汽轮机rexa执行器deh系统(系统简介).ppt

汽轮机rexa执行器deh系统 系统简介 1 概述 汽轮机调节系统是电厂自动控制系统的重要组成部分 是机组自动化改造的基本内容之一 目前汽轮机deh系统有透平油deh系统和抗燃油deh系统 电液转换装置是deh系统的关键部件 对油质要求相对较高 易受油质污染 堵塞 卡涩故障较为突出 是影响deh系统运行可靠性的薄弱环节 1 概述 为进一步简化系统结构 提高电液转换装置和系统的抗污染能力 采用以自容式执行器 rexa执行器 为转换装置 组成汽轮机rexa执行器deh系统 该系统已成功的应用于新机组的设计和老机组改造 并在凝汽 背压 抽汽 再热机组 以及驱动给水泵等工业汽轮机上得到了广泛应用 该系统通过了原国家电力公司组织的技术鉴定 并取得了专利证书 2 系统功能基本控制功能 1 机组转速控制 2 机组功率控制 3 可调整抽汽压力控制 4 背压控制 背压机组 5 同期控制 6 初始负荷控制 7 一次调频功能 8 电网自动发电控制 agc 9 手动或自动快速减负荷功能 rb 10 机炉协调控制 ccs 11 远方挂闸和开主汽门 2 系统功能限制功能 1 超速限制 opc 2 主蒸汽压力降低限制 tpl 3 汽轮机真空降低负荷限制 4 功率限制 2 系统功能保护功能 1 机械超速保护 2 电超速保护 opt 3 接受汽轮机紧急跳闸系统 ets 指令 2 系统功能试验功能 1 超速保护试验 2 超速限制 opc 试验 3 汽门活动试验 4 汽门严密性试验 5 假同期试验 6 仿真试验 2 系统功能接口功能 1 自动同期接口 ass 2 遥控接口 agc 3 机炉协调控制接口 ccs 4 数据通讯接口 可与数据采集系统 das 或分散控制系统 dcs 共享资源 2 系统功能数据处理功能功能 1 运行参数的显示 记录 打印 诊断 报警和追忆 2 运行系统画面 运行参数的趋势图和运行指导 2 系统功能操作方式 1 自动方式 2 操作员自动方式 3 手动远方操作方式 阀位控制 4 后备控制方式 5 各种操作方式可实现无扰切换 3 控制系统标准配置 标准控制柜 操作员站 工程师站 操作盘台 冗余配置控制器 转速 功率 压力等重要信号采用三取二或二取一冗余处理 图1为控制系统的网络结构图 图2为deh系统典型操作画面 3 控制系统标准配置 3 控制系统标准配置 图2deh控制系统典型操作画面 3 控制系统选配控制器 可采用与机组一致的分散控制系统组件的控制器 可采用独立 专用的deh系统控制器 按电力行业标准 根据机组的具体要求 进行系统硬件配置和控制逻辑组态 已采用的控制器有 国电智深edpf 和利时macs macs iii macs focs 新华xdps 400 m 龙源正合lyzh 康吉森 日立hiacs 3000 hiacs 5000 m 西屋ovation abbinfi90 foxboro woodward honywell 以及我公司itc小型控制器 4 液压系统 采用无需外供控制油源 自容式执行器 rexa执行器 作为转换装置 杠杆反馈力驱动执行机构 无液压控制工质的液压控制系统 rexa执行器结构 rexa执行器是将电信号转换为力输出的转换装置 是无控制工质调节系统的关键设备 采用美国rexa公司生产的智能型机 电 液一体化执行器 由控制器和动力模块两部分组成 由智能可控电机独立的 封闭的 无阀液压控制系统组成 采用高度集成化 模块化 小型化设计 所有组件内部集成 一体化结构 rexa执行器工作原理 智能可控电机接受控制模块的功能指令 控制动力模块 以线性位移大力矩输出 驱动被控对象 同时通过自身位移反馈 完成调节过程 实现各种功能控制 rexa执行器动力模块工作原理 图6 a为油泵停止工作 执行器处于保位状态 图6 b为液压缸活塞向左侧输出位移工作过程 图6 c为液压缸活塞向右侧输出位移工作过程 rexa执行器特点 响应时间 0 04s mm 输入信号 4ma 20ma模拟量信号或脉冲量信号 大力矩输出 最大输出力约为1000kgf 独立封闭液压系统 无须外供油源 由微处理器实现智能控制 可灵活 简便 准确整定工作参数 