¡Tesis de graduación sobre el análisis de las características operativas de una turbina de vapor de 300MW! !
1.1 Turbina de vapor Sistema de control electrohidráulico de turbina de vapor de 300 MW
Planta eléctrica Luoyang Shouyangshan Fase II 2x turbina de vapor> La turbina de vapor de 300 MW es Hitachi TCDF-33.5 regeneración subcrítica intermedia Las turbinas de vapor térmicas, de doble cilindro, de doble escape, de impulso y de condensación se pusieron en producción en 1995, 65438+2 meses y marzo de 1996. El sistema de control de la turbina es un control electrohidráulico digital (D-EHG), que utiliza control electrohidráulico de aceite de turbina de baja presión. La configuración del actuador es que 1 motor de aceite de alta presión acciona 4 válvulas de control de velocidad de alta presión y 2 motores de aceite de media presión accionan 2 válvulas de control de velocidad de media presión. Cada motor de aceite está controlado por una servoválvula electrohidráulica. Las servoválvulas electrohidráulicas de los tres motores de aceite (CV, ICV izquierdo y derecho) de la turbina de vapor se fabrican en Japón. El aceite de control y el aceite lubricante utilizan la misma fuente de aceite, es decir, aceite de turbina antioxidante N32 en el tanque de aceite principal, y se instala un filtro de precisión (precisión de 51 μm) en el oleoducto de control.
Hay un problema con 1.2
Las unidades 3 y 4 de la central eléctrica de Shouyang Road comenzaron su operación de prueba en 1995. Durante el arranque de la unidad, el motor de aceite se detuvo repentinamente. Después de la inspección, se encontró que el sistema de control era normal y la transmisión de señal era normal, ambos causados por la falla de la servoválvula. Después de reemplazar la servoválvula, el sistema de regulación volvió a la normalidad. Cuando la unidad funciona de manera estable con carga y la válvula reguladora de presión media se prueba durante un día, el motor de aceite no se mueve y el motor de aceite está completamente abierto o completamente cerrado.
Todas las comprobaciones indican un fallo de la servoválvula.
Cuando la servoválvula falla hay que sustituirla. Sin embargo, la servoválvula en este diseño de sistema de regulación no se puede aislar, por lo que se debe detener y reemplazar. Las unidades 3 y 4 de la central eléctrica de Shouyangshan se cerraron debido a las servoválvulas: 8 y 5 veces respectivamente en 2000, y 1 y 2 veces respectivamente en 2006, en junio de 2002, sólo la unidad 3 se cerró 4 veces debido a las servoválvulas; Se inspeccionó la servoválvula defectuosa desmontada y se encontró que el elemento filtrante interno estaba obstruido, la boquilla estaba obstruida y la válvula deslizante estaba atascada. El elemento filtrante en la servoválvula está obstruido, lo que hace que la presión de control de la etapa delantera de la servoválvula sea demasiado baja, lo que imposibilita controlar la acción de la válvula de ojo y la válvula deslizante secundaria, lo que provoca que el motor de aceite se niegue. para moverse (no hay respuesta a la señal de control); la boquilla está obstruida y el motor de aceite está cerrado, manteniendo el motor de aceite en la posición completamente abierta o completamente cerrada. La contaminación del aceite es la causa principal de las fallas mencionadas anteriormente. El atasco de las servoválvulas causado por la contaminación del aceite representa el 85% de las fallas de las servoválvulas [1].
1.3 Calidad del aceite y medidas para evitar que las servoválvulas se atasquen
Dado que las servoválvulas de las unidades 3 y 4 a menudo se atascaban durante la operación de prueba, la central eléctrica de Shouyangshan estaba entregando la producción finalmente , prestamos gran atención a la calidad del aceite. En 1996, se estableció una clase de filtros de aceite para fortalecer la gestión de los filtros de aceite y mejorar la limpieza de la calidad del aceite. La frecuencia de atasco de la servoválvula es mucho menor que durante la operación de prueba, pero la frecuencia sigue siendo relativamente alta.
