汽轮机调节系统迟缓率实测方法研究

汽轮机调节系统迟缓率实测方法研究

黑亚波

华电克拉玛依发电有限公司

摘要：一次调频的容量和水平是评价国内外电网汽轮机总体运行性能的重要指标。一次调频的性能指标取决于电液调节系统的不均匀性和缓慢性。其中延迟率是造成不同尺度动态特性和转速波动反应延迟的重要因素，影响调节系统的稳定性。它的计算和测量方法复杂多样，观点各异。在数字液控系统(DEH)的基础上，研究和开发准确有效的延时率测量方法，对于消除和消除电网频率波动、确保电网高效、经济、安全运行和满足用户要求十分重要。

关键词：汽轮机；调节系统；实测方法

引言

汽轮机是当前工业领域应用最广泛的原动机之一，具有操作简单、效率高、使用性能优异的特点，能够充分适应工业领域生产制造的切实需要。在当前工业快速发展的大前提下，汽轮机作为生产制造过程中的重要设备，一旦出现严重故障，将会导致整个工业生产流程严重瘫痪，难以维持正常的生产要求。因此，探析汽轮机故障的解决方法是保证工业生产的重要手段，对其故障分析以及故障预防方法的研究也势在必行。本文以船舶汽轮机为例，介绍了其运行过程中可能发生的故障类型、故障原因及处理方法。

1电液调节系统静态迟缓率理论计算

电磁匹配数字系统采用先进技术，比纯液压控制系统慢得多。延时率计算包括开环系统的计算方法和闭环系统的延时率计算。液体调节系统的延时率是导致延时段延迟的延时率之和。在闭环系统中，集成环的位置对整体系统负载时间影响较大。电磁控制系统延时率的计算与它的结构和集成环在系统中的位置密切相关。该规则系统尽可能使用前面的集成环，并在其他条件相同时提高系统的灵敏度。静电控制系统的延迟性和不等式通常以Alpha、Beta形式给出。阀门位移反馈(LVDT)用于产生调整范围的延时速率、转速圈、滑块、机油环和时钟频率，通常可以用Beta LVDT、Beta转速、Beta滑块、Beta油环、Beta转速范围表示。由于PI控制器集成环在伺服驱动卡中的作用，调节系统的总延迟只与LVDT测量电路、测量电路、一次频段延迟过渡有关，与服务器卡PI控制器后面滑块和油电机的延迟率无关，而是与计算公式有关:

ε=[β+1变频器εlvdt

一般来说，在达到测量辊机构的延时率时，暂时不考虑过载的计时，从而简化了系统的延时率计算。这简化了延迟率的计算，如下所示:

ε=β+δLVDT

测量元件所产生的延迟包括产生元件的精确度，以及相关的延迟死亡区域。环路、Beta精度、Beta卡的测量表示测量组件中测量的组件延迟、测量组件中测量的精度以及卡引起的延迟。使用计算公式表示:

beta takt = alpha精度+ Beta卡

由于这些因素，电磁系统延迟率的计算公式可以表示为:ε = [(Beta精度+ Beta速度容量)+β(alpha lvd精度+beta lvd卡)，静态延迟率的计算精度只能通过仿真试验来近似，因为在仿真试验中无法实现绝对静态。该系统的动态延时率必须充分考虑伺服收购PI控制器后滑块体积和油动态范围的影响。

2调速控制的原理

汽轮机转速参数通过转速检测器实时采集。速度传感器本质上是一种磁脉冲发生器，它将变速器“齿盘”的旋转信号转换成相应的磁脉冲信号，然后通过SDP速度卡口转换成相应速度的电信号。适合转速的信号被发送到DPU处理单元，该单元将转速信号与为驱动模型设置的转速进行比较。VPC卡将风机信号与LVDT控制阀的反馈信号进行比较，并在PID计算后将控制信号传输到控制信号传输的电气转换器。机油内滑块向上或向下偏移一个油压脉冲，使高压油和回油通过机床油道连接到机油发动机的油室；活塞运动对抗石油短缺，推动机械杠杆和末端安装的蝶阀向上和向下运动，调节阀门和汽车流入的阀门。

