提升汽轮机转速系统准确性研究

提升汽轮机转速系统准确性研究

李壮

关键词：汽轮机转速系统准确性

Abstract:Inthispaper,thefrequentlossoftheDEHspeedprobeinasteamturbinesetcausedbythefailureoftheunittostartanin-depthanalysisoftheproblem,putforwardtoimprovetheaccuracyofthemeasurementofthespeedprobe,andfinallysuccessfullyeliminatedthespeedprobeisnotaccuratecausedbythefailureoftheunittostartthedefect.

Keywords:steamturbineSpeedsystemaccuracy

0前言

DEH为汽轮机数字电液控制系统的简称，DEH通过电液转换机构，控制汽轮机的2个高压主汽阀、2个高压调节阀、2个中压主汽门、2个中压调门、2个联通管蝶阀，实现从汽机挂闸、冲转、暖机、同期并网、带初负荷直至带满负荷、供热的全过程中的转速和负荷控制。另外还具有多种保护功能，特别是超速保护功能。当投入远方后，DEH可作为其执行机构，实现压控功能。

本文就北京太阳宫燃气热电有限公司（以下简称京阳热电）DEH转速系统的优化为例，通过多次试验并对实验数据进行分析，找到了汽轮机启动过程中丢转的主要原因，并提出了行之有效的换型方案，使得汽轮机再次启动过程一次冲转成功，提高了汽轮机转速系统的可靠性，实践证明对提升行业相似机组转速系统稳定性具有一定借鉴意义。

1京阳热电DEH转速系统存在的问题

1.1京阳热电DEH转速配置概况

京阳热电控制系统于2007年投运，前箱内DEH转速探头为三支，如图一所示转速1、转速2、转速3，采用无锡河埒公司的ZS-02磁阻式转速探头，转速探头输出电压信号输入D421型号百灵卡，百灵卡103%设定点与110%设定点输出至FOXBOROFBM219型号卡件经三取二后参与OPC动作和汽轮机跳闸，另外百灵卡输出脉冲信号输入FOXBOROFBM206卡做为DCS转速显示用，且DCS转速三取中后在汽机启动过程中做为转速控制值。

图一

1.2转速测点存在的问题

2018年汽轮机检修完成后首次启动过程中，汽轮机暖机过程完成后由2400转升至3000转过程中，#2转速探头在2600转后出现偏差现象，如图二所示：

图二

图三

1.3转速卡件存在的问题

京阳热电三支DEH转速探头信号分别进入三块转速卡，转速卡为BRAUND421系列，该卡件需配合削波电容使用，来防止机柜或外部的干扰导致转速跳变的现象发生。目前该卡件已持续运行10余年，转速偏差的造成不能排除卡件或电容老化而造成的影响。

2DEH转速系统故障分析

2.1转速探头试验分析

为了分析转速探头丢转的原因，2018年11月28日，京阳热电热控专业前往华北电力科学研究院转速实验室进行转速试验。测试目的即测得磁阻式转速探头测量的极限间隙。实验数据如下：

DEH转速间隙测试数据记录

根据电科院实验数据，发现磁阻转速探头对间隙要求不高，间隙1.5mm时数值基本准确，未出现丢转现象。而汽机秋检启动前磁阻探头间隙为#1（0.8mm）、#2（0.7mm）、#3（0.8mm），虽然汽机启动后存在振动、轴串等因素干扰，但其间隙不应超过1.5mm，故间隙不是丢转的主要因素。但在试验时发现磁阻探头对角度要求较高，即探头须正对齿盘，当与齿盘存在夹角时（如下表所示），易出现丢转现象。

2019年1月24日，热控室前往北京控之星自动化设备有限公司进行探头换型试验。首先测试我公司燃机应用的阿泰克磁阻式转速探头，发现其特性与之前汽机转速探头特性基本一致，且在连接示波器后发现波形较为杂乱，多次调整均不能显示出清晰波形，随后更换为电涡流探头，发现电涡流探头波形稳定，如图四所示，且在连接D521百灵卡后示数基本稳定，探头抗干扰性较磁阻探头强。

图四

2.2DEH转速系统的优化方向

通过对试验数据的分析，我专业发现磁阻探头存在易受干扰等问题，而电涡流探头的抗干扰性较强，且探头安装的角度也会对数据的准确性造成一定的影响，为提高DEH转速系统的准确性，彻底避免转速系统的偏差而造成的机组启动过程失败，我们从转速探头换型、转速卡升级及转速支架的加工三个方面进行综合考虑，提出了相应的优化措施。

3京阳热电DEH转速系统准确性的优化措施

3.1转速探头的换型

我公司现磁阻式转速探头为无锡河埒公司的ZS-02型号产品，根据电科院实验数据，正常情况下其输出波形较杂，且易受干扰，但电涡流转速探头输出波形较为稳定，且抗干扰能力较强。其波形如图四所示，现有探头配置如图一所示，所以检修期间将#1、#2转速探头升级为电涡流形式，并在备用孔新增电涡流探头，由于#3转速探头数据正常，未出现丢转现象，故#3转速探头保留现有形式。

3.2转速卡升级

现百灵卡服役年限较长，所以由目前的D421系列（图五）整体升级为最新的D521系列（图六）。由于现有#3转速探头在启停机及正常运行时均显示精准，故#3转速探头保留全套原有配置，百灵卡依旧使用D421形式。另外两套转速及新增转速配置D521百灵卡形式，新增百灵卡电源取自原有百灵卡电源处，电源接线如图七所示。

3.3支架加工

由于本特利探头为8MM探头，原有磁阻探头较电涡流探头较粗，无法固定本特利探头，所以原有探头支架需重新加工，按照方案安装探头形式加工支架。

4改造效果评估

改造完成后，2019年6月9日机组首次启动，曲线如图八所示，机组一次冲转成功，3支转速偏差全程在1转以内，改造达到了预期效果。

5结论

本文针对北京太阳宫燃气热电有限公司2018年汽轮机启动失败案例，依据系统设计的相关规范、原则，从就地测点及卡件提出了提高DEH转速系统可靠性的优化方案。

在本文研究的基础上，北京太阳宫燃气热电有限公司于2019年4月进行了DEH转速控制系统的优化改造。改造后，DEH转速系统连续稳定运行至今，再未发生过丢转及转速偏差的大等问题，取得了良好的效果。

本文的研究及在京阳热电的成功实践，为如何提高DEH转速控制系统的准确性这一课题提供了良好的范本。

作者简介：李壮（1993—），男，北京人，2015年毕业于华北电力大学自动化专业，从事发电厂控制系统维护检修工作；