El Manual de mantenimiento de la turbina de vapor Hitachi muestra que la servoválvula puede funcionar normalmente en aceite con un nivel de contaminación igual o inferior a NASl638. La tubería del sistema de aceite de segunda etapa está diseñada como tipo manguito. La tubería de aceite de control que suministra aceite a la servoválvula detrás del filtro está ubicada en la tubería de retorno de aceite lubricante y no se puede tomar muestras para monitorear. la limpieza del aceite lubricante. Según las antiguas normas de calidad del aceite para turbinas de centrales eléctricas [2], el requisito para las impurezas mecánicas en el aceite es que no haya impurezas mediante inspección visual. A partir de 1996, el aceite lubricante de los motores nº 3 y 4 se analiza cada semana. Las muestras de aceite son transparentes y están libres de impurezas (contiene una pequeña cantidad de agua durante un período de tiempo y rara vez se comprueban las impurezas). El nuevo estándar de calidad para el aceite de turbina utilizado en centrales eléctricas [3] no sólo exige una inspección visual del aceite para que esté libre de impurezas mecánicas, sino que también plantea requisitos más estrictos para la calidad del aceite: se requieren unidades de 250 MW y superiores para inspeccionar el tamaño de las partículas. , 8-9 se refieren al límite de norma extranjera NASL638 o 6. Turbina de vapor MOOG300MW * * * Parte del sistema de lubricación de la turbina y el sistema de control de velocidad utilizan un tanque de aceite y aceite de turbina mineral. En este momento, el índice de tamaño de partículas en el aceite del motor debe basarse en el índice proporcionado por el fabricante y el ciclo de prueba es una vez cada 6 meses. En 2001, se realizó un análisis del tamaño de partículas en las muestras de aceite de turbinas de vapor de las Unidades 3 y 4, y se calificaron todos los tamaños de partículas de aceite en operación (ver Tabla 1).
El apagado causado por el atasco de la servoválvula tiene un gran impacto en la seguridad de la unidad, y el apagado no planificado de la unidad causado por el atasco de la servoválvula afecta la economía de la planta de energía. La central eléctrica de Shouyangshan ha tomado las siguientes medidas temporales:
(1) Reemplace periódicamente la servoválvula y reemplácela cuando la unidad esté parada por más de 3 meses (2) Reemplace y limpie periódicamente el aceite de control; elemento filtrante; (3) Aumentar el nivel de aceite del motor La limpieza del aceite durante el funcionamiento continuo del filtro (4) Fortalecer la inspección de la calidad del aceite;
Desde una perspectiva operativa, se ha reducido el número de paradas provocadas por atascos de las servoválvulas. Sin embargo, el problema no se ha resuelto fundamentalmente.
Por lo tanto, luego del análisis e investigación, se propusieron una serie de ideas de modificación, como "usar una fuente de aceite de control independiente" y "reemplazar la servoválvula sin detener la máquina", pero todas fueron abandonadas debido a la gran cantidad de modificaciones del sistema. , alto costo de modificación o inviabilidad técnica. Después de un análisis e investigación de varias partes, se propuso un plan para modificar la servoválvula y seleccionar una válvula DDV con un fuerte rendimiento anticontaminación.
2. Servoválvula electrohidráulica Abex415
2.1 Principio de funcionamiento
La servoválvula electrohidráulica es un componente de conversión electrohidráulico y un componente de amplificación de potencia que convierte pequeña La señal eléctrica se convierte en salida de energía hidráulica de alta potencia para controlar la posición de la válvula reguladora de velocidad. Su rendimiento tiene una gran influencia en el sistema de regulación electrohidráulico y es el núcleo y clave del sistema de regulación electrohidráulico. La servoválvula es una servoválvula electrohidráulica de dos etapas con retroalimentación de fuerza del tubo de chorro y es una válvula de cuatro vías. Su función es controlar la cantidad de aceite que entra y sale del sistema hidráulico para que sea proporcional a la señal eléctrica de entrada. Compuesto principalmente por cuerpo de válvula, motor de torsión (bobina y armadura), imán permanente, boquilla de primera etapa, resorte de retroalimentación de presión, válvula deslizante de segunda etapa, junta tórica y carcasa (ver Figura 65438)
Su Principio de funcionamiento: una pequeña cantidad de aceite hidráulico sale de la fuente de aceite, pasa a través del filtro, luego fluye a través de la manguera conectada al rotor del motor de torsión y finalmente sale de la boquilla de aceite. El aceite de la boquilla se rocía sobre dos tubos colectores de aceite, que están conectados a ambos extremos de la válvula deslizante. Sin compensación, la presión generada por cada colector de aceite es aproximadamente la mitad de la presión de la línea, por lo que no hay diferencial de presión, por lo que la válvula de carrete está equilibrada. Cuando la corriente fluye a través del motor de torsión, se genera un cierto par, lo que hace que el rotor del motor de torsión gire en un ángulo pequeño. Si el rotor gira en sentido antihorario, el tubo de inyección de combustible se mueve hacia la derecha, lo que hace que se rocíe más aceite sobre el colector de aceite derecho, lo que crea presión, mientras que el colector de aceite izquierdo genera menos presión. De esta manera se produce una diferencia de presión en la válvula de corredera, lo que hace que la válvula de corredera se mueva hacia la izquierda. El carrete se mueve hacia la izquierda hasta que la fuerza de reacción producida por el resorte de retorno iguala la fuerza producida por el motor de torsión. En este momento, la válvula deslizante está en una nueva posición de equilibrio. La corriente de segundo nivel es proporcional. Si se invierte la polaridad actual, el carrete se mueve hacia el otro lado.
