50MW双抽机组解耦策略及调试方案

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摘要:文章介绍了在50mw双抽凝汽式汽轮发电机组进行DEH控制系统改造后,该供汽机组DEH改造后调门管理方式的确定和组用计算机数字电液控制系统(DEH)实现对抽汽和电负荷的解耦控制及调整试验方法。

关键词:50MW汽轮机;中压抽汽;低压抽汽;解耦控制

中图分类号:TM341文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)22-0039-03

该汽轮发电机组采用喷嘴调节方式,从锅炉来的主蒸汽经自动主汽门(MSV)和四个高压调节汽阀(CV)进入高压缸(HP);高压排汽分成两部分,一部分供给中压工业抽汽,另一部分通过四个中压调节汽阀(IV)进入中压缸(IP);中压缸的排汽也分成两部分,一部分供给低压工业抽汽,另一部分通过低压旋转隔板(LPV)进入低压缸(LP),低压缸的排汽到冷凝器。汽轮机控制改造后采用数字电液调节系统(DEH)控制汽轮机的负荷、转速和抽汽压力,高压自动主汽门及高、中调速汽门的执行机构均为单侧进油式油动机,低压旋转隔板采用双侧进油;以14MPa的高压抗燃油作为调节保安系统的液力工作介质,并且完成汽轮机事故跳闸保护的任务。

1调门管理方式的确定

1.1DEH顺序阀控制原理

顺序阀控制是DEH中机组功率控制的一种控制功能,按照汽轮机高压调门的开关顺序,对汽轮机流量指令进行分配,从而确定各高压调门的流量,最终确定各高压调门的开度。这些控制策略一般包含在DEH的阀门管理控制功能中。

由于该机组的热力特性计算书没有给出高压调节汽门和中压调节汽门单阀流量特性,但是有在原来重叠度下的流量升程特性曲线,为此我们最终决定采用原有重叠度,根据原高、中、低压调汽门的流量升程特性曲线,确定改造后的油动机开启顺序和匹配关系。

依据:原机组热力特性数据和设备图纸,改造后油动机行程匹配关系和总阀位指令的对应关系,相关数据如下:

1.2高压调节汽门

此数据表中实际开度由原行程匹配关系和流量特性曲线得出,其中#1调门开度是已知,其余三个门的状态是根据油动机的杠杆原理和间隙数据得出。在以#1门开度为34mm时流量达到最大,定为总阀位给定的100%。改造后的油动机全行程为45mm,我们将其开满时做为单台油动机的100%,那么对应总阀位给定0～100%,得出油动机开度对应的的百分比,如上表中对应油动机百分数处的相应数据,由此可以确定高调油动机的匹配关系,将其数据写入程序中的折线函数。

1.3中压调节汽门

此数据表同样由原行程匹配关系和流量特性曲线得出,数据采用的是原实测数据,门的开度都是已知的,只是工况不同,我们改造后的油动机全行程为66mm,此数据作为单台油动机的100%,油动机改造后和阀门的连接方式没有改变,因此现油动机和原油动机在升程上是一致的,方向也一致,只不过到最大流量时也开不到满行程,将#2中调门57.5做为总阀位的100%,其油动机对应百分比开度如表所示,按此数据写入程序中的折线函数,此外当未投抽汽时中调全部打开。当进入抽汽供热时,关到总阀位指令为100%的开度,然后抽入解耦方时,调整抽汽。

1.4低压调节汽门

低调门线性平稳,中间无折点,在做完对应后100%指令对应91%实际开度,未投抽汽时全开。投入时,关到总阀位指令为100%的开度,然后抽入解耦方时,调整抽汽。

2抽汽功能设计

2.1中压抽汽

中压抽汽额定工作压力:3.8～4.0MPa,额定工作流量:75t/h。DEH系统接受中压抽汽压力变送器信号,经过高选作为压力反馈信号。汽轮机电负荷大于35MW时,方可以投入抽汽。在主画面上,按下“抽汽窗口”,弹出窗口,按下“抽汽供热准备”,则中调门由全开位置关闭到总阀位指令100%的位置,此时抽汽管路上的供汽大门处于关闭状态,通过“中抽阀控”将中抽压力调整到额定值,打开供汽大门,再点“确认供热”键,解耦方式开始投入。逐渐关小中压调节汽门,中压抽汽量会逐渐增加,直到中压抽汽负荷生产要求,此时在可以根据方式决定是否投入“中抽压控”。如果要解列中压抽汽,首先将中抽流量利用阀控减到“0”t/h,此时再关闭供汽大门,然后按下“解耦切除按钮”。在抽汽投入和切除时,电负荷会发生变化,除了影响CV外,还改变LPV 开度,这样可使电负荷变化时不影响抽汽压力。中压抽汽量变化会引起电负荷少量变化。