3通过DEH参数实测试验测定迟缓率的方法

调节阀行程-速度对应曲线可用四象限图法绘制。滞后率是整个调节系统对每个控制变量灵敏度的体现。对于调速系统来说，一旦机组转速发生变化，调速系统开始调节时的转速偏差就表征了转速的减速率。设定汽轮机的额定转速为n0，赋值为3000转/分钟；；当转速稍有变化时，偏差幅度为δn；调节阀门固定开度时δn的极值为nε，即当δn超过极值nε时，调节系统开始响应，改变调节阀的开度。调节系统的延迟率可以由公式ε=nε/n0来表征。因此，通过实验测量速度微小变化的极值，就可以测出系统的延迟率。机组静态延时率实测试验步骤如下:1)切断DEH系统超速保护控制(OPC)功能和一次调频限制功能，将一次调频限制设定为100 r/min。2)向DEH测速模块施加3000转/分的速度模拟信号；信号施加到DEH开关输入模块，模拟并网运行状态；切除协调控制系统；DEH系统进入单阀控制模式。3)在DEH系统中，阀位综合指令设定为30%，即调节阀位于低负荷开度。当施加的3000 r/min转速模拟信号缓慢下降，模拟电网频率下降，即汽轮机转速下降时，DEH系统将逐渐打开调节阀增加出力；当模拟转速降至2900转/分钟时，保持30秒。调整施加的速度模拟信号，并慢慢将速度模拟信号恢复到3000转/分。4)在DEH系统中，阀位综合指令设定为90%，即调节阀位于低负荷开度。当施加的3000 r/min转速模拟信号缓慢增加，模拟电网频率增加，即机组转速增加时，DEH系统将逐渐关小调节阀，减少出力；当模拟速度信号升至3100转/分钟时，保持30秒。调整施加的速度模拟信号，并慢慢将速度模拟信号恢复到3000转/分。高速记录仪用于采集和记录速度模拟信号、综合阀位输出、各调节阀位置反馈等信号的变化过程。在实时测试中，可以绘制出整个升、降速过程中调节阀开度与相应转速变化之间的δ SX-N关系曲线。调节阀开度对应的上升速度和下降速度之差为δ n..选取足够多的位置取差可以得到nε= max(δn)，进而得到最接近实际值的延迟率ε。上述计算减速率的传统方法既适用于纯液压调节系统，也适用于电液调节系统。传统方法虽然可以获得调节系统的不等率和重特征值，但其测试过程和方法较为复杂。此外，要将系统维持在理想的静态几乎是不可能的，即无法摆脱动态对系统拖期率的影响。

4故障诊断技术

机械设备故障诊断技术是利用测取机械设备在运行中或者相对静态条件下的状态信息，通过对所测得信号进行分析和处理，并结合诊断对象的历史状态，来定量识别机械设备及其零部件的实时技术状态，并预知有关异常故障和预测未来的技术状态，从而确定必要对策的技术，它包含两方面的内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。该技术首先来自军事上的需要，在第二次世界大战初期问世，经过电子计算机技术、现代测试技术、信号处理技术及信号识别技术的发展，利用计算机对机械设备故障进行有效的辅助监测和诊断已成为重要的诊断手段，其发展已进入“不解体化、高精度化、智能化、网络化”的趋势。

结束语

1)施加微小速度阶跃扰动进行系统迟缓率的检测是摆脱动态对系统迟缓率影响的有效测量方法。2)检测得到的系统静态迟缓率仅与测速环节有关，与LVDT、伺服板卡PI参数、滑阀和油动机死区无关，由此测得的系统迟缓率最小。3)为调节系统迟缓率在线实际检测提供了解决方案。此外，也为理论分析求得的系统迟缓率提供了核验的途径。

参考文献

[1]王彩霞,孙振川,闫越.汽轮机调速控制系统适应性的优化[J].水泥技术,2018

[2]许涛,倪林森,张鲲羽.汽轮机调速系统波动分析与调节汽阀改进设计[J].船舶工程,2018

[3]刘艳斌.如何提高汽轮机组调速系统中的稳定性[J].化工管理,2018

[4]郭如才.汽轮机液压调速系统发生摆动原因分析及排除[J].天津冶金,2018

[5]张宝,樊印龙,顾正皓,吴文健.汽轮机调速系统中影响电力系统低频振荡的关键因素[J].中国电力,2018