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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、非調整抽汽背壓式。調速系統采用的是數字式電氣液壓調節系統(DEH）,控制系統采用的是和利時MACs系統,液壓部分是DDV閥、OPC電磁閥、錯油門、油動機結構形式。供油系統包括主油泵及注油器等,主油泵出口的高壓油(2.0MPa）除供給調節保安系統中各元件的經常用油外,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伺服裝置有卡澀現象,為保證機組安全穩定運行,對該機組的調速系統進行了改造。

DEH系統的核心單元是電液轉換器,它和汽輪機調速系統的電液轉換器都必須提供輔助控制油站,對油的品質要求特別苛刻,并且油源易受周圍環境污染,調節系統時常出現堵塞、卡澀問題,嚴重影響汽輪機的穩定運行。所以,為提高電液轉換器的抗干擾特性,簡化原裝置構造,進一步提高DEH系統運行的穩定性,根據現場30Mw背壓機組的特點,采用REXA執行器進行改造,通過杠桿驅動油動機、錯油門。

1REXA液壓調節系統

1.1REXA執行器構成及工作原理

1.1.1REXA執行器構成

REXA執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換裝置,可將儀表4～20mA信號轉換為機械力輸出,是機組調速系統改造的核心部件。

控制模塊主要完成執行器輸出位移、速度、加速度、死區等參數的設定、調整和控制:對執行器的運行狀態進行自動監測、診斷、報警和防護。動力模塊是執行器的核心,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、小型化的設計,所有組件內部集成,一體化結構,無外部油管路,如圖1所示。

圖1REXA執行器

1.1.2REXA執行器工作原理

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動被控對象,同時通過自身位移反饋,完成整個調節過程,實現各種功能控制,如圖2所示。

1.2力驅動執行機構

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執行器,使用機械杠桿連接,機械杠桿一側與機組油動機連接,另一側與機組前箱錯油門連接。REXA執行器接受DEH系統控制信號,將其轉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節過程。

1.3調節系統原理

(1）基于傳統的液壓執行機構仍具有良好的性能,集成型電液執行器電液調節系統,是在保留機組的執行機構、油系統及保安系統的前提下進行改造的,升級后的調節系統如圖3所示。去除油動機反饋滑閥,將REXA執行器采用機械杠桿固定在錯油門上部,DEH控制信號經REXA執行器轉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節過程,通過DEH系統實現機組掛閘和主汽門啟閉。

(2）加負荷過程:REXA執行器接受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,因此調節汽閥被開大。油動機活塞向上運行時,以REXA執行器為支點,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閉,封閉OPC泄油通道:通電時打開,泄OPC油,關閉調節汽閥,兩只OPC電磁閥并聯布置,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雙聯電磁閥打開,迅速關閉調節汽門,以避免機組超速飛車事故的發生。

2應用結果

2017年9月對該電廠30Mw汽輪機的電液調節系統改造成功,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曲線。

REXA執行器與原液壓調節系統的性能分析比較,如表1所示。

3結語

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REXA電液執行器作為驅動裝置,對該機組液壓調速系統進行了升級改造。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出良好的動態及靜態特性。截至目前,REXA調速系統無故障發生,獲得了令人欣喜的改造成果,具有較大的推廣價值。