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針對(duì)采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)的調(diào)節(jié)閥門波動(dòng)的問題
1 DEH-ⅢA型系統(tǒng)工作原理
該機(jī)組的10個(gè)閥門(2個(gè)高壓主汽門、2個(gè)中壓主汽門、4個(gè)
高壓調(diào)節(jié)閥門
、2個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥門)除2個(gè)中壓主汽門屬于開關(guān)型外,其余均采用伺服閥控制閉環(huán)回路。DEH控制系統(tǒng)包括2個(gè)閉環(huán)回路:一是伺服閥控制回路,對(duì)閥門進(jìn)行定位控制,采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律;另一是轉(zhuǎn)速、功率控制回路,對(duì)轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)行閉環(huán)控制,也是采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律。 (如圖1)
圖1 DEH-ⅢA型系統(tǒng)控制回路原理
2 可能引起調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
的原因
能造成調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
的原因有許多種,伺服閥控制回路中任一環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)問題,都會(huì)引起調(diào)節(jié)閥門的
波動(dòng)
,一般出現(xiàn)以下幾方面的問題:(1)控制器本身出現(xiàn)故障引起計(jì)算機(jī)的指令不穩(wěn)而使調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
,此問題可通過(guò)對(duì)主控制器進(jìn)行檢查,監(jiān)視其輸出點(diǎn)信號(hào)是否
波動(dòng)
便能確定是否有問題。(2)閥門特性曲線不正確引起的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
,這主要出現(xiàn)在順序閥控制方式下后續(xù)調(diào)節(jié)閥門主閥即將開啟時(shí)刻。(3)伺服閥卡澀或其濾網(wǎng)堵塞造成的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
,此問題可通過(guò)檢查伺服控制卡(VCC卡)的輸出電壓信號(hào)(范圍是0~5V)即可判斷。一般在閥門開度不變的情況下,為克服伺服閥機(jī)械零偏,此電壓約為0.2~0.3V之間。如果該電壓值在增大過(guò)程中,其閥門不隨之開大或有明顯的滯后現(xiàn)象,則很可能是伺服閥卡澀或其濾網(wǎng)堵塞。(4)油動(dòng)機(jī)引起的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
,油動(dòng)機(jī)引起的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
主要體現(xiàn)在兩方面,一是油動(dòng)機(jī)卡澀造成的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
、另一是油壓造成的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
。(5)閥位反饋環(huán)節(jié)引起的調(diào)節(jié)閥門的
波動(dòng)
,該故障大部分出現(xiàn)在位移傳感器(LVDT)上。(6)閥門卡澀或其與油動(dòng)機(jī)連接的連接塊中有空行程造成的調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
。
3 閥門特性曲線(電氣凸輪)
改造前的電-液并存型中壓抗燃油控制系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)速(功率)信號(hào)通過(guò)與汽輪機(jī)同軸的徑向鉆孔泵轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)油壓,脈動(dòng)油壓控制錯(cuò)油門、通過(guò)錯(cuò)油門來(lái)控制中壓抗燃油油動(dòng)機(jī)活塞下油壓、使油動(dòng)機(jī)開大、關(guān)小,油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械凸輪的旋轉(zhuǎn),凸輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開大、關(guān)小。而純電調(diào)高壓抗燃油系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)速(功率)信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào),然后送到主控制器上,主控制器根據(jù)閥門特性曲線(如圖2示)經(jīng)過(guò)計(jì)算,將各調(diào)節(jié)閥門開度指令信號(hào)輸出到控制該閥門的VCC卡上,轉(zhuǎn)換為閥位指令,然后經(jīng)過(guò)功放輸出去控制伺服閥油動(dòng)機(jī)。
