数字电液控制系统说书.docx
- 文档编号:29706212
- 上传时间:2023-07-26
- 格式:DOCX
- 页数:36
- 大小:70.51KB
数字电液控制系统说书.docx
《数字电液控制系统说书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字电液控制系统说书.docx(36页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数字电液控制系统说书
密级:
公司秘密N-32000型凝汽器说明书M700-068000ASM编制校对审核标审录入员潘忠钦
东方汽轮机有限公司
DONGFANGTURBINECo.,Ltd.
数字电液控制系统说书
编号
D600E-000401USM
版本号
A
2010年11月
编号
D600E-000401USM
编制
10-11-10
校对
10-11-11
审核
10-11-24
会签
10-11-30
审定
10-11-29
批准
10-12-03
换版记录
版本号
日期
换版说明
A
2010.11
首次发布
目录
序号
章-节
名称
页数
备注
1
1
系统概述
1
2
1-1
前言
1
3
1-2
控制系统原理
2
4
2
控制系统配置
1
5
3
DEH控制系统主要功能
1
6
3-1
挂闸
1
7
3-2
整定伺服系统静态关系
1
8
3-3
启动前的控制
1
9
3-4
转速控制
3
10
3-5
负荷控制
5
11
3-6
超速保护
2
12
3-7
在线试验
5
13
3-8
手动控制
1
14
3-9
ATC控制
2
15
4
安装调试
1
16
4-1
到货调试
1
17
4-2
设备安装
1
18
4-3
系统接地
1
19
4-4
电源连接
1
20
4-5
外部信号连接
1
21
4-6
检测与调试
2
22
5
供货范围
1
1系统概述
本章主要阐述了汽轮机控制系统的控制原理以及600MW等级汽轮机一些结构特点。
1-1前言
本文所涉及的汽轮机是用于火力发电的蒸汽轮机。
在火力发电厂,它与锅炉、发电机及其它辅助设备配套,将煤中的化学能转化为蒸汽中的热能,再将蒸汽中的热能转换成旋转机械能,最后将旋转机械能转变为电能,通过电网将电能输送到各种用电设备,为人们的生产、生活服务。
发电厂生产的电能是不能大量储存的,即各发电机送入电网的功率必须等于当时用户所需要的功率。
为保证各种用电设备能正常运转,不但要连续不断地向电网输送电能,而且还要求电厂的供电品质,即频率和电压保持不变。
我国电力工业法规规定:
频率误差≤±1%
电压误差≤±6%
发电厂的首要任务就是以较低的成本,连续生产出品质符合规定的电能。
频率和电压二者与汽轮机转速都有一定的关系。
电频率直接与汽轮机转速相对应;电压除与汽机转速有关外还与发电机励磁电流有关。
电压是通过发电机的励磁控制系统来调节的,不在汽机控制系统之内。
所以汽机控制系统的主要任务就是调节汽机的转速。
随着科学技术的不断发展,作为发电设备的汽轮机组,越来越向大容量、高参数方向发展,以便获得尽量高的热效率,降低制造、安装和运行成本。
这样设备更加复杂了,特别是在变工况过程中,需要综合控制的因素更多了,单纯液压调节系统已很难满足要求。
随着计算机技术的发展,其综合计算的能力是显而易见的,在其可靠性得到显著提高后,现已广泛地用到了电厂各种设备的监视和控制系统中。
汽轮机控制系统也不例外,由纯液压调节系统发展为电液并存式调节系统,并已在国内外许多电厂得到了很好应用。
我厂已生产数十台此类DEH。
随着以微处理器为基础的分布式控制系统(DCS)技术的发展,运用分散控制、集中管理的设计思想,不但控制的可靠性得到了更大的提高,而且可大量减少操作维护人员的劳动强度。
我厂在引进和广泛吸收国、内外先进技术的基础上,成功研制了各种等级全电调型DEH控制系统。
