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宝钢电厂1#350MW机组DEH/MEH低压纯电调系统改造

2024/2/19 21:25:17发布21次查看
一.慨况.
宝钢电厂1#350mw机组,是由三菱重工生产的一次中间再热、双缸双排汽的凝汽式机组。汽机调节系统原为电液并存型低压透平油系统,正常运行以电调为主,液调备用。两套调节系统的跟踪装置互为独立,可以相互跟踪切换运行。液调采用旋转阻尼全液压调节系统,电调(mtm)是一套模拟电调装置,与液压系统配套使用的功-频电液调节系统,控制汽机起动和正常运行。
由于运行年限较长,设备老化,备品备件缺乏,2002年3∽6月,电厂对该机组进行大修。大修期间,新华控制工程有限公司对该机组调节系统进行了改造,将原调节系统改为低压纯电调系统。
二、deh/meh系统改造
1.deh系统改造
拆除原液压备用系统,以新华deh-iiia代替原模拟电调mtm,deh控制系统见图1。
本机共有2只高压主汽门油动机,8只高调门油动机,2只中压主汽门油动机,2只中调油动机,所有油动机不更改。根据高调门开启顺序,伺服控制系统反馈和阀位行程指示要求,阀门活动试验方法要求及电液转换器负载能力,调节系统改造后的电液转换器与各阀门油动机配置方式为:每只电液转换器控制2只油动机,共计6只电液转换器。
该配置方式,可供机组采用主汽门启动方式,油动机与阀门的开启顺序由油动机调节,方便地进行阀门活动试验。中压主汽门油动机为开关型,受安全油控制。
高、中压调门油动机每只电液转换器的输出控制油路上均并联配备2只opc电磁阀,当机组甩负荷、超速103%额定转速时,opc电磁阀动作,将高中压调门瞬时关闭。每只电液转换器中均设置了危急继动器,当安全油动作时,泄去油动机控制油,使高中压调门快速关闭。
每只可调节汽门油动机上安装一根阀位变送器(lvdt),该信号送入deh系统,以便监视机组运行状况。
保留原保安系统中的危急遮断器、手动脱扣装置、危急遮断油门、试验滑阀、遥控复置装置、喷油试验装置等。取消轴向位移、低润滑油压、低真空及电磁脱扣等的组合装置,轴位移、低油压、低真空用压力开关取代。
在控制2只中压主汽门油动机的安全油路上,各增设一只试验电磁阀,电磁阀动作将安全油切断,并使通至油动机的安全油泄放掉,使油动机动作,关闭中压汽门进行全行程活动试验。
2.meh系统改造
以新华meh代替原bfpt,保留小汽机就地电液转换器和油动机。
三、deh/meh系统硬件、软件设计
宝钢1#机改造deh、meh系统硬件配置主要由工程师站、操作员站(兼通讯接口站)、基本控制dpu、meh的dpu以及各种i/o卡件、后备手操盘等组成。
整个系统采用二层网络结构,*层采用以太网,第二层采用bitbus总线。系统共配三个mmi站,三个dpu站。各站及控制dpu之间,由冗余数据高速公路相连。各dpu控制处理单元与它的i/o站,通过冗余的bitbus工业控制网络相连。
deh-iiia的基本控制部分,由一对冗余的dpu及相应的i/o控制卡件组成。三块转速测量卡(mcp卡)、两块回路控制卡(lc卡)、两块模拟量输入卡(ai卡)、两块开关量输入卡(di卡)组成基本控制的信号输入部分。do卡作为基本控制的开关量输出。输入i/o卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。由另外三块mcp卡(测速卡)、一块超速保护卡(opc卡)及opc端子板,组成一个硬件的超速保护控制(opc)功能块。6块阀门控制卡(vcc卡)组成阀门伺服控制系统部分,每一块vcc用于两个阀门的控制。
一台meh由一对dpu及一个i/o站组成;两台meh的控制是独立的,其配置*相同。i/o站主要由测速卡、vcc卡、lc卡、di卡、do卡等组成,端子板布置在柜背面。
系统配置三台人机接口站,两台用作操作员站(兼通讯接口站,完成deh与dcs系统的数据通讯),一台用作工程师站。
deh系统配有硬手操盘,以实现事故情况下通过硬件连接对阀门进行手动后备操作,维持机组运行。
deh/meh系统软件功能与通常纯冷凝机组类似,具有转速控制、自动同期、负荷控制、一次调频、协调控制、真空限负荷、阀切换及阀门试验等。控制方式有oa(操作员自动)、ats(应力限制+程控曲线)及aps(apc应力遥控),其中ats、aps属汽机程控。
ats中简易应力计算逻辑由deh计算完成,产生ats时转速保持信号和升负荷变化率,ats在并网后阀切换结束时退出,回到自动。在此方式下,并网前升速过程为自动进行,自动给出转速目标值、升速率,自动进行暖机。并网带初负荷后,需运行人员给出负荷的zui终目标值。
