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基于數字電液調節器的企業自備汽輪發電機

發布時間:2019-11-19 14:47   類型:應用案例   人瀏覽
1 引言 江蘇宇星工貿有限公司是年產10萬噸氧化鐵顏料的生產企業。該企業工藝裝備生產采用江蘇國信協聯能源有限公司熱電聯產1.3MP蒸汽網50T/h熱源。由于其化工生產過程中,除了三車間干燥機使用少量的1.3MP蒸汽以外,其余車間均使用小于0.6MP的蒸汽,故采用蒸汽降壓措施存在能源的浪費。為此宇星公司自備進汽壓力1.3MP、排氣壓力0.65MP的M70型背壓式汽輪機+3000KW發電機成套差壓熱電項目,合理運用蒸汽熱能梯級利用,又采用蒸汽差壓發電而節省電費,節能降耗、一舉兩得。由此宇星公司還成為孤立電網的特殊用電企業。 2 單機孤網發電 2.1 孤網運行概念 孤網是孤立電網的簡稱,一般泛指脫離大電網的小容量電網。一般將最大單機容量小于電網總容量的8%的電網,可以稱為大電網;機網容量比大于8%的電網,統稱為小網;而孤立運行的小網,就稱為孤網。孤網可分為以下幾種情況: (1)網中有幾臺機組并列運行,單機與電網容量之比超過8%,稱為小網。 (2)網中只有一臺機組供電,成為單機帶負荷。 (3)甩負荷帶廠用電,稱為孤島運行工況,是單機帶負荷的一種特例。 2.2 單機孤網運行 宇星公司在化工生產過程中,大量運行的空壓機是公司重要的用電負荷之一。而將這些空壓機分成三組、采用單刀雙擲的雙路電源供電方式,一路采用電網供電,另一路采用背壓汽輪發電機供電。由于是自備電廠,故采用背壓汽輪發電機與電網不同期并列的單機孤網運行方式(如圖1所示)。如果空壓機長期以背壓汽輪發電機供電為主,這將為企業節省大量的電費。     圖1 單機孤網運行 2.3 單機孤網運行存在的難題 (1)孤網時汽輪發電機的電壓、頻率和汽輪機轉速不穩定,需要根據負荷的變化跟蹤變化,因此孤網發電機供電電源品質差,安全系數低。 (2)在大負荷變動情況下,對汽輪機轉速沖擊很大,如果汽輪機調速器不能及時控制調門的開度來調整進汽量,以適應負荷的變化,會沖垮汽輪機正常工作狀態,甚至超速將導致汽輪機停機,低速將導致發電機低周動作解列。 (3)由于宇星生產用汽量大,其分汽缸采用背壓汽輪機抽汽、減溫減壓器和直通旁路三路管道同時供汽方式,因此影響汽輪機轉速擾動因素多,除了電負荷功率的變化以外,還有用汽熱負荷的排氣壓力、進汽源的主汽壓力變化等擾動。 當電功率突然增加,則引起汽輪機轉速突然下降,DEH促使高調門開大以增加進汽量來平衡電功率的增加,維持汽輪機轉速在3000轉/分,反之亦然。當電功率穩定時熱負荷突然增加,排汽壓力突然降低,則引起汽輪機轉速突然下降,DEH促使高調門開大以增加進汽量來平衡熱負荷的增加,維持汽輪機轉速在3000轉/分,反之亦然。當電功率穩定時主汽壓力突然降低,則引起汽輪機轉速突然下降,DEH促使高調門開大以增加進汽量來平衡電功率的穩定,維持汽輪機轉速在3000轉/分,反之亦然。 2.4 孤網運行的特點 孤網運行最突出的特點,是由負荷控制轉變為頻率控制,選擇的調速系統具有符合要求的靜態特性、良好的穩定性和動態響應特性,以保證在用戶負荷變化的情況下自動保持電網頻率的穩定,即一次調頻功能。控制的關鍵不再是負荷調整,而是調整孤網頻率,使之維持在額定頻率的附近,這種調整需通過操作調速系統的給定機構來完成,即為二次調頻。 3 SY8100C透平機數字電液調節器的應用 3.1. M70型背壓式汽輪機 B1.5-1.3/0.65背壓式汽輪機(M70電調系列)是淄博市邁特汽輪機公司生產的單級背壓式汽輪機,轉子采用一個復速級葉輪,噴嘴節圓直徑為1050毫米,該汽輪機配套采用的調速系統是國際主流的Woodward505數字式控制器+ CPC電液轉換器的低壓透平調節系統,主軸轉速為3000 r/min,是利用低溫低壓低壓差的蒸汽作為汽源拖動汽輪發電機來產生電能,其發電功率最高可達到1500KW。其熱力系統圖如圖2所示。   圖2 背壓式汽輪機的熱力系統圖 3.2 Woodward505數字式控制器 (1) Woodward 505E 數字式調節器是美國Woodward公司生產的小機組DEH電調控制器,在全球應用廣泛。505調節器接收轉速傳感器輸入的轉速信號,壓力傳感器輸入的抽汽壓力信號、功率傳感器輸入的電功率信號以及過程控制、輔助控制等回路輸入的控制信號,運算后輸出標準電流信號給電液轉換器。電液轉換器(CPC)接收調節器輸出的標準電流信號,輸出與電流信號相對應的油壓信號。該油壓信號經液壓伺服機構放大后,控制油動機活塞移動,通過調節杠桿,改變調節汽閥的開度,來改變汽輪機各段的進汽量,以滿足電負荷和抽汽熱負荷的需要。 (2)由于505及其組態是汽輪機廠家配套、預先設定好的,通常會給個書面的組態表作為文件交個用戶,供用戶通過菜單選擇啟用和關閉某些功能以完成組態。 (3)由于本項目采用DCS控制,而Woodward505數字式控制器為觸摸屏形式,因此不能將505控制器與DCS整合在一起;且505有一個美中不足是操作界面是全英文的,有很多縮寫,顯示屏只顯示兩行內容,致使操作人員很難看懂里面的有用信息。 為此我們采用科遠公司生產的SY8000C(不帶觸摸屏)透平機數字電液調節器,來代替Woodward505數字式控制器,與科遠NT6000系列DCS控制有機結合在一起,把操作員站與SY8100C通過以太網接口相連,實現了汽輪機DEH的電腦操作員圖形界面的實時控制與操作。 3.3 SY8100電液調節器的概況 SY8100透平機數字電液調節器是南京科遠自動化集團股份有限公司生產的一種適應于透平機械的一體化嵌入式控制設備。主要用于小型單抽、純凝、背壓式熱電聯產或拖動型透平機械的控制。被控參數主要是機組轉速、功率、壓力等。小型智能透平控制器實時采集機組轉速等運行的相關參數,經過適當的反饋調節計算后,通過伺服信號輸出通道輸出閥位控制信號,改變調節閥開度,最終維持機組被控參數在

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