Электрогидравлическая система регулирования и защиты паровой турбины

Обеспечение непрерывного функционирования системы регулирования и защиты паровой турбины является основой надежной работы всего агрегата. Примером работы подобной системы является электрогидравлическая система регулирования и защиты паровой турбины, предназначенная для поддержания основных регулируемых параметров турбины в режимах электрической и тепловой нагрузки. Подобная система уже была реализована на некоторых паровых турбинах.

Система состоит из трех основных частей: гидравлической (ГЧСРиЗ), электрогидравлических преобразователей (ЭГП) и электрической (ЭЧСРиЗ). 

Гидравлическая часть (разработана ЗАО “Уральский турбинный завод”) предназначена для перемещения рабочих органов регулирующих клапанов и регулирующих диафрагм с помощью сервомоторов. Автозатворы стопорных и защитных клапанов управляются давлением масла, поступающего от троированного блока золотников защит.

Электрогидравлические преобразователи обеспечивают преобразование электрических сигналов регулирования и защит в гидравлические управляющие сигналы сервомоторами и автозатворами стопорных клапанов.

Электрическая часть (разработана ООО “НПФ “Ракурс”) производит измерение основных параметров турбины, анализ ее состояния и выработку управляющих воздействий для регулирования и защиты.

ЭЧСРиЗ предназначена для управления частотой вращения ротора турбины при пусках, остановах и синхронизации генератора с сетью, управления мощностью турбогенератора, управления давлением пара в производственных и отопительном отборах турбины, а также температуры сетевой воды. 

В состав ЭЧСРиЗ входят:

- шкаф бесперебойного питания (~220В – основной ввод,  = 220В – резервный ввод);

- шкаф управления ЭЧСРиЗ;

- рабочая станция оператора (РСО).

Управление турбоагрегатом, изменение параметров и индикация состояния ЭЧСРиЗ осуществляется с помощью рабочей станции оператора или сенсорного экрана программируемого терминала (ПТ), расположенного на двери шкафа управления (ШУ). Виртуальные кнопки управления ПТ защищены от несанкционированного доступа. Программируемый терминал обеспечивает выполнение настройки и тестирования системы, а также может быть использован как местный (резервный) пульт управления механизмами турбоагрегата. 

Программное обеспечение РСО позволяет выполнять:

- управление турбоагрегатом;

- изменение параметров элементов системы;

- архивацию изменения состояния и параметров системы;

- архивацию и отображение графиков изменения сигналов датчиков;

- архивацию “аварийного среза” (запись частоты вращения турбины и положения сервоприводов при сбросе нагрузки или остановке турбины). Запись производится на интервале ~3 сек с квантованием по времени < 10 мсек.

Изменения состояния элементов ЭЧСРиЗ архивируются в рабочей станции оператора и сопровождаются информационным предупреждением на ПТ и РСО.

В соответствии с технологической программой ЭЧСРиЗ выполняет следующие функции:

- регулирование частоты вращения турбины (ПИ- при работе на холостом ходу, П- при работе в сети под нагрузкой со степенью неравномерности  4,5±0,5 %);

- регулирование активной электрической мощности с частотной коррекцией (при работе в сети);

- регулирование давления производственных отборов пара;

- регулирование давления отопительных отборов пара;

- регулирование температуры или нагрева сетевой воды с подчиненным контуром регулирования давления отопительного отбора пара;

- обеспечение безопасной эксплуатации турбины и защиту от неправильных действий оперативного персонала (соблюдает ограничения по минимальному давлению свежего пара, максимальному давлению в регулирующей ступени, максимальному давлению в камерах производственных и отопительных отборов, ухудшению вакуума в конденсаторе и т.д.);

- защита турбины от разгона - трехканальный электрический автомат безопасности (ЭАБ) обеспечивает останов турбины при достижении ротором предельной частоты вращения (с учетом величины ускорения ротора);

- обеспечение приема и отработки сигналов электрических защит турбоустановки;

- обеспечение приема и отработки сигналов противоаварийной автоматики энергосистемы;

- контроль основных параметров ЭГСРиЗ и изменения параметров настройки;

- контроль датчиков, линий связи с объектом и цепей питания;

- тестирование каналов ЭАБ, совмещенное с расхаживанием золотников защит;

- безударное включение и выключение регуляторов во всех режимах эксплуатации;

- безударное изменение алгоритмов регулирования при обнаружении отказов;

- обеспечение проведения необходимых испытаний (разгон, повышение давления в регулируемых отборах и др.) и определения характеристик;

- оповещение, регистрация и архивирование сообщений об изменении режимов и отклонениях в работе турбины (в том числе аварийных);

- обеспечение связи с системами верхнего уровня (АСУ ТП).

ЭЧСРиЗ выполняется на комплектующих фирмы Omron. В качестве процессорного устройства применяется дублированный контроллер CS1D-CPU65H. Для управления гидравлическими сервомоторами используются электрические сервоприводы серии Sigma II. Для измерения частоты вращения и выработки сигнала защиты по превышению частоты вращения используется тахометр CCD FMD-RS422, собственной разработки НПФ “Ракурс”. Возможна поставка системы, построенной на ПЛК Siemens.

Конструктивно ЭЧСРиЗ выполнена в виде металлических шкафов со степенью защиты IP44 и габаритами 2000х800х600 мм и 2000х800х800 мм.

В.Е. Суслов, 

ООО НПФ “Ракурс”, г. Санкт-Петербург,

тел.: (812) 252-59-09, 

E-mail: info@rakurs.com