和利时电液油动机在200MW汽轮机上的应用

一、200MW汽轮机 200MW汽轮机为我国早期开发的超高压中间再热凝汽式汽轮机，设计于60年代，主要生产厂家为哈汽、东汽和北重，采用机械液压式或全液压式调节系统，除调速器和调速器滑阀外，三厂产品调节系统基本相同。 二、改造方案简述 本改造方案为全功能改造的低压透平油纯电调控制方案，是一种优化设计方案。 2.1 设计原则 1) 将高压抗燃油纯电调的设计思想全面引用到本方案。 2) 采用本公司的成熟技术,特别是专利技术。 2.2 效果 1）新系统可以完全排除原液压系统存在的问题和缺陷，优化控制系统性能。 2) 简化控制系统结构，使系统易于调试，调试过程中可能出现的不定因素被减到最小。 3) 提高了控制系统标准化水平，便于制造，便于维护。 4) 功能配置接近高压抗燃油纯电调的水平。 2.3 特点 1) 低压透平油纯电调 2) DDV阀应用 3) 每个油动机配一个DDV阀 4) 调节、保安系统全面改造 5) 应用MACS系统，与DCS一体化设计 　■ 硬件一体化 　■ 系统软件一体化 　■ 控制策略一体化 2.4 改造要点 1) 高、中压油动机共3只，每只配套一只DDV阀集成块，构成电液油动机，可直接接受DEH控制器来的电气信号，实现正常调节，快关控制和遮断控制。电液油动机技术为和利时公司专利技术，专利号为ZL 00 2 54529.2。 2) 高、中压自动关闭器共4只，每只配套一只电磁阀，构成电液自关器，能直接接受DEH控制器来的电气信号，实现正常开、关、活动试验和遮断控制。结构上，四只电磁阀组成一只集成块。 3) 按照高压抗燃油纯电调的设计思想对液压保安系统进行改造，使其可以接受DEH控制器来的电气逻辑信号，实现远方挂闸、开主汽门、阀门活动试验，喷油试验，超速试验和阀门严密性试验等操作。使机组的启动、运行操作完全可以在操作员站上完成，不需要现场人员操作帮助。 4) 采用和利时公司的MACS大型分布式控制系统，构成DEH控制器，实现全功能DEH控制策略。DEH与DCS为一体化设计，DEH为DCS系统网络中的一个站，与DCS实现数据通讯，资源共享。 操作员站和工程师站与DCS共用。 三、关于阀门管理 200MW汽轮机的凸轮配汽机构，为混合调节，固定管理模式，其特征如下： 1） 低负荷阶段为1#、2#阀同步开启，为节流调节方式。在额定参数的情况下，当1#、2#调节阀开足时，机组负荷约为60%。 2） 在高负荷阶段，即1#、2#阀接近开足后，为3#、4#阀顺序开启，为喷咀调节方式。当机组定压运行时，变负荷范围主要落在这一阶段，3#、4#阀顺序开启保证了变负荷的经济性。 3） 因此，混合调节方式将节流阀节与喷咀调节有机地结合在一起，具备了节流和喷咀调节的优点。两种调节方式自然过渡，不需其他切换控制手段，因而可以看作是一种固定模式的阀门管理。 4） 高压抗燃油纯电调的阀门管理模式为：低负荷阶段为1#～4#阀同步开启，为节流调节；高负荷阶段转换为1#、2#阀接近开足后，3#、4#顺序开启，为喷咀调节。两种调节方式的转换由阀门管理软件来完成。实际上该软件仍是参考200MW汽轮机凸轮配汽机构特性设计的。 阀门管理的最终目的，是要解决启动过程中均热过程快速性和运行过程中部分负荷的经济性问题，凸轮配汽机构已经很好地解决了这个问题。不必再为追求可变模式阀门管理而选用高压抗燃油系统。 四、DEH控制器 4.1 控制系统构成 本方案DEH控制器采用和利时公司MACS大型分布式控制系统构成，与DCS一体化设计。 4.2 控制器的主要功能 1）自动挂闸 2）遥控开主汽门 3）自动升速控制 4）自动同期（接受自同期装置信号） 5）并网，带初负荷 6）升负荷控制 7）阀控方式 8）功控方式 9）压控方式 10）CCS方式 11）一次调频管理 12）甩负荷控制 13）负荷限制与阀位限制 14）主汽压力限制 15）快卸负荷 16）假并网试验 17）超速试验 18）阀门活动试验 19）阀门严密性试验 20）遮断系统试验 21）喷油试验 22）紧急手动 23）系统状态监视 五、可靠性设计 5.1 可靠性设计原则 控制系统设计遵循国际电工委员会(IEC)汽轮机规范规定的“失效保护”和“安全自锁”原则，对可能发生的误操作有防范措施，失去动力源时，机组能安全停机。 计算机系统的可靠性，由MACS系统的可靠性设计予以保证。 5.2 可靠性设计措施 　 1）冗余设计 2） 电液油动机集成块的设计，保证DDV阀失电时，油动机自动全关 3） DDV阀的应用，保证系统具有很好的抗污梁能力，提高了液压系统可靠性 4） 测功信号采用数值滤波，能有效防止电网负荷扰动引起的反调 5） 逻辑控制回路设计采取了互锁措施，可以防止误操作，防止转子意外冲转 六、改造效果 按本方案进行的低压透平油纯电调改造，为全功能改造。经过改造，控制系统的可靠性大大提高，其功能配置和自动化水平可达到高压抗燃油纯电调的水平。 高、中压电液油动机，能独立定位，线性好，完全解决了原来的油动机同步调整困难，线性差，漂移等问题。 高、中压电液自关器、开、关控制准确，活动试验准确可靠，并实现远方自动操作。 保安系统的改造实现远方自动挂闸、开主汽门、遮断控制；电液互为冗余的超速保护系统大大提高了机组的安全可靠性。 可按预定顺序自动完成喷油试验，超速试验，汽门严密性试验等操作，所有操作准确可靠。 除紧急手动停机外，所有操作都在操作员站完成，操作结果在操作员站作出相应的显示，完全不需要现场操作配合。 由于与DCS为一体化设计，在DCS中任何一台操作员站均可监视整台机组的运行情况，和对DEH实施操作。