小汽机高压汽源冲转方法及其控制系统技术方案

本发明专利技术提供的小汽机控制系统为DCS控制系统，它包括用于小汽机信号采集、程序控制、自动调节的MEH控制单元，MEH控制单元中设计强PID、强前馈和强制赋值回路；原接入黑箱控制器的现场设备均接入MEH控制单元，本发明专利技术还提供了一种小汽机高压汽源冲转方法：调整预备状态，高压气源接通，设定小汽机冲转转速变化率A值；设定过临界区强制转速变化率B；设定PID控制器的比例系数为x，积分系数为y，微分前馈系数为z；以速率A逐步提升汽轮机转速，至达到汽轮机临界点；以强制速率B代替速率A，提升转速至冲过临界区间；恢复速率A，将汽轮机转速升至3000rpm即完成冲转；缓慢释放被隔绝的低压气源，系统进入稳态调节模式。

High Pressure Steam Source Rush Method and Control System for Small Turbine

【技术实现步骤摘要】
小汽机高压汽源冲转方法及其控制系统
本专利技术属发电设备
，具体地是小汽机汽源冲转技术。
技术介绍
现有的设备为上世纪90年代小汽机产品，小汽机汽源分为低压汽源和高压汽源两部分，低压汽源为四段抽汽，高压汽源为主蒸汽，其正常启动为低压汽源冲转、高压汽源负载。由于设计局限性，其低压汽源在机组高负荷段不具备足够的提升力，导致高负荷工况下其正常冲转程序不能投运。现有小汽机采用WOODWARD公司的设备及原始配制系统，由于原控制器为封装加密程序(黑箱控制)，其一切控制逻辑是唯一且出厂即确定的，该产品虽在系统平稳运行时能满足调节需要，但不能在高负荷情况下对小汽轮机进行冲转。而因高负荷下小汽机的汽源品质有保障、小汽机热效率高，在单元机组运行在高负荷段时一般要冲转小汽机来替换高能耗的电泵来提供机组主给水，在高负荷下对小汽机进行冲转有明显的优势或价值，因此，在高负荷情况下完成小汽机冲转，是现有技术人员亟待解决的研究问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，对小汽机整套设备及系统进行深入研究，意在以高压汽源介入冲转，实现机组在高负荷下正常冲转。本专利技术提供的技术方案是：本专利技术提供的小汽机控制系统为DCS控制系统，DCS控制系统包括用于小汽机信号采集、程序控制、自动调节的MEH控制单元，MEH控制单元中包括PID控制器；转速信号与MEH控制单元相连，MEH控制单元中设置了小汽机冲转转速变化率、小汽机过临界区强制转速变化率；PID控制器中设置了低压冲转控制逻辑、高压冲转控制逻辑；小汽机的各传感器、设备运行指数发送器均与MEH控制单元相连。本专利技术提供了小汽机高压汽源冲转方法，其冲转过程按下列步骤进行：第一步，点击汽泵启动后，隔绝低压汽源，油动机开启，同时快速开启低压汽源调节阀，低压汽源调节阀开至允许高压汽源开启的高度；第二步，高压气源接通，设定小汽机冲转转速变化率(以下称速率)为A；设定过临界区强制转速变化率(以下称强制速率)B；设定PID控制器的比例系数为x，积分系数为y，微分前馈系数为z；第三步，汽轮机以速率A升至第一转速目标值900rpm，保持该转速暖机15分钟；第四步，继续以速率A升至第二转速目标值1800rpm，保持该转速暖机10分钟；第五步，继续以速率A提升汽轮机转速，至达到汽轮机临界点；第六步，以强制速率B代替速率A，以较高的强制速率B继续提升小汽机转速，至冲过临界区间，该过程中，实际转速跟随目标转速自动升速；第七步，恢复冲转速率A，汽轮机转速自动升至3000rpm即完成冲转；最后，当高压气源冲转完成后，缓慢释放被隔绝的低压气源，系统进入稳态调节模式。