汽轮机REXA执行器DEH系统(系统应用)

1、汽轮机汽轮机REXA执行器执行器DEH系统系统 沈阳东北电力调节技术有限公司沈阳东北电力调节技术有限公司 （系统应用）（系统应用） 概述概述n采用REXA执行器作为转换装置的汽轮机REXA执行器DEH系统，在新机组的设计和汽轮机调节系统的改造中被广泛应用。n应用机组的容量有：1MW、6MW、9MW、12MW、25MW、50MW、75MW、100MW、145MW、200MW、320MW、362MW；n机组的类型有：凝汽式、背压式、一段可调整抽汽式、二段可调整抽汽式、三段可调整抽汽式、抽背压式、后置式、再热式、超临界机组以及驱动给水泵、压缩机等汽轮机，包括抗燃油DEH系统的改造。概述概述n基本上覆

2、盖了哈汽、东汽、上汽、北重、武汽、南汽、杭汽、青汽，以及GEC、列宁格勒、乌拉尔、乌克兰等制造厂生产的各类型机组和各类型调节系统。n投运的系统均已通过了电网一次调频功能的入网试验。对典型机组进行了系统静态、动态的考核试验，以及具有特殊要求的孤网、带厂用电运行的考验，取得了成功的应用业绩。1.典型机组应用实例典型机组应用实例 凝汽式机组凝汽式机组 n某发电厂12号机组为哈尔滨汽轮机厂生产的51-100-6型100MW凝汽式汽轮机，2002年11月机组大修期间，在通 流部分改造的同时，采用REXA执行器力驱动执行机构、新华控制公司XDPS-400控制器，对该汽轮机调节系统进行了改造。1.典型机组应

3、用实例典型机组应用实例 凝汽式机组凝汽式机组n于2002年12月11日一次启动成功，实现了机组DEH系统设计功能，并进行了机组起动、负荷扰动、机炉协调控制、保护系统和甩负荷试验等考核试验，其性能、功能均达到了设计和标准要求，考核试验结果汇总于表1。系统投入至今，运行正常，未发生过任何故障，取得了满意的改造效果。 转速波动r/min负荷波动MW油动机延时时间s油动机关闭时间s在最大升速率下转速超调量r/min甩100%负荷最高转速r/min动态超调量 %10.30.070.28331705.7表1 考核试验汇总1.典型机组应用实例典型机组应用实例 凝汽式机组凝汽式机组图2 机组热态启动曲线目标转

4、速实际转速执行器开度给定转速油动机开度图1 100MW凝汽式机组改造后外形图主蒸汽压力给定负荷实际负荷执行器开度油动机开度图3 机炉协调控制方式下负荷响应曲线图4 机组负荷自动控制方式下负荷响应曲线主蒸汽压力给定负荷实际负荷油动机开度执行器开度020406080100120151 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551 601 651 701 751 801 851 901 951 100110511101时间（秒）%123451.典型机组应用实例典型机组应用实例 背压式机组背压式机组n某热电厂4号机组为北京重型电机厂生产的B25型25MW背压式汽轮机，

5、该机组长期以来存在着频繁、大幅度滑负荷等缺陷，严重影响 机组的安全运行。n在机组大修期间，采用REXA执行器力驱动执行机构、和利时MACS-控制器，对该汽轮机调节系统进行了改造。n于2001年7月12日一次起动成功。进行了DEH功能、性能考核试 验、负荷扰动试验和甩负荷试验，均达到了设计和标准要求，考核 试验结果汇总于表2。系统投入至今，运行正常，未发生过任何故 障，取得了满意的改造效果。1.典型机组应用实例典型机组应用实例 背压式机组背压式机组转速波动r/min负荷波动MW背压控制精度MPa甩100%负荷最高转速r/min动态超调量%10.10.0131856.2表2 考核试验汇总表图5 背

