大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制系統(tǒng)

孫　鵬（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江　哈爾濱　150000）

大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制系統(tǒng)

孫鵬
（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150000）

摘要：近年來(lái)，汽輪發(fā)電機(jī)在我國(guó)電力領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它的出現(xiàn)有效緩解了我國(guó)的電能供需壓力，促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。氫冷汽輪發(fā)電機(jī)作為符合國(guó)家能源戰(zhàn)略要求的現(xiàn)代化電力機(jī)械，這里我們有必要對(duì)其氫油水集散控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。本文首先敘述了集散控制系統(tǒng)的內(nèi)涵，并就其在大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)中氫油水系統(tǒng)的具體應(yīng)用情況做了簡(jiǎn)單介紹，僅供同行參考。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；氫冷；集散控制系統(tǒng)；氫油水系統(tǒng)

近年來(lái)，集散控制系統(tǒng)在我國(guó)各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其中在發(fā)電站的應(yīng)用最多、最常見(jiàn)，它有效改善了發(fā)電站機(jī)組運(yùn)行性能，適應(yīng)了國(guó)家能源戰(zhàn)略發(fā)展要求。這里我們從集散控制系統(tǒng)的內(nèi)涵入手，從其工作原理、設(shè)計(jì)方案以及軟硬件設(shè)施等方面簡(jiǎn)單闡述了在大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

一、集散控制系統(tǒng)概述

氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水控制系統(tǒng)是大功率發(fā)電機(jī)中的核心環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率和安全。近年來(lái)，隨著社會(huì)對(duì)電能需求量的不斷提升，發(fā)電機(jī)容量也越來(lái)越大，對(duì)氫油水系統(tǒng)監(jiān)視與控制力度要求也更加的嚴(yán)格。集散控制系統(tǒng)作為近幾年出現(xiàn)的一種智能、綜合的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，它自出現(xiàn)以來(lái)便迅速在大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)中廣泛應(yīng)用，為電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

二、大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

電能是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源之一，它伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高而不斷前行、時(shí)至今日，人們生活、生產(chǎn)和工作都已經(jīng)離不開(kāi)電能，究其原因是因?yàn)殡娔苣芊奖愕霓D(zhuǎn)換為機(jī)械能、熱能、光能以及各種化學(xué)能等，因此它也有著工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)能源的稱號(hào)。當(dāng)前的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與其電氣化程度密切相關(guān)，這給發(fā)電機(jī)以及其他電能設(shè)備的應(yīng)用于改造提供了市場(chǎng)基礎(chǔ)。大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)作為當(dāng)今電力事業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)其實(shí)施集散控制不僅保證了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的科學(xué)性與合理性，還保證了汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全。

1大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。根據(jù)當(dāng)今世界范圍的發(fā)電事業(yè)而言，其中有50%以上的發(fā)電來(lái)自火力發(fā)電站、30%的電能來(lái)自水力發(fā)電站，15%的電能來(lái)自和能發(fā)電站，而其他發(fā)電方式占有5%。但就這些發(fā)電方式而言，無(wú)論是哪一類型的發(fā)電站，汽輪發(fā)電機(jī)都十分常見(jiàn)，由汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)送的電能占總發(fā)電量的八成以上，因而也可以說(shuō)汽輪發(fā)電機(jī)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切關(guān)系。

2大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。在大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水控制系統(tǒng)中，采用集散控制系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)問(wèn)題和設(shè)備控制需求。這種檢測(cè)方法的應(yīng)用是對(duì)定子線圈冷卻水系統(tǒng)的流量、溫度、壓力等內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的控制方法，它針對(duì)密封油系統(tǒng)的壓力、溫度、氣壓以及氫系統(tǒng)的純度、密度和濕度情況進(jìn)行控制的。集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用還要確保調(diào)節(jié)閥、電磁閥以及控制泵等內(nèi)容的合理控制，讓整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)處于全面、綜合、全方位控制狀態(tài)，進(jìn)而保證機(jī)組運(yùn)行安全性與可靠性。

