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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 單相導(dǎo)軌開關(guān)電源

一文弄懂MEH控制系統(tǒng)原理及功能

發(fā)布日期：2022-07-16 點擊率：43

MEH控制系統(tǒng)以高壓抗燃油為工作介質(zhì)，以電液伺服閥為液壓接口設(shè)備，以高低壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。本文以圖文形式介紹MEH控制系統(tǒng)原理及功能。

一、給水泵汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(MEH)原理
該MEH以高壓抗燃油為工作介質(zhì)，以電液伺服閥為液壓接口設(shè)備，以高低壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成一套完整的MEH控制系統(tǒng)，控制給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足用戶的要求。

鍋爐給水泵汽輪機(jī)用于驅(qū)動大型電站鍋爐給水泵，滿足鍋爐給水的要求。MEH控制原理見圖1

圖1 MEH控制系統(tǒng)原理圖

機(jī)組在啟動和正常運行過程中，通過測速板采集機(jī)組的轉(zhuǎn)速，開關(guān)量通過開入板送到控制回路上，DPU將這些信號進(jìn)行判斷、分析、計算，再綜合LVDT返回的信號，輸出控制信號到伺服閥，通過伺服閥來改變調(diào)節(jié)閥的開度，控制進(jìn)入給水泵汽輪機(jī)的蒸汽流量，改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，它所控制的給水泵轉(zhuǎn)速也隨著變化，給水泵的出口流量變化，從而達(dá)到對鍋爐給水流量的要求。

機(jī)組一般有兩個汽源。一個工作汽源，來自主機(jī)四段抽汽；一個備用汽源，來自再熱器冷端蒸汽。工作汽源(主機(jī)四段抽汽)和備用汽源(再熱器冷端蒸汽)都用同一個蒸汽室—噴嘴室，采用噴嘴配汽。進(jìn)汽系統(tǒng)示意圖見圖2。不同工程的工作汽源和備用汽源可能略有不同。

圖2 MEH進(jìn)汽系統(tǒng)示意圖

本機(jī)組采用低壓輔助汽源啟動。啟動過程中，輔汽通過逆止閥、電動閘閥、低壓主汽閥、低壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入給水泵汽輪機(jī)，此時抽汽逆止閥、切換閥均關(guān)閉。隨著大機(jī)負(fù)荷的上升，工作蒸汽參數(shù)也隨之上升。當(dāng)大機(jī)負(fù)荷大于汽源切換點時，工作蒸汽參數(shù)能夠滿足主機(jī)功率對給水量的要求，切除輔助啟動汽源，即在汽源切換點以上工況均由工作汽源(主機(jī)四段抽汽)做功，在運行轉(zhuǎn)速范圍：2840r/min~5945r/min內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)運行，其最低轉(zhuǎn)速能維持給水泵最小流量循環(huán)工況。上述過程給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由低壓調(diào)節(jié)閥控制。

在大機(jī)降負(fù)荷時，工作蒸汽參數(shù)也隨之下降。大機(jī)從高負(fù)荷降到汽源切換點級以下，即大機(jī)定壓運行時，鍋爐蒸汽壓力保持不變，大機(jī)負(fù)荷降到40%以下時，給水泵的轉(zhuǎn)速要保證鍋爐蒸汽壓力保持不變；大機(jī)滑壓運行時，鍋爐蒸汽壓力隨負(fù)荷變化，大機(jī)負(fù)荷降到30%以下時，要保證給水泵最低運行轉(zhuǎn)速2840r/min。

若給水泵汽輪機(jī)低調(diào)閥開度到大于95%時，工作蒸汽參數(shù)仍不能滿足上述要求，則需切換到備用汽源(再熱器冷端蒸汽)。此時給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速由切換閥控制，實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速比較后得到一個差值，經(jīng)PID運算后，輸出閥門開度指令信號到切換閥。切換閥打開的同時低壓調(diào)節(jié)閥將開至全開，并且低壓進(jìn)汽管道上的抽汽逆止閥自動關(guān)閉，即將給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽切換為備用汽源(再熱器冷端蒸汽)做功。當(dāng)實際轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致，即切換閥的開度反饋信號與閥門開度指令信號一致時，切換閥上電液伺服閥切斷油動機(jī)的進(jìn)油、排油，切換閥開度保持。

在大機(jī)升負(fù)荷時，工作汽源參數(shù)和備用汽源參數(shù)均隨之上升。大機(jī)從低負(fù)荷上升到汽源切換點及以上，工作汽源參數(shù)能滿足主機(jī)功率對給水量的要求，則需切換到工作汽源做功。由于備用汽源參數(shù)上升，切換閥將逐漸關(guān)小以滿足主機(jī)功率對給水量的要求，并開始切換過程，切換過程中主機(jī)四段抽汽逆止閥將自動打開，待切換閥全關(guān)后切換過程完成，給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速又由低壓調(diào)節(jié)閥控制。

