汽轮机数字电液控制系统(上)
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DEH控制系统的认识1.引言:汽轮机数字电液控制系统Digital Electric Hydraulic control system简称DEH, 是汽轮发电机组中重要的一个功能,汽轮机组采用纯电调和高压抗燃油或低压透平油液压伺服系统组成的数字式电液控制系统,本控制系统具有很高的可靠性、易操作、易维修,灵活性强,具备自诊断功能,关键部件冗余设计,降低危险。
DEH系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷控制功能。
还包括其它一些参数的控制。
除了转速控制、负荷控制,DEH系统还具有:超速保护、热应力计算、汽机发电机参数监视、以及起停顺序控制等功能。
此外,DEH系统还充分适应其它的包括机组事故工况(如RB)和工艺系统要求的各种方式在内的起停运行要求。
汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制部分和液压调节保安部分。
电子控制主要由分布式控制系统DCS 及DEH专用模件组成,它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。
液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成,它将电气控制信号转换为液压机械控制信号,最终控制汽轮机进汽阀门的开度。
2.控制对象:汽轮机控制系统的控制对象就是汽轮发电机组。
汽轮机的转子与发电机的转子通过联轴器连接为一个整体。
蒸汽通过调节阀进入汽缸后,经过膨胀对转子上的叶片作功,带动发电机转子一起旋转。
在汽轮机升速阶段,发电机与电网是断开的,因此M G=0。
随着转速给定增加,控制系统使调节阀开大,蒸汽主动力矩M G克服阻力矩M LS后汽轮机转速逐渐升高。
最终升到同步转速3000r/min,以便发电机并网发电。
由于汽轮机的自平衡能力较差,为保证升速过程安全、平稳,通常采用转速闭环控制。
各个转子及轴系有多个共振频率,当转速等于共振频率时,机组将的振动将会大大增加,此转速为临界转速。
因此在升速过程中,转速进入临界区时,必须加大升速率,快速冲过去。
到达3000r/min后,发电机就要并网发电。
DEH控制系统概述及汽轮机调节原理摘要:汽轮机机械液压式调节系统在并网前后均为单纯的转速比例调节。
汽轮机数字电液控制系统DEH在并网前为转速PID无差调节,并网后可根据需要选择功控、压控、阀控及CCS协调等多种控制方式,以满足不同运行工况需要。
经仿真计算及实践经验得知,为了提高转速动态调节品质,要求输入输出信号的延迟时间短,油动机动态响应迅速且关闭时间短。
关键词:DEH;汽轮机;控制系统1 DEH控制系统概述1.1 汽轮发电机组控制对象锅炉产生的过热蒸汽经高压主汽阀、高压调节阀节流后进入汽缸膨胀做功,使汽轮机叶片得到旋转机械功率。
叶片带动汽轮发电机组的转子旋转。
发电机切割磁力线产生的电能经电网输送给电力用户使用。
如图1所示。
图1 DEH控制系统示意图在机组正常运行期间,通常几台发电机接入当地电网并列运行,向当地用电设备供电。
大部分机组与远方国家电网联网运行,以提高电网的稳定性、可靠性。
在此汽轮发电机组转子可看作是刚性的。
蒸汽膨胀做功产生的机械功率N T与发电机电磁功率N G(有功功率)和损耗功率N TW之差对机组转子做功,使转子动能增加。
可得转子运动方程式(1)。
式中:J T为转动惯量;ωT为角速度。
机械功率与汽轮机进汽质量流量及进出蒸汽焓降成正比。
发电机电磁功率与功角(电枢感应电动势与母线电压的夹角)的正弦成正比。
损耗功率与摩擦、鼓风等因素有关。
对式(1)作归一化处理后,得转子时间常数T a,由式(2)给出。
式中:ωe为额定角速度;N Ge为额定功率。
汽轮机的机械功率与进入汽缸的蒸汽质量流量成正比。
进汽流量由式(3)给出,因此通过改变调节阀开度即可控制机组功率。
其中:P g为调节阀前蒸汽压力; T g为调节阀前的蒸汽温度; V g 为调节阀的有效开度;K g为流量系数。
在汽轮机暖机、升速启动阶段,汽轮机需要的蒸汽流量很少。
需要开启旁路系统保证锅炉的最小蒸汽流量,以维持锅炉各系统稳定运行。
利用旁路系统的压力反馈控制,维持蒸汽压力稳定。