2.2 Características principales
(1) Esta válvula es una servoválvula electrohidráulica con retroalimentación de fuerza de tubo de chorro y amplificación de dos etapas (2) Bajo retraso y alta resolución ( 3) Tiene alta sensibilidad, buena linealidad y alta precisión de control; (4) El tanque de aceite principal del aceite de control utiliza aceite de turbina antioxidante N32, que tiene la misma fuente de aceite que el aceite lubricante. Calidad y mala capacidad anticontaminación.
2.3 Principales especificaciones técnicas
Modelo de servoválvula.
Tres. Introducción a la tecnología de servoválvulas DDV
3.1 Principio de funcionamiento
La servoválvula DDV está compuesta por un circuito electrónico integrado, un motor lineal, un núcleo de válvula y un manguito de válvula (consulte la Figura 2). Su principio de funcionamiento es aplicar una señal de comando eléctrica al bloque integrado del controlador de posición del carrete, el circuito electrónico genera una corriente de modulación de ancho de pulso (PWM) en el motor lineal y el oscilador excita el sensor de posición del carrete (LVDT). La señal de posición del carrete demodulada se compara con la señal de posición del comando. El controlador de posición del carrete genera corriente y la envía al motor de torsión. El motor de torsión impulsa el carrete hasta que el carrete se mueve a la posición de comando. La posición del carrete es proporcional a la señal de comando. El caudal real q de la servoválvula es función de la posición del carrete y de la caída de presión en el borde dosificador del carrete.
Estructura de motor lineal de imanes permanentes. Su principio de funcionamiento: el motor lineal es un motor diferencial de imán permanente. El imán permanente proporciona parte de la fuerza magnética requerida. La corriente requerida por el motor lineal es significativamente menor que la corriente requerida por la bobina electromagnética proporcional del mismo orden de magnitud. . El motor lineal tiene un valor intermedio neutro, porque en cuanto se desvía de la posición neutra generará una fuerza y una carrera, y esta fuerza es proporcional a la carrera y la corriente. Los motores de cuerda automática deben superar las fuerzas de centrado generadas por resortes de alta rigidez y fuerzas adicionales externas (es decir, fuerzas hidráulicas y fricción causada por la contaminación). Cuando el motor lineal regresa a la posición neutral, la fuerza del resorte de centrado está en la misma dirección que la fuerza generada por el motor, lo que equivale a proporcionar fuerza motriz adicional al núcleo de la válvula, reduciendo así en gran medida la sensibilidad del DDV. servoválvula a la contaminación. Los motores lineales regresan al centro con la ayuda de resortes y no requieren corriente externa. En caso de corte de energía, daño del cable o apagado de emergencia, la servoválvula puede regresar automáticamente al centro sin fuerza externa.
3.2 Características principales
La válvula DDV es un nuevo tipo de servoválvula electrohidráulica desarrollada por la empresa MOOG, que ha sido producida en masa por la empresa MOOGGmbH (Alemania). Es una servoválvula de accionamiento directo y el control de circuito cerrado de la posición del núcleo de la válvula se realiza mediante un circuito integrado. El dispositivo impulsor del núcleo de la válvula es un motor de fuerza lineal de imán permanente y el resorte de centrado mantiene el núcleo de la válvula en la posición media.
El motor de fuerza lineal supera la fuerza de centrado del resorte y hace que el núcleo de la válvula se desvíe de la posición media en dos direcciones y se equilibre en la nueva posición, resolviendo el problema de que la bobina del solenoide proporcional solo puede generar fuerza en una dirección. El circuito electrónico de control de bucle cerrado de la posición del núcleo de la válvula y el circuito electrónico de accionamiento de modulación de ancho de pulso (PWM) se solidifican en un bloque integrado y se fijan en la servoválvula utilizando una tecnología de conexión especial, de modo que la servoválvula se puede ajustar sin necesidad de Apoyar los dispositivos electrónicos.
