B7500DEH改造方案T800K 自容式.docx
- 文档编号:29329458
- 上传时间:2023-07-22
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:68.06KB
B7500DEH改造方案T800K 自容式.docx
《B7500DEH改造方案T800K 自容式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《B7500DEH改造方案T800K 自容式.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
B7500DEH改造方案T800K自容式
B7.5-8.83/6.3型背压式汽轮机
DEH改造控制方案
和利时自动化有限公司
2016年9月12日
§1.概述
该机组为B7.5-8.83/6.3型背压式汽轮机:
配置了一个高压主汽阀、4个高压调门。
高压主汽阀由自动自动关闭通过手轮拖动器拖动,自动关闭器的开启为手动方式,4个高压调节阀通过凸轮配汽机构由一个油动机拖动。
原调节系统为DEH低压透平油控制系统(FM+D634),需要更新
此次改造方案为:
(1)DEH控制系统电子部分采用和利时KM系列模件,配以DEH专用模块伺服模块、测速模块,及CAN总线的快速通讯。
构成DEH控制系统。
DEH可与现有的DCS方便地进行数字通讯。
保证转速反馈和加速度反馈周期小于50ms来构成DEH控制系统。
(2)DEH控制系统液压调节部分:
对高压调节阀油动机进行改造为带有独立油源的电液伺服系统。
与现有1#机组的配置一致。
改造优势:
调节性能高,全面可以改变原机组的调节特性,能解除液压系统中带来的诸多问题:
如滑负荷、卡涩问题。
保证调节品质的快速响应性及控制精度。
可以达到高压抗燃油DEH的调节效果;改造安装简便,现场改造时只需要拆掉原油动机,将自容式油动机安装到原油动机的位置,连接与油源的管路,现场工作量小;控制精度高,采用整套自容式油动机,提高油动机的输出刚度,可以保证DEH控制系统的稳定运行。
§2.DEH系统电子控制系统
描述包括DEH控制系统三大部分中的:
电子控制柜、控制系统软件和液压控制系统。
2.1DEH电子控制柜
采用和利时KM系列模件,配以DEH专用模块伺服模块、测速模块,及CAN总线的快速通讯。
构成DEH控制系统。
DEH可与现有的DCS方便地进行数字通讯。
保证转速反馈和加速度反馈周期小于50ms来构成DEH控制系统,
参看下图为HOLLiASMACS系统结构示意图、DEH现场控制站控制柜系统结构图;DEH是以微处理器DPU为核心的,具备LCD显示、控制操作、打印记录、系统控制与试验等功能的独立完整的控制系统。
机组的启停运行操作和监控、系统的自诊断信息等集中在操作员站的LCD画面上和键盘上,通过键盘和LCD画面能完成所有控制操作,及获得系统运行的各种信息。
DEH是以微处理器DPU为核心的,具备LCD显示、控制操作、打印记录、系统息等集中在操作员站的LCD画面上和键盘上,通过键盘和LCD画面能完成所有控制操作,及获得系统运行的各种信息。
DEH电子控制柜由现场控制站、操作员站、工程师站、通讯网络、打印机、继电器盘、操作回路等组成。
2.1.1通讯网络层
●装置与过程控制层(系统监控网)
它是连接操作员、工程师站等节点与主控单元之间的实时数据通讯网络。
系统网采用冗余的100Mbps以太网,传输介质为双绞线或多模光纤,各站均配有网卡作为与系统网的接口。
其功能为人—机界面,实现操作员对控制系统的监控操作控制。
●现场信号处理与单元控制层(现场信号处理网)
现场信号处理网是现场控制站内部使用的网络,实现控制站内各智能I/O模块和主控单元之间的互连和信息传送。
●系统管理层(系统管理网)
最上一层为系统管理网,通过网关与系统监控网相联,管理者通过该层网调看DCS控制范围内的数据实现扁平化管理。
