淺談抽提裝置蒸汽透平發(fā)電機(jī)組控制的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

摘 要 本文結(jié)合重整抽提裝置蒸汽透平發(fā)電機(jī)組GB204501并聯(lián)替代過熱蒸汽減溫減壓閥的實(shí)踐，介紹TRICON系統(tǒng)在控制的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。重點(diǎn)介紹發(fā)電機(jī)組DEH控制系統(tǒng)主要功能。

關(guān)鍵詞 減溫減壓;GB204501;控制方案;增效節(jié)能

前言

在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)過程中，節(jié)能降耗是永恒的主題。為了有效地節(jié)省能量，重整抽提裝置將減溫減壓器入口的過熱蒸汽引入蒸汽透平發(fā)電機(jī)組，產(chǎn)生與減溫減壓器相同的作用，并且將能量損失轉(zhuǎn)化為電能。

1系統(tǒng)概述

本發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)是在原有抽提裝置SIS系統(tǒng)上擴(kuò)容增加一個機(jī)架，方案為EH油純數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH），采用美國TRICONEX公司的TRICON控制系統(tǒng)，再配上相應(yīng)的伺服模塊，構(gòu)成DEH控制系統(tǒng)。TRICON系統(tǒng)采用了三重冗余容錯（TMR）的硬件技術(shù)和成熟可靠的TRISTATION1131軟件技術(shù)， 具有完整的機(jī)組控制、連鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能。主要用于生產(chǎn)裝置的安全連鎖、汽輪發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)及壓縮機(jī)組等的控制[1]。

2DEH控制系統(tǒng)主要功能

DEH 的控制算法采用與DCS系統(tǒng)通用的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序及本系統(tǒng)的支持程序。應(yīng)用這些軟件，可按控制系統(tǒng)圖組態(tài)出DEH控制所需的實(shí)時(shí)控制回路、CRT畫面生成?？刂苹芈钒ǎ恨D(zhuǎn)速控制，功率控制，閥門開度控制，背壓壓力控制，防超速保護(hù)等。

2.1 機(jī)組啟動模式順序控制

ITCC系統(tǒng)使用專用的調(diào)速程序?qū)C(jī)組進(jìn)行多模式控制。共有停機(jī)、復(fù)位、啟動、暖機(jī)、升速、運(yùn)行、正常停機(jī)和超速8種控制模式，8種控制模式各有其相應(yīng)的進(jìn)入和退出程序條件。

2.2 轉(zhuǎn)速控制回路

調(diào)速控制是ITCC系統(tǒng)的核心功能，滿足高精度控制和快速動態(tài)響應(yīng)的要求。汽輪機(jī)啟動后，根據(jù)透平實(shí)際升速曲線和暖機(jī)階段劃分升速模式，確定各模式的速度范圍（即轉(zhuǎn)速目標(biāo)值）以及升速速率，再按照各升速模式包括臨界區(qū)時(shí)的升速速率向目標(biāo)轉(zhuǎn)速爬坡進(jìn)而產(chǎn)生實(shí)際轉(zhuǎn)速給定值，該值與實(shí)際轉(zhuǎn)速（經(jīng)過轉(zhuǎn)速探頭選擇計(jì)算產(chǎn)生）的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)運(yùn)算后輸出去控制調(diào)速閥，從而改變進(jìn)入透平的蒸汽流量，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

轉(zhuǎn)速控制回路包括轉(zhuǎn)速目標(biāo)值給定，轉(zhuǎn)速變化率給定，升速曲線的生成及選擇，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速測量及三取二邏輯，轉(zhuǎn)速不等率和不調(diào)頻死區(qū)設(shè)定，頻率同期的自動控制等。本回路承擔(dān)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制任務(wù)。

2.3 自動同期控制

根據(jù)汽輪機(jī)主機(jī)廠提供的升速曲線和升速速率，汽輪機(jī)從零轉(zhuǎn)速升到最小轉(zhuǎn)速，并迅速越過臨界轉(zhuǎn)速，達(dá)到正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速。當(dāng)汽輪機(jī)升速至同期速度范圍6974～7050轉(zhuǎn)速后，達(dá)到并網(wǎng)條件，DEH系統(tǒng)發(fā)出啟動電機(jī)指令，自動將機(jī)組控制到同期轉(zhuǎn)速。

2.4 負(fù)荷控制

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間程序自動使系統(tǒng)帶出負(fù)荷調(diào)控并轉(zhuǎn)到功率控制手動模式，可根據(jù)需要采用手動控閥方式，自動功率控制方式，完成升負(fù)荷過程。

