基于电液比例阀的汽轮机高压旁路阀控制系统设计

　　0　引言

　　选题来源于甘肃某电厂工程机组旁路系统装置的技术改造。旁路系统是300kW汽轮机组热力系统中的重要组成部分,它可以协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡,改善启动和负荷特性,提高机组运行的安全性和灵活性。高压旁路阀BP用于过热蒸汽减压,并控制旁路蒸汽流量,以调节机前蒸汽压力,是汽机高压旁路主阀。正常情况下,蒸汽自身的压力和压力油将高压旁路阀关闭;发生故障时,靠油压将高压旁路阀打开,同时将减温水喷入高压旁路阀内。一旦主蒸汽压力超过高压旁路装置的设定值,高压旁路阀快速开启,并按机组主蒸汽压力进行自动调节,直到恢复正常值。所以对高压旁路阀的控制在汽轮机旁路系统中显的尤为重要。

　　电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁,已经成为现代控制工程的基本技术构成之一,它可以克服电-液伺服执行机构用于控制旁路阀位置时出现的“卡”、“堵”、“内泄大”三类故障。电液比例阀除了在控制精度及相应快速性不如伺服阀外,其它方面的性能和控制水平与伺服阀相当,其动、静态性能足以满足控制系统的要求,为此提出用电液比例阀控制高压旁路阀。

　　1　现场要求

　　甘肃某发电厂以大带小2×300MW技改工程机组旁路系统为两级旁路系统,其高旁容量为70%MCR,低旁容量为2×70% B-MCR,旁路系统的各阀门均由液压执行机构来控制。每个阀门分两部分,一部分为阀门本体,另一部分为液压执行机构。高压旁路阀全程动作时间如下:快开时间t≤2·5s,快关时间t<2·5s,调节时间t=10s。

　　高压旁路系统装置由高旁阀、喷水调节阀、喷水隔离阀等组成,低压旁路系统装置由低旁阀、喷水调节阀、排气装置入口减温减压器等组成。

　　2　高压旁路阀液压系统的设计

　　2·1　高压旁路阀液压系统

　　高压旁路阀由液压执行机构来控制。液压执行机构由执行器、液压供油单元、比例阀、闭锁单元、分级控制单元、蓄能器、安全控制系统和安全旁路系统组成。执行器为往复式双作用液压缸,活塞在油压的作用下移动,从而带动阀门开关。高压旁路阀的液压执行器系统可实现高压旁路阀的正常调节,也可在紧急情况下将高压旁路阀快速打开,使高压旁路阀具有启动、溢流和安全三项功能。高压旁路系统的液压系统如图1所示,左边部分为高压旁路阀控制系统。高压旁路阀用于自动控制高压主汽门前压力,根据主蒸汽压力测量值与压力设定值之差确定高压旁路阀的开启与关闭,二者之差为正时高压旁路阀开启;反之,高压旁路阀关闭。