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        避免蒸汽轮机速度不稳定的方法

        作者:DAVE NELSEN,MIKE MUR浏览次数: 日期:2017年6月27日 13:50
        AVOIDING SPEED INSTABILITY IN STEAM TURBINES
        避免蒸汽透平机速度不稳定的方法
         
        用REXA执行器更换机械执行器能够提升可靠性和性能
         
        作者:DAVE NELSEN,MIKE MURPHY
        本论文发表在2016年9月/10月《国际透平机械杂志》,Turbomachinery International • September/October 2016
         
            在精炼厂和过程工厂,许多汽轮机组仍在使用几十年前技术落后的机械或机械-液压调速设备来进行操作。这类调速设备对系统的维护和操作提出了挑战。可能会导致生产过程中效率和可靠性的降低。
         
            汽轮机调速器的作用是提供精确的速度控制,防止过程振荡和非计划停车,提高过程的生产能力。为了准确和可靠地实现该目标,对调速器阀门执行机构进行改造是明智的选择。
         
            改造所带来的优点包括利用更精确的转速(rpm)控制,使设备转速更加稳定,避免系统摆动和设备跳闸,能够使汽轮机最大限度地不间断运行。
         
            压缩机控制公司(CCC)最近对一家美国炼化企业在速度控制方面存在大幅度摆动(100-200转/分钟)问题的汽轮机进行了机械改造。性能欠佳的调速器阀门执行系统导致了转速的不稳定。执行器迟缓率大,不能维持设定目标,曾引起主风机过程跳闸。
         
        执行器迟缓
         
            转速控制困难意味着汽轮机必须手动操作,且会比要求的转速更高。除此之外,无法实现与二次风机的载荷分配,操作者必须用放空阀来调节空气流。而且,由于执行器迟缓,汽轮机无法使用现有的CCC自动启动程序。
         
            改造指定的执行器系统为REXA自容式电液一体化执行器。该执行器用4-20mA信号驱动基于位置控制的动力模块,带动内置齿轮泵,将液压油从油缸活塞的一侧输送到活塞的另一侧。
         
            从执行器油缸伸出的活塞杆,与汽轮机凸轮配汽机构的齿条连接,可以从关闭到开启的位置来对齿条定位。系统无需外供油源。
         
            执行器的改造是在非计划停机期间进行的。改造完成后,涡轮机组能够更准确地与期望的过程设定点性能相匹配。同时,CCC控制系统的自动启动程序和载荷分配特性得以投入使用。
         
            为了调节压缩机的转速,控制压缩机效率,首先要对拖动汽轮机进行精确控制。执行器的改造取决于汽轮机的设计。
         
            对于控制阀安装在壳体上的汽轮机,执行器可以分别驱动多个控制阀门,或者用一个单独的油动机来驱动多个蒸汽阀,蒸汽阀通过杠杆或齿条机械系统连接在一起,能够实现顺序开启。
         
            对于控制阀安装在壳体外的汽轮机,会由安装在汽轮机外部的球型阀门来提供控制。在一些配置中,也会使用所需行程、推力小的错油门,为油动机提供动力油。
         
            典型的汽轮机控制要求包括0.1%重复性,100%工作周期,<100毫秒的滞后时间,故障安全能力,能够承受环境高温和快的行程速度(动作全行程少于1-2秒)。
         
            该炼化厂的汽轮机过去使用由液压动力单元(HPU)和用于控制的伺服或比例阀组成的系统。当运行在设计工况时,这些液压系统已被证明能够满足并超出汽轮机的控制需求。但随着时间的流逝,系统需要对液压油进行大量维护,以保证正常操作。
         
            许多传统液压系统是开式的,使用液压动力单元、重力自流油箱和一系列用于控制的伺服或比例阀。这些系统需要大量的油,采用相同的操作原理。
         
            电机和泵从油箱中抽取液压流体,推动执行器油缸运动,当油缸运动到一定位置,这些流体返回油箱。油在高频率下持续循环来完成所需的高分辨率控制性能。
         
            系统在油箱处与大气接触,油容易劣化。暴露于大气中、再加上潮湿,会导致液压油由于受潮、氧化和相应的酸的积聚而降解。液压流的持续循环会使油发热,加速了液压流体的劣化。
         
            为了应对油劣化的影响,防止其因降解而引起伺服阀或比例阀的迟缓,业主需要采用过滤系统、更换油液等方式对其进行维护。
         
            REXA电液执行器设计用于连续调节服务,死区可调整为行程的0.05%,能够保证可重复的、刚性和精确的控制性能,不需要过滤和油质维护。

        作者简介:

        Dave Nelsen是压缩机控制公司(CCC)的透平机械控制工程师。CCC公司主要为客户提供先进控制方面的咨询。

         Mike MurphyREXA公司的市场经理。REXA公司主要生产各种规格系列、工业级、直线和旋转型、自带油源的电液一体化执行器和挡板驱动器。

        所属类别: 案例更新

        该资讯的关键词为:汽轮机调速,DEH,REXA