二、控制系統(tǒng)主要功能
1、MEH控制系統(tǒng)有三種運行控制方式
①手動控制方式
手動控制方式為開環(huán)控制方式。在該方式時，操作員通過操作OIS上的“手動閥位設(shè)定”按鈕或“增”、“減”按鈕來設(shè)定閥位開度值，直接控制閥門的開度，達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。

②轉(zhuǎn)速自動控制方式
轉(zhuǎn)速自動控制方式是自動調(diào)節(jié)常用的方式之一，操作員通過操作OIS上的“手動/自動”按鈕可選擇將控制方式切換到轉(zhuǎn)速自動控制方式，并通過設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速及升速率，進(jìn)行自動升速。

為了保證信號的可靠性，MEH系統(tǒng)將對從現(xiàn)場轉(zhuǎn)速傳感器測到的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行三取二處理，得到一個可靠的實際轉(zhuǎn)速信號。若三路轉(zhuǎn)速中有兩路轉(zhuǎn)速信號故障，將判定系統(tǒng)轉(zhuǎn)速故障，切到手動控制方式。現(xiàn)場轉(zhuǎn)速信號送到測速板后，在測速板內(nèi)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量信號送到控制回路，控制回路將此信號作為實際轉(zhuǎn)速輸入信號。實際轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速比較后得到一個差值，經(jīng)過PID計算后，控制回路輸出閥門開度指令信號到電液伺服閥，控制伺服閥動作，改變調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度反饋信號與閥門開度指令信號一致，即實際轉(zhuǎn)速和設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致，此時電液伺服閥自動回到中間位置，切斷油動機(jī)的進(jìn)油、排油，調(diào)節(jié)閥開度將保持，一個轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)過程結(jié)束。

轉(zhuǎn)速自動控制回路的PID參數(shù)能通過工程師站在線進(jìn)行修改，這有利于操作人員根據(jù)實際情況對控制過程進(jìn)行有效的干預(yù)，大大的提高了控制的可靠性和靈活性，更加適應(yīng)現(xiàn)代自動控制的要求。

③鍋爐自動控制方式
要投入鍋爐自動控制方式，必須滿足下列條件：
a、MEH處于轉(zhuǎn)速自動控制方式；
b、鍋爐控制系統(tǒng)來的鍋爐給水流量信號在2800r/min~6000r/min之間；
c、實際轉(zhuǎn)速和鍋爐控制系統(tǒng)來的鍋爐給水流量信號相差在±25r/min內(nèi)；
d、MEH接收到“CCS請求”信號。
當(dāng)上述條件滿足，操作員操作OIS上的“CCS控制”按鈕，即可投入鍋爐自動控制方式。

在鍋爐自動控制方式下，MEH接收來自鍋爐控制系統(tǒng)的4-20mA控制信號，并轉(zhuǎn)換為MEH中的轉(zhuǎn)速信號，4mA對應(yīng)2800r/min，20mA對應(yīng)6000r/min，它們是線性的。此時，MEH僅僅作為一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)。MEH接收到鍋爐控制系統(tǒng)的控制信號后，直接送到控制回路，作為目標(biāo)值，MEH向鍋爐控制系統(tǒng)輸出一個4mA~20mA信號作為反饋信號。在鍋爐自動控制方式下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速隨著鍋爐控制系統(tǒng)控制信號變化而變化。

鍋爐自動控制方式是一種更加完善的控制方式，它同時考慮了汽輪機(jī)和鍋爐的控制，它將整個電廠作為一個系統(tǒng)來控制，可以使控制過程更加的趨于合理化。

由于在鍋爐自動控制方式下，鍋爐控制系統(tǒng)來的控制信號是經(jīng)過控制回路進(jìn)行過轉(zhuǎn)換的，所以，轉(zhuǎn)速自動控制回路能夠很好的跟蹤鍋爐自動控制回路統(tǒng)，當(dāng)從鍋爐自動控制方式切換到轉(zhuǎn)速自動控制方式時，不會產(chǎn)生任何擾動，能夠維持原來的狀態(tài)和運行控制參數(shù)。
在鍋爐自動控制方式下，如果上述條件中任意一項不滿足將切除鍋爐自動控制方式。

2、小機(jī)的掛閘和打閘
汽輪機(jī)的掛閘，就是一個高壓保安油壓的建立的過程。當(dāng)機(jī)組滿足汽輪機(jī)已打閘、所有閥全關(guān)這兩個條件，操作員通過操作OIS上的掛閘按鈕，輸出掛閘指令信號去動作就地電磁閥，使高壓保安油壓建立，當(dāng)MEH接收到高壓保安油壓建立信號后，通過邏輯判斷，掛閘成功，此時OIS上的掛閘按鈕狀態(tài)顯示為掛閘，整個掛閘過程結(jié)束。

