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發(fā)電機負荷控制技術(shù)改造(上)

  控制原理

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

  圖1 一次調頻控制原理圖

  在這里,一次調頻是一個(gè)串級控制系統,經(jīng)過(guò)不等率計算后的透平轉速與轉速設定值比較后,進(jìn)入轉速PID控制,轉速調節器的輸出為閥位請求信號,它作為閥位設定值與實(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驅動(dòng)電液伺服閥動(dòng)作,來(lái)調節控制油的壓力,使之驅動(dòng)油動(dòng)機動(dòng)作,油動(dòng)機據此產(chǎn)生位移,帶動(dòng)蒸汽調節閥,從而控制透平的轉速。

  單從這個(gè)發(fā)電機的調頻控制原理圖中就可以看出,導致功率變化慢的原因有很多,比如轉速控制速度、閥位控制速度、油動(dòng)機動(dòng)作速度等。

  問(wèn)題分析及檢查、測試

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

  1、轉速調節閥動(dòng)作速度過(guò)慢

  由于工藝在發(fā)電機運行一年后提出該問(wèn)題,首先想到是否轉速調節閥或油動(dòng)機的機械性能有所下降,或閥位控制器的控制速度過(guò)慢。于是在靜態(tài)調試時(shí)仔細觀(guān)察電液伺服閥的動(dòng)作情況(DDV閥芯位置)和轉速調節閥的動(dòng)作情況,當直接改變輸出值時(shí),DDV閥芯位置及轉速調節閥上LVDT返回的閥位信號緊跟輸出值的變化,并未出現動(dòng)作非常滯后或緩慢的情況,這說(shuō)明閥門(mén)調節回路工作正常且控制及時(shí)到位。

  2、升速率過(guò)慢

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

  3、勵磁電壓、電流增加不及時(shí)

  圖3 增加功率的流程

  在并網(wǎng)運行后,若要提高發(fā)電機的負荷,需將轉速目標值提高,這時(shí)汽輪機轉速上升,發(fā)電機的電流、電壓隨之上升,這一上升又會(huì )促使勵磁電壓、電流的提高,從而增加發(fā)電機的有功功率,功率增加之后,加在轉子上的反作用力變大,轉速就會(huì )下降并穩定在3000轉/分鐘。如果勵磁電壓、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)轉速也很難被快速控制住。但是經(jīng)過(guò)電氣專(zhuān)業(yè)人員的觀(guān)察與檢測,并不存在勵磁電壓、電流增加不及時(shí)的現象。

  4、功率變送器反應遲緩

  在工藝操作畫(huà)面上所顯示的發(fā)電機功率是由電氣專(zhuān)業(yè)的功率變送器送來(lái)的,會(huì )不會(huì )是由于變送器反應遲緩,實(shí)際功率已經(jīng)增加,而操作畫(huà)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、是否調整參數不合適

  從控制原理來(lái)講,轉速控制的PID參數如果設置不合適,會(huì )導致調節速度過(guò)慢。

  在發(fā)電機控制室改變轉速目標值后,轉速設定值發(fā)生變化,但轉速調節器的輸出變化相對緩慢,轉速波動(dòng)大。曾在P=20,I=15時(shí)記錄從提高轉速目標值到功率最終穩下來(lái)需要1分20秒,而且多次調整P、I參數,收效都甚微,也就是說(shuō)調整參數并不起多大作用。

  6、轉速調節速度慢

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

  再有,在下位控制程序中有一個(gè)轉速調節模塊(VPID03),用于汽輪機的轉速調節,轉速的調節范圍 (kSCALE) 設為3330轉/分鐘,這在汽輪機升速過(guò)程中是非常適用的,因為汽輪機從啟機時(shí)的0轉速升至額定轉速3000轉/分鐘,這之間的轉速變化是非常大的。但是在發(fā)電機并網(wǎng)運行后,其可調范圍只有150轉/分鐘。也就是說(shuō)當轉速設定值由3000轉/分鐘提高到3150轉/分鐘時(shí),就能使發(fā)電機功率由最小值到達最大值,這時(shí)如果還按調節范圍為3330轉/分鐘來(lái)控制,那么當需要調整10轉/分鐘時(shí),對于整個(gè)量程來(lái)說(shuō)只是調節了10/3330=0.3%,這一微小的變化量對于調節器來(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到其快速調整功率的目的,而是要經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間才能調整到目標值。



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