2.1.2工程师站
工程师站用于对应用系统进行数据库、控制算法、逻辑算法、图形和报表、趋势曲线和历史数据等一切现场控制站和操作员站所要完成的功能进行组态,并将组态数据下装到现场控制站和操作员站。
2.1.3操作员站
操作员站可以完成系统控制总貌、各工艺流程画面、实时参数显示、分组控制调节、过程参数趋势曲线显示、报警观察处理、生产记录报表的在线打印、运行状态、故障显示、控制参数设定及修改等功能。
操作员站由一台高可靠工业控制机及其外围设备组成,并配以专用实时操作系统软件。
操作人员可通过键盘或鼠标方便地进行操作。
2.1.4现场控制站
现场控制站是一个大规模的I/O处理系统,由主控单元、各种I/O模块及现场电源组件等构成,具有可靠性高、分散度强、可冗余配置等特点。
DEH控制装置共设有一个现场主控制站,主要承担转速控制、伺服放大、阀位移测量的调制和解调,各种定值生成,功率、汽压、阀位等控制回路及逻辑回路运算等功能。
●主控单元
现场控制站的主控单元,为冗余配置,互为热备用。
两个主控单元同时接收到网络数据和同时进行控制运算,但只有一个输出运算结果。
一旦工作中的主控单元故障,备份主控单元自动进入工作状态,且切换过程是无扰的。
●测速模块
K-FC01是K系列DEH专用汽轮机测速与超速保护模块,完成汽轮机转速测量与超速保护功能,配合K-SV01伺服模块完成快速一次调频功能;该模块采用工业级元件,能保证长期在工业环境中使用。
K-FC01有1路频率量输入、2路模拟量输出、1路数字量输入、4路数字量输出,具备2路双冗余DP通讯,支持冗余切换;支持ModbusTCP以太网通讯;支持CAN自由口通讯。
K-FC01模块为数字测速模块,通过参数配置设置模块齿数、跳闸转速。
是专为DEH开发的高精度,高可靠性测速板,系统配有3块测速模块组成三取二冗余结构。
测量范围:
10-4500r/min,精度+0.5r/min,响应时间20ms。
测速模块具有110%no跳闸接点输出,超速保护可实现三取二逻辑。
●伺服模块
K-SV01是K系列DEH专用汽轮机阀门伺服控制模块,完成汽轮机阀门伺服控制,配合K-FC01测速模块完成快速一次调频功能;该模块采用工业级元件,能保证长期在工业环境中使用。
DEH伺服模块专门用于控制液压系统的电液油动机。
它与伺服阀、油动机、LVDT组成伺服位置随动系统。
将阀位给定信号转换为与之对应的油动机行程,从而改变汽轮机的进汽量。
伺服模块主要完成给定值生成计算、零位幅度整定计算、显示数据计算等。
伺服模块的DP通讯电路及通讯软件,完成与主控单元的信息交换。
伺服模块接受两路油动机行程LVDT信号作反馈,通过高选电路实现冗余。
可实现LVDT断线检测。
伺服模块的调节器接受给定电压与反馈电压的差值。
通常选择比例调节方式,通过调整比例放大倍数,可达到伺服系统响应快速稳定的要求。
利用伺服模块的自动整定功能,可方便地完成自动整定过程,使阀位给定信号0~100%与油动机全关~全开位置相对应。
K-SV01有2路模拟量输入、1路模拟量输出、2路数字量输入、1路继电器数字量输出,2路LVDT线性位移采集输入、2路PWM脉冲输出、1路模拟量输出,具备2路双冗余DP通讯,支持冗余切换;支持ModbusTcp以太网通讯;支持CAN自由口通讯;同时K-SV01模块支持冗余,单机\冗余模式可配,既可配置成单机模式、又可配置成冗余模式。
●I/O模块
DEH系统中所用的开入/开出、模入/模出I/O模块能够自诊断模板本身的故障和发讯器的故障,并给出报警信号。
I/O模块支持带电插拔和冗余配置。
●电源组件
控制站中配有多套冗余的24VDC现场电源组件,冗余电源并联使用,均流运行,当其中一个故障时,另一个自动承担全部负荷。
●继电器操作回路
完成现场电磁阀的驱动;电源失电及硬接线打闸逻辑;硬件甩负荷快关逻辑。
2.2DEH控制回路
