600MW汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)在寧海電廠的應(yīng)用

許宇 高勛業(yè)

神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司 浙江寧海 315612

摘要：汽輪機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行及安全保護(hù)是通過(guò)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，為了使汽輪機(jī)更安全、可靠、準(zhǔn)確地控制，其控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)發(fā)展，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的電液控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。本文通過(guò)介紹這種控制系統(tǒng)在神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司寧海電廠600MW汽輪機(jī)上的應(yīng)用，簡(jiǎn)要分析其工作原理及工作流程。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)；數(shù)字式電液控制系統(tǒng)；高壓抗燃油系統(tǒng)

1、引言

神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司寧海電廠600MW汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)采用數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH），液壓部分采用高壓抗燃油系統(tǒng)（EH）。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)大致可分為DEH系統(tǒng)（電子部分），EH供油系統(tǒng)，EH執(zhí)行機(jī)構(gòu)，危急保安系統(tǒng)、ETS（電子部分）和TSI系統(tǒng)幾大部分。

2、DEH系統(tǒng)

汽輪機(jī)組采用由純電調(diào)和液壓伺服系統(tǒng)組成的數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH），提供了以下幾種運(yùn)行方式：操作員自動(dòng)控制；汽輪機(jī)自啟動(dòng)；自同期運(yùn)行；DCS遠(yuǎn)控運(yùn)行；手動(dòng)控制。通過(guò)這幾種運(yùn)行方式，可以實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)控制的基本功能如轉(zhuǎn)速控制、功率控制等。

工程師站和操作員站的畫(huà)面是主機(jī)控制接口，它是用來(lái)傳遞指令給汽輪機(jī)和獲得運(yùn)行所需的資料。正常運(yùn)行時(shí)使用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)直接對(duì)CRT畫(huà)面上的按鍵進(jìn)行操作，畫(huà)面可以通過(guò)畫(huà)面主菜單調(diào)用，也可在畫(huà)面之間相互切換。

控制方式：用來(lái)表示機(jī)組目前所有的控制方式。這些方式分操作員自動(dòng)、汽輪機(jī)自動(dòng)控制、遙控、以及自動(dòng)同期。

控制設(shè)定：主要顯示實(shí)際值、設(shè)定值、目標(biāo)值和速率。實(shí)際值、運(yùn)行機(jī)組的實(shí)際轉(zhuǎn)速或負(fù)荷將被顯示。設(shè)定值顯示在系統(tǒng)目標(biāo)變化過(guò)程中當(dāng)前所要達(dá)到的目標(biāo)值。速率顯示設(shè)定值向目標(biāo)值變化的快慢。目標(biāo)值顯示轉(zhuǎn)速或負(fù)荷變化最終要求的目標(biāo)。當(dāng)設(shè)定值向目標(biāo)值變化時(shí)，為了指示變化在運(yùn)行中，HOLD（保持）將變成GO（運(yùn)行）。

反饋狀態(tài)：表示機(jī)組反饋回路的當(dāng)時(shí)狀態(tài)。例：功率反饋回路在使用，則顯示功率回路IN（功率回路投入），如功率回路沒(méi)有投入，將顯示功率回路OUT（功率回路切除）。

閥門(mén)方式：說(shuō)明機(jī)組正在運(yùn)行的閥門(mén)方式。如主汽閥控制TC（THROTTLE VALVE CONTROL）或高壓調(diào)節(jié)閥控制GC（GOVERNER VALVE CONTROL）。還顯示主汽閥—調(diào)節(jié)汽閥轉(zhuǎn)換（TV—GV XFER IN PROGRESS）、閥門(mén)試驗(yàn)狀態(tài)。另外，還提供單閥/順序閥切換功能。

限制設(shè)定：顯示當(dāng)前各限制器投入狀態(tài)和限制值。在限制的頁(yè)面上，任一限制所起作用時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警信息將在屏幕上出現(xiàn)。包括閥門(mén)位置限制、高負(fù)荷限制、低負(fù)荷限制和運(yùn)行人員可調(diào)整的主蒸汽壓力限制等。

3、EH系統(tǒng)

EH系統(tǒng)的總的功能是接受DEH信號(hào)操縱汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥以調(diào)節(jié)通過(guò)汽輪機(jī)的蒸汽流量，滿足汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求。因此EH系統(tǒng)實(shí)際上是DEH控制裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。EH系統(tǒng)控制再熱主汽門(mén)的油動(dòng)機(jī)，在汽機(jī)復(fù)置（掛閘）后，即將再熱主汽門(mén)開(kāi)啟到全開(kāi)位置；控制主汽門(mén)及高中壓調(diào)門(mén)的油動(dòng)機(jī)將汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)控制到由DEH控制器發(fā)出的電氣信號(hào)所要求的相應(yīng)位置上。EH系統(tǒng)除正?？刂七M(jìn)汽閥門(mén)的開(kāi)度外，還包括在危急情況下自動(dòng)關(guān)閉油動(dòng)機(jī)的裝置（卸載閥）。

EH系統(tǒng)可分為EH供油系統(tǒng)、EH執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

EH供油系統(tǒng)是以高壓抗燃油作為工質(zhì)，為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)及安全部套提供動(dòng)力油源并保證油的品質(zhì)。EH供油系統(tǒng)是一個(gè)全封閉定壓系統(tǒng)，它提供控制部分所需要的全部動(dòng)力油。整個(gè)系統(tǒng)由油箱、冷油器、濾油器、高壓蓄壓器、低壓蓄壓器、各種壓力控制閥、油泵及馬達(dá)等組成。由汽機(jī)轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)的主油泵除通過(guò)注油器將潤(rùn)滑油供給汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的軸承外，還供給機(jī)械超速遮斷裝置以及手動(dòng)遮斷裝置用油，后者產(chǎn)生的安全油將通過(guò)隔膜閥與EH系統(tǒng)連結(jié)在一起。