本专利技术的有益效果：实现了高压汽源平稳冲转，设备运行平稳，安全性高。附图说明图1为本专利技术控制系统布置图；具体实施方式现有小汽机控制系统为505控制器，该控制系统属封装加密程序(黑箱控制)，不具备逻辑拓展功能，无法重新设计小汽机控制逻辑。基于这种控制器，若投入高压汽源进行冲转，该控制器无法调节高压气源冲转带来的系统波动，因此在极端情况下，只能依靠人工以手动冲转方式冒险尝试。但这处操作危险性大，系统仍不稳定。为实际本专利技术的设备构思，首先对小汽机进行机组改造：以DCS控制器替换原老式的505控制器，并且在DCS控制器中新增MEH小汽机控制系统，MEH负责对小汽机汽源的运行控制。将原接入黑箱控制器的现场设备，如现场转速、温度、压力、阀门状态等接入DCS控制单元，以保证新增设备具备最高控制权限。改造后的控制系统布置如图1所示，本专利技术为小汽机配置的控制系统为DCS控制系统，DCS控制系统包括用于小汽机信号采集、程序控制、自动调节的MEH控制单元，转速信号与MEH控制单元相连，MEH控制单元中设置了小汽机冲转转速变化率、小汽机过临界区强制转速变化率；直接参与PID运算；MEH控制单元中设计完善的PID运算控制器，PID控制器设置了低压冲转控制逻辑、高压冲转控制逻辑对PID控制器自动赋值；小汽机的蒸汽温度传感器、蒸汽压力传感器和油动机阀门状态等与MEH控制单元相连，用于辅助修正和判断控制逻辑。更具体的，各路信息采集包括：乙泵汽机低压主汽门前蒸汽温度；乙泵汽机汽缸法兰外壁温度；乙泵汽机汽缸法兰内壁温度；乙泵汽机2X轴振动；乙泵汽机2Y轴振；乙泵汽机轴位移2；乙泵#2瓦振；乙泵汽机轴位移3；乙汽泵前置泵出口流量2；乙汽泵前置泵出口流量3；乙汽泵前置泵入口压力；乙泵汽机低压主汽门前蒸汽压力；乙泵汽机高压主汽门前蒸汽压力；乙泵汽机轴封供汽母管压力；乙泵汽机排汽压力；乙泵油箱油位；乙泵操作油压力；乙泵润滑油压力；乙泵汽机1X轴振；乙泵汽机轴位移1；乙泵汽机1Y轴振；乙泵#1瓦振；乙汽泵前置泵出口流量1；乙汽泵前置泵出口压力；乙泵汽机低压主汽门后蒸汽压力；乙汽泵出口压力；乙汽泵中间抽头出口压力；乙泵汽机低压进汽流量；MCS至MEH转速调节指令；乙汽泵前置泵电流；乙泵油动机行程；MEH至汽泵伺服放大器信号；MEH至MCS转速设定；乙泵汽机#1(前)轴承金属温度；乙泵汽机前推力轴承金属温度1；乙泵汽机后推力轴承金属温度1；乙泵推力轴承内侧金属温度1；乙泵推力轴承外侧金属温度1；乙泵#1轴承(传动端)金属温度；乙前置泵自由端轴承金属温度；乙前置泵传动端轴承金属温度；乙泵筒体上端温度；乙泵油箱油温；乙汽泵出口温度；乙泵汽机排汽温度；乙泵汽机单列级温度；乙泵汽机#2(后)轴承金属温度；乙泵汽机前推力轴承金属温度2；乙泵汽机后推力轴承金属温度2；乙泵推力轴承内侧金属温度2；乙泵推力轴承外侧金属温度2；乙泵#2轴承(自由端)金属温度；乙前置泵电机传动端轴承金属温度；乙前置泵电机自由端轴承金属温度；乙泵筒体下端温度。以上均接入DCS的数据采集模块。当然上述仅为本厂提供的一个小汽机机组实例所体现的信号列表，并不代表所有的小汽机都有或仅有这些信号接入，具体接入控制系统的信号种类、接入数量依本专利技术的技术所应用的设备能实现本高压汽源冲转方法为准。本专利技术为小汽机配置新的DCS控制系统，具备可逻辑扩展的功能，能够依开发人员构想实现控制升级，本专利技术在DCS控制器中新增MEH小汽机控制系统，MEH负责对小汽机汽源的运行控制。