转速调节及控制
转速关系到发电机与电网的同步和安全运行,也关系到其它辅机的启停。当转速过高或发电机周波过高和过低时都要跳闸而紧急停机。为可靠起见,安装了两只磁电式转速传感器,通过高速计数器测量透平转速,然后用高位选择器选出其中较高信号,作为转速的测量值,送入专用调节器以控制转速。 负荷调节及控制
负荷控制功能是防止电网发生故障,使发电机超负荷,使透平发电机输出功率在设计范围内波动,通过专用调节器进行控制,用最大负荷设定限定负荷。此外,还设置了3%的初期负荷设定值。 炉顶压力调节及控制
本系统不改动原有炉顶压力~~减压阀组控制回路,?只在原系统上并一个炉顶压力调节器来控制TRT系统中的调速阀或可调静叶,利用调速阀或可调静叶实现自动控制炉顶压力,在不改变高炉操作的情况下,实现由TRT控制炉顶压力。
TRT与减压阀组并列运行时,送入TRT炉顶压力调节器的炉顶压力测量值与高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的测量值是同一信号;同时将高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的设定值送入TRT炉顶压力调节器,经过炉顶压力设定值偏差(减去或加上一个固定差值)运算后,使其略低于或高于高炉原有炉顶压力~~减压阀组控制回路的设定值,然后作为TRT炉顶压力调节器的设定值。这样就能使TRT炉顶压力调节器自动跟踪高炉的设定值,同时也决定了高炉顶压的设定权仍在高炉,高炉操作工只需同以往一样操作即可。高炉炉顶压力可由TRT控制,也可由减压阀组控制,有时是两者同时进行炉顶压力的控制将上述四个调节信号通过一低值选择器选出其低能级的信号输入伺服放大器,伺服放大器通过控制电-液转换器,再通过液压驱动机构控制调速阀或可调静叶的开度。
上述系统是TRT的核心部分,它是根据TRT的运行特点而设计的专用调节器系统,它的功能都是通过软件来实现的。系统编程时为专用调节器系统中调速阀和可调静叶的分程控制共制定了五种控制方案,具体如下:
1) 调速阀单控:将可调静叶锁定在全开位置,采用调速阀对TRT进行全程控制; 2) 可调静叶单控:将调速阀锁定在全开位置,采用可调静叶对TRT进行全程控制; 3) 调速阀和可调静叶分程控制:调速阀和可调静叶的关系是通过软件运算进行分程控制的,即将可调静叶锁定在某一开度位置,用调速阀对TRT进行启动、升速和并网控制,待并网后,调速阀再慢慢全开,并自动切换到控制可调静叶开度。在此之前,可调静叶停留在开度设定器设定值的位置上。可以改变调速阀的特性曲线,提高调速阀的灵敏度,实现对透平转速的精确控制。
4) 调速阀和可调静叶分程控制:调速阀和可调静叶的关系是通过软件运算进行分程控制的,即将调速阀锁定在某一开度位置,用可调静叶对TRT进行启动、升速和并网控制,待并网后,调速阀再慢慢全开,并自动切换到可调静叶控制。在此之前,调速阀停留在开度设定器设定值的位置上。可以改变可调静叶的特性曲线,提高可调静叶的灵敏度,实现对透平转速的精确控制。
5) 调速阀由增加的可调静叶前压控制系统控制,可调静叶由专用调节系统控制:利用可调静叶前压检测与调速阀组成可调静叶前压控制系统,在TRT并网前,调速阀由前压控制系统进行控制,开度控制范围0-100%,前压控制系统将可调静叶前压稳定在某一压力值,进行恒压控制,并网后前压设定值按一定的速率升高,调速阀继续开大直到全开,前压控制系统完成任务,输出恒定在98%的位置上使调速阀稳定。可调静叶由专用调节系统控制,开度控制范围0-100%。此方案用前压调节系统控制调速阀,用专用调节系统控制可调静叶,调速阀和可调静叶各控各的,参数稳定好调;可以有效避免TRT并网前,可调静叶前压受高炉加料的影响,影响升速和并网。另外通过调速阀和可调静叶的配合还可以提高可调静叶的灵敏度,可以实现并网前对透平转速的精确控制。 6) 上述五个分程控制方案,方案1和方案2比较简单,但控制的平稳性和控制的精确性较差;方案3和方案4实施较为复杂,控制的平稳性较差,但可以改变调速阀和