En comparación con la "servoválvula de tubo de chorro" (o "servoválvula de dos etapas con retroalimentación de fuerza de doble boquilla"), las características de la válvula DDV son: (1) sin etapa delantera hidráulica (2); motores de fuerza lineal de alta potencia reemplazan a los motores de torsión (3) Se utilizan bloques integrados avanzados y microsensores de posición para reemplazar dispositivos de retroalimentación mecánica técnicamente complejos: varillas de retroalimentación de fuerza y tubos de resorte (4) Baja histéresis y alta resolución; El rendimiento básico y los indicadores técnicos de la servoválvula de dos etapas previa a la etapa (6) La capacidad anticontaminación para controlar la calidad del aceite se mejora considerablemente (7) Se reducen los costos de operación y mantenimiento;
3.3 Principales parámetros técnicos
Modelos y parámetros de servoválvulas DDV
Plan técnico de transformación e instalación y depuración de equipos
A través de técnicas. transformación Los objetivos alcanzados: (1) Resolver completamente el atasco de la servoválvula (2) Las características de ajuste del sistema de ajuste no han cambiado (3) Tiene alta confiabilidad y seguridad (4) La cantidad de modificación es pequeña; .
Plan de modificación: (1) Cambiar las servoválvulas CV e ICV de la turbina de vapor por servoválvulas DDV. (2) Aspecto mecánico: dado que las formas, los tamaños de apertura y las dimensiones de instalación de las dos servoválvulas son diferentes, se instala un bloque colector de aceite para la conexión entre la servoválvula y el actuador, y se instala un filtro de entrada de aceite en el bloque colector. . (3) Trabajo térmico: instale una fuente de alimentación y una caja de conversión de señal, acepte la señal de control D-EHG de HITASS (8ma) y dos fuentes de alimentación de 220 V CA (un UPS, una sección de seguridad) y convierta la señal de control (8ma) en una Señal de voltaje (10 V) como señal de control de DDV, convirtiendo CA 220 V en CC 24 V como DDV.
La prueba estática muestra que las características estáticas del sistema de control son básicamente consistentes con los valores de prueba antes de la transformación, lo que indica que después de que la servoválvula se cambia a la válvula DDV, el método de ajuste y el rendimiento de todo el sistema de control no han cambiado. Datos de prueba estática antes y después de la modificación
Para comprobar si la servoválvula es segura después de cambiarla a una válvula DDV y si el actuador se puede cerrar en caso de un corte de energía, un corte de energía Se realizó la prueba: se agregó una señal de apertura y el actuador se enciende; retire el conector de señal localmente y el actuador se apagará automáticamente.
Práctica operativa y análisis económico del verbo (abreviatura de verbo)
Desde que la Unidad 4 se puso en funcionamiento en septiembre de 2001, la unidad ha arrancado y parado muchas veces, y el sistema de regulación está confiable y estable. No se produce un apagado inesperado de la unidad debido a la obstrucción de la servoválvula.
El impacto de la transformación técnica en la seguridad y economía de la unidad. Seguridad: evitar que la servoválvula se atasque mejora en gran medida la seguridad y confiabilidad de la unidad y reduce en gran medida la cantidad de paradas no planificadas de la unidad. Económico: además de aumentar la generación de energía, la transformación técnica puede ahorrar alrededor de 740.000 yuanes por año. La tasa de modificación técnica es de 200.000 por cada unidad y de 400.000 por dos unidades. Con una unidad se puede recuperar la inversión total de dos unidades en un año, con importantes beneficios económicos.
Conclusión del verbo intransitivo
La operación real muestra que la transformación técnica es que el sistema de control electrohidráulico de la turbina de vapor y el sistema de aceite lubricante comparten la fuente de aceite, lo que mejora la aplicabilidad y anti -capacidad de contaminación y resuelve el problema de atasco de la servoválvula electrohidráulica ha reducido en gran medida el número de paradas no planificadas de la unidad y los beneficios económicos son obvios. Puede promocionarse e implementarse en el sistema de control electrohidráulico de una turbina de vapor similar de 00MW de Hitachi.
En la actualidad, el fluido de trabajo del sistema de control electrohidráulico de las unidades domésticas utiliza aceite antiaceite de éster de fosfato. Sin embargo, en comparación con el aceite de turbina, el aceite antiaceite de éster de fosfato tiene un rendimiento físico y químico estricto. requisitos, es costoso y complicado de mantener, especialmente el aceite de éster de fosfato líquido residual de aceite no se puede procesar en la actualidad, y su contaminación es equivalente a la contaminación nuclear y perjudicial para la salud humana. Teniendo en cuenta estos factores, es una tendencia general que el medio de trabajo del sistema de control electrohidráulico de la unidad haya evolucionado desde un sistema de aceite anticombustible hasta un sistema de aceite de turbina.
Aunque la sensibilidad de la válvula DDV a la contaminación del aceite se reduce considerablemente, la reducción de la limpieza del aceite reducirá la vida útil del borde dosificador de la servoválvula. Por lo tanto, no se puede relajar el fortalecimiento de la supervisión química del aceite. todo. Al mismo tiempo, se recomienda que la unidad realice una prueba de deslastre de carga para probar más a fondo las características de deslastre de carga del DDV.