其中在常规系统设计上增加了以下创新设计：1、利用多套PID控制策略，使小汽机保留低压汽源冲转功能的同时能够以高压汽源完成冲转；2、在高压汽源冲转的工况下，设计强PID、强前馈和强制赋值回路等多套措施，抑制低压汽源介入高压冲转过程的转速飞升；3、对小汽机控制功能进行完善，使之具备在异常工况下快速调节的能力。改造后的控制系统在控制设备冲转时有两种模式：“正常冲转模式”和“高压冲转模式”。其中正常冲转模式的冲转过程为：1)点击汽泵启动后，油动机开启；2)转速目标值以300rpm/min的速率自动升至900rpm，保持该转速暖机15分钟；3)继续以300rpm/min的速率自动升至1800rpm，保持该转速暖机10分钟后；4)继续以300rpm/min的速率自动升至3000rpm。该过程中，实际转速跟随目标转速自动升速。以上是正常冲转的过程，是指当汽轮机维修或者故障处理后，经过了较长时间的停机，汽轮机温度已经完全下降的情况下启机，在冲转时需要阶段性暖机最终达到下正常运行的过程。而如果是汽轮机因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小汽机控制系统，其特征是：它是一种DCS控制系统，DCS控制系统包括用于小汽机信号采集、程序控制、自动调节的MEH控制单元，MEH控制单元中包括PID控制器；转速信号与MEH控制单元相连，MEH控制单元中设置了小汽机冲转转速变化率、小汽机过临界区强制转速变化率；PID控制器中设置了低压冲转控制逻辑、高压冲转控制逻辑；小汽机的各传感器、设备运行指数发送器均与MEH控制单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种小汽机控制系统，其特征是：它是一种DCS控制系统，DCS控制系统包括用于小汽机信号采集、程序控制、自动调节的MEH控制单元，MEH控制单元中包括PID控制器；转速信号与MEH控制单元相连，MEH控制单元中设置了小汽机冲转转速变化率、小汽机过临界区强制转速变化率；PID控制器中设置了低压冲转控制逻辑、高压冲转控制逻辑；小汽机的各传感器、设备运行指数发送器均与MEH控制单元相连。2.一种小汽机高压汽源冲转方法，其冲转过程按下列步骤进行：第一步，点击汽泵启动后，隔绝低压汽源，油动机开启，同时快速开启低压汽源调节阀，低压汽源调节阀开至允许高压汽源开启的高度；第二步，高压气源接通，设定小汽机冲转转速变化率(以下称速率)为A；设定过临界区强制转速变化率(以下称强制速率)B；设定PID控制器的比例系数为x，积分系数为y，微分前馈系数为z；第三步，汽轮机以速率A升至第一转速目标值900rpm，保持该转速暖机15分钟；第四步，继续以速率A升至第二转速目标值1800rpm，保持该转速暖机10分钟；第五步，继续以速率A提升汽轮机转速，至达到汽轮机临界点；第六步，以强制速率B代替速率A，以较高的强制速率B继续提升小汽机转速，至冲过临界区间，该过程中，实际转速跟随目标转速自动升速；第七步，恢复冲转速率A，汽轮机转速自动升至3000rpm即完成冲转；最后，当高压气源冲转完成后，缓慢释放被隔绝的低压气源，系统进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，高亚杰，罗健群，阚玉英，冯子华，张浩军，王建东，张长安，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂，
类型：发明
国别省市：河北,13