火力發(fā)電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制故障分析及對(duì)策研究

肖麗麗

摘 要：汽輪機(jī)是傳統(tǒng)火電廠的重要組成部分。當(dāng)然，儀表控制，最重要的是汽輪機(jī)的控制。汽輪機(jī)的控制基本上分為轉(zhuǎn)速控制、負(fù)荷控制、加流量限制和壓力控制，不同的汽輪機(jī)廠家在控制邏輯上有一定的差異，但幾乎是一樣的。接下來(lái)，簡(jiǎn)要介紹了汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，在熱能生產(chǎn)過(guò)程中，汽輪機(jī)的控制是非常重要的。不僅在啟動(dòng)階段，發(fā)電機(jī)的頻率和同步性應(yīng)由渦輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)的輸出功率也應(yīng)由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽控制。發(fā)電機(jī)在渦輪機(jī)中運(yùn)行時(shí)，也必須進(jìn)行調(diào)整。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);調(diào)速系統(tǒng);控制故障;對(duì)策研究

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）06-0170-02

1 DEH的組成

硬件組成：DEH是一個(gè)獨(dú)立完整的控制系統(tǒng)，具有CRT顯示、控制、打印、系統(tǒng)等功能。設(shè)備的關(guān)閉功能和監(jiān)控以及系統(tǒng)自身的診斷信息集中在CRT屏幕和操作員的工作站鍵盤(pán)上。所有的控制都可以通過(guò)鍵盤(pán)和CRT屏幕來(lái)完成，并且可以獲得系統(tǒng)運(yùn)行的不同數(shù)據(jù)。DEH電子控制箱由控制點(diǎn)、冗余服務(wù)器、操作員站、工程站、通信網(wǎng)絡(luò)、打印機(jī)、上行鏈路面板組成，軟件組成：DEH控制單元的控制功能主要由軟件執(zhí)行。做實(shí)時(shí)控制軟件：QNX軟件是一個(gè)固化的主控點(diǎn)控制塊，能夠進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理、控制計(jì)算、通信、自診斷、自動(dòng)切換等功能。它通常只停止信號(hào)處理、與主控制單元的通信和其他低級(jí)處理功能。

2 控制電路及控制功能

2.1控制

（1）速度控制流路，速度控制回路包括速度控制回路。目標(biāo)值設(shè)定、速度變化率設(shè)定、速度參考值設(shè)定、速度PI調(diào)節(jié)器、速度測(cè)量、三取二邏輯順序及相應(yīng)邏輯順序。

（2）功率控制回路包括目標(biāo)功率設(shè)定、功率變化率設(shè)定、功率控制設(shè)定、一次調(diào)頻單元校正功率參考值控制。用于確定、最大功率限制和極限值、基本蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)功率參考值、功率測(cè)量和二次高邏輯、功率調(diào)節(jié)器，一次能量調(diào)節(jié)限值和汽壓修正功率開(kāi)關(guān)等。

（3）閥門(mén)開(kāi)度控制系統(tǒng)，閥門(mén)開(kāi)度控制電路包括目標(biāo)閥門(mén)開(kāi)度值的確定、開(kāi)度速度的確定、初始值的確定、左右高壓水輪機(jī)開(kāi)度的測(cè)量，一般選擇邏輯和PI開(kāi)度調(diào)節(jié)器。

（4）主蒸發(fā)壓力控制電路在設(shè)備前面。一般選舉結(jié)果和壓力調(diào)節(jié)器PI。

（5）蒸汽壓力和真空保護(hù)電路。始終等于p-pv.PI蒸汽壓力控制和蒸汽壓力保護(hù)開(kāi)關(guān)。真空保護(hù)限值包括真空測(cè)量、功能修改和真空保護(hù)開(kāi)關(guān)周期。OPC控制系統(tǒng)。有三個(gè)OPC保護(hù)macsdeh裝置，第一個(gè)是功率放大器，第二個(gè)是DEH模塊，三是I/O控制站的主控模塊。

