控制原理

　　該發(fā)電機(jī)的負(fù)荷是靠轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的,并網(wǎng)后也是采用轉(zhuǎn)速優(yōu)先于功率的方案進(jìn)行控制的,其一次調(diào)頻控制的原理圖如下:

　　圖1 一次調(diào)頻控制原理圖

　　在這里,一次調(diào)頻是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng),經(jīng)過(guò)不等率計(jì)算后的透平轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速設(shè)定值比較后,進(jìn)入轉(zhuǎn)速PID控制,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出為閥位請(qǐng)求信號(hào),它作為閥位設(shè)定值與實(shí)際閥位反饋(LVDT)進(jìn)行比較,然后進(jìn)入閥位控制器,閥位控制器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液伺服閥動(dòng)作,來(lái)調(diào)節(jié)控制油的壓力,使之驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)動(dòng)作,油動(dòng)機(jī)據(jù)此產(chǎn)生位移,帶動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥,從而控制透平的轉(zhuǎn)速。

　　單從這個(gè)發(fā)電機(jī)的調(diào)頻控制原理圖中就可以看出,導(dǎo)致功率變化慢的原因有很多,比如轉(zhuǎn)速控制速度、閥位控制速度、油動(dòng)機(jī)動(dòng)作速度等。

　　問(wèn)題分析及檢查、測(cè)試

　　要找到問(wèn)題的癥結(jié)所在,必須從多角度、多方位進(jìn)行檢查、分析和判斷。

　　1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥動(dòng)作速度過(guò)慢

　　由于工藝在發(fā)電機(jī)運(yùn)行一年后提出該問(wèn)題,首先想到是否轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥或油動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能有所下降,或閥位控制器的控制速度過(guò)慢。于是在靜態(tài)調(diào)試時(shí)仔細(xì)觀察電液伺服閥的動(dòng)作情況(DDV閥芯位置)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作情況,當(dāng)直接改變輸出值時(shí),DDV閥芯位置及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥上LVDT返回的閥位信號(hào)緊跟輸出值的變化,并未出現(xiàn)動(dòng)作非常滯后或緩慢的情況,這說(shuō)明閥門調(diào)節(jié)回路工作正常且控制及時(shí)到位。

　　2、升速率過(guò)慢

　　在正常運(yùn)行過(guò)程中,操作人員給出一個(gè)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值,而轉(zhuǎn)速設(shè)定值則是以一定的升速率來(lái)逼近目標(biāo)值,最終達(dá)到目標(biāo)值。如果升速率過(guò)慢,則升速(或降速)指令發(fā)出后,設(shè)定值不會(huì)馬上改變至目標(biāo)值,而是十分緩慢地變化,這樣調(diào)節(jié)過(guò)程也會(huì)變得緩慢。檢查程序中升速率的設(shè)置,在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為60轉(zhuǎn)/分鐘,雖然程序提供有升高的空間,但是此設(shè)定值已經(jīng)很高了,應(yīng)該能夠滿足要求。

　　3、勵(lì)磁電壓、電流增加不及時(shí)

　　圖3 增加功率的流程

　　在并網(wǎng)運(yùn)行后,若要提高發(fā)電機(jī)的負(fù)荷,需將轉(zhuǎn)速目標(biāo)值提高,這時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升,發(fā)電機(jī)的電流、電壓隨之上升,這一上升又會(huì)促使勵(lì)磁電壓、電流的提高,從而增加發(fā)電機(jī)的有功功率,功率增加之后,加在轉(zhuǎn)子上的反作用力變大,轉(zhuǎn)速就會(huì)下降并穩(wěn)定在3000轉(zhuǎn)/分鐘。如果勵(lì)磁電壓、電流增加不及時(shí),則有功功率就不會(huì)及時(shí)提高,同時(shí)轉(zhuǎn)速也很難被快速控制住。但是經(jīng)過(guò)電氣專業(yè)人員的觀察與檢測(cè),并不存在勵(lì)磁電壓、電流增加不及時(shí)的現(xiàn)象。

　　4、功率變送器反應(yīng)遲緩

　　在工藝操作畫面上所顯示的發(fā)電機(jī)功率是由電氣專業(yè)的功率變送器送來(lái)的,會(huì)不會(huì)是由于變送器反應(yīng)遲緩,實(shí)際功率已經(jīng)增加,而操作畫面上的功率顯示會(huì)滯后一些。經(jīng)過(guò)與電氣功率表的對(duì)照,不存在這種情況。即便存在這種情況,如果實(shí)際功率增加了,蒸汽管網(wǎng)的壓力會(huì)隨之發(fā)生變化,而實(shí)際情況是功率變化慢,管網(wǎng)壓力也變化慢,這就說(shuō)明實(shí)際功率并未增加。

　　5、是否調(diào)整參數(shù)不合適

　　從控制原理來(lái)講,轉(zhuǎn)速控制的PID參數(shù)如果設(shè)置不合適,會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)速度過(guò)慢。

　　在發(fā)電機(jī)控制室改變轉(zhuǎn)速目標(biāo)值后,轉(zhuǎn)速設(shè)定值發(fā)生變化,但轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出變化相對(duì)緩慢,轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。曾在P=20,I=15時(shí)記錄從提高轉(zhuǎn)速目標(biāo)值到功率最終穩(wěn)下來(lái)需要1分20秒,而且多次調(diào)整P、I參數(shù),收效都甚微,也就是說(shuō)調(diào)整參數(shù)并不起多大作用。

　　6、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)速度慢

　　此發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí),汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)常在2996～3004轉(zhuǎn)/分鐘之間頻繁波動(dòng),偶爾波動(dòng)幅度可至6轉(zhuǎn)/分鐘,發(fā)電機(jī)功率卻基本穩(wěn)定,這樣就會(huì)造成功率控制與轉(zhuǎn)速控制之間的矛盾。比如當(dāng)蒸汽管網(wǎng)壓力高,需要提高發(fā)電機(jī)功率時(shí),會(huì)將轉(zhuǎn)速目標(biāo)值升高,而這時(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)速波動(dòng)的幅度恰好高于這一升高的目標(biāo)值,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器就會(huì)減小其輸出,使調(diào)節(jié)汽門關(guān)小來(lái)維持轉(zhuǎn)速,這樣反倒不能提高發(fā)電機(jī)的功率。

　　再有,在下位控制程序中有一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊(VPID03),用于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍 (kSCALE) 設(shè)為3330轉(zhuǎn)/分鐘,這在汽輪機(jī)升速過(guò)程中是非常適用的,因?yàn)槠啓C(jī)從啟機(jī)時(shí)的0轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘,這之間的轉(zhuǎn)速變化是非常大的。但是在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后,其可調(diào)范圍只有150轉(zhuǎn)/分鐘。也就是說(shuō)當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定值由3000轉(zhuǎn)/分鐘提高到3150轉(zhuǎn)/分鐘時(shí),就能使發(fā)電機(jī)功率由最小值到達(dá)最大值,這時(shí)如果還按調(diào)節(jié)范圍為3330轉(zhuǎn)/分鐘來(lái)控制,那么當(dāng)需要調(diào)整10轉(zhuǎn)/分鐘時(shí),對(duì)于整個(gè)量程來(lái)說(shuō)只是調(diào)節(jié)了10/3330=0.3%,這一微小的變化量對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),只能使它的輸出變化非常小,這一非常小的輸出變化不能達(dá)到其快速調(diào)整功率的目的,而是要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間才能調(diào)整到目標(biāo)值。

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