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汽轮机DEH系统之高负荷保护的研究与应用
发布日期:2013-10-31 新闻来源: 正文字号
    1 概述
    公司12MW汽轮机组已经开始发电,机组告别了纯液压控制而使用了DEH(Digital Electro-Hydraulic Control System)数字电液控制系统。这套系统中包含了已有液压调节的所有功能,同时又优于液压调节系统,但是它的复杂性也高于以往控制系统。
    2 汽轮机DEH系统功能
    根据DEH软件以及相关硬件的组成,我将DEH功能概括为如下五大类。
    第一类:自动调节控制功能,大范围自动升速、自动同期、并网带初负荷、升负荷、阀控方式、功控方式、压控方式、一次调频;第二类:限制控制功能,具有自动负荷及阀位限制、主汽压力低限制、低真空限制、快卸负荷、OPC限制超速控制等功能;第三类:试验控制功能,可自动完成假网试验、超速试验、阀门严密性试验等功能;第四类:保护控制功能,备有紧急手动、系统状态监视、超速遮断保护、DEH装置故障保护等功能;第五类:提高自动化水平功能,具有自动完成抄报表、历史数据记录、SOE记录等功能。
    3 汽轮机DEH限制控制的保护
    这里我根据DEH系统程序以及硬件系统的综合理解,研究整理出高负荷保护试验的方法,介绍如下:
    3.1 试验目的及范围
    目的:确认DEH是否在负荷超出保护值后起到保护作用;确认DEH程序逻辑是否正确;确认在保护动作中,设备能否按照要求的动作执行,并且不会甩负荷。
    范围:锅炉、汽轮机、发电机。
    3.2 调节保安系统类型、动作原理
    调节保安系统类型:主要采用电液调节;动作原理:程序中比较保护值,满足触发条件后,控制总阀位给定值以一定速率减小输出,同时屏蔽其它PID算法,总阀位给定值直接通过DP总线传输给FM146伺服模块,伺服模块控制现场高调DDV阀动作,同时通过DDV阀动作来间接控制油动机关闭,油动机关闭减小蒸汽进气量,同时发电机功率相应减小,功率一直减小到保护值下0.2MW处,触发条件结束,所有动作终止,恢复到正常使用状况。
    3.3试验条件
    (1)锅炉要保证压力恒定;
    (2)电气专业注意电负荷波动,以及频率波动;
    (3)功率信号无故障;
    (4)并网状态;
    (5)功率必须在额定值的20%以上。
    3.4试验方法
    (1)打开电调主控画面;
    (2)找到负荷限制值处,填写负荷限制值,填写值范围在额定负荷(12MW)的80%~120%之间;
    (3)实验必须在并网的情况下进行;
    (4)填写好实验值后,逐渐升高负荷;
    (5)直至负荷升到实验值后,观察现象;
    3.5试验效果
    (1)首先电调主控画面中的高负荷限制动作指示灯亮;
    (2)如果原来功率控制在工控情况下,当出现高负荷限制动作时,功控自动切换为阀控;
    (3)阀控指示灯由并网的绿色变为灰色,即阀控不能操作;
    (4)高调门以每分钟50%的速度关闭;
    (5)当实际功率比功率限制值低0.2MW时,这种动作结束;
    (6)高负荷限制动作指示灯灭,同时阀控指示灯亮,允许使用阀控来调节负荷。
    3.6试验结果证明材料
    由于动作快,我们要调用趋势曲线来分析动作情况,高压油动机行程、总阀位输出、功率,通过对这三个趋势曲线的分析,证明高负荷限制保护的作用;调用转速趋势曲线、一次调频输出趋势曲线,主要判断频率是否在高负荷限制动作时发生大的改变。
    3.7实验中的突发情况
    (1)解列:如果发生突然解列,汽轮机甩负荷运行,这时首先动作的是OPC快关电磁阀,同时系统转为转速控制。
    (2)如果转速没有得到控制,就要人工进行打闸。
    4 汽轮机DEH高负荷仿真功能的使用
    我们可以通过使用仿真功能对现有的DEH系统程序进行仿真。这项工作在停机时就可以做,并且不会有任何输出,现场也不会有任何动作,但是整个过程都和正常运行一致。它可以作为操作人员的培训教材,也可以校验算法修改后的正确与否,所以做仿真是对正常运行和试验的一种保障。
    4.1仿真高负荷限制试验条件
    (1)已跳闸,操作台上的停机灯指示灯亮的情况下;
    (2)仿真锁必须按下。
    4.2仿真高负荷限制具体操作
    (1)将画面切换至电调试验画面,按下仿真锁按钮,仿真锁指示灯变亮;
    (2)按下仿真投入按钮,直至仿真投入指示灯亮,同时电调主控画面的仿真模式指示灯亮即可进行下一步操作;
    (3)按下仿真挂闸,仿真挂闸指示灯亮,电调主控画面的已挂闸指示灯亮后,就进入了准备冲转阶段;
    (4)进行冲转升速操作,这时可以让运行人员进行操作,一直将转速冲至3000转;
    (5)打开电调试验画面,这时按下仿真并网按钮,此时状态与并网后状态一样;
    (6)设置负荷限制值,设置方法同上;
    (7)负荷限制值设置好后,开始进行升负荷操作,将负荷升至接近负荷限制值时,注意观察动作;
    (8)继续升负荷超过负荷限制值后,高负荷限制动作,这时观察动作结果,同样调用仿真时的各种曲线,来验证保护作用;
    (9)验证后,将仿真锁按钮按下,结束仿真模式,依次按下仿真的各种按钮,直到按钮指示灯灭后,仿真结束。
    5 DEH高负荷限制试验的一些补充说明
    (1)在试验过程中,机炉电运行人员要密切注意运行情况。
    (2)当每次解列后,高负荷限制值都会默认为13.2MW,只有并网才可以修改限制值。
    (3)另外几种试验,如低真空试验、低气压保护试验等可以结合高负荷限制试验进行,具体过程在此不表。
    (4)在做实验之前检查现场和机柜设备的运行情况,同时检查ETS系统的各种保护。
    6 总结
    汽轮机DEH控制技术在国内外用途很广、技术先进,为了保证汽轮机在DEH的五大类功能的作用下得以安全运行,就要求在平时的检查维护中,工程人员的技术过硬,并熟悉DEH系统的硬件、软件、工艺以及设备性能等知识。汽轮机DEH系统内部功能庞大繁杂,在机组以后的运行之中,要把握好可利用的机会,进行各种试验来验证控制的稳定性、快速性、精确性和安全性,并检验硬件的可靠性,只有完成这些试验,对得出结果进行改进,才可以使机组长期安全可靠地运行。
    (作者简介:金雪飞,男,1970年8月出生,江西人,研究生,工程师,研究方向:自动控制。)
主管单位:河北省农业机械化管理局主办单位:河北省农业机械化研究所
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