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应用DEH电液系统改造C258830981机组解决调速系统卡涩波动问题
应用DEH电液系统改造C25-8.83/0.981
机组解决调速系统卡涩、波动问题
陈彦章
(包头钢联股份公司热电厂,内蒙古包头,014010)
【摘要】通过对包头钢联股份公司热电厂2001年投产的南汽C25-8.83/0.981第一、二台机组的DEH电液改造,消除了该机组调速系统液压及配汽机构设计存在的缺陷,解决了调速系统卡涩、波动问题,取得了良好的效益。
【关键词】DEH;调速系统;液压;配汽机构。
ThecardapplyingDEHelectricityliquidbeingthattheC25-8.83/0.981aircraftcrewresolvesspeedregulationsystemunsmooth,undulatesproblem
ChenYanZhang
(BaoTousteelunitesstockcompanyheatingandpowerplant,
theInnerMongoliaBaoTou,014010)
【Abstract】LiquidhasreformedthesouthvaporC25-8.83/0.981DEHofthefirst,twoaircraftcrewselectricitythatheatingandpowerplantputsintoproductionincommissionbyunitingastockcompanytoturbansteelin2001,hasremovedthedefectowingaircraftcrewspeedregulationsystemhydraulicpressureandmatchingvapororganizationdesigningexistence,thecardhavingresolvedspeedregulationsystemunsmooth,undulatesproblem,Havegotfinebeneficialresult.
【Keywords】DEH;Speedregulationsystem;Hydraulicpressure;Matchvapororganization
1、引言
包头钢联股份公司热电厂6#、7#发电机是该厂8#、9#高温高压锅炉及6#高温高压高炉鼓风机的配套机组。
由于机组调速系统调节波动大、加减负荷困难,容易造成6#风机汽压波动导致减负荷或停机事故。
由于存在上述问题,6#、7#发电机组于2007年年底相继进行了改造。
改造范围包括汽轮机调速控制系统由纯液压控制系统改为DEH电液调节控制系统,仪控系统改为DCS控制系统。
此次改造在总体技术上属常规性改造,下面就改造中比较突出的调速系统技术问题做一总结。
2、存在问题及分析
2.1、汽轮机蒸汽系统阀门配置
汽轮机蒸汽系统阀门配置包括一个高压主汽阀、四个高压调节阀、一个抽汽回转隔板。
高压主汽阀由自动关闭器拖动,自动关闭器的开启为液压方式;四个调节阀由一个油动机通过拉杆和凸轮机构拉动;抽汽回转隔板由一个油动机拖动。
汽轮机的调节保安系统采用流量平衡原理。
2.2、调节系统存在的问题
由于这两台机组是生产厂家的最初产品,调速系统设计上不够成熟,虽然在基建调试阶段也请南汽专家进行了反复的试验修正,但始终未解决问题,调速系统波动较大,加减负荷困难。
尤其在锅炉改烧煤气后,受高炉运行工况的影响高炉煤气压力不稳定,煤气压力突然降低时,机组减负荷迟缓,很难保证6#鼓风机的汽压,容易造成6#鼓风机减负荷或停机,而且几次电网事故中,6#、7#发电机无一实现单机带厂用电减小事故范围的要求,均为超速跳车。
另外,随着机组服役期的增长,凸轮配汽机构、调速汽阀出现磨损、卡涩、相对安装尺寸变化等,使调速系统的线性度变差。
从06年底开始6#、7#发电机相继出现调速系统状况恶化,油动机行程30%~65%范围内不可调,经过反复调整脉冲油压与一次脉冲油压,始终没有好转,检查配汽机构也未发现问题所在。
我们经过分析认为原液压调节系统具体存在以下几个问题。
2.2.1转速测量问题
转速测量部件为脉冲泵,转速测量信号为脉冲油压,脉冲油压与转速的平方成正比,低转速时的脉冲油压微乎其微,在技术上很难作到转速的闭环控制。
2.2.2调节阀油动机的不足之处
a、作用在油动机滑阀上的力,上端为弹簧力,下端为脉冲油压,即一端为不变化的力,一端为变化的力,这样在油压变化时(油动机快速移动时)会产生一种寄生反馈,这种寄生反馈会视油动机的开启方向与调节阀的开启方向是否一致而产生正和负的反馈作用,是使油动机不稳定的一个因素。