可调静叶的特性曲线,提高调速阀和可调静叶的灵敏度,实现对透平转速的精确控制。方案五实施较为简单,控制的平稳性和控制的精确性高。
专用调节器能实现手动,半自动(人工给定设定值)及全自动(按专用调节器内设的程序自动控制上述起动、停机过程,操作时将各段设定值设定好后,操作透平的自动起、停开关即可)等控制;上述三种操作方式还可以任意组合,如手动+半自动,手动+全自动,半自动+全自动,操作上非常灵活;并能实现手动,半自动及全自动的无扰动切换控制;另外在机旁设有紧急停机操作按钮。TRT自动起动和正常停机均由计算机自动给定设定值,并按一定的速率升降,还可通过人工干预实现跳步或保持自动运行的阶段;紧急停机时不管专用调节器处于什么控制方式,都将阀位开度控制、转速控制、负荷控制调节器的设定值自动给到最小,并将控制方式都打到手动;炉顶压力控制调节器的设定值等于原炉顶压力调节器的设定值;同时专用调节器的输出也都将自动给到最小,以便使调速阀和可调静叶阀位能迅速关闭。 前馈控制系统
在不改造减压阀组的条件下,在本系统内增加旁通快开阀,通过前馈控制系统实现紧急情况下TRT与高炉控制系统的平稳过渡。
八、TRT的运转控制
TRT的运行工况有:起动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机;在能量回收方式上分为:部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式;在操作方式上分为:手动、自动(半自动)和全自动。
TRT准备启动时,先开启润滑油系统和液压系统,然后开启出口插板阀、入口插板阀和紧急切断阀,即将各项起动前的准备工作均作好之后,具体启动可以划分为以下几个阶段:
1) 先将系统复位,按全自动操作方式将阀位开度控制、转速控制、负荷控制、炉顶压力控制调节器都打到远程控制方式,阀位开度控制、转速控制、负荷控制调节器的设定值都将由计算机自动设定到初始位置值零位,炉顶压力控制调节器的设定值减去一个偏差值;开度控制、转速控制、负荷控制、炉顶压力控制调节器打到自动位置,并使
负荷控制调节器和炉顶压力调节器的输出跟踪低选输出。功率调节器的输出和炉顶压力调节器的输出在启动过程中需要加以限定,因为其输出是不确定的,低选后会影响转速和阀位控制。
2) 检查系统正常后,按启动按钮开始起动透平,计算机自动设定阀位开度控制调节器设定值,使设定值按一定的速率上升,调速阀或可调静叶随之开启,透平转速亦随之上升。?TRT开始转入与减压阀组并列运行,由于调速阀和可调静叶开启,通过透平的煤气量增加,透平入口处的煤气压力(透平前压)有所降低,导致炉顶压力也有所下降;为保持炉顶压力的稳定,原炉顶压力调节器将减小减压阀组的开度,并使炉顶压力稳定。阀位调节器的设定值开始增加。
3) 0~600转阀位控制转转速控制阶段;初始升速采用阀位控制,当转速测量值收到后,转速控制投入并起作用,计算机将阀位开度控制调节器设定值和转速控制调节器设定值逐渐给大;在600转以前快速动作使透平尽快达到600转,减少TRT在低转速工况下的磨损。
阀位调节器的输出始终稍高于转速调节器的输出,起到限幅保护作用,避免转速波动过大使炉顶压力波动过大。另外,在手动操作时也可以起到限幅保护,起到防止误操作的作用。