aps中应力计算由apc顺控逻辑完成,apc自动给出机组的转速目标及升速率,并网初负荷(5%或10%)、主汽门/高调门切换指令,deh仅仅是接收、执行apc的指令。aps与deh接口为开关量,由deh逻辑完成模拟量切换。
四、阀门伺服控制回路
由于一个电液转换器控制两个油动机,使得采用油动机位移作伺服回路反馈不方便,阀门伺服控制回路改用油压反馈,原理如图2所示。deh输出的信号到vcc卡,转换为阀位指今,功放输出去控制电液转换器,将电信号变换为控制油压。控制油压经压力变送器转换为电压信号反馈回来与阀位指令相比较,二者之差经比例放大后,以电流形式(0-400ma)作用在电液转换器上,zui终形成稳定的控制油压,油动机稳定在对应的位置。
两个油动机位移(lvdt)送入功放端子板,进入deh系统,便于检测机组的运行状况。
大机电液转换器的输出油压由压力变送器检测,变送器由功放端子板供电(24vdc),变送器整定范围为0-0.4mpa,4-20ma输出。油动机的油压范围为0.16-0.33mpa,对应于deh中的0-指令。
大机电液转换器机械零位调整为0.12mpa,即当机组复置后,deh输出指令为0,油动机控制油压为0.12mpa。当deh输出指令逐渐增大到19.05%,功放板输出电流约为50ma,对应阀门控制油压为0.16mpa,高压调节汽门开始开启。功放板输出电流约为250ma时,调门开足。
小机伺服控制回路原理与大机相同,其电液转换器为原设备,压力变送器整定范围为0-0.4mpa,4-20ma输出。油动机的油压范围为0.059-0.286mpa,对应于meh中的0-指令。
五、超速控制及超速保护
采用硬件实现超速控制及保护功能。它由三块测速卡(mcp卡)、一块硬件超速保护卡(opc)及一块opc端子板(见图3)组成。
三块测速卡分别检测三路测速探头来的测速信号,送出转速大于103%和110%信号。opc卡将103%和110%信号经硬件三选二后送到opc端子板,zui终产生opc信号,去控制opc电磁阀。如果转速超到110%,送出ast停机信号到ets系统,使汽轮机紧急停机。
三路转速,三路中压进汽压力和三路发电机电流输入opc端子板(三选二),进行汽机超速、汽机机械功率与发电机功率不平衡判别。功率不平衡信号与汽机转速信号相叠加,opc动作点如图4所示。转速大于3210rpm,或功率不平衡差超过60%,opc立即动作,其它情况下的叠加见图中斜线。
dpu软件也有超速控制的功能,在转速升高时也会关调门,起到超速控制的作用,但它起作用的速度比硬件慢。综上,opc实现功能如下:
·超速保护103%(107%):并网前,当汽机转速超过额定转速的103%;并网后,当转速超过额定转速的107%(103%被屏蔽),deh立即发出指令,通过电液转换器及opc电磁阀,快关高中压调门。
·110%超速:当汽机转速超过110%时,发出停机指令,迅速关闭全部阀门,使机组停机。
·甩负荷预关调门:在机组带负荷30%以上时,在发生甩负荷的瞬间,机组转速还没有上升到opc保护动作转速之前,deh提前关闭高中压调门,起到有效的超速保护作用。
·瞬间甩负荷控制:如果发电机电功率骤减,汽机功率与发电机功率之差超过预先设定值时,deh快速关闭高中压调门,降低汽机功率,从而降低电网动态zui大功角,提高电网稳定性。
·超速试验:通过deh可方便安全地进行103%、107%、110%及机械超速试验。
六、deh与dcs系统通讯
dcs为西屋ovation系统,为实现操作一体化,即在dcs操作员站上进行deh/meh控制系统的操作、监视、报警等,deh与dcs通讯接口设计如图5所示。
deh通信接口站、dcs侧232/485转换器、rlc卡及控制器均冗余配置,实现了deh与dcs通讯的冗余,确保机组安全、可靠运行。
deh侧通讯接口软件运行于通信接口站,采用的网络通信协信是modbus协议。deh端作为从站,dcs端为主站,从站deh端执行来自dcs端的指令,并将有关数据送到dcs端显示。通讯正常,能够满足操作要求,只是该串口通讯方式数据传递速率较慢。
七、机组启动投运
宝钢电厂1#350mw改造机组,于6月8日晚*次冲转3000rpm成功,10日第二次冲转成功,之后做电气试验、并网带负荷暖机。解列进行超速试验(103%超速试验、107%超速试验、机械超速试验),陆续进行了阀切换、功率回路投切、调压回路投切、阀门松动试验及协调控制试验,投入真空限负荷、高低负荷限制等功能。分别采用aps、ats及oa方式冲转成功。6月21日,该机组甩50%负荷试验成功,zui高转速3089rpm。改造后的deh系统,响应时间快,控制精度高,各项指标均优于原调节系统。
宝钢电厂350mw机组低压纯电调的成功投运,可为类似机组的改造提供借鉴。
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