汽輪機(jī)有三種打閘方式：第一種是集控室控制臺上的手動停機(jī)按鈕。第二種是當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到電氣超速動作轉(zhuǎn)速時，MEH控制回路輸出汽機(jī)打閘信號。第三種是當(dāng)MEH接收到METS來的遮斷汽機(jī)的信號后，經(jīng)過繼電邏輯硬回路實現(xiàn)汽機(jī)打閘。

當(dāng)汽機(jī)在運行過程中發(fā)生異常狀況時，需要緊急停機(jī)，可以通過操作集控室控制臺上的手動停機(jī)按鈕實現(xiàn)緊急停機(jī)，保護(hù)汽機(jī)的安全。

3、超速保護(hù)和超速試驗
MEH在汽機(jī)的正常運行中，軟件設(shè)有超速保護(hù)邏輯。若運行時汽輪機(jī)的實際轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的超速保護(hù)值時，MEH輸出超速打閘信號，使現(xiàn)場的各個電磁閥動作，卸掉高壓保安油壓，使主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，蒸汽將無法進(jìn)入汽機(jī)，轉(zhuǎn)速下降，保證了汽輪機(jī)的安全。

為了確保超速保護(hù)邏輯動作的準(zhǔn)確性MEH設(shè)有電氣超速試驗。操作員通過操作OIS上的電氣超速試驗按鈕，將其置為試驗位，再設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速為超速保護(hù)動作轉(zhuǎn)速值，設(shè)定合適的升速率，開始升速。當(dāng)汽輪機(jī)實際轉(zhuǎn)速達(dá)到超速保護(hù)動作轉(zhuǎn)速值時，MEH輸出超速打閘信號去動作現(xiàn)場的各個電磁閥，卸掉高壓保安油，使汽輪機(jī)停機(jī)。

4、閥門活動試驗
為了防止主汽門因長期處于全開狀態(tài)導(dǎo)致卡澀，MEH設(shè)置有閥門活動試驗功能。低壓主汽門做活動試驗時，操作員通過操作OIS上的主汽門試驗按鈕，將其置為投入， MEH便輸出閥門活動試驗指令信號去動作低壓主汽門上的活動試驗電磁閥，使低壓主汽門關(guān)閉。當(dāng)MEH接收到閥門活動試驗到位信號，MEH使活動試驗電磁閥失電，低壓主汽門又重新開啟到全開位。當(dāng)MEH接收到低壓主汽門全開信號，低壓主汽門活動試驗完畢。

5、高壓遮斷模塊遮斷電磁閥試驗
小機(jī)的停機(jī)電磁閥共有四只，為“兩并兩串”結(jié)構(gòu)。為了防止汽輪機(jī)長期運行時停機(jī)電磁閥卡澀，MEH設(shè)有遮斷電磁閥活動試驗，四只電磁閥只能單獨試驗。當(dāng)操作相應(yīng)的電磁閥活動試驗按鈕后，MEH就發(fā)出相應(yīng)的試驗信號，使該電磁閥失電，從而引起相應(yīng)的壓力開關(guān)動作，MEH收到壓力開關(guān)動作信號后，表示試驗成功，電磁閥重新帶電，至此，試驗結(jié)束。

6、閥門校驗
整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系的目的在于使油動機(jī)在整個全行程上均能被伺服閥控制。閥位給定信號與油動機(jī)升程的關(guān)系為：
◆給定0-100對應(yīng)行程0-100%
◆為保持此對應(yīng)關(guān)系有良好的線性度，要求油動機(jī)上作反饋用的LVDT，在安裝時，應(yīng)使其鐵芯在中間線性段移動。
◆在給水泵汽輪機(jī)啟動前，可分別對油動機(jī)快速地進(jìn)行整定。
注意：必須確認(rèn)主汽閥前無蒸汽，以免整定時，汽輪機(jī)失控。

為保證上述關(guān)系有良好的線性，可先進(jìn)行零位校正。零位校正時，給定值為50，移動LVDT的安裝位置，使油動機(jī)行程為50％即可。
不同的電氣系統(tǒng)有不同的閥門靜態(tài)整定方法，具體參見各個系統(tǒng)的閥門靜態(tài)關(guān)系整定操作步驟。

一般在作完靜態(tài)關(guān)系的整定之后，還需進(jìn)行線性度的測試。此時，在系統(tǒng)中發(fā)出開度指令，例如：要求開度指令=20.0，在就地測量閥門實際行程。記錄開度指令、閥門實際行程和閥門位置反饋，通常要求做一個來回的全行程記錄。要求閥門實際開度和閥門位置反饋之差不能大于閥門全行程的1%。

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