b、限于空间尺寸和位置,弹簧的刚度不可能做得很大,也就是克服滑阀磨擦力的能力小,由于摩擦引起的不灵敏程度比较大。
c、脉冲油压力降低时开汽门,升高时关汽门,这样若油管破裂或垫片漏油造成脉冲油压力下降时,汽门向更加开启的方向运动,不符合安全设计原则。
d、弹簧的预紧力小,控制滑阀的位移控制灵敏度不高。
e、不能实现发电机功率、主蒸汽压力等的闭环控制及自动发电的AGC控制。
f、液调迟缓率大、控制精度低、自动化程度低,引起的机组不稳定因素多、抗干扰能力弱。
g、抽汽压力调节器结构复杂,调整困难,无法实现功率与抽汽压力的自整性控制功能。
2.2.3凸轮配汽机构的卡涩现象。
3、解决方案
3.1方案简述
根据上述问题,参考厂内、国内电力行业发电厂在建设和改造中成功使用汽轮机DEH电液调节系统的经验,我们研究确定采用DEH控制系统来实现汽轮发电机组的自动调节、控制功能。
整个系统采用和利时公司的HOLLYIAS-MACS系列产品,包括DEH专用的测速模块和伺服模块,来实现汽轮发电机组的自动调节、控制。
期望从根本上解决液压调节系统存在的问题。
3.2DEH的液压部分的改造方案
DEH的液压部分的改造方案是更换原油动机滑阀套筒,配以电液转换器(DDV阀)。
DEH装置由三大部份组成:
电子控制柜、软件系统和液压伺服系统。
3.2.1液压伺服机构的改造方案
DEH的三大组成部分中,液压伺服机构与汽轮机的联系最密切。
液压伺服机构是一种机械产品,在尺寸、大小和位置等方面都是很”死”的,因此随着汽轮机的各种各样的变化,伺服机构也有各种各样的变化。
我们对南汽厂的油动机进行了十分认真的分析和计算,认为有多处不合理之处并根据现场实际情况在本改造方案中予以改掉,将原由液压系统控制的油动机改造成由电液转换器控制的油动机,称为电液伺服油动机。
3.2.2系统液压部套的改造-更换原油动机滑阀套筒
拆除原来油动机的机械弹簧式继动器、原油动机反馈及反馈弹簧,更换原油动机滑阀套筒,直接采用液力弹簧平衡式错油门滑阀,用DDV电液转换器所控制的脉冲油替代旋转阻尼、调速器和放大器等,并为油动机配备的伺服模块和DDV阀油路集成块,一起构成电液伺服油动机,脉冲油压直接由DDV阀产生去控制油动机滑阀及活塞,DEH控制器生成的各油动机阀位指令信号,经过伺服板、DDV阀,产生的脉动油直接去控制液力弹簧式的错油门使油动机动作。
油动机行程经LVDT测出,反馈到伺服板输入端,使之与该油动机阀位指令保持相等,从而使油动机行程完全由DEH阀位指令控制,进而实现DEH纯电调控制。
错油门滑阀上部的平衡油压由压力油生成为
,因此可以说控制灵敏度最高。
且滑阀的上、下腔进油是同一个压力油,没有机械弹簧的存在,油压波动的影响,上、下相同、互相抵消即消除了寄生反馈的影响,使油动机的动作灵敏度达到最高,同时有效补偿油源波动带来的干扰,以此来消除压力油压波动对脉冲油压的影响和寄生反馈,提高油动机工作的稳定性。
满足控制特性的需要。
改造具体保留了:
原油动机活塞及壳体;拆除:
调速器、轴向位移控制器、稳压器、流量调节器、放汽阀、油动机滑阀套筒、继动器、油动机反馈杠杆及反馈弹簧;新增了:
油动机滑阀套筒(液力弹簧式)、电液伺服集成块和在线切换双筒式滤油器、测速变送器——磁阻发讯器(三取二结构)、对油动机加装双冗余LVDT作为油动机行程反馈信号源。
3.3、利用DEH的阀门维修开关功能解决凸轮配汽机构的卡涩问题
采用DEH系统解决了液压调节保安系统存在的问题,但配汽机构存在的卡涩等造成配气机构非线性的问题仍然没有解决。
我们通过测绘调速汽门与油动机行程的关系曲线,查找卡涩环节。
原来的液压调节系统,由于静态只能实现油动机全开或全关两个位置,因此无法测出调速汽门与油动机行程的关系曲线。
在分析DEH系统工作原理后,发现在机组未运行时,使用DEH系统的阀门维修开关功能可以使油动机停留在0~100%的任意位置,这样就可以用游标卡尺通过测量油动机不同行程下四个调速汽门的开度,绘出调速汽门与油动机行程的关系曲线,根据曲线查找修正其线性关系。
具体方法:
启动调速油泵,使调速油压达到能使调速系统正常工作的压力值。
挂闸后开主汽门,使机组进入等待冲转状态;按亮阀门维修开关按钮,输入阀门变化率,而后直接输入阀门的目标值,阀门会开关至目标位置,人工测出四个调速汽门在该位置下的开度。
从0、5%、10%...100%依次测出各个油动机行程下调速汽门的开度,进而绘制出油动机行程与调速汽门开度的关系曲线。
利用以上方法我们测出了6#发电机各调速汽门开度与油动机对应特性曲线如图1。
从图中可以到:
1#、2#、4#阀有卡涩现象,造成阀门的升程曲线局部偏离,拐点较多,造成流量突变。
卡涩问题主要来自阀杆与操纵座接头装配不当,使之失去了径向补偿能力,通过调整球面垫圈的厚度,保证安装间隙,以保证接头具有同轴度补偿能力,间隙为0.04—0.06㎜。