圖2 300MW汽輪機(jī)順序閥控制時(shí)閥門特性曲線示意圖
4 閥門特性曲線不合適現(xiàn)象及處理
閥門特性曲線不合適的現(xiàn)象可分為兩類,分別是在順序閥控制方式下閥門重疊度過(guò)大或過(guò)小現(xiàn)象。閥門重疊度增大的過(guò)程既是一個(gè)閥門控制方式由順序閥控制逐漸向單閥控制的轉(zhuǎn)變過(guò)程,隨著重疊度的增大,閥門前后的壓差也將增大,調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失也將增大,重疊度大對(duì)機(jī)組控制的穩(wěn)定性有益、但影響經(jīng)濟(jì)性。閥門重疊度過(guò)小則會(huì)造成閥位(VPOZ)與總流量曲線不平滑,在后續(xù)調(diào)節(jié)閥門主閥開啟的瞬時(shí)出現(xiàn)負(fù)荷
波動(dòng)
現(xiàn)象,從而引起調(diào)節(jié)閥門的
波動(dòng)
。
德州電廠#2機(jī)組在2007年2月份就出現(xiàn)過(guò)調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
現(xiàn)象,在相同負(fù)荷下,#1高壓調(diào)門開度
波動(dòng)
較大,具體見圖3示。
圖3 #2機(jī)組閥門特性曲線修改前高壓調(diào)門閥位情況
其高壓調(diào)門開度
波動(dòng)
原因就是由于閥門特性曲線不合理、重疊度過(guò)小的原因造成。具體原因是由于該機(jī)組的四個(gè)
高壓調(diào)節(jié)閥門
其通徑DN及其對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)級(jí)的噴嘴數(shù)是不相等的,#1、#2、#3
高壓調(diào)節(jié)閥門
的通徑為170mm,#4
高壓調(diào)節(jié)閥門
的通徑為150mm;#1、#2
高壓調(diào)節(jié)閥門
對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)均為32只,#3
高壓調(diào)節(jié)閥門
對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)為30只,#4
高壓調(diào)節(jié)閥門
對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)為27只。原DEH改造時(shí)在順序閥控制時(shí),其閥門流量特性曲線是按照先同時(shí)開啟#1和#2
高壓調(diào)節(jié)閥門
、在#1和2
高壓調(diào)節(jié)閥門
開到24.4mm時(shí)開啟#3調(diào)節(jié)閥門、在#1和2
高壓調(diào)節(jié)閥門
開到39mm時(shí)開啟#4調(diào)節(jié)閥門來(lái)做的。由于機(jī)組平均負(fù)荷相對(duì)較低,為了減少調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失,在改造時(shí)將閥門開啟順序改為先同時(shí)開啟#3、#4
高壓調(diào)節(jié)閥門
,再依次順序開啟#1、#2
高壓調(diào)節(jié)閥門
,在閥門開啟順序調(diào)整后,閥門流量特性曲線并未修改。由于#3、#4
高壓調(diào)節(jié)閥門
的通流能力較小,造成其與#1調(diào)節(jié)閥門重疊度太小,在#1調(diào)節(jié)閥門主閥開啟過(guò)程中由于閥門前后壓差太大,而出現(xiàn)閥門開度變化不大而流量(負(fù)荷)變化較大的現(xiàn)象,即調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
。
圖4 #2機(jī)組閥門特性計(jì)算曲線(流量擬合曲線)
為了保證該機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定,2007年4月份,請(qǐng)GE能源集團(tuán)新華控制公司現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量閥門流量特性曲線,根據(jù)現(xiàn)在高壓調(diào)節(jié)汽門順序閥控制方式下的開啟順序擬合了閥門流量特性曲線(見圖4#2機(jī)組閥門特性計(jì)算曲線所示)、對(duì)電氣凸輪進(jìn)行重新修正。曲線修正后,在#1調(diào)節(jié)閥門主閥開啟過(guò)程中高壓調(diào)門開度
波動(dòng)
現(xiàn)象消失,具體見圖5示。
圖5 #2機(jī)組閥門特性曲線修改后高壓調(diào)門閥位情況
5 結(jié) 語(yǔ)
高壓調(diào)節(jié)閥門
波動(dòng)
現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)常會(huì)遇到,其原因也有多種,即伺服閥控制回路中任一環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)問題,都會(huì)引起調(diào)節(jié)閥門的
波動(dòng)
,具體的故障原因可通過(guò)對(duì)一些特征參數(shù)及閥門狀況的
分析
而找到。
數(shù)字電液控制系統(tǒng)的閥門流量特性曲線在電廠由于涉及到儀控及機(jī)務(wù)兩個(gè)專業(yè),重視程度相對(duì)偏低,需要引起高度重視,合適的特性曲線不僅可以減小
高壓調(diào)節(jié)閥門
的節(jié)流損失、還可為數(shù)字電液控制系統(tǒng)穩(wěn)定提供一定的保證。
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