2.2系統(tǒng)控制

遠(yuǎn)程速度閉環(huán)控制功能為：自動(dòng)調(diào)速，根據(jù)機(jī)組的四種溫度：冷態(tài)（t120c）、暖態(tài)（120ct300c）、熱態(tài)（300ct450c）和極熱態(tài)（t450c），分別確定四種不同的速度曲線（t450c）。司機(jī)按下某一溫度和速度自動(dòng)“自動(dòng)”按鈕，發(fā)出啟動(dòng)指令（按下啟動(dòng)按鈕），調(diào)速器自動(dòng)加速0轉(zhuǎn)至30m，m，（T2）預(yù)熱時(shí)間到達(dá)后，在無(wú)操作人員干預(yù)的情況下，在達(dá)到臨界速度限制（NC）后，速度和臨界加速度會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到機(jī)組速度達(dá)到3000。m、值。在自動(dòng)加速過(guò)程中，如果要更改速度，可以按相應(yīng)的按鈕，然后自動(dòng)確定命令將被自動(dòng)覆蓋。如果仍然需要自動(dòng)，再次按下“自動(dòng)”按鈕，使“自動(dòng)”燈亮起。此時(shí)，機(jī)組按新規(guī)定的轉(zhuǎn)速加速，其它自動(dòng)功能不變，半自動(dòng)提速，三檔目標(biāo)轉(zhuǎn)速（500轉(zhuǎn)、1000轉(zhuǎn)、3000轉(zhuǎn)），前兩檔為加熱轉(zhuǎn)速，后一檔為額定轉(zhuǎn)速。

當(dāng)操作人員確定了變速的速度和目標(biāo)速度并按下“開(kāi)始”按鈕后，速度控制裝置將在規(guī)定的目標(biāo)速度下自動(dòng)加速控制單元，而不在該速度下停車(chē)。如果要求的恒定速度小于目標(biāo)速度，按下“保持”按鈕，“保持”燈將閃爍，設(shè)備以恒定速度升溫，如果所需速度繼續(xù)上升，當(dāng)“保持”燈熄滅時(shí)，再次按下“保持”按鈕，設(shè)備將繼續(xù)爬升，直到機(jī)組達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分。對(duì)于臨界速度區(qū)，速度將根據(jù)臨界速度區(qū)的變化率自動(dòng)增加。在此期間，按下“保持”按鈕無(wú)效。汽輪機(jī)是傳統(tǒng)島嶼火力發(fā)電廠的重要組成部分，當(dāng)然，我們的儀表控制，最重要的是汽輪機(jī)的控制[1]。汽輪機(jī)的控制基本上分為轉(zhuǎn)速控制、負(fù)荷控制、加流量限制和壓力控制，不同的汽輪機(jī)廠家在控制邏輯上有一定的差異，但幾乎是一樣的。

接下來(lái)，簡(jiǎn)要介紹了汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。渦輪機(jī)控制系統(tǒng)確保速度控制（速度控制、速度限制和加速度限制）、負(fù)載/流量控制、壓力控制、熱壓力計(jì)算、渦輪機(jī)啟動(dòng)和負(fù)載控制功能;以及對(duì)于限制第二代渦輪機(jī)GSS功能的所有運(yùn)行周期（包括正常和不穩(wěn)定運(yùn)行），熔巖壓力控制和渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能為特定設(shè)備，如Tra，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)渦輪機(jī)的電氣控制系統(tǒng)（多余的設(shè)備）了解其功能。今天我們主要關(guān)注渦輪機(jī)速度控制。一旦蒸汽輪機(jī)啟動(dòng)，操作員可以在滿足啟動(dòng)條件后手動(dòng)確定目標(biāo)轉(zhuǎn)速（通常為標(biāo)稱單位轉(zhuǎn)速1500rpm）。此時(shí)，汽輪機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可以提高目標(biāo)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速。

如果一次蒸汽輪機(jī)能量重新分配，則只能在加載階段使用。一旦網(wǎng)絡(luò)接通，程序可以自動(dòng)啟動(dòng)。動(dòng)態(tài)輸入死區(qū)。操作員也可以決定不手動(dòng)使用死區(qū)，但只能在特定情況下使用。不同的汽輪發(fā)電機(jī)死區(qū)范圍不同。一般情況下，死區(qū)的范圍由一次調(diào)頻模型確定，如果實(shí)際速度小于90%（1350rpm），則收益率為10，大于90%，但如果收益率未連接到網(wǎng)絡(luò)，則網(wǎng)絡(luò)連接后收益率為25（如果放大后偏離速度，則增益連接到電網(wǎng)，10%極限值）。與不同的渦輪發(fā)電機(jī)相關(guān)的每臺(tái)機(jī)組的效益也存在差異。

