探討數字電調控制系統在媽灣電廠中的應用

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控制系統    時間:2014-03-11 13:36:30
探討數字電調控制系統在媽灣電廠中的應用簡介
    李鑫,何建華媽灣發電總廠,廣東深圳518052  媽灣發電總廠Ⅰ,Ⅱ期工程安裝了4台300 MW引進型燃煤發電機組。Ⅰ期2台機組採用美國貝利公……
探討數字電調控制系統在媽灣電廠中的應用正文
  李鑫,何建華
媽灣發電總廠,廣東深圳518052  媽灣發電總廠Ⅰ,Ⅱ期工程安裝了4台300 MW引進型燃煤發電機組。Ⅰ期2台機組採用美國貝利公司INFI-90分散控制系統(DCS)和國產首次一體化設計的數字電調控制系統(DEH)。Ⅱ期2台機組首次應用了ABB公司的PROCONTROL-P13組成的通用型數字電調控制系統(DEH)。1994年第1套全數字電調控制系統(DEH)投入生產以來,筆者對出現的技術問題有一定的經驗,在此願與同行共同探討。
1 媽灣發電廠INFI-90和PROCONTR-OL-P13系統結構
1.1 由INFI-90構成的數字電調控制系統(DEH)結構
該系統由分散控制系統(DCS)環路(LOOP)上一個控制站(PCU)的三個控制櫃組成,見圖1所示,共有8個主模件,其中3對冗餘模件分別執行轉速控制,自動控制和手動控制,一個主模件完成自啟動功能,一個主模件作轉子應力計算。除操作站(OIS)外,數字電調控制系統(DEH)配有專用輔助操作台。數字電調控制系統(DEH)與機組分散控制系統(DCS)實現了一體化,系統邏輯層次簡明,安全可靠性較高,整體設計合理。

1.2 ABB公司數字電調控制系統(DEH)結構

   PROCONTROL-P13模件組成的通用型數字電調系統由安全保護和自動控制兩部分組成,見圖2。數字電調控制系統(DEH)的安全保護功能由3個保護通道實現,軟、硬體均採用三取二邏輯;自動控制部分由2個基本控制器(BC)和2個自動控制器(AC)組成。硬體配置A,B,C,D,E5個控制站,由1個P14通信介面模件(CBA08)實現與DCSP14系統的通信功能。自動控制器只有基本控制器完好時才可投入,自動控制器一旦故障,系統自動退回至基本控制器方式。該系統最大特點是在DEH系統內設計了汽機全部保護功能,不同於INFI-90 DEH的主要保護功能及跳閘迴路由另外配套的危急保安系統(ETS)完成。
2 數字電調控制系統(DEH)的運行情況
2.1 加強動力單元(EH)油質管理和伺服閥(MOOG)的維護
a)數字電調易發生閥門動作不靈問題。伺服閥屬精密部件,在安裝調試前必須認真進行動力單元(EH)油箱、管道及EHC系統加壓流通的沖洗;
b)運行中做好油質監督工作,每月進行酸值、顆粒度等試驗分析,每半年按部頒標準進行所有項目試驗;
c)檢修時油動機和伺服閥等部件用專用清潔紙擦凈,密封包好,防止伺服閥出現磨損和EH部件污染腐蝕,伺服閥定期送廠家進行檢測及維修。
2.2 閥門校驗系統試驗標準化
a)認真編寫有關試驗規程及運行監督標準,在機組冷態進行閥門校驗及活動性試驗,熱態運行中定期進行帶負荷動態試驗;
b)每次大小修啟動均進行就地遠方打閘聯鎖保護,潤滑油及EH油壓低聯鎖保護,軸瓦溫度振動聯鎖保護、汽機超速保護等試驗工作;
c)Ⅰ,Ⅱ期機組均已定期進行汽門快關試驗,結果表明系統邏輯及裝置性能良好,能夠滿足電力系統安全、穩定運行的要求。
2.3 存在問題及解決方案
a)媽灣電廠引進型300 MW機組不能實現中壓缸熱態啟動,汽機中壓閥門設計為全開全關控制方式,但機組實際運行只有一種啟動方式。無論冷態、熱態都要將旁路關閉,否則中壓調門啟動全開時,通過旁路的蒸汽會使汽機運行超速,數字電調控制系統(DEH)失控。
b)Ⅰ期機組數字電調控制系統(DEH)使用初期,當掛閘前後及啟動給水汽泵時,出現動力單元(EH)油壓波動故障。經現場試驗確定,故障原因為伺服閥(MOOG)泄漏及隔膜閥動作不到位所致。後來通過調整增加提升閥彈簧緊力和加裝加壓油泵提高動作油壓,圓滿解決問題。
c)Ⅱ期數字電調控制系統(DEH)在運行中出現閥門大幅波動故障,原因是磁致位移式反饋裝置的電子元件受環境溫度影響所致(閥門反饋說明書允許的最高溫度為65℃,油動機局部環境溫度可達70℃)。經加裝冷卻風裝置后,運行2 a至今未再出現閥門波動故障。
d)一次調頻問題。為了適應廣東電網調峰要求,在調頻曲線上加了±10 r/min的死區,使媽灣電廠機組具有較好的調頻能力,但為了保持運行穩定,建議機組調節不要過分頻繁,且調頻時應注意監控抽汽壓力、汽包的水位。
3 媽灣電廠數字電調控制系統(DEH)的應用經驗
3.1 全數字電調控制系統(DEH)的先進性

