,转速超调量

        r/min

        <3

         

        <6

        5

        油动机关闭时间

        s

        0.25

        <0.5

        <0.3

        6

        油动机行程左右偏差

        mm

        <2

        >20

         

        注:  *-中速磨直吹式制粉系统汽包锅炉协调控制系统应满足的调节品质要求

         

        五. 结论

         

        营口电厂2号机组超临界320MW汽轮机,采用以REXA执行器为转换装置、力驱动执行机构的无控制工质电液调节系统,对该机组调节系统实施了改造,在设计单位和电厂的共同努力下,一次起动成功。电液调节系统投入至今,运行稳定、设计功能均能实现,技术指标均达到了设计和标准要求,能满足机组运行的需要,取得了满意的、预期的改造效果,改造是成功的。实践表明:

        1)系统结构简单、安装、维护、调试方便;

        2)改造工作量小,液压系统的改造、调试全过程仅需10工作日/人;

        3REXA执行器无须外供控制油源,克服了通常电液转换器外供油易受油质污染的缺陷;

        4)力驱动执行机构为刚性结构,提高了油动机错油门的跟踪力,使系统具有高的动态响应,较高的抗油质污染能力、抗油源干扰能力和稳定性;

        5)系统具有较高的工作可靠性,当DEH控制器故障或控制系统失电时,具有自

        动保位功能,保持阀位和负荷不变,仍能保证机组发供电。

        该机组改造的成功,为大机组汽轮机调节系统提供了新的改造途径。

         

         

         

        (备注:发表在《中国电力》2004年第10期) 

         

        所属类别: 案例更新

        该资讯的关键词为:电液执行器 调节系统 DEH