该章描述DEH控制装置的控制功能的系统软件平台及应用系统软件的要求
2.2.1控制系统软件
DEH采用Windows7操作系统作为组态的软件平台,组态功能软件采用买受方提供的专用软件,应实现:
●多任务实时控制软件
此软件固化在现场控制站的主控单元上,可以完成信号转换与处理,控制运算,通信,自诊断,自动切换等功能。
●I/O板级软件
固化在输入/输出(I/O)功能模板中,一般仅完成信号处理、与主控单元通信等较低层次的处理功能。
采用这些系统软件,可按控制系统图组态出DEH控制所需要的实用控制回路。
2.2.2基本控制回路
控制回路由功能码组态构成,实现DEH各种控制功能的要求。
控制回路包括:
转速控制、功率控制、阀门开度控制、主汽压力控制、抽汽控制、升负荷过程中的自动定—滑—定控制、汽压及真空保护、防超速保护、快速减负荷等等。
●转速控制回路
转速控制回路中设有转速目标值给定、转速变化率给定、自动升速曲线的生成及当前热应力对升速率和升负荷率的修正、转速PI调节器、转速测量及三取二逻辑、转速不等率和不调频死区设定、频率同期的自动或手动控制等。
本回路承担汽轮发电机组的与转速相关的控制任务,如:
启机、摩擦检查、暖机、冲临界、定速、超速试验等等。
●功率控制回路
功率控制回路包括目标功率值给定、功率变化率设定、主汽压波动对功率给定的动、静态修正、最大功率限制及限制值给定、发电机有功功率校正、功率测量的三取二逻辑或大选逻辑、功率PI调节器、机炉协调控制的投入/切除等。
本回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。
●背压控制回路
包括背压压力给定,背压回路的投/切逻辑、背压不等率控制逻辑、PI调节器等。
●阀门开度控制回路
阀门开度控制回路包括高压调节阀开度值给定、开度变化率给定、阀门开度测量及大选逻辑、阀位PI调节器、CCS控制等该回路构成对高压调节阀开度的控制,维持阀位为定值。
●主汽压力控制(TPC)回路
主汽压力控制回路包括机前主汽压给定,主汽压测量及大选逻辑和压力PI调节器。
该回路构成对机前主汽压力的控制,维持锅炉出口压力稳定。
●汽压(TPL)保护控制回路
包括汽压测量,保护值设定,低汽压减负荷回路。
低汽压保护在启机时的升速升负荷过程中,一般不投入,其保护限制值跟踪实际汽压值减去一个差值,汽压保护一旦投入,其汽压保护值由司机设定。
●超速保护控制回路(OPC)
为防止小网转速波动导致停机,需屏蔽掉103%n0动作值,需在DEH中增设了加速度大OPC功能来抑制甩负荷飞升:
转速接受油开关跳闸辅助接点信号、加速度大于预定值且转速超过3015r/min发出加速度大OPC动作信号,使调节阀迅速关闭。
待转速下降时取消OPC动作信号,控制权交回调节系统。
加速度大OPC功能由硬件完成,不经过主控单元,响应速度很快。
●快速减负荷控制回路(RB)
当机组辅机发生故障时,DEH接受CCS发来的快速降负荷信号,根据不同的故障情况可按三种速率快速降负荷到事前所设定的数值。
●一次调频
可根据需要决定机组是否参与一次调频。
参与一次调频时的转速不等率可以方便地由运行人员修改(3%~6%连续可调),通常情况下设为不参与一次调频。
●二次调频
●伺服放大LVDT反馈回路
伺服放大器与液压系统的电液伺服阀、油动机、位移反馈(LVDT)构成一个电
液随动系统。
伺服放大器除将输入信号放大后去控制电液伺服阀,还对LVDT进行调制、解调,变为油动机的位移反馈信号,完成对油动机位置的闭环控制。
2.3DEH控制功能
由上述控制回路分别或联合实现汽机的程控启动、自动调节、参数限制、保护、监视及试验等功能。
2.3.1自动调节控制功能
●挂闸:
手动
●升速
司机设置目标转速后,机组可自动沿当前热状态对应的经验曲线控制调节阀,完成升速暖机过临界直到3000r/min定速控制。
(过临界转速时自动修改升速率)在升速过程中,司机也可通过修改目标转速,升速率、转速保持时间等手段来控制机组的升速过程。