磨擦補(bǔ)償：這是由于使用汽輪機(jī)造成的磨擦損失，在1500轉(zhuǎn)/分的指定轉(zhuǎn)速后，磨擦補(bǔ)償值為4%，超速和限速：汽輪機(jī)超速保護(hù)值為110%，但如果汽輪機(jī)超過(guò)額定轉(zhuǎn)速但未達(dá)到110%STG控制器有自己的邏輯來(lái)避免速度的增加。如果加速度超過(guò)0.04Pu/s，則應(yīng)報(bào)告150%0.1s的負(fù)流量值。如果加速度仍然很高，則應(yīng)發(fā)送150%的負(fù)流量值。下降并給出非常短的結(jié)束命令0.5s和反向流命令值150%。閥門(mén)迅速關(guān)閉，然后打開(kāi)。

加載命令：此加載命令基于初始加載和BC加載確定的高值。這主要是網(wǎng)絡(luò)連接的初始加載。如果不存在網(wǎng)絡(luò)連接，則加載命令0為。

超速試驗(yàn)：過(guò)載試驗(yàn)的試驗(yàn)功能用于確定液壓控制緊急控制沖擊器沖擊器的性能試驗(yàn)。如果車(chē)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，如果需要對(duì)沖擊器的工作速度進(jìn)行試驗(yàn)，則按下“超速試驗(yàn)”和“確認(rèn)”按鈕和按鈕閃現(xiàn)。此時(shí)，目標(biāo)速度自動(dòng)設(shè)置為3240轉(zhuǎn)/分，爬升率自動(dòng)選擇為100%，OPC保護(hù)功能103%未被阻止，110%被阻止。

該裝置自動(dòng)加速至40，然后保持恒定速度，操作人員可按下“超速”按鈕將裝置向前移動(dòng)。3240轉(zhuǎn)后的速度完全由操作人員手動(dòng)控制。在超速測(cè)試中，如果要中止超速測(cè)試，可以再次按下“超速測(cè)試”按鈕，按鈕被禁用，目標(biāo)速度將自動(dòng)返回3000轉(zhuǎn)/分。簡(jiǎn)言之，蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是蒸汽輪機(jī)從轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。目標(biāo)速度偏離實(shí)際速度。在實(shí)際加速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速與汽缸溫度有關(guān)。如果氣缸溫度低于150-to-u，則稱為冷啟動(dòng)，如果氣缸溫度高于840%150，則在氣缸溫度高于840%33/min時(shí)設(shè)置速度;熱態(tài)啟動(dòng)厘定為8.33%min，過(guò)載試驗(yàn)爬升率為16.33%min（SAIC汽輪機(jī)的快速上升不是通過(guò)汽缸溫度而是通過(guò)轉(zhuǎn)子熱電壓）。啟動(dòng)死區(qū)后，通過(guò)死區(qū)中函數(shù)的輸出獲得XD速度。計(jì)算出的功率調(diào)節(jié)器直接作用于本地渦輪控制閥的伺服閥上，控制閥根據(jù)接收到的流量指令提供一個(gè)開(kāi)口。比較反饋信號(hào)如果兩個(gè)值相等，則速度調(diào)整已完成。

熱渦輪速度調(diào)節(jié)器基于這個(gè)伺服系統(tǒng)集。這也是對(duì)伺服系統(tǒng)的簡(jiǎn)短介紹。服務(wù)器系統(tǒng)是修改對(duì)象的位置、方向、狀態(tài)和其他輸出控制變量的系統(tǒng)，這些變量隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化而變化。閉環(huán)維修系統(tǒng)由位置檢測(cè)部件、偏差放大部件、執(zhí)行部件和被控對(duì)象組成。位置檢測(cè)是指就地控制閥的閥門(mén)位置，其區(qū)別是流量控制和閥門(mén)反饋的區(qū)別。

控制對(duì)象為汽輪機(jī)控制閥，液壓伺服系統(tǒng)原理為T(mén)GCP320系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷和蒸汽參數(shù)計(jì)算閥門(mén)開(kāi)度。開(kāi)啟0-100%是渦輪控制系統(tǒng)（GR）排氣口輸出的伺服電機(jī)（0-20mA）。服務(wù)器接收液壓伺服馬達(dá)指令和反饋信號(hào)。服務(wù)器板計(jì)算命令和反饋偏差。通過(guò)伺服電機(jī)PID的比例調(diào)節(jié)來(lái)放大偏差。主動(dòng)信號(hào)由伺服電機(jī)輸出產(chǎn)生，使閥門(mén)與閥門(mén)成比例，閥門(mén)與閥門(mén)成比例，閥門(mén)與閥門(mén)成比例，先導(dǎo)動(dòng)作。