   先進的數字電調必然是成熟的真正的開放型工業控制系統。媽灣電廠數字電調控制系統(DEH)從結構、硬體配置及軟體功能上充分顯示了以下特點:
a)採用分散式控制系統的設計思想,硬體軟體具有靈活性、通用性及易開發性。例如,由IN-FI-90構成的數字電調控制系統(DEH)具有例外報告信息的功能,ABBPROCONTROL-P13系統採用了LAN網路技術;
b)良好的人機介面。除備有專用DEH操作台外,運行操作站採用智能工作站(POS)和大屏幕CRT顯示。
c)數字電調控制系統(DEH)與分散控制系統(DCS)在硬體、軟體、通信、顯示等方面實現一體化,具備良好的應用開發條件。
3.2 以系統工程思想提高DEH系統安全可靠性 

   媽灣電廠採用的兩種數字電調控制系統最大區別在於汽機安全保護迴路的設計。由INFI-90構成的數字電調系統(DEH)只設計了部分保護邏輯判斷功能,主要保護迴路和BTG聯鎖信號採用硬線連接傳輸,配有專用危急保安系統(ETS)和後備手動功能。實際運行證明這種設計主題突出,系統層次分明,實現了成熟、可靠的控制功能。ABBPROCONTROL-P13數字電調控制系統(DEH)則充分發揮了DCS計算機的豐富資源,有利於數字電調控制系統(DEH)系統功能向深度和廣度擴展。
針對數字電調控制系統(DEH)特點和機組運行情況及其整體性、相關性、適應性等系統特徵,在實際工作中盡最大努力消除可能出現的誤動及完全可能出現的拒動。自1994年1號機組投產以來,不斷對數字電調保護系統進行完善,對保護設計作了許多合理的變更,如汽機軸溫軸振保護改造,Ⅱ期閥門偏差保護完善等。
3.3 數字電調系統軟體功能的優化
隨著控制理論和計算機技術的發展,DEH系統實現軟體優化已成為可能,這是提高機組運行水平和經濟效益的重要途徑。為了更好滿足電廠生產實際需要,結合媽灣電廠人才設備優勢,擬從下列方向進行DEH優化的探索工作。
a)轉速智能控制。汽機高壓缸啟動升速中,對高壓進汽門開度有一定限制。為防止出現升速緩慢,轉速調節振蕩等問題,在轉速邏輯中引進蒸汽參數、爐側油槍狀況等過程參數;在「轉速」概念中加入「加速度」概念,形成「智能化轉速控制器」,改變目前單純人工控制閥門升速率的方式。
b)閥門故障在線診斷。閥門卡澀是數字電調控制系統(DEH)中典型易發故障,應對有關部件進行在線診斷,發生較輕卡澀故障及時報警,防止故障擴大。
c)潤滑油泵智能聯鎖。充分利用數字電調控制系統(DEH)共享資源廣泛的優勢,對油壓信號等過程量進行「智能識別」,使備用設備的聯鎖由人工選擇變為機器智能監控,減輕對人的依賴性,全面提高系統應用水平。
4 結束語
數字電調控制系統(DEH)在我國大型火力發電廠中已被廣泛應用,其系統功能和運行可靠性對電廠生產至關重要。除製造工藝質量外,現場應用水平也十分重要。對系統不僅要「會用」,更應該「用好」,使之在電力生產中發揮最大的作用。

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