刚启动时,转速测量信号幅值低,转速调节器转速测量值还进不来,因此转速调节器的输出是不确定的,需要加以限定,否则会影响低选后的结果。使转速调节器的输出跟踪低选后的输出值,即阀位调节器的输出;当转速信号出现后,转速调节器开始发挥作用,转速设定值开始从收到测量值的点开始按一定的速率增加,而不是从零开始。此时转速调节器不再跟踪(阀位调节器的输出)低选运算后的输出值。从而实现阀位开度控制与转速控制的无扰动平稳切换。
4) 600~1200转/分稳步升速观察阶段;在此升转速阶段,透平轴承的磨损比低档时要小得多。转速控制到1200转时保持一段时间,观察系统设备运行状况;
5) 1200~2850转/分快速升速冲过共振区(1400附近)阶段;在接近透平共振区时,计算机使转速设定值的上升速率加快,以便使透平快速通过共振区。
6) 2850~2940转/分缓慢升速自动倒泵及升电压阶段;为缓解1200~2850档快速
升速的过冲,吸收部分过冲能量,使转速能平滑地接近2940转,当转速达到2850转/分时,专用调节器发出信号,控制润滑油系统自动倒泵、发电机的电压自动调节装置及自动准同期装置自动启动(2850转也可暂停一段时间,也可以跳过去不停);待倒泵、升压及自动准同期装置启动平稳后,转速也升到2940转。到达2940转后,暂停几分钟,对系统进行检查,各项参数正常,没有异常响动后,缓慢升速到3000转。此时阀位调节器的输出使调速阀或静叶开度达到能使透平转速达到3100~3120转附近时,处于保持状态,起到限幅保护防止超速作用,等发电机并网后输出再继续增加。
7) 3000转/分并网阶段;把转速调整到接近3000转/分时;自动准同期装置微调控制转速上升或下降,自动接近电网的频率和相位(也可手动控制一转转接近),当频率和相位与电网一致后,自动或手动并网。发电机并列以后即保持与电网周波同步,转速测量值稳定在约3000转基本不变。
8) 并网后转速设定值增加到3120转;计算机继续自动改变转速调节器设定值,使迅速达到3120/转,由于偏差的存在,这将使转速调节器输出值继续缓慢增加并达到最大,也可以将转速调节器的输出自动跟踪阀位调节器的输出(或使转速调节器的输出挂起来不参与低选)。阀位调节器的设定值继续按一定的速率增加,一直增加到98%为止。透平的发电功率将随之增加。
9) 升功率并转炉顶压力控制;负荷调节器和炉顶压力调节器的输出开始由跟踪低选后的输出值状态,自动转为功率和炉顶压力调节器输出开始参与低选,使负荷调节器和炉顶压力调节器起作用,这样专用调节器的输出才能平稳过渡,没有阶跃。功率调节器的设定值开始增加,顶压调节器开始发挥作用。顶压调节器的设定值是从高炉控制室送过来的,经过运算减去300mmH2O,比高炉顶压调节器低,这样就将通过减压阀组的煤气慢慢地过渡到TRT,直到全部通过透平作功发电。负荷调节器的设定值一直增加,一直到最大顶压及最大流量使透平输出负荷达到最大为止,然后保持不变,起到限幅保护作用。在本系统中,因为有阀位调节控制,起到了从高炉拉煤气的过渡作用,因此负荷调节器在启动、升功率阶段的作用已经不大,负荷调节器可以用来做恒功率控制。待调到合适位置,阀位调节器、转速调节器及负荷调节调节器的输出值将大于炉顶压力控制调节器的输出;使得TRT自动转为炉顶压力控制。
10) 当把炉顶压力控制调节器打到远程控制方式时,因专用调节器中炉顶压调节器的设定值略低于原炉顶压力调节器的设定值,如果此时炉顶压力测量值低于两个顶压调节器的设定值,减压阀组、调速阀或可调静叶将关小以便使顶压升高;当顶压升高并高于专用调节器的顶压设定值,而低于原炉顶压力调节器的设定值时,调速阀和可调静叶将在调节器的积分作用下被开大,减压阀组在调节器的积分作用下将被关小,最终将使减压阀组中的自动调节阀和量程阀关闭,而将TRT的调速阀和可调静叶打开,炉顶压力