6、压式机组改造后外形图转速OPC信号油动机行程油开关跳闸信号 图6 背压机组甩100%负荷试验曲线1.典型机组应用实例典型机组应用实例 一段可调整抽汽式机组一段可调整抽汽式机组n某热电厂3号机组为武汉汽轮机厂生产的C12-5/0.3型12MW一 段可调整抽汽式汽轮机，该机组自投运以来，存在滑负荷、加 减负荷困难、甩负荷性能差等缺陷，严重威胁机组安全运行。在 机组大修期间，采用REXA执行器为转换装置、日立HIACS-3000分散控制系统组件的控制器，对该调节系统进行了改造。n于2000年9月27日一次起动成功，进行了DEH功能、性能考核 和甩负荷试验，均达到了设计和标准要求，考核试验结果汇总于表

7、3。系统投入至今，运行正常，未发生过任何故障，取得了满意的改造效果。1.典型机组应用实例典型机组应用实例 一段可调整抽汽式机组一段可调整抽汽式机组转速波动r/min负荷波动MW抽汽压力控制精度MPa甩100%负荷最高转速r/min动态超调量%10.10.0131565.17表3 考核试验汇总图7 一段可调整抽汽式汽轮机改造后外形图1.典型机组应用实例典型机组应用实例 三段可调整抽汽式机组三段可调整抽汽式机组n某热电厂1、2号机组为俄罗斯乌拉尔汽轮机制造厂生产的140/165130/52型、一段可调整工业抽汽、两段可调整采暖抽汽、两缸、单轴、单排汽140MW/167MW汽轮机，采用电液并存联合调

8、节电液调节系统。n该机组于97年12月投产以来，存在着机、炉、电控制设备不匹配，运行可靠性差，尤其是汽机岛控制系统落后，液压控制系统结构复杂，维护工作量大、调整较为困难、故障率较高。为进一步提高机组整体自动化水平，简化液压系统结构，提高机组运行的可靠性，在机组DCS改造的同时，采用REXA执行器力驱动执行机构、ABB -INFI90分散控制系统组件的控制器，对该机组调节系统进行了改造。 1.典型机组应用实例典型机组应用实例 三段可调整抽汽式机组三段可调整抽汽式机组n于2004年10月13日投入运行，机组一次起动成功，投运至今一切正常，其控制指标均达到了设计和标准要求。机组在额定参数下事故甩80

9、MW负荷，机组最高转速为3092r/min，从未因DEH故障而发生非计划停机事故，取得了预期的改造效果。REXA杠杆OPC油压力油 回油图8上段隔板油动机力驱动机构结构图REXA杠杆OPC油压力油回油图9下段隔板油动机 力驱动机构结构图REXA杠杆OPC油压力油回油图10 高、中压油动机力驱动执行机构结构图1.典型机组应用实例典型机组应用实例 再热式机组再热式机组n某发电厂8号机组为哈尔滨汽轮机厂生产的200MW中间再热式汽轮机，在机组高、中压缸通流部分改造的同时，采用REXA执行器力驱动执行机构、日立HICAS-5000/M分散控制系统组件的控制器，对该机组调节系统进行了改造。n于2003年

10、11月24日系统投入运行，实现了远方挂闸和开主汽门、自动升速控制、初负荷控制、并网、负荷控制、机炉协调控制，并进行了RB、保护系统等功能试验，均达到了设计和标准要求，试验结果汇总于表4。系统投入至今，运行正常，未发生过任何故障，取得了满意的改造效果。 1.典型机组应用实例典型机组应用实例 再热式机组再热式机组表4 试验结果汇总转速波动r/min负荷波动MW主汽门关闭时间s高压油动机关闭时间s中压油动机关闭时间s在最大升速率下转速超调量r/min甩100%负荷最高转速r/min（东方机组）动态超调量%110.20.2590.32331495.0 图13 升速曲线图11 高压油动机改造后的外形图图

11、12 中压油动机改造后的外形图1.典型机组应用实例典型机组应用实例 再热式机组再热式机组图15 协调工况负荷扰动试验曲线控制信号高压油动机行程目标负荷给定负荷实际负荷主蒸汽压力主蒸汽压力控制信号执行器行程油动机行程目标负荷给定负荷实际负荷 图14 MFT跳闸RB工况试验曲线1.典型机组应用实例典型机组应用实例 超临界机组超临界机组n某A电厂1、2号机组和某B电厂1、2号机组为乌克兰哈尔科夫汽轮机厂()生产的K-320-23.5-4型320MW超临界机组，单轴、三缸双排汽结构汽轮机，直流锅炉，主蒸汽压力23.5MPa、主蒸汽温度540、再热蒸汽压力3.69 MPa、再热蒸汽温度540。采用电液并

