MW机组DEH控制原理与功能特点(精品).doc

330MW机组DEH控制原理与功能特点 侯典来 (国电菏泽发电有限公司，山东 菏泽 274032) 摘要：论述330MW机组汽轮机数字电液控制系统原理，包括汽轮发电机中速、高速暖机，目标转速，3000rpm定速，假并网试验，负荷控制方式包括调节级压力控制、负荷控制、主汽压力控制。DEH，控制系统，功能特点 汽轮机将主汽和再热汽中的热能转换成动能，通过发电机将动能转变为电能，利用电网将电能输送到用电设备；发电机送入电网的功率必须等于当时用户所需要的功率，为了保证各种用电设备的正常运转，需要连续不断地向电网输送电能，而且还要保证电厂的供电品质，即频率和电压保持不变，保证频率和电压误差在规定范围内。 频率和电压与汽轮机转速有一定的关系，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，电压通过发电机励磁控制系统调节，不在汽轮机控制系统之内，汽机控制系统的主要任务是控制汽机转速，随着汽轮机向大容量、高参数发展，系统设备复杂，特别是在变工况过程中，需要综合控制的因素多，本文主要阐述330MW机组汽轮机配套的汽轮机数字电液控制原理及其功能特点。 1 控制系统原理 汽轮机控制系统通过改变调节阀的开度控制汽轮机转速，并网运行时，转速与电网频率相对应，发电机输出功率与负载消耗功率平衡时，电网频率保持稳定，即并网机组的转速要由电网中所有机组共同调节，DEH主要任务是控制汽轮机转速，其转子的转动方程如式（1）。 (1) 式中，J—转子的转动惯量(kg.m.s2 )；ω—转子的旋转角速度(s-1 ) ；MT —汽轮机蒸汽转矩(N.m) ；MG —发电机电磁转矩(N.m)；Mf —各种阻力矩(N.m) 机组安装完成后，转动惯量为一常数，DEH控制转速n与角速度ω成正比。 式中，f—频率(s-1 )；n—转速(rpm) 由汽轮机工作原理知，蒸汽转矩MT如式（2）。 (2) 式中，D—进入汽轮机的蒸汽流量(kg/h)，H0—绝热焓降(KJ/kg)，η0e —汽轮机相对效率，n—转速(rpm) 发电机电磁转矩MG主要取决于负载特性，表示如式（3）。 MG =K1+K2.n+K3.n2 （3） 式中，K1，K2，K3为随机变量，且均为正值。 各种阻力矩Mf与转速、真空、轴系油温等因素有关，为随转速增大的随机变量。 由式(1)可知，由于某种原因，n↑→MT↓，MG↑，Mf↑→＜0，n↓，重新回到新的平衡位置，即汽轮发电机组具有一定的自平衡能力，并网前，MG为0，故自平衡能力差，在外界扰动下，如果没有汽轮机控制系统，不能仅靠其自平衡能力；式(2)可知，汽轮机控制系统控制汽轮机的D，即能改变MT，使MT始终跟随MG变化，以维持转速n在规定的范围内，满足供电频率要求；实际汽轮机控制系统都是通过执行机构油动机控制安装在进汽口上的调节汽阀来改变MT，以控制汽轮机转速和功率，汽轮机控制流程如图1。 图1 DEH控制系统 汽轮机控制过程及各个物理对象的数学描述如图1，作为系统稳定性分析的基础，汽轮机控制原理如图2。 图2 DEH控制原理 机组在启动和正常运行过程中，DEH接受机组负荷增、减指令、CCS指令、汽轮发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈信号等进行分析处理，综合运算，输出控制信号到伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组安全运行，如图3。 图3 PID输出 汽轮机高压缸进汽口上配有4个调节汽阀，中压缸进汽口上配有2个中压主汽及调节联合汽阀，为了保证汽机的安全运行，还配有相应的2个主汽阀，8个进汽阀均采用液压执行机构油动机来驱动，以满足动作时间短、定位精度高的要求。 汽轮机的工作转速为3000rpm，当电网中的负荷变动时，引起汽轮机转速随之变动，汽轮机控制系统中的测速环节测量到汽轮机的实际转速，并与额定转速3000rpm相比较后，通过频差放大、伺服控制等环节来控制高、中压调节阀CV、ICV的开度，形成转速负反馈，使转速变化维持在预定范围内。 汽轮机的10个进汽阀均采用高压抗燃油为工质的油动机驱动，6个调节阀CV、ICV与一侧高压主汽阀MSV用伺服阀与DEH的微机接口实现连续控制，其余2个中压主汽阀RSV和另一侧高压主汽阀MSV采用电磁阀与DEH接口，实现2位控制。 为了保证汽轮机的安全运行，在液压系统中，还配有几套冗余的保护部套，包括危急遮断器、飞环及试验电磁阀，遮断、超速、压力开关组件，机械停机电磁铁，手动停机机构；高压抗燃油油源配有2套冗余的压力油泵，以保证连续供油。 2 整定伺服系统静态关系 在机组启动前，