2.2低压抽汽

低压抽汽额定工作压力:0.8～1.1MPa,额定工作流量:120t/h。DEH系统接受低压抽汽压力变送器信号,经过高选作为压力反馈信号。汽轮机电负荷大于35MW时,方可以投入抽汽。在主画面上,按下“抽汽窗口”,弹出窗口,按下“抽汽供热准备”,则低压旋转隔板由全开位置关闭到总阀位指令100%的位置,此时抽汽管路上的供汽大门处于关闭状态,通过“低抽阀控”将低抽压力调整到额定值,打开供汽大门,再点“确认供热”键,解耦方式开始投入。逐渐关小低压旋转隔板,低压抽汽量会逐渐增加,直到低压抽汽负荷生产要求,此时在可以根据方式决定是否投入“低抽压控”。如果要解列低压抽汽,首先将低抽流量利用阀控减到“0”t/h,此时再关闭供汽大门,然后按下“解耦切除按钮”。在抽汽投入和切除时,电负荷会发生变化,除了影响CV外,还改变IV 开度,这样可使电负荷变化时不影响抽汽压力。低压抽汽量变化会引起电负荷少量变化。

3解耦控制策略及调整试验

3.1解耦控制策略

该控制策略是通过抽汽压力和目标压力设定值的偏差进行压力调节(通过调节高、中、低压调节阀门开度),同时较好地解决了对电功率控制和中、低压抽汽调节的解耦控制。如果由于中压热负荷的需要“增加/减少”,则DEH控制中压调节汽门“关小/开大”,同时通过解耦计算“开大/关小”高调门CV1～4(稳定电负荷)和“关小/开大”低压旋转隔板(稳定低压抽汽压力),至于高调门和低调门动作多少和解耦系数(b21、b23)有关。如果由于低压热负荷“增加/减少”,则DEH控制低压旋转隔板“关小/开大”,同时通过解耦计算“开大/关小”高调门CV1～4(稳定电负荷)和“开大/关小”中压调节汽门(稳定低压抽汽压力),至于高调门和中调门动作多少和解耦系数(b31、b32)有关。如果由于电负荷的变化而引起高调门的开度“增加”或“减小”,则同样通过解耦计算控制中调门(IV1～4)和低压旋转隔板的开度“增加”或“减小”,至于中调门和低压旋转隔板动作多少和解耦系数(b12、b13)有关。同时在本次改造中为了适应现场的的实际需求,将各段抽汽设置为分段解耦,因实际运行过程中存在只投入中抽或低抽的情况,或者在双抽运行情况下改为单抽运行,所以解耦方式存在分段投入的情况,在分段时相当于2个单抽解耦,在中低抽控制窗口中分别增加解耦投切按钮。

3.2热、电负荷解偶控制试验

3.2.1试验应具备的条件试验期间中、低压供汽流量稳定。

3.2.2“(电功率+中抽)”解偶控制试验运行方式安排4.1MPA减温减压器投入备用;电负荷30～50MW、中抽0～75t/h、低抽不投。

(1)电功率不变、中抽阀控动态扰动。缓慢增加中抽流量至75t/h,每次加5t/h,每一工况稳定10min;缓慢减少中抽流量至0t/h,每次减5t/h,每一工况稳定10min,观察高调阀位和电负荷变化情况,适当修改b21参数。

(2)中抽不变、电功率动态扰动。缓慢增加中抽流量至75t/h,通过高调阀控增减负荷35～50MW,每次调整量5MW观察,中抽阀位和压力、流量的变化情况,适当修改b12参数。