12、存联合调节电液调节系统，2.7MPa透平油、脉冲泵调速器、全液压型调速系统。 1.典型机组应用实例典型机组应用实例 超临界机组超临界机组 图16 液压调速系统原理图1.典型机组应用实例典型机组应用实例 超临界机组超临界机组n于2003年10月利用机组大修的机会，采用REXA执行器力驱动执行机构，西屋OVATION分散控制系统组件控制器，对汽轮机调节系统实施了改造。n机组一次起动成功，实现了起动升速、并网、带负荷全过程控制，以及机炉协调控制。进行了RB试验、OPC超速限制试验和保护试验。其控制指标均达到了设计和标准要求，试验结果汇总于表5。n系统投入至今一切正常，取得了预期的改造效果。 1.典型

13、机组应用实例典型机组应用实例 超临界机组超临界机组表5 试验结果汇总序号项目 单位 实际 原系统 标准1转速波动 r/min1 1.8 32负荷波动 MW0.51.53主蒸汽压力偏差 MPa0.10.3*4最大升速率，转速超调量 r/min365油动机关闭时间 s0.250.50.36油动机行程左右偏差 mm20注： *-中速磨直吹式制粉系统汽包锅炉协调控制系统应满足的调节品质要求1.典型机组应用实例典型机组应用实例 超临界机组超临界机组图17 机组改造后高压油动机外形图图18 机组RB试验曲线功率右侧高压油动机左侧高压油动机控制信号压力给定时间 图19 机组起动曲线实际转速给定转速3000r

14、/min中压油动机2400r/min1300r/min右高压油动机左高压油动机主蒸汽压力时间2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造12MPa抗燃油系统抗燃油系统n某发电厂1、2号机组为英国GEC ALSTHOM汽轮发电有限公司 生产的亚临界中间再热、单轴、三缸、双排汽、凝汽冲动式 362.5MW汽轮机，采用12MPa抗燃油DEH系统。n该机组于1991年12月28日投入运行，曾多次发生因抗燃油油质 污染造成电液伺服阀堵塞、卡涩，引起阀门自动关闭、机组甩负荷等事故，已对机组的安全运行构成了极大威胁。另外，专用电液伺服阀价格较贵，且已无备品，电子控制系统已无备件来源，为此，于2005年对该系统进

15、行改造。2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造12MPa抗燃油系统抗燃油系统定位阀电液伺服阀错油门电磁阀隔离阀压力油保护油排油油动机活塞杆反馈LVDT泄放阀图20 改造前调节汽门油动机结构图2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造12MPa抗燃油系统抗燃油系统油动机活塞杆REXA执行器反馈杠杆 图21 改造后调节汽门油动机结构图2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造12MPa抗燃油系统抗燃油系统图23 负荷自动控制曲线主汽压力实际负荷给定负荷REXA控制指令图24 机组冷态起动升速曲线 实际转速给定转速目标转速REXA控制指令升速率 图22 机组改造后外形图2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造

16、系统改造5MPa抗燃油系统抗燃油系统n某发电厂1、2号机组为乌克兰生产的亚临界300MW再热式汽轮 机。分别于2008.年6月、2011.年6月在机组大修期间，采用REXA执行器力驱动机构、ABBINFI90 OPEN分散控制系统组件控制器，对该机组进行了改造。n改造后机组一次启动成功，系统投入至今，运行稳定。2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造5MPa抗燃油系统抗燃油系统 图25 油动机结构图图26 改造后油动机结构图REXA执行器杠杆压力油OPC保护油油动机错油门2. 抗燃油抗燃油DEH系统改造系统改造5MPa抗燃油系统抗燃油系统图27 高压油动机改造后外形图图28 中压油动机改造后外

