引言

某電廠有1臺(tái)青島捷能30MW背壓機(jī)組,汽輪機(jī)機(jī)組形式是高壓單缸、沖動(dòng)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(shí)MACs系統(tǒng),液壓部分是DDV閥、oPC電磁閥、錯(cuò)油門、油動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)快速動(dòng)作時(shí)所需的耗油。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)DDV伺服裝置有卡澀現(xiàn)象,為保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,對該機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)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(jī)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(shí)常出現(xiàn)堵塞、卡澀問題,嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)一步提高DEH系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,根據(jù)現(xiàn)場30MW背壓機(jī)組的特點(diǎn),采用REXA執(zhí)行器進(jìn)行改造,通過杠桿驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)、錯(cuò)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(gè)單元,由控制模塊與動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械力輸出,是機(jī)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(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測、診斷、報(bào)警和防護(hù)。動(dòng)力模塊是執(zhí)行器的核心,由馬達(dá)、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(jì),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(jī)接受控制單元的功能指令,控制動(dòng)力單元,以線性位移大力矩輸出驅(qū)動(dòng)被控對象,同時(shí)通過自身位移反饋,完成整個(gè)調(diào)節(jié)過程,實(shí)現(xiàn)各種功能控制,如圖2所示。

1.2力驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

將油動(dòng)機(jī)反饋滑閥拆除,堵死原錯(cuò)油門套筒上的動(dòng)反饋油口,在錯(cuò)油門滑閥最下面的臺(tái)階上開一個(gè)3mm的孔。新增REXA執(zhí)行器,使用機(jī)械杠桿連接,機(jī)械杠桿一側(cè)與機(jī)組油動(dòng)機(jī)連接,另一側(cè)與機(jī)組前箱錯(cuò)油門連接。REXA執(zhí)行器接受DEH系統(tǒng)控制信號(hào),將其轉(zhuǎn)換為大力矩輸出的位移信號(hào),控制油動(dòng)機(jī)滑閥,通過機(jī)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(jī)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(jī)組的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、油系統(tǒng)及保安系統(tǒng)的前提下進(jìn)行改造的,升級(jí)后的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖3所示。去除油動(dòng)機(jī)反饋滑閥,將REXA執(zhí)行器采用機(jī)械杠桿固定在錯(cuò)油門上部,DEH控制信號(hào)經(jīng)REXA執(zhí)行器轉(zhuǎn)換為力矩輸出的位移信號(hào),控制錯(cuò)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(shí)現(xiàn)機(jī)組掛閘和主汽門啟閉。

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

(3)0PC超速限制:0PC電磁閥正常不帶電關(guān)閉,封閉0PC泄油通道:通電時(shí)打開,泄0PC油,關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥,兩只0PC電磁閥并聯(lián)布置,任何一只打開就能泄掉0PC油,提高了安全性。當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷或者超速103%時(shí),將0PC雙聯(lián)電磁閥打開,迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門,以避免機(jī)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(jī)的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造成功,圖4是其機(jī)組啟動(dòng)曲線,圖5是其機(jī)組自動(dòng)控制下的負(fù)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(jī),于2017年9月機(jī)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(dòng)裝置,對該機(jī)組液壓調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。于2017年10月20日一次啟機(jī)成功,機(jī)組在空負(fù)荷及甩負(fù)荷試驗(yàn)中均表現(xiàn)出良好的動(dòng)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(jià)值。