(3)电功率不变、中抽自动跟踪。1)缓慢增加中抽流量之75t/h,将中抽投入“压控”,利用4.1MPa减温减压器每次增长流量10t/h,双减流量至40t/h,每一工况稳定10min,观察汽轮机中抽压力、温度、流量的自动跟踪情况以及中压蒸汽母管压力的变化,记录上述参数的变化;2)快速减少减温减压器流量至l0t/h,每分钟减10t/h,观察中抽压力、温度、流量的自动跟踪情况以及中压蒸汽母管压力的变化,记录上述参数的变化。

3.2.3“(电功率+低抽)”解偶控制试验运行方式安排0.8MPa减温减压器投入备用;电负荷35 MW、低抽0～120t/h、中抽不投。

(1)电功率不变、低抽阀控动态扰动。缓慢增加低抽流量至120t/h,每次加5t/h,每一工况稳定10min;缓慢减少低抽流量至0t/h,每次减5t/h,每一工况稳定10min,观察高调阀位和电负荷变化情况,适当修改b31参数。

(2)低抽不变、电功率动态扰动。缓慢增加低抽流量至120t/h,通过高调阀控增减负荷35～50MW,每次调整量5MW观察,低抽阀位和压力、流量的变化情况,适当(修改b13参数;

(3)电功率不变、低抽自动跟踪。1)缓慢增加低抽流量之120t/h,将低抽投入“压控”,利用0.8MPa减温减压器每次增长流量10t/h,双减流量至40t/h,每一工况稳定10min,观察汽轮机低抽压力、温度、流量的自动跟踪情况以及低压蒸汽母管压力的变化,记录上述参数的变化;2)快速减少减温减压器流量至10t/h,每分钟减10t/h,观察低抽压力、温度、流量的自动跟踪情况以及低压蒸汽母管压力的变化,记录上述参数的变化。

3.2.4“电功率+中抽+低抽”解偶控制试验汽轮机电负荷35MW、低抽50t/h、中抽50t/h。

(1)电功率、中抽不变,低抽动态扰动。投入中、低抽,调整#5汽轮机组中抽流量50t/h,低抽流量0t/h;调整低压抽汽至50t/h,每次加5t/h,每一工况稳定10min;缓慢减少低抽流量至0t/h,每次减5t/h,每一工况稳定10min,观察高、中调阀位和电负荷、中压流量、压力、温度的变化情况,适当修改b31、b32参数。

(2)电功率、低抽不变,中抽动态扰动。投入中、低抽,调整#5汽轮机组低抽流量50t/h,中抽流量0t/h;调整中压抽汽至50t/h,每次加5t/h,每一工况稳定10min;缓慢减少中抽流量至0t/h,每次减5t/h,每一工况稳定10min,观察高、低调阀位和电负荷、低压流量、压力、温度的变化情况,适当修改b21、b23参数。

(3)中、低抽不变,电功率动态扰动。投入中、低抽,调整#5汽轮机组中、低抽流量各50t/h;逐步增加电功率至50MW,每次调整量5MW,观察中、低抽流量、压力、温度以及高、中、低压调节汽门的开度变化情况并记录。逐步降低机电功率至35MW。观察中、低抽流量、压力、温度以及以及高、中、低压调节汽门的开度变化情况并记录。

根据现场情况对b12、b13作适当修改。

上述试验合格后,即低压供汽从零至额定负荷压力变动≯0.11MPa,中压供汽从零至额定负荷压力变动≯0.13MPa,可将电功率从“阀控”切换到“功控”再次进行3.2.4的试验,试验完毕合格后,机组正式投入正常运行。

4结论

抽汽汽轮机采用电液控制系统后,整个调节系统构成大为简化。利用电液控制电信号处理方便的优点,通过对高中低压调门开度的匹配和对解耦系数的调整,目前已经实现汽轮机电负荷与热负荷之间的解耦控制,在抽汽机组热电联产的运行工况下,在运行过程中通过功控方式、解耦方式的投入对热、电负荷相互影响起到很好的稳定作用。

参考文献

[1] 50MW双抽汽轮机组热力特性计算书.

[2] 50MW双抽汽轮机组使用说明书.

作者简介:王迅(1969-),男,中国石化股份有限公司天津分公司热电部工程师,研究方向:设备管理。