17、形图3. WOODWARD DEH系统改造系统改造n某焦化厂4 号机组为南京汽轮机厂生产的15MW/凝汽机组，采用WOODWARD控制器，TM 505伺服机构，该机组在3000r/min下转速摆动约30 r/min，定速困难。于2010年9月，采用REXA执行器力驱动机构、WOODWARD控制器，对其进行了改造。n改造后在3000r/min下转速波动约1r/min，消除了机组定速困难的缺陷，提高了系统工作稳定性，简化了系统结构，提高了系统抗油质污染能力和抗油源干扰能力，取得了预期改造效果。 3. WOODWARD DEH系统改造系统改造图29 WOODWARD505 伺服机构工作原理事故油电磁

18、阀LVDT油动机错油门单向阀 电液驱动器 阀位控制器(3.5MPa)关开压力油(1.0MPa)回油 弹簧 弹簧控制信号压力油(1.0MPa)(420mA)(20160mA)(420mA) 供油系统3. WOODWARD DEH系统改造系统改造 图30 REXA执行器伺服机构关开油动机错油门REXA执行器压力油回油控制信号压力油OPC电磁阀杠杆OPC保护油(420mA)节流孔节流孔单向阀(1.0MPa)4.福伊特电液转换器福伊特电液转换器DEH系统改造系统改造n某钢厂自备电厂一台杭州汽轮机厂生产的9MW/背压机组，制造厂标准配置采用和利时MACS-V控制器，德国福伊特（VOITH）电液转换器。n

19、根据用户要求更改了标准设计，采用REXA执行器力驱动执行机构取代了福伊特电液转换器伺服机构，对其进行了改造。 图31 为TM伺服机构工作原理图（杭汽）压力油电液转换器油动机错油门控制信号节流逆止阀反馈装置汽门脉冲油4.福伊特电液转换器福伊特电液转换器DEH系统改造系统改造4.福伊特电液转换器福伊特电液转换器DEH系统改造系统改造图32 REXA执行器反向驱动力驱动执行机构（杭汽）控制连杆杠杆油动机错油门REXA执行器控制信号油动机活塞杆压力油OPC保护油汽门5. DDV阀阀DEH系统改造系统改造200MW机组机组n某热电厂3、4号机组为俄罗斯乌拉尔汽轮机制造厂生产的 200MW一段可调整抽汽式

20、汽轮机，采用DDV阀为电液转换装置、ABBINFI90 OPEN分散控制系统组件控制器、透平油DEH系统。系统投运以来，经常发生由于控制器故障或DDV阀卡涩，造成机组非停事故。5. DDV阀阀DEH系统改造系统改造200MW机组机组n由于REXA执行器力驱动机构具有自动保位功能，在DEH控制器故障或控制系统失电时工况下，仍能保持阀位和负荷不变，保证机组发供电，以及具有抗油质污染能力强、高可靠性等特点。n因而两台机组分别于2006年10月和2007年9月，采用REXA执行器力驱动机构取代DDV阀，对DEH系统进行了改造。n改造后系统投入运行至今，运行稳定，从未发生过由于DEH系统故障造成机组非停

21、事故，取得了预期的改造效果。5. DDV阀阀DEH系统改造系统改造100MW机组机组n某热电厂5、6、7号机组为哈尔滨汽轮机厂生产的100MW凝汽式汽轮机，5、6号机组采用REXA执行器力驱动机构、FOXBORO分散控制系统组件控制器、透平油DEH系统，7号机组采用以DDV阀为电液转换装置、FOXBORO分散控制系统组件控制器、透平油DEH系统。5. DDV阀阀DEH系统改造系统改造100MW机组机组n该厂对两种类型的系统进行了对比，5、6号机组DEH系统运行稳定、可靠性高；对油质无要求，维护工作量小；REXA执行器力驱动机构安装完毕即可投入运行，调整工作量小；7号机组调整、维护工作量大，在机