结合数据表可以看到,油动机行程在80㎜、130㎜位置时,1#、2#阀阀门升程曲线卡涩严重,检查发现干涉主要发生在凸轮的侧面,将凸轮的干涉部位用砂轮磨去,直到干涉消除为止。
另外,检查后发现1#、3#阀阀杆长度不够,当阀全关时,阀杆上部安装接头的定位止口埋入阀杆套筒深约4mm,导致阀不能关严或在关闭时垫圈不能压到阀杆突肩上,使阀杆及阀芯有飘浮现象,导致在一定范围减负荷无效和负荷波动严重。
处理办法是将阀杆套筒及蒸气室盖上部车去约8mm高度,使阀杆上部的接头定位止口暴露在壳体之外,约高出4mm。
处理前后油动机行程与调速汽门开度的线性关系的变化,可以从图1、2表1、2的对比中看出
图1油动机行程与调门开度关系曲线图(处理前)
油动机行程
(mm)
1#阀开度
(mm)
2#阀开度
(mm)
3#阀开度
(mm)
4#阀开度
(mm)
0
0
3
4
9.4
11
0
5.7
4.2
7.6
21
0
7.9
4.3
7.6
30
0
9.6
5
8.7
41
0.3
11.4
6.7
9.7
50
2.6
12.6
7.8
9.2
60
4
13.7
8.7
8.1
71
6.2
15.3
9.5
7.5
80
9
13.5
10.3
7.8
90
12.6
18.4
10.2
7.3
100
15.9
21
10.6
9.5
112
22
23.3
11.1
9.4
120
26.5
26.4
12
9.4
130
29.5
30.7
13
9.4
141
29.2
36.5
15
9.4
151
27.5
42.5
17.5
9.4
160
27
44.2
21
9.9
171
26
45.2
29.8
13.5
181
26
42.6
35.3
18.7
202
26
40
36
20
210
26
38
38
25
油动机行程
(mm)
1#阀开度
(mm)
2#阀开度
(mm)
3#阀开度
(mm)
4#阀开度
(mm)
80
16.3
15
5.5
0.8
90
19.9
17
6
0
100
24.8
19
6
0
112
31.3
22.5
7
0
120
33.9
26
8
0
130
35.1
30
8.7
0
141
34.9
37
10.5
0
151
33.6
40.9
14
1
160
32.3
45.1
18.9
2.8
171
31.8
41.1
27
9.5
181
30.8
37.9
32
15
190
25
34.1
34
19
202
29.8
32.5
34.1
22
表1油动机行程与各阀开度数据关系(处理前)
表2油动机行程与调门开度关系数据(处理后)
图2:
油动机行程与调门开度关系曲线表(处理后)
利用上述方法我们对7#发动机配汽机构存在的问题进行了查找处理。
改造后两台发电机均通过了50%甩负荷试验,经过半年的运行,发电机调速控制系统可以完全满足生产工艺要求,加减负荷灵活、并能完全保证6#鼓风机的供汽压力的要求;而且7#发电机在2008年3月12日的电网故障中成功实现脱网情况下单机带厂用电,达到了预期的效果。
4、改造效益
机组改造后的效益主要体现在使用效果、安全效益、经济效益三个方面。
4.1、使用效果
机组原调节系统调整不稳定,在经常使用范围内的稳定点少,且调节的连续性及线性差,已不能满足生产的需求。
电液控制系统可消除液压系统中由于脏物和机械磨擦而造成的流量波动,具有较高的稳定性。
自动调节功能可以减少人为操作失误,增加设备工作的可靠性和安全性。
电控系统调节稳定,调节线性好、精度高,可以实现允许调节范围内的微小调节,使发电机工况点能够适应锅炉的变化,能够保证发电机始终在经济区域内运行,从而降低发电汽耗、煤耗,提高经济性。
4.2、经济效益:
由于发电机控制系统调节稳定,可以保证发电机始终在经济区域内运行,从而可以减少发电煤耗,年节约变动成本18.24万元;减少事故停机率,可节约成本92.4万元。
4.3、安全效益:
风机汽源受锅炉、发电机运行状况影响较大,以前时有发生由于电气系统故障致使锅炉汽压波动、甚至停炉,使鼓风机汽压降低而停机的事故,进而导致高炉灌渣,造成很大的经济损失。
通过这些有针对性的改造,发电机组控制系统运行的安全稳定性有了很大的改观,能够降低事故发生的几率,每年少发生一次此类事故,可避免直接经济损失300万元以上。
参考文献:
[1]火电机组改造技术丛书:
汽轮机改造技术.中国电力出版社,2006-3-6
[2].热电联产机组技术丛书:
汽轮机设备与运行中国电力出版社,2008-1-1
作者简介:
陈彦章(1975–),男,1995年毕业于北京电专动力系,现从事汽轮机技术管理工作。
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