●自动同期
汽机定速后,DEH可接受自动同期装置指令,自动将机组控制到同步转速。
●并网带初负荷
发电机并网后,DEH自动增加给定值,使发电机自动带上初负荷(6MW,可调)避免出现逆功率。
●升负荷
机组并网后,司机可根据需要采用阀控方式,功控方式,压控方式或CCS方式控制机组。
●阀控方式
司机通过设置目标阀位直接控制调门开度,DEH维持阀位不度。
这时,机组负荷与蒸汽压力自动平衡。
●功控方式
司机通过设置目标功率来控制机组负荷,DEH以汽机实发功率作为反馈信号进行功率闭环控制,维持机组负荷不变。
●背压方式
并入热网后,司机通过设置目标压力来控制背压值,DEH控制调门开度来维持背压不变。
●压控方式
司机通过设置目标压力来控制机前压力,DEH控制调门开度来维持主汽压力不变。
●一次调频
DEH具有一次调频功能,满足孤网运行的要求。
2.4CCS方式
在CCS方式下,DEH接受CCS主控器来的阀位给定信号,直接控制调门开度。
DEH与CCS主控器配合可完成机跟炉,炉跟机以及机炉协调的各种控制功能。
2.5限制控制功能
●负荷及阀位限制
限制值由人工给定,DEH可自动将负荷限制在高低限以内,以及将阀位限制在给定值以下。
●功率反馈限制
当实测功率与功率定值差值过大时,自动切除功率反馈回路,变为开环控制方式,同时降低功率给定值。
主汽压力低限制
当主汽压力低于限制值时,DEH自动减小阀位开度以限制负荷,使主汽压力回升。
●加速度大超速限制
由于电网发生甩负荷时,油开关并不一定跳闸,因此不能单靠油开关跳闸信号使OPC电磁阀动作来限制机组超速。
在DEH中增设了加速度大OPC功能来抑制甩负荷飞升转速。
测速模块发现加速度连续数周期大于预定值,而且转速超过3015r/min,则发出加速度大OPC动作信号,使调节阀迅速关闭。
待转速下降时取消OPC动作信号,控制权交回调节系统。
加速度大OPC功能由硬件完成,不经过主控单元,响应速度很快。
●油开关跳闸超速限制
在负荷大于30%以后发生油开关跳闸故障,通过继电器回路发出OPC动作信号,使调节阀迅速关闭,通常待2秒后取消OPC动作信号,控制权交回调节系统。
调节系统切换为转速PID调节,将机组转速维持在3000r/min。
在关闭调节阀的同时,还必须使抽汽逆止阀迅速关闭,防止蒸汽倒灌,引起超速。
●快卸负荷
DEH具有快、中、慢三挡快卸负荷,可对应不同的辅机故障。
当CCS给出快卸负荷信号时,DEH按对应的速率将负荷减到对应值。
●OPC控制
测速模块接受加速度大信号动作OPC电磁阀和加速度修正电压信号。
快关调节汽门,以减少转换超调量,延迟一段时间或转速<103%n(或105%n0,可调)o后再自动开启,并维持机组转速为3000r/min。
2.6试验控制功能
●假并网试验
DEH收到假并网试验隔离刀闸断开信号后,可自动配合电气完成假并网试验。
●超速试验
司机可通过LCD画面操作,提升转速使超速保护动作检查撞击子及电气超速保护的动作转速。
在做机械超速试验时,DEH电气超速保护的动作值自动由3300r/min改为3390r/min,作为后备超速保护使用。
●阀门严密性试验
司机可通过LCD画面操作,对调门、行严密性试验,并可自动记录惰走时间。
●OPC快关调门试验
●停机可以进行仿真试验。
2.7保护控制功能
●系统状态监视
通过系统网络数据通讯,汽机的所有参数及状态均能直观的反映在LCD上,同时具备越线报警,故障报警等功能,也可方便地查到报警项。
打、跳闸,快关等重要信号具有SOE功能,事件分辨率为1ms。
历史库容量大于500条,记录历史数据可保存1年以上,并可随时调用历史趋势画面。
●超速保护
机组解列,转速超速到110%no时,DEH发出信号,遮断系统动作,快速关闭主汽门和调节汽门。
2.8提高自动化水平功能
●自动完成抄报表
可设定定时或事件日、时报表,完成自动记录
§3液压调节部分改造方案