22、炉协调运行方式下DEH系统摆动，限制了机炉协调运行方式的正常投入。n通过比较分析，7号机组于2007年采用REXA执行器力驱动机构取代了DDV阀，对DDV阀DEH系统进行了改造。取得了预期的改造效果。6. 直接驱动力执行机构的应用直接驱动力执行机构的应用（1）（1）拖动热泵汽轮机）拖动热泵汽轮机 n某电厂1、2号机组为日本三菱350MW亚临界燃煤发电机组，3、4号机组为美国西屋350MW亚临界燃煤发电机组，由于地区供热需要，四台汽轮机进行了中低压连通管打孔抽汽改造，每台机组均设置了一台青岛汽轮机厂生产的1MW汽轮机，用以拖动热泵。n汽轮机调节系统采用REXA执行器直接驱动力执行机构、WOODW

23、ARD控制器、无液压油源的控制系统。由于REXA执行器直接控制调速汽门，无需庞大的液压系统，简化了系统结构，提高了系统运行的可靠性。于2009年投入运行至今，取得了预期的应用效果。 6. 直接驱动力执行机构的应用直接驱动力执行机构的应用（1）REXA执行器支点 弹簧座 汽门 REXA控制箱 杠杆 图33 拖动热泵汽轮机REXA执行器现场安装图6. 直接驱动力执行机构的应用直接驱动力执行机构的应用（2） （2）拖动压缩机汽轮机拖动压缩机汽轮机n某石化炼油厂加氢循环压缩机，拖动压缩机的汽轮机调节系统，采用伍德瓦特离心飞锤调速器、全液压型调节系统，离心飞锤调速器直接控制动力油缸，通过杠杆机构驱动调节

24、汽门，控制汽轮机转速，以风压为对象实施调节与控制，通过风压给定控制压缩机输出负荷。n汽轮机额定转速为11500 r/min，转速调节范围为额度转速的56%105%，经减速后测速齿轮拾取的额度转速为1394 r/min，转速调节范围为781 r/min 1464r/min。6. 直接驱动力执行机构的应用直接驱动力执行机构的应用（2）n该机组已运行30余年，汽轮机调节系统稳定性较差，汽轮机转速波动约200r/min，直接影响风压的稳定运行。n为简化系统结构，提高汽轮机调节系统运行的稳定性，于2010年9月采用REXA执行器直接驱动力执行机构、康吉森控制器，取消油系统，对原液压调节系统实施了改造。n

25、系统改造后，为无液压油源的控制系统，简化了系统结构。汽轮机转速波动约20r/min，提高了系统运行的稳定性和空载控制转速，取得了预期的改造效果。6. 直接驱动力执行机构的应用直接驱动力执行机构的应用（2） 图34 拖动压缩机汽轮机REXA执行器现场安装图REXA执行器杠杆系统汽门7. MEH系统应用系统应用 （1）n某电厂1、2号机组给水泵汽轮机为上汽厂生产的6MW凝汽变速式汽轮机，采用HIACS-5000/M控制器、透平油电液并存MEH系统。n为进一步提高机组自动化水平和运行可靠性，两台机组分别于2008年、2009年采用REXA执行器力驱动执行机构、HIACS-5000/M分散控制系统组件

26、控制器，对其原MEH进行了改造。n系统改造后运行稳定，能满足给水系统运行要求，取得了预期的改造效果。 7. MEH系统应用系统应用 （1） REXA执行器压力油杠杆活塞杆图35 REXA执行器力驱动执行机构油动机原理图7. MEH系统应用系统应用 （2）n某电厂2、4号机组驱动给水泵汽轮机，为北京良乡电力修造厂提供的全液压型调节系统，后经上海汽轮机厂采用以力马达碟阀式电液转换器、单侧进油油动机、FOXBORO控制器的透平油MEH控制系统，对该系统进行了改造。n为进一步提高系统运行的可靠性、稳定性和液压系统对油质的抗污染能力，分别于2006年、2007年采用REXA执行器取代力马达碟阀式电液转换器、 REXA执行器反向驱动单侧作用油缸执行机构、HIACS-5000/M分散控制系统组件控制器，再次对其原MEH进行了改造，取得了预期的改造效果。 7. MEH系统应用系统应用 （2）图36 MEH系统 力驱动执行机构原理图回油压力油保护油 MEH信号错油门油动机杠杆REXA执行器