1000MW超超临界火电机组锅炉给水泵汽轮机的控制

1、1000MW超超临界火电机组锅炉给水泵汽轮机的控制1000MW超超临界火电机组锅炉给水泵汽轮机的控制杭州汽轮机股份黄之浚曹李农摘要:本文介绍了我国第一台1000MW超超临界燃煤机组配套用锅炉给水泵汽轮机工作特点和控制系统的组成.重点叙述了该汽轮机电液调节系统MEH的系统配置和功能.关键词:1000MW超超临界火电机组给水泵汽轮机控制系统1概述随国民经济的发展,我国电力工业正以前所未有的速度在迅速发展.采用大容量,高参电机组的主要辅机,日前在杭州汽轮机股份成功制造了我国第一台为国电泰州发电一期工程2×在该容量驱动给水泵工业汽轮机领域完全依赖进口的局面,标志着我国大型火电机组锅炉给水泵汽

2、轮机的制造又进入了新的发展阶段,达到了世界先进水平.本文从锅炉给水泵汽轮机的控制角度介绍该汽轮机的工作特点和控制系统的组成.2工作特点和控制要求一发电机组运行时,锅炉给水流量的波动会对机组负荷,主蒸汽压力和温度,蒸汽流量等重要参数产生影响.锅炉给水量的控制成为控制锅炉出口主蒸汽温度的一个重要手段.1000MW超超临界燃煤机组每台机组配置3台变速泵来控制给水流量,二台汽轮机分别带50%容量汽动给水泵,一台30%容量电动给水泵作为启动及带低负荷或当一台汽动给水泵由同一台电动机驱动.锅炉给水泵汽轮机构成给水系统的一部分,汽动给水泵由给水泵汽轮机直接驱动,通过了三菱重工技术进行设计,该汽轮机为单缸,单

3、流,冲动式,纯凝汽,低温再热蒸汽内切换,额定工况(THA)功率为13915kW,额定转速为5749r/min,调速范围为28506300r/给水泵汽轮机正常工作汽源采用主机四段抽汽,启动用汽源采用辅助蒸汽,额定工况四-1?段抽汽压力为0.8MPa(a),备用汽源采用再热器冷段蒸汽,压力为4.94MPa(a).装置系统设计有汽源自动切换机构.通过低压系统,用辅助蒸汽启动锅炉给水泵汽轮25%主机THA负荷时(定压和滑压),该机构能够自动将汽源从辅助汽源切换到低压汽源,或从低压汽源切换到辅助汽源.切换时,允许辅助蒸汽和低压蒸汽同时作为给水泵汽轮机的工作汽源.正常运行时,从辅助蒸汽到低压蒸汽或从低压蒸

4、汽到辅助蒸汽的汽源切换只使用低压系统,而不使用高压系统,高压系统仅作备用.按照转速控制信号的要求,首先打开低压调阀再打开高压调阀.高压调阀高压主汽门图1给水泵汽轮机汽源配置图备用汽源(再热冷端蒸汽)低压汽源(主机四段抽汽)辅助蒸汽其他汽源每个单独的高压/低压阀配备自己的执行器,执行器接收来自汽轮机数字式电一液调节系统MEH的信号.通过MEH的软件完成上面框图所示的性能.3给水泵汽轮机控制系统的组成给水泵汽轮机的控制包括汽机的起,停,汽机的调速和稳速,汽机运行各参数的检测以及汽机的超速等保护.控制系统大至可分为:MEH的核心是在设计运行范围内能满足系统要求的转速调节回路,调节器能接受来自锅炉给水

5、控制系统的420mA的信号,能够单机或并列运行.MEH还包括转速设定值,升速率,限值设定,阀门切换,试验,汽机的超速试验等.包括汽轮机的超速保护,轴承温度高,油压,真空度低等联锁保护.给水泵,汽轮机的振动,位移,偏心检测及联锁.4.在DCS中完成的带联锁的电动盘车,油系统交流主,辅油泵和直流事故油泵的控制,输油泵及油箱液位,温度,油雾抽吸风机的控制等.?2?针对给水泵汽轮机的特点,给水泵汽轮机控制系统的硬件配置如下图.图2控制系统配置图控制系统MEH,ETS硬件采用西屋/OVATION系统.成过程控制中的通讯,数据采集,回路和顺序等控制功能.MEH系统配置的操作员站,用站,是控制应用软件的图形

6、组态调试,系统监视,维护和专用工具.I采用Epm公司MMS6000系列产品.4给水泵汽轮机的数字式电一液调节系统删给水泵汽轮机的数字式电一液调节系统MEH以汽轮机为控制对象,MEH的主要任务是接受来自锅炉控制系统(ccs)的指令,通过运算,输出调门开度指令信号,控制给水泵汽轮机的转速来控制给水流量以满足锅炉给水的要求.给水泵汽轮机控制系统MEH包括系统配套的就地仪表,计算机控制部分及液压伺服系统.每台给水泵汽轮机的计算机控制系统由一套冗余CPU和一套输入/输出模件,通讯接口,冗余电源以及操作员站和工程师站组成.1)转速输入:包括转速采样,转速信号处理,故障判断2)启动控制:开关主汽门控制3)操