方案:
(附图)――自容式油动机方案
采用整套自容式油动机,克服“由于原油动机的输出刚度不足克服不了配汽机构产生滑负荷现象”的问题,以保证DEH控制系统的稳定运行。
自容式执行器控制系统是汽轮机数字式电液控制系统(DEH)中的一个组成部分,主要由供油系统(油站、蓄能器、抗磨液压油等)、执行机构(油动机、伺服阀、OPC电磁阀等)油管路系统(油管路及各阀门等)组成。
用于精确控制汽轮机升速、调节负荷和抽气调节。
自容式油动机系统能够达到高压抗燃油的调节性能和调节水平,同时系统造价经济,并且规避了低压透平油系统的诸多问题,比如:
主油泵寄生震荡、油动机提升力不足、迟缓率大、油动机震荡等问题,是传统低压透平油DEH改造的最好方案。
本方案的特点保留原系统中的保安控制部份(保留危急遮断器、挂闸、打闸等装置)而将调节部份(原油动机和所有其它调节部套)全部替换掉。
采用自容式油动机,即:
保留:
配汽机构、危急遮断器等
拆掉“原整套伺服调速油动机和滤油器等及其相关联的油管路拆卸封死”。
加装:
与电液转换器配套的自容式油动机、1套OPC电磁阀、发讯器、压力开关组。
增加:
一套高压独立供油系统。
用磁阻发讯器大范围进行转速测量,用电液转换器接受DEH的控制指令直接产生脉冲油压,控制油动机。
通过伺服板接受安装在油动机活塞上的LVDT实时位移反馈信号,由此形成一个电液随动系统。
,实现高压调节阀连续控制。
详见供货清单
(1)其特点主要有:
★100%连续可调节工作,闭环伺服控制系统,具有高可靠性。
★定位精度小于全行程的0.1%。
★重复率小于全行程的0.1%。
★控制死区小于全行程的0.05%。
★动态响应时间小于20毫秒,快关时间0.2妙。
★机电一体化,简单外接油管路或无外接油管路两大系列形式,长寿命,免维护。
★体积小巧,安装简单,现场检修使用及其方便。
★集成的控制系统可接受任何标准控制信号,具备数字通讯接口,能方便地与其它控制方式接口。
★智能化的设计,可根据现场情况对执行器的位移、行程速度、阀门预紧力等进行设定和调整。
并可实现对被控对象特性的修正(如阀门曲线特性)、水锤防护、最小控制点等多种功能。
★输出刚度非常大,液压系统的工作压力范围10~15Mpa,并还可根据现场情况在线调整,完全不受负载类型的限制。
★间断可靠供油的控制方式,电机输入功率极低,是低能耗,节能型的设计方式。
★环保型的流体工作介质,独立封闭的油源系统,可靠的清洁度保证,并且无环境污染,解决了抗燃油的环境污染问题。
★配合和利时公司的MACS(DEH)电子控制系统,全面解决了DEH低压透平油系统性能的不足(如控制精度低、输出刚度低等),并拥有和高压抗燃油系统的相同的控制精度,但又无需像抗燃油一样对介质进行大量的维护工作。
(2)自容式电液执行器的构成:
由电液执行器、油源站两部分构成。
Ø电液执行器由液压缸、伺服阀、电磁阀等部件组成,分为连续调节型和二位控制型两种,采用成熟的高压抗燃油电液油动机技术。
Ø油源站由油箱、高压泵、马达、压力开关、调压电磁阀和蓄能器等部件组成,采用节能、环保技术实现小型化设计,分散并集成到各电液执行器上。
(3)控制方式
Ø正常控制
来自DEH控制器的阀位控制信号,控制DDV阀,驱动液压缸,并由LVDT反馈定位。
油动机安全倍率为2倍,调压过程的油源压力变动不会影响油动机的控制能力。
Ø快关控制
执行器设有快关电磁阀,可以实现“遮断”和“快关功能”。
快关电磁阀为“得电遮断”设计,当快关电磁阀带电时,油动机进入“打闸”状态。
当保安系统挂闸时,安全油压建立,通过压力开关,建立安全电压,使执行器进入“挂闸”状态。
当保安系统“跳闸”或“打闸”后,安全油压失去,安全电压失电,执行器进入“遮断”状态,使机组停机。
§4主要技术指标
※转速控制范围:
200~3600r/min
※转速控制精度:
≤+1r/M
※转速不等率:
3%~6%范围内在线可调
※负荷控制范围:
0~120%