DEH硬件采用中国新华的先进模板,配上我厂成熟的应用软件。
我们编写这本说明书的目的是使该系统安全可靠地运行,给用户使用提供方便。
1-2控制系统原理
DEH控制系统原理见图1-2-1。
DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率,从而满足电厂供电的要求。
机组在启动和正常运行过程中,DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令,采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号,进行分析处理,综合运算,输出控制信号到电液伺服阀,改变调节阀的开度,以控制机组的运行。
机组默认的启动方式为中压缸启动方式,但是,在机组已挂闸但未运行的条件下,也可根据实际情况选择高压缸启动。
机组在升速过程中(即机组没有并网),DEH通过转速控制回路来控制机组升转速,直到实际转速和目标转速相等为止。
当DEH在外同期方式时,实际转速根据自动同期装置来的“同期增”、“同期减”信号增减转速,直到并网为止。
机组并网以后,可通过投入功率控制回路或主汽压力控制回路进行升负荷,当升负荷过程当中,中压缸启动时,实际负荷增加到120MW,高压缸启动时,负荷指令增加到60MW后,可以通过投入CCS方式来控制负荷增、减,也可以通过手动设定阀位指令来进行增、减负荷。
从原理图中可以看出,DEH有功率-负荷不平衡继电器和加速度继电器动作回路,当功率-负荷不平衡继电器动作时,快关CV阀和ICV阀,当加速度继电器动作时,快关ICV阀。
从原理图中可以看出,DEH具有阀门活动试验功能。
机组跳闸时,置阀门开度给定信号为-2%,关闭所有阀门。
DEH控制系统设有阀位限制、汽机保护、一次调频等多种功能。
DEH控制系统设有CCS协调控制、ATS自启动、自动控制、手动控制等运行方式。
DEH进入ATS控制方式时,根据热应力计算结果,自动设定目标,选择合适的升速率或负荷率对机组进行全自动控制。
图1-2-1DEH控制系统原理图
2控制系统配置
DEH控制系统硬件配置主要由以下几部分组成:
a)标准机柜;
b)电源分配系统;
c)I/O模板;
d)OIS操作员接口站;
e)EWS工程师站;
DEH系统硬件配置图见本工程的控制装置原理图。
其中,操作员接口站是一个重要的人机接口,通过它操作人员可参与整个控制过程,并修改相应的控制策略,并可对控制过程和参数进行监视和记录。
通过操作员站的应用软件,工程师可以对操作画面、数据库、趋势等进行组态。
而EWS则是专用于工程师设计、组态、调试、监视系统的工具。
通过工程师站的应用软件,工程师可以对控制逻辑、硬件配置等进行组态。
3DEH控制系统主要功能
本章讲述了DEH控制系统所完成的主要功能。
1自动挂闸
2自动整定伺服系统静态关系
3启动前的控制
自动判断热状态
4转速控制
设置目标转速、设置升速率、过临界、暖机、3000r/min定速
5负荷控制
并网带初负荷
升负荷:
目标、负荷率、暖机
功率闭环控制
一次调频
CCS控制
高、低负荷限制
阀位限制
主汽压力限制
6超速保护
7在线试验
喷油试验
超速试验:
电气超速、机械超速
阀门活动试验
高压遮断电磁阀试验
阀门严密性试验
8汽机自动/手动方式切换
9ATC热应力控制
3-1挂闸
1功能描述
汽机挂闸以前,需满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件,此时,由DEH输出挂闸指令,使复位阀组件1YV电磁阀带电,推动危急遮断装置的活塞,带动连杆使转块转动,DEH在20s钟检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合,ZS2的触点由断开到闭合,此时,DEH输出信号使1YV断电,ZS1的触点又由闭合到断开,则低压部分挂闸完成。
