一、200MW汽輪機(jī)
200MW汽輪機(jī)為我國早期開發(fā)的超高壓中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)于60年代，主要生產(chǎn)廠家為哈汽、東汽和北重，采用機(jī)械液壓式或全液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除調(diào)速器和調(diào)速器滑閥外，三廠產(chǎn)品調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本相同。
二、改造方案簡述
本改造方案為全功能改造的低壓透平油純電調(diào)控制方案，是一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
2.1 設(shè)計(jì)原則
1) 將高壓抗燃油純電調(diào)的設(shè)計(jì)思想全面引用到本方案。
2) 采用本公司的成熟技術(shù),特別是專利技術(shù)。
2.2 效果
1）新系統(tǒng)可以完全排除原液壓系統(tǒng)存在的問題和缺陷，優(yōu)化控制系統(tǒng)性能。
2) 簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)易于調(diào)試，調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的不定因素被減到最小。
3) 提高了控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化水平，便于制造，便于維護(hù)。
4) 功能配置接近高壓抗燃油純電調(diào)的水平。
2.3 特點(diǎn)
1) 低壓透平油純電調(diào)
2) DDV閥應(yīng)用
3) 每個(gè)油動(dòng)機(jī)配一個(gè)DDV閥
4) 調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)全面改造
5) 應(yīng)用MACS系統(tǒng)，與DCS一體化設(shè)計(jì)
■ 硬件一體化
■ 系統(tǒng)軟件一體化
■ 控制策略一體化
2.4 改造要點(diǎn)
1) 高、中壓油動(dòng)機(jī)共3只，每只配套一只DDV閥集成塊，構(gòu)成電液油動(dòng)機(jī)，可直接接受DEH控制器來的電氣信號(hào)，實(shí)現(xiàn)正常調(diào)節(jié)，快關(guān)控制和遮斷控制。電液油動(dòng)機(jī)技術(shù)為和利時(shí)公司專利技術(shù)，專利號(hào)為ZL 00 2 54529.2。
2) 高、中壓自動(dòng)關(guān)閉器共4只，每只配套一只電磁閥，構(gòu)成電液自關(guān)器，能直接接受DEH控制器來的電氣信號(hào)，實(shí)現(xiàn)正常開、關(guān)、活動(dòng)試驗(yàn)和遮斷控制。結(jié)構(gòu)上，四只電磁閥組成一只集成塊。
3) 按照高壓抗燃油純電調(diào)的設(shè)計(jì)思想對(duì)液壓保安系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其可以接受DEH控制器來的電氣邏輯信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方掛閘、開主汽門、閥門活動(dòng)試驗(yàn)，噴油試驗(yàn)，超速試驗(yàn)和閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)等操作。使機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行操作完全可以在操作員站上完成，不需要現(xiàn)場人員操作幫助。
4) 采用和利時(shí)公司的MACS大型分布式控制系統(tǒng)，構(gòu)成DEH控制器，實(shí)現(xiàn)全功能DEH控制策略。DEH與DCS為一體化設(shè)計(jì)，DEH為DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)站，與DCS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，資源共享。
操作員站和工程師站與DCS共用。
三、關(guān)于閥門管理
200MW汽輪機(jī)的凸輪配汽機(jī)構(gòu)，為混合調(diào)節(jié)，固定管理模式，其特征如下：
1） 低負(fù)荷階段為1#、2#閥同步開啟，為節(jié)流調(diào)節(jié)方式。在額定參數(shù)的情況下，當(dāng)1#、2#調(diào)節(jié)閥開足時(shí)，機(jī)組負(fù)荷約為60%。
2） 在高負(fù)荷階段，即1#、2#閥接近開足后，為3#、4#閥順序開啟，為噴咀調(diào)節(jié)方式。當(dāng)機(jī)組定壓運(yùn)行時(shí)，變負(fù)荷范圍主要落在這一階段，3#、4#閥順序開啟保證了變負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性。
3） 因此，混合調(diào)節(jié)方式將節(jié)流閥節(jié)與噴咀調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合在一起，具備了節(jié)流和噴咀調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。兩種調(diào)節(jié)方式自然過渡，不需其他切換控制手段，因而可以看作是一種固定模式的閥門管理。