※负荷控制精度:
≤+0.2%额定值
※主汽压力控制精度:
+0.1MPa
※升速率控制精度:
+0.1%
※控制系统不灵敏度:
<0.06%
※甩负荷时转速超调量:
<7%,维持3000r/min
※DEH装置MTBF:
≥20000小时
※系统可用率:
≥99.9%
※甩全负荷最大飞升转速<8%h
※转速的控制周期小于50ms
§5.改造配置清单:
电控部分:
1、操作员站
序号
物料名称
规格型号
单位
数量
操作员站
主机
DELL,5060IntelG20303.0GHz/2GDDR31600MHz/500GSATA7200
套
1
液晶显示器
DELL23"液晶
套
1
台式机/服务器以太网卡
Intel,PRO/100M,PILA8460M,10/100M单电口
套
1
操作系统
MicrosoftWindows7ProfessionalforEmbeddedSystems(中文专业版)
套
1
加密狗
HOLLiASMACSV6.5.X-HIS-A01
个
1
软件
HolliasMACSv6.5.3
套
1
2、工程师站
序号
物料名称
规格型号
单位
数量
工程师站
工程师站
DELL,5060IntelG20303.0GHz/2GDDR31600MHz/500GSATA7200
套
1
液晶显示器
DELL23"液晶
套
1
台式机/服务器以太网卡
Intel,PRO/100M,PILA8460M,10/100M单电口
套
1
操作系统
MicrosoftWindows7ProfessionalforEmbeddedSystems(中文专业版)
套
1
加密狗
HOLLiASMACSV6.5.X-ENG-A01
个
1
软件
HolliasMACSv6.5.3
套
1
DEH专用行业包
HolliasDEH
套
1
3、网络设备
序号
物料名称
规格型号
单位
数量
1
彩色喷墨打印机
HP,DJ1280;4800*1200dpi/A3/11PPM/USB+并口
台
1
2
安全工业交换机
GM010-ISW-24L-A01
台
2
3
30米以太网线
非屏蔽
对
4
4、控制柜
序号
商业型号
说明
单位
数量
1
KP101
KM系统主机柜2200*800*800,RAL7032
面
1
2
K-CUT01
4槽控制器背板,可安装2个CPU、2个网络连接模块
块
1
3
K-CU02
主控制器单元,工业级POWERPC,330MHZ,32位
块
2
4
K-BUS02
控制网连接模块,最多可连接100个IO模块
块
2
5
K-BUST02
星形IO-BUS终端匹配器模块
块
2
6
HPW2405G
DC24V电源模块
块
4
7
HPW2410G
DC24V电源模块
块
4
8
HPWR01G
专用冗余模块
块
1
9
K-PW01
交流电源配电板模块
块
1
10
K-PW21
查询电源分配板模块
块
1
11
K-PW11
直流电源分配板
块
1
12
K-AI01
8通道电流模拟量输入模块,支持冗余配置
块
2
13
K-AT11
8通道电流模拟量输入模块底座,非冗余配置
块
2
14
K-TC01
8通道TC/mV信号输入模块,支持冗余配置
块
1
15
K-TT01
8通道RTD/TC/mV信号输入模块底座,非冗余配置
块
1
16
K-AO01
8通道电流模拟量输出模块,支持冗余配置
块
1
17
K-AT11
8通道电流模拟量输入模块底座,非冗余配置
块
1
18
K-DI01
16通道,24VDC查询电源,干接点,湿接点
块
2
19
K-DIT01
16通道,与K-DI01/K-DI11模块配合使用
块
2
20
K-DO01
1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- B7500DEH改造方案T800K 自容式 B7500DEH 改造 方案 T800K