浅谈抽提装置蒸汽透平发电机组控制的设计和应用

摘 要 本文结合重整抽提装置蒸汽透平发电机组GB204501并联替代过热蒸汽减温减压阀的实践，介绍TRICON系统在控制的设计和应用。重点介绍发电机组DEH控制系统主要功能。

关键词 减温减压;GB204501;控制方案;增效节能

前言

在国民经济生产过程中，节能降耗是永恒的主题。为了有效地节省能量，重整抽提装置将减温减压器入口的过热蒸汽引入蒸汽透平发电机组，产生与减温减压器相同的作用，并且将能量损失转化为电能。

1系统概述

本发电机组控制系统是在原有抽提装置SIS系统上扩容增加一个机架，方案为EH油纯数字式电液控制系统（DEH），采用美国TRICONEX公司的TRICON控制系统，再配上相应的伺服模块，构成DEH控制系统。TRICON系统采用了三重冗余容错（TMR）的硬件技术和成熟可靠的TRISTATION1131软件技术， 具有完整的机组控制、连锁保护、数据采集与监控功能。主要用于生产装置的安全连锁、汽轮发电机组、燃气轮机及压缩机组等的控制[1]。

2DEH控制系统主要功能

DEH 的控制算法采用与DCS系统通用的系统软件和应用软件，包括实时操作系统程序、应用程序及本系统的支持程序。应用这些软件，可按控制系统图组态出DEH控制所需的实时控制回路、CRT画面生成。控制回路包括：转速控制，功率控制，阀门开度控制，背压压力控制，防超速保护等。

2.1 机组启动模式顺序控制

ITCC系统使用专用的调速程序对机组进行多模式控制。共有停机、复位、启动、暖机、升速、运行、正常停机和超速8种控制模式，8种控制模式各有其相应的进入和退出程序条件。

2.2 转速控制回路

调速控制是ITCC系统的核心功能，满足高精度控制和快速动态响应的要求。汽轮机启动后，根据透平实际升速曲线和暖机阶段划分升速模式，确定各模式的速度范围（即转速目标值）以及升速速率，再按照各升速模式包括临界区时的升速速率向目标转速爬坡进而产生实际转速给定值，该值与实际转速（经过转速探头选择计算产生）的偏差经PID调节运算后输出去控制调速阀，从而改变进入透平的蒸汽流量，实现汽轮机转速的控制。

转速控制回路包括转速目标值给定，转速变化率给定，升速曲线的生成及选择，转速PI调节器，转速测量及三取二逻辑，转速不等率和不调频死区设定，频率同期的自动控制等。本回路承担汽轮发电机组的转速控制任务。

2.3 自动同期控制

根据汽轮机主机厂提供的升速曲线和升速速率，汽轮机从零转速升到最小转速，并迅速越过临界转速，达到正常运行转速。当汽轮机升速至同期速度范围6974～7050转速后，达到并网条件，DEH系统发出启动电机指令，自动将机组控制到同期转速。

2.4 负荷控制

发电机并网瞬间程序自动使系统带出负荷调控并转到功率控制手动模式，可根据需要采用手动控阀方式，自动功率控制方式，完成升负荷过程。

（1）手动控阀回路

阀门开度控制回路包括高压调节阀开度值给定，开度变化率给定，阀门开度测量及大选逻辑，阀位PI调节器，该回路构成对高压调节阀开度的控制，维持阀位为定值。

（2）并网带初负荷控制

机组并网后，DEH系统自动增加给定值，使发电机自动带上初负荷避免出现逆功率。

（3）功率控制回路

功率控制回路包括目標功率值给定，功率变化率给定，一次调频对功率给定的修正，最大功率限制及限制值给定，功率测量及三取二逻辑，功率PI调节器。本回路通过设置目标功率来控制机组负荷，DEH采用发电机有功功率信号作为功率信号进行功率闭环控制，维持机组负荷不变。

2.5 排汽压力PID控制

在功率达到400MW后可进行排汽压力控制，DEH控制调门开度来维持排汽压力不变。

排汽压力控制与功率控制一样，区别在于：功率控制为以调节负荷为主，排汽压力随动;排汽压力控制为以调节排汽压力为主，负荷随动。功率控制和排汽压力控制为无扰动切换。

3限制保护功能

3.1 负荷（功率）及阀位排汽压力低限制

当机组的工况需要对排汽压力和功率控制进行限制的时候，则可投用该功能，限制值由人工给定，DEH可自动将负荷（功率）、排汽压力限制在高限以内，调节阀阀位限制在给定值以下。当被限制量达到限制值则调门会自动避让保护，来实现限制功能。

3.2 防超速保护控制回路（OPC）

机组甩负荷解列时，DEH系统接受油开关跳闸辅助接点信号和转速103%n0（7194）信号，经逻辑运算发出快关调门控制信号，迅速关闭调节阀，以减少转换超调量，延迟一段时间（3S）或转速<101%no（7054）后再自动开启调节阀，并维持机组转速为额定工作转速。

3.3 超速试验控制功能

当机组转速生至6984转后，OPC试验，电超速试验，机械超速试验，高调门严密性试验按钮激活，点击即可做相应试验。

3.4 高调门严密性试验

试验主要作用于验证机组的阀门密封性，当机组到达额定转速后，点击试验投入按钮，机组的调门会关死（不停机），此时机组转速会下降，判断依据是在规定时间内机组的转速应该能降至1000转。

3.5 连锁停机及首出报警功能

连锁停机条件包括汽轮机超速三取二、润滑油压力低三取二、汽轮机轴振动高高、汽轮机轴位移高高、齿轮箱高、低速轴连接段振动高高、汽轮机排气压力低、电气综保故障跳闸、紧急停机按钮、转速故障判断等。

4结束语

新增蒸汽透平发电组不但能够满足减温减压阀后工艺要求，而且还能对外输出轴功率发电并网，目前蒸汽51T＼H，发电功率约1050kW＼H左右，所创经济效益可观。

参考文献

[1] 王学义.工业汽轮机安装技术问答[M].北京：中国石化出版社， 2015：117.

作者简介

崔博;毕业院校：辽宁石油化工大学，专业：控制理论与控制工程专业，工程师，现就职单位：扬子石化芳烃电仪车间，研究方向：化工仪表管理。