4） 高壓抗燃油純電調(diào)的閥門管理模式為：低負(fù)荷階段為1#～4#閥同步開啟，為節(jié)流調(diào)節(jié)；高負(fù)荷階段轉(zhuǎn)換為1#、2#閥接近開足后，3#、4#順序開啟，為噴咀調(diào)節(jié)。兩種調(diào)節(jié)方式的轉(zhuǎn)換由閥門管理軟件來完成。實(shí)際上該軟件仍是參考200MW汽輪機(jī)凸輪配汽機(jī)構(gòu)特性設(shè)計(jì)的。
閥門管理的最終目的，是要解決啟動(dòng)過程中均熱過程快速性和運(yùn)行過程中部分負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性問題，凸輪配汽機(jī)構(gòu)已經(jīng)很好地解決了這個(gè)問題。不必再為追求可變模式閥門管理而選用高壓抗燃油系統(tǒng)。
四、DEH控制器
4.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成
本方案DEH控制器采用和利時(shí)公司MACS大型分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成，與DCS一體化設(shè)計(jì)。
4.2 控制器的主要功能
1）自動(dòng)掛閘
2）遙控開主汽門
3）自動(dòng)升速控制
4）自動(dòng)同期（接受自同期裝置信號(hào)）
5）并網(wǎng)，帶初負(fù)荷
6）升負(fù)荷控制
7）閥控方式
8）功控方式
9）壓控方式
10）CCS方式
11）一次調(diào)頻管理
12）甩負(fù)荷控制
13）負(fù)荷限制與閥位限制
14）主汽壓力限制
15）快卸負(fù)荷
16）假并網(wǎng)試驗(yàn)
17）超速試驗(yàn)
18）閥門活動(dòng)試驗(yàn)
19）閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)
20）遮斷系統(tǒng)試驗(yàn)
21）噴油試驗(yàn)
22）緊急手動(dòng)
23）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視
五、可靠性設(shè)計(jì)
5.1 可靠性設(shè)計(jì)原則
控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際電工委員會(huì)(IEC)汽輪機(jī)規(guī)范規(guī)定的“失效保護(hù)”和“安全自鎖”原則，對(duì)可能發(fā)生的誤操作有防范措施，失去動(dòng)力源時(shí)，機(jī)組能安全停機(jī)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，由MACS系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)予以保證。
5.2 可靠性設(shè)計(jì)措施
1）冗余設(shè)計(jì)
2） 電液油動(dòng)機(jī)集成塊的設(shè)計(jì)，保證DDV閥失電時(shí)，油動(dòng)機(jī)自動(dòng)全關(guān)
3） DDV閥的應(yīng)用，保證系統(tǒng)具有很好的抗污梁能力，提高了液壓系統(tǒng)可靠性
4） 測功信號(hào)采用數(shù)值濾波，能有效防止電網(wǎng)負(fù)荷擾動(dòng)引起的反調(diào)
5） 邏輯控制回路設(shè)計(jì)采取了互鎖措施，可以防止誤操作，防止轉(zhuǎn)子意外沖轉(zhuǎn)
六、改造效果
按本方案進(jìn)行的低壓透平油純電調(diào)改造，為全功能改造。經(jīng)過改造，控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，其功能配置和自動(dòng)化水平可達(dá)到高壓抗燃油純電調(diào)的水平。
高、中壓電液油動(dòng)機(jī)，能獨(dú)立定位，線性好，完全解決了原來的油動(dòng)機(jī)同步調(diào)整困難，線性差，漂移等問題。
高、中壓電液自關(guān)器、開、關(guān)控制準(zhǔn)確，活動(dòng)試驗(yàn)準(zhǔn)確可靠，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)操作。
保安系統(tǒng)的改造實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)掛閘、開主汽門、遮斷控制；電液互為冗余的超速保護(hù)系統(tǒng)大大提高了機(jī)組的安全可靠性。
可按預(yù)定順序自動(dòng)完成噴油試驗(yàn)，超速試驗(yàn)，汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)等操作，所有操作準(zhǔn)確可靠。
除緊急手動(dòng)停機(jī)外，所有操作都在操作員站完成，操作結(jié)果在操作員站作出相應(yīng)的顯示，完全不需要現(xiàn)場操作配合。
由于與DCS為一體化設(shè)計(jì)，在DCS中任何一臺(tái)操作員站均可監(jiān)視整臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行情況，和對(duì)DEH實(shí)施操作。