7、作方式选择:包括MEH操作员手,自动控制和远程锅炉给水自动控制选择,以及机械和电超速试验,速关阀关闭试验,电磁阀在线试验,阀门校验等各种功能试验4)转速控制:目标转速及升降速率的设定和限制,转速自动过临界控制,转速PID调?3-节5)超速保护控制功能,包括机械和电超速试验,超速保护跳机,转速信号故障6)阀位输出控制:包括高低压阀门开度控制,阀门位置反馈7)盘车装置:带联锁的电动盘车装置8)操作,报表,趋势打印等管理9)完善的通讯能力:包括与DCS,DEH等系统的自由通讯1)就地自动控制:转速自动控制方式是自动调节常用的方式之一,运行操作人员根据汽轮机运行状态及操作程序,通过操作员站改变目标转速

8、和升降速率,给定转速随目标转速的变化而变化,MEH对实际转速和给定转速的差值进行PID运算,输出控制信号到执行器,改变调阀油动机的位置,控制进入汽轮机的蒸汽流量,使汽轮机的转速发生变化.2)远程锅炉给水自动控制(遥控):在启动过程完成且满足投遥控条件后,可通过操作员站投入远程锅炉给水自动控制(即遥控)方式,此时,MEH仅作为一执行器,接受来自锅炉控制系统的420?nA转速控制信号,送控制回路,作为转速控制目标值.3)操作员手动控制:手动控制为开环控制方式,操作人员通过操作员站阀位增减按钮直接控制调节汽阀开度.投入自动控制或手动方式信号时,将切除锅炉给水自动控制方式.无论切换何种运行方式,都保证

9、系统的平稳即无扰切换.给水泵汽轮机MEH系统控制框图如下.?4?图3MEH系统控制框图汽轮机运行中,MEH调节器给定转速与实际转速比较,经PID调节运算后,输出高低压阀门控制信号,控制调节阀开度,改变汽轮机的转速,使实际转速跟随给定转速.1)转速给定转速给定计算是将一输入的阶跃信号(转速目标值),根据所设定的升速率与升速率限定值转变为一系列阶梯斜坡(转速给定)值.汽轮机启动过程中,开主汽门后,根据汽机状态可选择就地自动控制或操作员手动控制锅炉控制系统的转速控制信号.切换到操作员手动控制方式时,自动跟踪实际转速,然后由操作人员直接给出调阀开度信号.在汽机跳闸时,转速目标值为零.2)转速实际值汽轮

10、机装有三个转速探头,转速输人信号控制回路对三个转速信号进行三取二,取中间值作为汽机转速反馈信号.3)转速控制转速给定值与汽机转速反馈信号相比较后,经PID调节后,输出汽机转速控制信号至高,低压调阀控制汽机运行.4)调阀的控制程来控制蒸汽调阀的开度.执行机构是一种电液传感器.通过一个两线圈极化的螺线管,一个永久性的磁铁,一个线管磁引力产生相应的改变.电流的降低使磁引力下降,这导致了与中心弹簧反向的力的减负荷活塞上的供应压力会引起输出轴沿负方向旋转.当输出轴旋转时,其运动紧跟着反馈连配有一个带弹簧复原的单作用伺服油缸.油以供给压力并且复原弹簧推动伺服活塞的底部,使伺服活塞朝负的方向移动.活塞的移动

11、控制了蒸汽调阀的开度.在油压损失时,复原弹簧把伺服活塞恢复到闭合的位置.当放大器不使用时,它也使控的.5给水泵汽轮机控制操作并可作为单元DCS操作人员工作站的备用设备.?显示,操作,管理,数据存储的人系统接口.1)操作员通过操作员站可以实现:过程监控报警,报告的管理过程趋势的分析历史数据的存档记录与报告的产生全系统级的诊断面对应用的帮助功能2)操作员站作为人系统接口,过程监视和控制是主要功能,它形象地提供过程,系统,操作状态等参数和图型的显示,MEH系统操作员站的主要操作匦面包括:汽机控制:包括起停控制,操作方式选择,目标转速及升降速率设定,汽机转速和阀指令及反馈显示,趋势曲线图,MEH停机首出信号等.汽机超速试验:包括超速试验方式选择与试验的运行操作等.小机ETS画面:包括油压,真空度,轴承温度,轴振动,位移联锁保护与首出.6小结作为主要辅机,1000MW超超临界燃煤机组配套用的锅炉给水泵汽轮机的制造成功使我国大