DEH发出挂闸指令同时使高压遮断电磁阀5YV、6YV、7YV、8YV带电,高压安全油建立,压力开关PS1、PS2、PS3的常开触点闭合,高压部分挂闸完成。
2操作步骤
进入“自动控制”画面,按下“汽机挂闸”按钮,选择“挂闸”,DEH输出挂闸指令。
当“汽机挂闸”状态显示为“挂闸”,表示汽轮机在已挂闸状态。
若挂闸不成功,则显示“跳闸”,表示机组仍在跳闸状态。
3-2整定伺服系统静态关系
1功能描述
整定伺服系统静态关系的目的在于使油动机在整个全行程上均能被伺服阀控制。
阀位给定信号与油动机升程的关系为:
给定0%~100%――升程0%~100%
为保持此关系有良好的线性度,要求油动机上作反馈用的LVDT,在安装时,应使其铁芯在中间线性段移动。
在汽轮机启动前,可同时对8个油动机快速地进行整定,以减少调整时间。
油动机整定只能在操作员站上选择操作。
在启动前,整定条件为:
a)汽轮机挂闸;
b)所有阀全关。
注意:
必须确认主汽阀前无蒸汽,以免整定时,汽轮机失控。
整定期间,转速大于100r/min时,机组自动打闸。
DEH接收到油动机整定指令后,全开、全关油动机,并记录LVDT在两极端位置的值,自动修正零位、幅度,使给定、升程满足上述关系。
为保证上述关系有良好的线性,可先进行LVDT零位校正,给定值为50,移动LVDT的安装位置,使油动机行程为50%即可。
2操作步骤
阀门校验分所有阀一起校验和单个阀门校验。
进入“汽机阀门校验”画面,操作如下:
1)按“校验所有阀门”按钮,即选择所有阀门一起校验。
单个阀门校验时,按“阀门选择”按钮,选择需校验的阀门,如:
高压主汽阀、高压调节阀、中压调节阀。
2)按“进行/保持”按钮,选择“进行”,校验开始。
校验时,“汽机阀门校验”画面上“阀门校验正在进行”状态显示闪烁,同时被选择的阀门开度有光柱显示。
若想暂停校验,可按“进行/保持”按钮,选择“保持”。
3-3启动前的控制
1自动判断热状态
汽轮机的启动过程,对汽机、转子是一个加热过程。
为减少启动过程的热
应力,对于不同的初始温度,应采用不同的启动曲线。
HP启动时,自动根据汽轮机调节级处高压内缸壁温T的高低划分机组热状态。
T<320℃冷态;
320℃≤T<420℃温态;
420℃≤T<445℃热态;
445℃≤T极热态。
IP启动时,自动根据中压内缸壁温T的高低划分机组热状态。
T<305℃冷态;
305℃≤T<420℃温态;
420℃≤T<490℃热态;
490℃≤T极热态。
注:
启动状态具体温度限值以主机启动运行说明书为准。
2高压调节阀阀壳预暖
汽轮机冲转前,可以选择对高压调节阀阀壳预暖。
当高压调节阀阀壳预暖功能投入时,右侧高压主汽阀微开,可同时对4个高压调节阀阀壳进行预暖。
3选择启动方式
汽轮机启动方式有二种:
中压缸启动、高中压缸联合启动。
DEH默认的启动方式为中压缸启动,在机组已挂闸但未运行前也可通过操作员站选择高压缸启动方式。
3-4转速控制
1功能描述
在汽轮发电机组并网前,DEH为转速闭环无差调节系统。
其设定点为给定转速。
给定转速与实际转速之差,经PID调节器运算后,通过伺服系统控制油动机开度,使实际转速跟随给定转速变化。
转速控制器计算产生阀门的流量指令,该指令通过阀门流量曲线分配以产生每一CV及ICV的开度指令。
机组的默认启动方式为中压缸启动。
中压缸启动时,若选择暖机运行方式,机组转速在400转以下时,CV阀微开,进行高压缸暖机;当转速大于400转时,CV阀开度不变,ICV阀打开;若不选择暖机运行方式,则高调门不开启,仅开启中压调门。
在给定目标转速后,给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。