（1）手動控閥回路

閥門開度控制回路包括高壓調(diào)節(jié)閥開度值給定，開度變化率給定，閥門開度測量及大選邏輯，閥位PI調(diào)節(jié)器，該回路構(gòu)成對高壓調(diào)節(jié)閥開度的控制，維持閥位為定值。

（2）并網(wǎng)帶初負(fù)荷控制

機(jī)組并網(wǎng)后，DEH系統(tǒng)自動增加給定值，使發(fā)電機(jī)自動帶上初負(fù)荷避免出現(xiàn)逆功率。

（3）功率控制回路

功率控制回路包括目標(biāo)功率值給定，功率變化率給定，一次調(diào)頻對功率給定的修正，最大功率限制及限制值給定，功率測量及三取二邏輯，功率PI調(diào)節(jié)器。本回路通過設(shè)置目標(biāo)功率來控制機(jī)組負(fù)荷，DEH采用發(fā)電機(jī)有功功率信號作為功率信號進(jìn)行功率閉環(huán)控制，維持機(jī)組負(fù)荷不變。

2.5 排汽壓力PID控制

在功率達(dá)到400MW后可進(jìn)行排汽壓力控制，DEH控制調(diào)門開度來維持排汽壓力不變。

排汽壓力控制與功率控制一樣，區(qū)別在于：功率控制為以調(diào)節(jié)負(fù)荷為主，排汽壓力隨動;排汽壓力控制為以調(diào)節(jié)排汽壓力為主，負(fù)荷隨動。功率控制和排汽壓力控制為無擾動切換。

3限制保護(hù)功能

3.1 負(fù)荷（功率）及閥位排汽壓力低限制

當(dāng)機(jī)組的工況需要對排汽壓力和功率控制進(jìn)行限制的時(shí)候，則可投用該功能，限制值由人工給定，DEH可自動將負(fù)荷（功率）、排汽壓力限制在高限以內(nèi)，調(diào)節(jié)閥閥位限制在給定值以下。當(dāng)被限制量達(dá)到限制值則調(diào)門會自動避讓保護(hù)，來實(shí)現(xiàn)限制功能。

3.2 防超速保護(hù)控制回路（OPC）

機(jī)組甩負(fù)荷解列時(shí)，DEH系統(tǒng)接受油開關(guān)跳閘輔助接點(diǎn)信號和轉(zhuǎn)速103%n0（7194）信號，經(jīng)邏輯運(yùn)算發(fā)出快關(guān)調(diào)門控制信號，迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，以減少轉(zhuǎn)換超調(diào)量，延遲一段時(shí)間（3S）或轉(zhuǎn)速<101%no（7054）后再自動開啟調(diào)節(jié)閥，并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速為額定工作轉(zhuǎn)速。

3.3 超速試驗(yàn)控制功能

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速生至6984轉(zhuǎn)后，OPC試驗(yàn)，電超速試驗(yàn)，機(jī)械超速試驗(yàn)，高調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)按鈕激活，點(diǎn)擊即可做相應(yīng)試驗(yàn)。

3.4 高調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)

試驗(yàn)主要作用于驗(yàn)證機(jī)組的閥門密封性，當(dāng)機(jī)組到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，點(diǎn)擊試驗(yàn)投入按鈕，機(jī)組的調(diào)門會關(guān)死（不停機(jī)），此時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速會下降，判斷依據(jù)是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)機(jī)組的轉(zhuǎn)速應(yīng)該能降至1000轉(zhuǎn)。

3.5 連鎖停機(jī)及首出報(bào)警功能

連鎖停機(jī)條件包括汽輪機(jī)超速三取二、潤滑油壓力低三取二、汽輪機(jī)軸振動高高、汽輪機(jī)軸位移高高、齒輪箱高、低速軸連接段振動高高、汽輪機(jī)排氣壓力低、電氣綜保故障跳閘、緊急停機(jī)按鈕、轉(zhuǎn)速故障判斷等。

4結(jié)束語

新增蒸汽透平發(fā)電組不但能夠滿足減溫減壓閥后工藝要求，而且還能對外輸出軸功率發(fā)電并網(wǎng)，目前蒸汽51T＼H，發(fā)電功率約1050kW＼H左右，所創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益可觀。

參考文獻(xiàn)

[1] 王學(xué)義.工業(yè)汽輪機(jī)安裝技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社， 2015：117.

作者簡介

崔博;畢業(yè)院校：遼寧石油化工大學(xué)，專業(yè)：控制理論與控制工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)就職單位：揚(yáng)子石化芳烴電儀車間，研究方向：化工儀表管理。