圖1　大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制設(shè)計(jì)框架圖

3　設(shè)計(jì)方案

（1）總體設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)中所采用的監(jiān)控系統(tǒng)包含了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及遙感技術(shù)三個(gè)方面，是利用計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制站、傳輸器等設(shè)備共同組成的一個(gè)樹(shù)形集散控制系統(tǒng)，這一控制系統(tǒng)本身具備良好的自動(dòng)檢測(cè)、保護(hù)以及控制功能。在設(shè)計(jì)工作中，整個(gè)設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。它在具體設(shè)計(jì)中包含了計(jì)算機(jī)、氫氣控制系統(tǒng)（氫控系統(tǒng)）、油泵控制系統(tǒng)（油控系統(tǒng)）和冷卻水控制系統(tǒng)（水控系統(tǒng)）等不同方面。由于這些方面本身是一個(gè)復(fù)雜的內(nèi)容，它包含了386個(gè)工控機(jī)。（2）系統(tǒng)原理。由于大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)氫油水集散控制系統(tǒng)本身包含了氫氣控制系統(tǒng)（氫控系統(tǒng)）、油泵控制系統(tǒng)（油控系統(tǒng)）和冷卻水控制系統(tǒng)（水控系統(tǒng)）三個(gè)方面，因此在具體的設(shè)計(jì)中工作原理也需要從這三個(gè)不同的方面入手分析。①氫氣控制系統(tǒng)。氫氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于保證冷卻汽輪發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子線圈三方面環(huán)節(jié)。在具體設(shè)計(jì)中要將氫氣控制系統(tǒng)用置換的方式來(lái)控制發(fā)電機(jī)內(nèi)部氣體的溫度，根據(jù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部需要輸送氫氣，確保發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣氣壓的穩(wěn)定。在監(jiān)測(cè)工作中，檢測(cè)重點(diǎn)主要針對(duì)氫氣的溫度、純度以及壓力值，對(duì)各方面所造成的氫氣泄露情況及時(shí)的指出并做好相關(guān)處理工作。②密封油控制裝置。密封油控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中主要目的在于保證密封裝置正常運(yùn)行中所需要的密封油量，通過(guò)各種技術(shù)手段和設(shè)備手段來(lái)保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣氣壓值。在密封油控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，整個(gè)設(shè)計(jì)工作包含了壓力傳感器設(shè)計(jì)、溫度傳感器設(shè)計(jì)和液位傳感器設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。以集散控制系統(tǒng)為主的設(shè)計(jì)工作主要是對(duì)液壓油的溫度、壓力以及排風(fēng)機(jī)、密封閥等內(nèi)容為主的。③線圈冷卻水控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是以保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈冷卻水系統(tǒng)供應(yīng)持續(xù)、穩(wěn)定為工作目標(biāo)的內(nèi)容，它的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在定子線圈控制、水溫和水壓監(jiān)控等方面的，其監(jiān)控過(guò)程與其他系統(tǒng)大致相同。本系統(tǒng)為一獨(dú)立封閉自循環(huán)系統(tǒng)，水泵從水箱中吸水，升壓后送入水冷卻器降溫，經(jīng)過(guò)濾水器濾出機(jī)械雜質(zhì)，然后進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子線圈，回水流回水箱，如此循環(huán)。

4設(shè)計(jì)依據(jù)。（1）強(qiáng)電、弱電之間實(shí)施可靠的隔離保護(hù)，數(shù)字FO、模似量輸入電源分別隔離。（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下可靠運(yùn)行的抗干擾措施，采用模板結(jié)構(gòu)，有散熱、防振、防磁性能，進(jìn)行必要的冗余處理。（3）配備可靠的工業(yè)電源，采用必要的可靠接地系統(tǒng)及抗干擾電路。

結(jié)語(yǔ)

電能是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源之一，而大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)作為電能發(fā)送的主要設(shè)備，做好其氫油水集散控制設(shè)計(jì)與研究工作對(duì)實(shí)現(xiàn)發(fā)電站供電穩(wěn)定、安全與可靠有著至關(guān)重要的意義，這也是推動(dòng)我國(guó)工農(nóng)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要舉措。

參考文獻(xiàn)

[1]張輝，孫巖.電廠集散控制系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].科技視界，2014（05）.

中圖分類號(hào)：TM311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A