EH執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來(lái)直接控制各汽閥的開(kāi)度。EH執(zhí)行機(jī)構(gòu)共包含有主汽門(mén)油動(dòng)機(jī)2臺(tái)，高壓調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)4臺(tái)，再熱主汽門(mén)油動(dòng)機(jī)2臺(tái)和再熱調(diào)節(jié)汽閥油動(dòng)機(jī)4臺(tái)。油動(dòng)機(jī)的開(kāi)啟、關(guān)閉或開(kāi)度的大小均由DEH的電信號(hào)控制，同時(shí)還設(shè)有由AST油壓控制的聯(lián)鎖保護(hù)功能。閥門(mén)開(kāi)啟由抗燃油壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)，而關(guān)閉是靠操縱座上的彈簧力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油缸，屬單側(cè)進(jìn)油的油缸，液壓油缸與一個(gè)控制塊連接，在這個(gè)控制塊上裝有隔離閥、快速卸荷閥和逆止閥等。加上不同的附加組件，可組成二種基本形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即開(kāi)關(guān)型和控制型執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。另外，在油動(dòng)機(jī)快速關(guān)閉時(shí)，為了使蒸汽閥碟與閥座的沖擊應(yīng)力保持在允許的范圍內(nèi)，在油動(dòng)機(jī)活塞尾部采用液壓緩沖裝置，可以將動(dòng)能累積的主要部分在沖擊發(fā)生的最后瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的能量。

經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后的欲開(kāi)大或者關(guān)小汽閥的電氣信號(hào)由伺服放大器放大后，在電液轉(zhuǎn)換器—伺服閥中將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，使伺服閥主閥移動(dòng)，并將液壓信號(hào)放大后控制高壓油的通道，使高壓油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔，油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)，經(jīng)杠桿帶動(dòng)汽閥使之啟動(dòng)，或者是使壓力油自活塞下腔泄出，借彈簧力使活塞下移關(guān)閉汽閥。當(dāng)油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)線性位移傳感器，將油動(dòng)機(jī)活塞的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，作為負(fù)反饋信號(hào)與前面計(jì)算機(jī)處理送來(lái)的信號(hào)相加，由于兩者的極性相反，實(shí)際上是相減，只有在原輸入信號(hào)與反饋信號(hào)相加后，使輸入伺服放大器的信號(hào)為零后，這時(shí)伺服閥的主閥回到中間位置，不再有高壓油通向油動(dòng)機(jī)下腔或使壓力油自油動(dòng)機(jī)下腔泄出，此時(shí)汽閥便停止移動(dòng)，并保持在一個(gè)新的工作位置。

4、ETS危急保安系統(tǒng)

ETS（電子部分）是汽機(jī)的緊急停機(jī)裝置，它根據(jù)汽輪機(jī)安全運(yùn)行要求，接受就地一次儀表、TSI二次儀表及其他系統(tǒng)要求汽機(jī)停機(jī)的信號(hào)，控制停機(jī)電磁閥，使機(jī)組緊急停機(jī)，保護(hù)汽輪機(jī)。危急保安系統(tǒng)由危急遮斷控制塊、隔膜閥、超速遮斷機(jī)構(gòu)和綜合安全裝置等組成，為系統(tǒng)提供超速保護(hù)及危急停機(jī)等功能。ETS裝置通過(guò)各傳感器監(jiān)測(cè)著汽輪機(jī)的運(yùn)行情況，具體監(jiān)測(cè)的參數(shù)為：汽機(jī)超速110%、EH油壓低、潤(rùn)滑油壓低、冷凝器真空度低、推力軸承磨損（軸向位移大）、由用戶決定的遙控遮斷信號(hào)。ETS系統(tǒng)應(yīng)用了雙通道概念，允許重要信號(hào)進(jìn)行在線試驗(yàn)，在線試驗(yàn)時(shí)仍具有保護(hù)功能。試驗(yàn)時(shí)，一個(gè)通道中的電磁閥失磁打開(kāi)將使該通道遮斷。但若要使自動(dòng)停機(jī)遮斷總管壓力驟跌以關(guān)閉汽機(jī)的蒸汽進(jìn)口閥門(mén)，二個(gè)通道必須都要遮斷。

隔膜閥是低壓油危急保安系統(tǒng)與EH系統(tǒng)之間的一個(gè)接口，其主閥的進(jìn)口通AST母管，出口通回油。隔膜閥的關(guān)閉依靠隔膜上方引入的低壓安全油壓，開(kāi)啟依靠彈簧力。通過(guò)隔膜閥的作用，可以將低壓油危急保安系統(tǒng)（如危急遮斷器，手動(dòng)停機(jī)裝置等）的停機(jī)信號(hào)（低壓安全油壓力低）傳遞給EH系統(tǒng)（泄去AST油壓）。

ETS報(bào)警監(jiān)視著進(jìn)入ETS系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和其他系統(tǒng)來(lái)的跳閘輸入信號(hào)，若某個(gè)報(bào)警情況出現(xiàn)，相應(yīng)的指示燈就會(huì)由綠色變?yōu)榧t色。當(dāng)每一個(gè)通道的傳感器處在以下的報(bào)警狀態(tài)，如：EH油壓低，軸承油壓低，冷凝器真空低或者三個(gè)超速通道中有兩個(gè)傳感器指示超速，汽機(jī)就遮斷。

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