当进入临界转速区时,自动将升速率改为300r/min/min快速冲过去(如操作员设定速率大于300r/min/min则以操作员设定速率为准)。
在升速过程中,通常需对汽轮机进行中速、高速暖机,以减少热应力。
1.1目标转速
除操作员可通过操作员站设置目标转速外,在下列情况下DEH自动设置目标转速:
汽机刚挂闸时,目标为当前转速;
油开关刚断开时,目标为3000r/min;
汽机已跳闸,目标为零;
目标超过上限时,将其改为3060r/min或3360r/min;
自启动方式下,目标由ATC来控制;
目标错误地设在临界区内时,将其改为小于临界转速区下限的特定值。
1.2升速率
操作员设定,速率在0r/min/min~500r/min/min。
操作员未设定的情况下,冷态启动时速率为100r/min/min,温态启动时速率为150r/min/min,热态、极热态启动时速率为300r/min/min。
自启动方式下,速率由ATC软件选择得出。
在临界转速区内,速率为300r/min/min。
1.3临界转速
轴系临界转速当前设定值为(可根据实际情况进行修改):
第一阶:
910r/min~1113r/min
第二阶:
1541r/min~1946r/min
1.4摩擦检查
当实际转速达到200r/min时,操作操作员站上的“摩擦检查”按钮,关闭所有的调门,汽机转速逐渐下降,进行摩擦检查,完成后再设定相应的升速率及目标转速,机组重新升速。
1.5暖机
在冷态启动方式下,汽机暖机转速通常定为1500r/min、3000r/min,故目标值通常设为1500r/min、3000r/min,到达目标转速值后,可自动停止升速进行暖机。
若在升速过程中,需暂时停止升速,可进行如下操作:
不在ATC方式时,操作员发“保持”指令;
在ATC方式下时,退出ATC方式后发“保持”指令;
1.63000r/min定速
汽轮机转速稳定在3000±2r/min上,各系统进行并网前检查。
发电机做假并网试验,以检查自动同期系统的可靠性及调整的准确性。
在试验期间,发电机电网侧的隔离开关断开发出假并网试验信号。
与正常情况一样同期系统通过DEH、发电机励磁系统改变发电机频率和电压。
当满足同期条件时,油开关闭合。
由于隔离开关是断开的,实际上发电机并未并网。
故在假并网试验期间,DEH接收到假并网试验信号,在油开关闭合时,并不判定为发电机并网。
这样可防止由于并网加初负荷,而引起转速升高。
1.7自动同期
机组并网前,当DEH接收到同期装置发来的“同期请求”信号时,根据同期装置的“同期增”、“同期减”信号自动调整汽机转速,当同期条件均满足时,油开关才可合闸。
2操作步骤
2.1设置目标转速
在“自动控制”画面中,按“目标”按钮,在弹出的小窗口中,直接输入所需的目标转速数值,确认即可。
当目标转速错误地设在临界区内时,自动将其改为小于临界转速区下限的特定值。
在需要进行摩擦检查时,可先将目标转速设为200r/min;在需要暖机时,可先将目标转速设为暖机点的转速。
2.2设置升速率
在“自动控制”画面中,按“升速率”按钮,在弹出的小窗口中,直接输入所需的升速率数值,确认即可。
注:
升速率的选择应按照主机启动运行说明书要求进行。
2.3冲转
在“自动控制”画面中,当设置完目标转速和升速率后,若需要升速,则按“进行/保持”按钮,将其置为“进行”状态。
此时“自动控制”画面中“给定”栏,给定转速逐渐增加,调速汽门逐渐开起,机组开始冲转,实际转速渐渐升高,逐渐向目标逼近,并最终稳定在目标值。
机组自动升速,自动过临界。
当实际转速正处于临界区时,机组按特定速率升速,并且不能保持。
若此时按操作员站画面上的“进行/保持”按钮,选择“保持”无效。
若需要在某一点转速进行暖机(临界区除外),也可通过按“保持”按钮来实现。
2.4摩擦检查
当实际转速达到200r/min时,操作“自动控制”画面中的“摩擦检查”按钮,选择“投入”,则关闭所有的调门,汽机转速逐渐下降。
