引言

某電廠有1臺青島捷能30Mw背壓機組,汽輪機機組形式是高壓單缸、沖動式、非調(diào)整抽汽背壓式。調(diào)速系統(tǒng)采用的是數(shù)字式電氣液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH）,控制系統(tǒng)采用的是和利時MACs系統(tǒng),液壓部分是DDV閥、OPC電磁閥、錯油門、油動機結(jié)構(gòu)形式。供油系統(tǒng)包括主油泵及注油器等,主油泵出口的高壓油(2.0MPa）除供給調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)中各元件的經(jīng)常用油外,大部分供給注油器。此外,主油泵還供給油動機快速動作時所需的耗油。機組正常運行時DDV伺服裝置有卡澀現(xiàn)象,為保證機組安全穩(wěn)定運行,對該機組的調(diào)速系統(tǒng)進行了改造。

DEH系統(tǒng)的核心單元是電液轉(zhuǎn)換器,它和汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換器都必須提供輔助控制油站,對油的品質(zhì)要求特別苛刻,并且油源易受周圍環(huán)境污染,調(diào)節(jié)系統(tǒng)時常出現(xiàn)堵塞、卡澀問題,嚴重影響汽輪機的穩(wěn)定運行。所以,為提高電液轉(zhuǎn)換器的抗干擾特性,簡化原裝置構(gòu)造,進一步提高DEH系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,根據(jù)現(xiàn)場30Mw背壓機組的特點,采用REXA執(zhí)行器進行改造,通過杠桿驅(qū)動油動機、錯油門。

1REXA液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1.1REXA執(zhí)行器構(gòu)成及工作原理

1.1.1REXA執(zhí)行器構(gòu)成

REXA執(zhí)行器可分為兩個單元,由控制模塊與動力模塊兩部分組成。REXA液壓控制裝置是液壓輸出力的轉(zhuǎn)換裝置,可將儀表4～20mA信號轉(zhuǎn)換為機械力輸出,是機組調(diào)速系統(tǒng)改造的核心部件。

控制模塊主要完成執(zhí)行器輸出位移、速度、加速度、死區(qū)等參數(shù)的設(shè)定、調(diào)整和控制:對執(zhí)行器的運行狀態(tài)進行自動監(jiān)測、診斷、報警和防護。動力模塊是執(zhí)行器的核心,由馬達、齒輪泵、流量匹配閥、貯油箱、加熱器、油缸、位移傳感器等組成,采用高度集成化、模塊化、小型化的設(shè)計,所有組件內(nèi)部集成,一體化結(jié)構(gòu),無外部油管路,如圖1所示。

圖1REXA執(zhí)行器

1.1.2REXA執(zhí)行器工作原理

智能可控電機接受控制單元的功能指令,控制動力單元,以線性位移大力矩輸出驅(qū)動被控對象,同時通過自身位移反饋,完成整個調(diào)節(jié)過程,實現(xiàn)各種功能控制,如圖2所示。

1.2力驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)

將油動機反饋滑閥拆除,堵死原錯油門套筒上的動反饋油口,在錯油門滑閥最下面的臺階上開一個3mm的孔。新增REXA執(zhí)行器,使用機械杠桿連接,機械杠桿一側(cè)與機組油動機連接,另一側(cè)與機組前箱錯油門連接。REXA執(zhí)行器接受DEH系統(tǒng)控制信號,將其轉(zhuǎn)換為大力矩輸出的位移信號,控制油動機滑閥,通過機械杠桿反饋完成調(diào)節(jié)過程。

1.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理

(1）基于傳統(tǒng)的液壓執(zhí)行機構(gòu)仍具有良好的性能,集成型電液執(zhí)行器電液調(diào)節(jié)系統(tǒng),是在保留機組的執(zhí)行機構(gòu)、油系統(tǒng)及保安系統(tǒng)的前提下進行改造的,升級后的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖3所示。去除油動機反饋滑閥,將REXA執(zhí)行器采用機械杠桿固定在錯油門上部,DEH控制信號經(jīng)REXA執(zhí)行器轉(zhuǎn)換為力矩輸出的位移信號,控制錯油門滑閥,通過杠桿反饋完成調(diào)節(jié)過程,通過DEH系統(tǒng)實現(xiàn)機組掛閘和主汽門啟閉。

(2）加負荷過程:REXA執(zhí)行器接受DEH控制信號向上動作,杠桿以油動機活塞桿為支點控制錯油門滑閥上的頂桿向上動作,錯油門滑閥在1600N的作用下迅速向上動作偏離中間位置,使壓力油進入油動機活塞下部,機組油動機活塞在壓力油的影響下向上方移動,因此調(diào)節(jié)汽閥被開大。油動機活塞向上運行時,以REXA執(zhí)行器為支點,通過杠桿控制油動機錯油門滑閥回到中間位置,從而完成加負荷過程。減負荷過程與加負荷過程相反。

(3）OPC超速限制:OPC電磁閥正常不帶電關(guān)閉,封閉OPC泄油通道:通電時打開,泄OPC油,關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥,兩只OPC電磁閥并聯(lián)布置,任何一只打開就能泄掉OPC油,提高了安全性。當機組甩負荷或者超速103%時,將OPC雙聯(lián)電磁閥打開,迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門,以避免機組超速飛車事故的發(fā)生。

2應(yīng)用結(jié)果

2017年9月對該電廠30Mw汽輪機的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造成功,圖4是其機組啟動曲線,圖5是其機組自動控制下的負荷響應(yīng)曲線。

REXA執(zhí)行器與原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能分析比較,如表1所示。

3結(jié)語

某電廠青島捷能30Mw背壓汽輪機,于2017年9月機組大修期間,采用透平油無控制工質(zhì)REXA電液執(zhí)行器作為驅(qū)動裝置,對該機組液壓調(diào)速系統(tǒng)進行了升級改造。于2017年10月20日一次啟機成功,機組在空負荷及甩負荷試驗中均表現(xiàn)出良好的動態(tài)及靜態(tài)特性。截至目前,REXA調(diào)速系統(tǒng)無故障發(fā)生,獲得了令人欣喜的改造成果,具有較大的推廣價值。