具有失电情况下的各种安全机制 全开 全关 保位 可靠性高 可实现免维护 力驱动执行机构 力驱动执行机构由rexa执行器 杠杆反馈机构 错油门和油动机组成 根据基本结构形式工作原理的组合和扩展 可有不同的结构类型 以适应不同类型的汽轮机调节系统 力驱动执行机构结构 第一种结构 rexa执行器正向驱动力驱动执行机构 图7 杠杆一端通过滑动铰链与油动机活塞杆联接 杠杆另一端与通过铰链与控制连杆联接 控制连杆作用在错油门滑阀上部 rexa执行器通过铰链作用在近于控制连杆侧的杠杆上 固定的高压油作用在错油门滑阀下部 适用于错油门滑阀与油动机活塞动作方向相同的调节系统 力驱动执行机构结构 力驱动执行机构结构 第二种结构 rexa执行器反向驱动力驱动执行机构 图8 杠杆一端通过铰链与rexa执行器联接 杠杆另一端通过滑动铰链与油动机活塞杆相连 在近于rexa执行器侧 杠杆通过铰链与错油门滑阀控制连杆联接 并通过控制连杆作用在错油门滑阀上部 固定的高压油作用在错油门滑阀下部 适用于错油门滑阀与油动机活塞动作方向相反的调节系统 力驱动执行机构结构 力驱动执行机构结构 第三种结构 rexa执行器力驱动单侧作用油缸执行机构 图9 根据系统工作原理和结构要求 可采用rexa执行器正向驱动或反向驱动力执行机构 与单侧作用油缸组成rexa执行器力驱动单侧作用油缸执行机构 其工作原理与第一 二种结构基本相同 力驱动执行机构结构 力驱动执行机构结构 第四种结构 rexa执行器直接驱动力执行机构 图10 杠杆一端通过铰链与rexa执行器联接 杠杆另一端通过铰链与汽门门杆及操纵座弹簧操纵杆相连 杠杆支点位于杠杆中间 利用rexa执行器线性大力矩输出的特点 直接驱动调节汽门 对汽轮机实施调节与控制 适用于调节汽门提升力约 200 300 kg 各类小型汽轮机调节系统 力驱动执行机构结构 力驱动执行机构工作原理 1 加负荷过程 rexa执行器接受deh控制信号向下动作 杠杆以油动机活塞杆为支点 带动控制连杆向下移动 使错油门滑阀偏离中间位置 油动机在压力油的作用下向开启方向位移 控制调速汽门 在油动机向上移动的过程中 杠杆以rexa执行器为支点 带动控制连杆上移 错油门滑阀在其下部高压油的作用下跟随上移回中 完成加负荷过程 见图7 力驱动执行机构工作原理 2 减负荷过程 rexa执行器接受deh控制信号向上动作 杠杆以油动机活塞杆为支点 带动控制连杆向上移动 错油门滑阀在其下部高压油的作用下 跟随上移偏离中间位置 使油动机在压力油的作用下向关闭方向位移 控制调速汽门 在油动机向下移动的过程中 杠杆以rexa执行器为支点 带动控制连杆下移 使错油门滑阀回中 完成减负荷过程 力驱动执行机构特点 1 力驱动执行机构为机械力传递控制的力平衡系统 无传统液压放大机构脉动油传递控制信号 为无液压控制工质的液压控制系统 2 图11为典型ddv阀电液放大执行机构方框图 图12为典型电液伺服阀电液放大执行机构方框图 图13为rexa执行器力驱动执行机构方框图 力驱动执行机构特点 力驱动执行机构特点 如图11 12 13所示 在ddv阀和电液伺服阀液压放大执行机构中 其电液转换装置均在油动机环节的环内 力驱动执行机构的转换装置在油动机环节的环外 rexa执行器的位置输出仅受控于deh控制器 与油动机环节环内的工作状态无关 因而 提高了系统工作的可靠性 并对转换装置响应速度的要求相对较低 由于力驱动执行机构采用杠杆反馈 大力矩平衡系统 力驱动执行机构似为刚性结构 因而rexa执行器力驱动执行机构具有较高的定位精度和稳定性 以及抗干扰能力等特点 力驱动执行机构特点 3 在原透平油调节系统中 当错油门滑阀处于中间位置时 滑阀上部的油压作用力与滑阀自重之和与滑阀下部脉动油压作用力相平衡 在动态过程中若脉动油压变化0 1mpa 则作用在滑阀上的跟踪力约为16kgf 40kgf 由于提高了错油门滑阀下部油压 并为固定油压 则无论在稳态或动态工况下 滑阀在其下部高压油的作用下 始终保持有约100kgf 200kgf的向上作用力 因而 提高了错油门滑阀的跟踪力和抗油质污染能力 力驱动执行机构特点 4 rexa执行器输出力fr约1000kgf 向下作用在错油门滑阀上部 