摩擦检查完成后再设定相应的升速率及目标转速,机组重新升速。
2.5自动同期
当实际转速稳定在3000r/min后,在机组并网前,若DEH接收到同期装置发来的“同期请求”信号,操作人员可在“自动控制”画面中点击“自动同期”按钮,将其置为“投入”,则DEH系统向电气系统发出“同期允许”信号。
此后DEH根据同期装置的“同期增”、“同期减”信号自动调整汽机转速。
3-5负荷控制
1功能描述
1.1并网带初负荷
当同期条件均满足时,油开关合闸,DEH立即增加给定值使发电机带上3%的初负荷,以避免出现逆功率。
1.2升负荷
在汽轮发电机组并网后,为了带基本负荷,可投入功率闭环控制或CCS控制。
当功率闭环控制或CCS控制都未投入的情况下,则在阀位控制方式。
在功率控制投入时,目标和给定值均以MW形式表示。
在功率控制切除时,目标和给定值以额定压力下总流量的百分比(%)形式表示。
在功率闭环控制和阀位控制方式下,设定目标后,给定值自动以设定的负荷率向目标值逼近,随之发电机负荷逐渐增大。
在升负荷过程中,通常需对汽轮机进行暖机,以减少热应力。
1.2.1目标
除操作员可通过操作员站设置目标外,在下列情况下,DEH自动设置目标:
功率控制刚投入时,目标为当前功率值(MW);
发电机刚并网时,目标为初负荷给定值(%);
主汽压力控制刚投入时,目标为当前主汽压力(MPa);
阀位控制方式下,目标为阀门总流量指令(%);
跳闸时,目标为零;
CCS控制方式下,目标为CCS给定(%);
目标太大时,改为上限值120%或1100MW。
1.2.2负荷率
操作员设定,负荷率在0MW/min~100MW/min内;
自启动方式下,负荷率由ATC选择得出
若目标以百分比表示时,则负荷率也相应用百分比形式。
1.2.3暖机
汽轮机在升负荷过程中,考虑到热应力、胀差等各种因素,通常需进行暖机。
若需暂停升负荷,可进行如下操作:
不在CCS方式时,操作员发“保持”指令;
在CCS方式下时,退出CCS方式后发“保持”指令。
1.3负荷控制方式
1.3.1功率闭环控制
功率控制器是一个PI调节器,用于比较给定功率与实际功率,经过计算后输出指令控制CV阀和ICV阀。
当满足以下条件时,通过OIS可将该控制器投入:
a)负荷控制未投入;
b)主汽压力信号正常;
c)TPC未动作;
d)一次调频未动作;
e)负荷限制未动作。
该控制器切除条件:
a)操作员将其切除;
b)主汽压力故障;
c)设定点与实际主汽压力之差大于2MPa;
d)TPC动作;
e)一次调频动作;
f)负荷限制动作;
g)油开关断开;
h)汽机已跳闸。
主汽压力控制与负荷控制不能同时投入,应先切除一个,另一个才能投入。
在主汽压力控制投入时,设定点以MPa形式表示。
采用PID无差调节,稳态时实际主汽压力等于设定的值。
1.3.2CCS控制
此时汽机的阀门总指令受锅炉控制系统控制。
当满足以下条件,可由操作员投入CCS控制:
a)机组已并网;
b)接收到CCS请求信号及CCS指令信号正常;
c)TPC未动作。
切除CCS控制的条件:
a)TPC动作;
b)高、低负荷限制动作;
c)无CCS请求或CCS指令信号故障;
d)油开关断开。
在CCS方式下,DEH的目标等于CCS给定,且切除负荷控制、主汽压力控制。
CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为:
4~20mA对应0~100%。
CCS给定信号代表作总的阀位给定。
1.3.3主汽压力限制
在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时,可通过关小调门开度减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常。
