汽轮机DEH系统中REXA电液执行机构的应用浅析

发布时间:2010-10-27  点击数:3350
    汽轮机调节控制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。目前电液调节系统(DEH)改造型式多种多样,以高压抗燃油纯电液调节方式和透平油电液并存调节方式为最多,这两种改造方式都采用了需要由外部供油的电液转换装置,对油质的要求相当高,由于油质的污染,将会引起电液转换装置卡涩等故障,影响机组正常运行的安全性和可靠性。为了解决目前电液调节系统改造中存在的电液转换器易卡涩等问题,提出了把REXA电液执行器应用在汽轮机DEH系统中的技术方案。
一、REXA电液执行器
    REXA电液执行器是一种智能型机、电、液一体化执行器,该执行器自90年代初问世以来,就以其先进的设计思想、卓越的调节性能、可靠的工作品质备受关注。目前,REXA执行器已经被广泛应用于电力、冶金、造纸、管线、石化等行业,成为取代传统执行器以及解决现有执行机构不灵问题的理想产品。 
    REXA执行器由控制器和动力模块两部分组成。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或角位移输出大力矩,驱动被控对象。同时,通过位移反馈完成调节过程,实现各种功能控制。图1为REXA执行器构成图。

 

        图1 REXA电液执行器构成示意图
    执行器部分的核心是电液动力模块,该模块由马达、齿轮泵、流量配对阀、储油箱、加热器等构成。采用了专门的流量配对系统,使得执行器内部的流体压力不受外部负载大小和方向的影响,保持恒定;能够对控制信号迅速作出反应,输出平滑、操作精确。所有组件均与外部独立、封闭,高度集成,模块化、小型化设计。
    REXA电液执行器独特的内部结构使得该执行器具有其它执行器无法比拟的优点:
    (1)响应速度快,可达μs级;
    (2)可接受电流、电压或脉冲控制信号;
    (3)失电情况下具有多种可选择的安全机制(全开、全关、保位);
    (4)机电液一体化设计,无外接油源和管路,寿命长、免维护;
    (5)大力矩输出,最大可达10t
    REXA电液执行器的这些特点,满足了汽轮机DEH系统的要求,使之在汽轮机DEH系统中的应用成为可能。
二、REXA电液执行器在汽轮机DEH系统中的应用
    根据汽轮机组的具体情况,利用REXA电液执行器可构成多种形式的汽轮机DEH系统(纯电液调节系统或电液联合控制系统),实现机组自动升速控制、负荷自动控制、协调控制等DEH控制功能。下面以一台武汉汽轮机厂生产的C12-5/0.3一段可调整抽汽式汽轮机组为例,对几种应用方式分别予以介绍。 
    1、纯电液调节方式 
    1.1杠杆控制方式
    切除压力变换器和调压器以及一次、二次脉动油,在错油门下建立固定油压与弹簧力相平衡,将原液压反馈改为杠杆反馈,用REXA电液执行器通过杠杆驱动错油门(见图2)。REXA电液执行器接受DEH系统的控制信号,以油动机铰链为支点带动杠杆运动,控制错油门位移,使油动机动作,油动机位移的变化通过杠杆反馈使错油门回中,完成调节过程。

   图2 杠杆控制方式改造示意图 
   1.2、电液转换器控制方式 
    切除压力变换器和抽汽调压器,切除一次、二次脉动油,从主油泵出口油通过一固定节流孔作用在油动机滑阀下,建立脉动油压,此脉动油路与一控制阀相联,REXA电液执行器通过改变控制阀的排油控制油动机行程(见图3)。REXA电液执行器接受DEH系统的控制信号,改变控制阀的开度,从而改变油动机的脉动油压,使油动机滑阀动作,油动机行程变化通过液压反馈使错油门回中,完成调节过程。

    图3 电液转换器控制方式改造示意图 
   2、电液联合控制方式 
     2.1直接控制方式
     用同步器把压力变换器固定在某一位置,REXA电液执行器通过弹簧直接驱动油动机错油门,从而控制油动机行程(见图4)。REXA电液执行器接受DEH系统的控制信号,其力的作用使错油门偏离中间位置,油动机行程发生改变,油动机行程的变化通过液压反馈使错油门回中,完成调节过程。

图4 电液联合直接控制方式改造示意图 
     2.2、杠杆控制方式
     原液压系统不改动,用REXA电液执行器通过杠杆驱动错油门(见图5)。REXA电液执行器接受DEH系统的控制信号,以油动机铰链为支关开点带动杠杆运动,控制错油门位移,使油动机动作,油动机位移的变化通过杠杆反馈及液压反馈使错油门回中,完成调节过程。电调和液调系统均可独立实现转速和功率控制。
 
            图5 电液联合杠杆控制方式改造示意图
三、结论 
     截止到2002年6月,REXA电液执行器已经或正在多台汽轮机DEH系统中应用:辽宁北票发电厂3号机(单抽机组,电液联合直接控制,已完成)、沈阳热电厂3号、4号机(背压机组,电液转换器控制方式,已完成)、赤峰热电厂6号机(双抽机组,电液联合直接控制,正在实施)、佳木斯发电厂12号机(l00MW凝汽机组,纯电调杠杆控制方式,正在实施)。所有这些应用均实现了机组自升速控制、负荷控制等控制功能,DEH系统的转速控制精度0.1%,负荷控制精度1%,并增加了电超速保护。DEH改造后甩负荷试验转速飞升值均满足要求。 
    REXA电液执行器在汽轮机DEH系统中的成功应用,为汽轮机DEH改造提供了一种新的解决方案,具有推广价值。
    控制箱部分包括位置控制器、电源、马达驱动器、滤波器和一个终端。位置控制器是控制箱的核心,由一个8位微处理器、程序存储器EEPROM、数据存储器EEPROM,12位A/D转换器和一个3键5位显示板组成。执行器的输出位移大小、速度、加速度、死区等参数都在控制箱里面设定和调整。同时,控制箱还能对执行器的运行状态进行自动监测、诊断、报警和防护。

   参考资料 
   [1] 金以慧 过程控制[M] 清华大学出版社 1993
   [2] 马承民汽轮机调节保护系统[M] 东北大学出版社1995