先導(dǎo)閥控制主閥兩端的油壓。主閥是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)伺服閥，控制流向液壓伺服馬達(dá)的流量。液壓伺服電機(jī)的運(yùn)行控制閥門(mén)操作和調(diào)節(jié)汽輪機(jī)。引進(jìn)熱電廠的任務(wù)包括：接線和油沖洗和預(yù)處理;調(diào)節(jié);伺服電機(jī)設(shè)置;通過(guò)液壓伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器校準(zhǔn)牽引車(chē)LVDT;測(cè)試開(kāi)始、廢氣控制、死區(qū)調(diào)整、反饋調(diào)整、最終測(cè)量和獲得的數(shù)據(jù)。上圖為西門(mén)子調(diào)速圖。紅色部分如圖所示，NT為轉(zhuǎn)速的實(shí)際值，即測(cè)量值;NS為轉(zhuǎn)速的確定值，不同工況下相應(yīng)的確定值為轉(zhuǎn)速自動(dòng)設(shè)定值;LB為負(fù)荷開(kāi)關(guān);S1為利潤(rùn)，i、e.不等速倒數(shù);PSFe為一次調(diào)頻開(kāi)關(guān)，其調(diào)速也是n與實(shí)際速度值NT之差，即偏差的XD速度，其功能也是XD速度/不等速，最終輸出ynpr在OSB模塊中工作（對(duì)應(yīng)于閥門(mén)開(kāi)關(guān)命令），從而完成速度調(diào)整。

上面描述的是熱電渦輪的速率控制。首先詳細(xì)介紹了汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，然后介紹了西門(mén)子汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。沒(méi)有汽輪機(jī)或西門(mén)子阿爾斯通的邏輯，最重要的速度控制參數(shù)是XDS轉(zhuǎn)速變化率，它是在實(shí)際速度值和速度測(cè)定值之間形成的。一旦輸入一次調(diào)頻，該輸出通過(guò)死區(qū)的功能，然后限制到死區(qū)的測(cè)定（死區(qū)的測(cè)定和限制必須通過(guò)一次調(diào)頻的建模來(lái)確定）。在XD轉(zhuǎn)速/不等轉(zhuǎn)速后，該部件直接應(yīng)用于PID控制器，PID輸出指令直接應(yīng)用于相應(yīng)的汽輪機(jī)控制閥。這是調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法。

在西門(mén)子控制邏輯中，速度調(diào)節(jié)器被稱為L(zhǎng)BPR模式，通用控制裝置與之類似，它也給出了速度調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單描述。發(fā)電頻率及同步控制功能：裝置啟動(dòng)至3000rpm后，進(jìn)入連續(xù)提速暖機(jī)階段，停止連續(xù)提速。發(fā)電機(jī)加速器啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)立即通電。電壓值、頻率和相位應(yīng)與電網(wǎng)兼容，頻率和相位應(yīng)調(diào)整到汽輪機(jī)上，以便順利地與電網(wǎng)連接。這種調(diào)整稱為同步。有兩種同步方法可以進(jìn)行同步、調(diào)整和調(diào)整，一種是表示自動(dòng)同步器發(fā)送的頻率增加和減少的開(kāi)關(guān)信號(hào)。該信號(hào)由DEH系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)器接收，以提高和降低裝置的速度。每次脈沖到達(dá)，設(shè)備增加或減少1轉(zhuǎn)/分。這種檢查稱為自動(dòng)同步。二是司機(jī)監(jiān)視同步表，手動(dòng)操作頻率給定的升降按鈕，改變發(fā)電機(jī)的頻率，達(dá)到同步目的，每次按下升降按鈕，轉(zhuǎn)速變化一圈。此控件稱為手動(dòng)同步。

3 結(jié)語(yǔ)

如果蒸汽壓波動(dòng)，可以確定蒸汽壓差偏差。超速保護(hù)功能，滿載后，超速是衡量調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)品質(zhì)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，Macsdeh系統(tǒng)非常重視超速保護(hù)的控制（即OPC功能）。Macsdeh具有三層OPC保護(hù)，并配有三層OPC保護(hù)裝置，二層和三層具有智能判斷功能。第一層和第二層保證了甩負(fù)荷后液壓伺服馬達(dá)的快速閉合控制。確定0信號(hào)的源是多通道的。即使沒(méi)有檢測(cè)到漏極信號(hào)，其他反射也可能在負(fù)載被拒絕后立即關(guān)閉調(diào)整閥。

參考文獻(xiàn)

[1] 高培.核電廠半速發(fā)電機(jī)在超速測(cè)量值高原因分析[J].動(dòng)力工程，2018，34（4）：136-139.