主汽压力限制方式切除条件:
a)油开关断开;
b)主汽压力信号故障。
主汽压力限制方式投入条件:
a)并网;
b)主汽压力信号正常。
主汽压力限制值上电缺省值为10MPa,操作员可在主汽压力限制方式切除时,在(10~16)MPa内设置此限制值。
在主汽压力限制方式投入期间,若主汽压力低于设置的限制值,则主汽压力限制动作。
动作时,设定点在刚动作时的基础上,以1%/秒的变化率减小。
同时目标和设定点即等于总的阀位参考量,也跟随着减小。
若主汽压力回升到限制值之上,则停止减设定点。
若主汽压力一直不回升,实际负荷降到一定值时,停止减。
在主汽压力限制动作时,自动切除负荷控制、主汽压力控制,退出CCS方式
1.4一次调频
汽轮发电机组在并网运行时,为保证电网的稳定,从而保证供电品质,通常应投入一次调频功能。
当机组转速在死区范围内时,频率调整给定为零,一次调频不动作。
当转速在死区范围以外时,一次调频动作,频率调整给定按不等率随转速变化而变化。
一次调频功能投入条件:
a)转速回路无故障;
b)不等率在3~6%内可调,初步设为5%;
c)死区在0~30r/min内可调,设为2r/min;
d)死区范围为:
3000±死区值。
1.5负荷限制
1.5.1高负荷限制
汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内不希望负荷带得太高时,操作员可在(60~660)MW内设置高负荷限制值,使DEH设定点始终小于此限制对应的值。
1.5.2低负荷限制
汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内不希望负荷带得太低时,操作员可在(0~60)MW内设置低负荷限制值,使DEH设定点始终大于此限制对应的值。
1.6阀位限制
汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内,不希望阀门开得太大时,操作员可在0%~120%内设置阀位限制值。
DEH总的阀位给定值为负荷参考量与此限制值之间较小的值。
为防止阀位跳变,阀位限制值加有变化率限制,变化率为1%/秒。
2操作步骤
2.1设置负荷率
在“自动控制”画面中,按“负荷率”按钮,在弹出的小窗口中,直接输入所需的负荷率数值,确认即可。
注:
负荷率的选择应按照主机启动运行说明书要求进行。
2.2设置目标
在“自动控制”画面中,按“目标”按钮,在弹出的小窗口中,直接输入所需的目标数值,确认即可。
在投入功率控制后,目标值为目标功率;当功率闭环回路和CCS控制未投入时,目标值为目标阀位。
需的目标数值,确认即可。
在投入功率控制后,目标值为目标功率;当功率闭环回路和CCS控制未投入时,目标值为目标阀位。
按“进行/保持”按钮,将其置为“进行”状态。
此时,机组开始升负荷。
2.3功率控制投入/切除
在“自动控制”画面中,按“功率控制”按钮,将其置为“投入”,如果状态显示为“投入”,则表明功率控制已投入。
在功率控制投入后,在“自动控制”画面中,按“功率控制”按钮,将其置为“切除”,如果状态显示为“切除”,则表明功率控制已切除。
2.4CCS控制
条件满足后,DEH收到“CCS请求”信号,操作“自动控制”画面中的“CCS控制”按钮,将其置为“投入”,如果状态显示为“投入”,表明CCS控制功能已投入。
在CCS控制方式时,再操作“CCS控制”按钮,将其置为“切除”,如果状态显示为“切除”,则表明CCS控制功能被切除。
2.5高负荷限制
并网后,在操作员站上进入“自动限制”画面,按“高负荷限制”按钮,即可输入高负荷限制值。
该值将限制实际负荷不得大于此值。
2.6低负荷限制
并网后
- 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:
- 数字 控制系统 说书