错油门滑阀在下部高压油的作用下 约有100kgf 200kgf的向上作用力 因而 rexa执行器可视为错油门滑阀向上作用力的死点 作用在错油门滑阀下部的油压作用力fcx约为滑阀上部的油压作用力fcs的2倍 因而其滑阀的静态平衡仅受控于rexa执行器的输出力fr 系统油压的波动对滑阀的静态平衡无任何影响 因而该力执行机构具有较高的工作稳定性和抗油压干扰能力 图14为错油门受力分析示意图 力驱动执行机构特点 超速限制系统 opc 第一种结构 设置opc超速限制阀组由冗余opc电磁阀和opc过渡阀组成opc超速限制阀组 图15 opc电磁阀动作 泻放opc控制油 开启opc过渡阀 泻放opc保护油 快速关闭调速汽门 危急遮断滑阀动作 直接泻放opc保护油快速关闭调速汽门 对于多只油动机的机组 将各油动机错油门滑阀下opc保护油相连 同时受控于opc超速限制阀组和危急遮断滑阀 适用于rexa执行器同向驱动力驱动执行机构 超速限制系统 opc 第一种结构 超速限制系统 opc 第二种结构 opc电磁阀与rexa执行器为一体化结构opc电磁阀与rexa执行器为一体化结构 由opc电磁阀和液压弹簧 或压缩弹簧 组成超速限制系统 图16 opc电磁阀接受机组甩负荷信号或安全油压力开关停机信号而动作 使rexa执行器油缸两侧油路相通而失效 同时联动rexa执行器置零 错油门滑阀在其下部高压油 或压缩弹簧 的作用下随动偏离中间位置 使油动机动作迅速关闭调速汽门 适用于rexa执行器反向驱动力驱动执行机构 以及rexa执行器直接驱动力执行机构 超速限制系统 opc 第二种结构 保护系统 opt 第一种结构 设置冗余opt电磁阀组设置冗余opt电磁阀组 与手动和远方停机电磁阀并联工作 图17 opt电磁阀动作 通过危急遮断滑阀 关闭主汽门和调速汽门实施停机 适用于rexa执行器同向驱动力驱动执行机构 保护系统 opt 第一种结构 保护系统 opt 第二种结构 设置冗余安全油压力开关保留机组保安系统 设置冗余安全油压力开关 在实施停机的过程中 安全油压力开关动作 联动opc电磁阀关闭调速汽门 适用于rexa执行器反向驱动力驱动执行机构 5 系统特点 1 系统结构简单 改造工作量小 安装 维护 调试方便 2 转换装置无需外供控制油源 无需油净化装置 简化了系统结构 3 系统抗油质污染能力 抗油源干扰能力强 具有较高的稳定性 4 可适用于抗燃油 透平油deh系统 5 提高了油动机错油门的跟踪力 利于防止滑阀卡涩 提高了工作可靠性 6 系统定位精度高 定位精度不受机械摩擦 电源波动 油压 油温等条件的影响 5 系统特点 7 保护系统结构简单 采用多重冗余设计 在各种运行工况下保护不消失 使机组具有较高的运行安全性 8 采用4ma 20ma标准控制信号 无需功率放大环节 易于接受任何控制系统的控制信号 9 可实现rexa执行器的在线维修或更换 10 当deh控制器故障或控制系统失电时 具有自动保位功能 保持阀位和负荷不变 因而在控制系统故障工况下 仍能保证机组供热和发供电 减少机组非停事故 6 系统改造内容保留的部套 主汽门 调速汽门 旋转隔板 油动机及凸轮配汽机构 挂闸 开主汽门系统 油系统及部套 保安系统和部套 6 系统改造内容取消的部套 调速器 压力变换器 同步器 可调整抽汽或背压调压器 油动机反馈油路 6 系统改造内容增加的设备 rexa执行器 杠杆机构 opc电磁阀 压力开关 压力变送器 功率变送器 磁阻变送器 位移变送器 deh控制柜 6 系统改造内容现场工作内容 封堵反馈油路 拆除取消的设备和封堵无用油路 rexa执行器和杠杆机构的安装 高压启动油泵出口与主油泵出口油路相接 以使机组在静止状态下和启动过程中向错油门滑阀下部供油 功率变送器 磁阻变送器 位移变送器 压力变送器 压力开关 deh控制柜 rexa执行器控制箱等设备安装以及相应电缆的铺设 7 应用业绩 采用rexa执行器作为转换装置的透平油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 应用机组的容量有 1mw 6mw 9mw 12mw 25mw 50mw 75mw 100mw 145mw