[發明專利]一種汽輪發電機數字電液調節系統

在審

• 申請號: 201710114634.3
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106801628A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 葉峰;羅宇煊;鄒新國;張傳健;高偉;陳亮
• 申請（專利權）人: 云南水務投資股份有限公司
• 主分類號: F01D17/10
• 分類號: F01D17/10;F01D21/00;F01D19/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 金耀生,于洪

技術領域

本發明屬于汽輪發電機控制技術領域，具體涉及一種汽輪發電機數字電液調節系統，適合于小型火力發電廠特別是垃圾焚燒發電的汽輪發電機調速系統。

背景技術

汽輪發電機是以一定溫度和壓力的水蒸氣為工質，將熱能轉變為機械能的旋轉式原動機。電站汽輪發電機用于拖動同步發電機，把機械能轉變為電能。

汽輪發電機數字電液調節系統（DEH）主要完成汽輪發電機啟動控制、停止控制、正常運行和事故工況下的調節控制功能。DEH控制器與液壓執行(EH)系統組成一個完整的數字化電液調節（DEH）系統。

DEH系統的任務：保證供電質量，用戶對電能有一定量和值的要求，由于電能不能大量儲存，而電力用戶對電能的需求是隨時變化，因此汽輪發電機組的輸出功率能夠隨用戶的需求而變化；電能質的要求，所有的用電設備都是運行在一定額定電壓和額定頻率之下，所以電廠輸送到電網的電能必須是滿足接入點的額定電壓和額定頻率的要求，在我國電網的額定頻率為50HZ。電廠中的絕大部分的同步發電機轉子磁極都為一對，發電機的頻率、轉速及磁極對數的關系如下式：

其中，f為頻率(HZ)；n為電機同步轉速(r/min)；p為磁極對數。

所以在我國磁極為一對的發電機要求輸出50HZ頻率的電能，發電機同步轉速必須為3000r/min。發電機輸出的電能功率和發電機轉子上的電磁力矩有關，按下式計算：

其中，P為發電機輸出功率(Kw)；n為電機同步轉速(r/min)；M_e為發電機轉子上的電磁力矩(KN·m)。

由于發電機的轉子和汽輪發電機的轉子同軸安裝，在不考慮機械阻力矩的情況下M_e等于汽輪發電機的蒸汽動力矩M_t，汽輪發電機的蒸汽動力矩M_t和汽輪發電機轉速及內功率的關系如下式：

其中，n為汽輪發電機轉速(r/min)；P_j為汽輪發電機內功率。

因此發電廠為滿足電網要求要調節所發電能的三個參數，電壓一般通過調節發電機的勵磁電流進行調節，電能的頻率和輸出功率由汽輪發電機的轉速進行調節，在汽輪發電機啟動并網之前，DEH系統按照預定程序不斷加速汽輪發電機，使發電機的頻率等于電網頻率。在汽輪發電機組并網后根據DEH系統根據負荷要求自動調節汽輪發電機進氣量，以保證汽輪發電機的轉速和輸出功率滿足要求。在汽輪發電機組和電網解列后，DEH系統按照預定程序不斷減速汽輪發電機，以達到安全停機的目的。在汽輪發電機發生超速或者震動超標等情況下，DEH系統按照保安程序不斷減速汽輪發電機，以達到安全停機的目的。

由于生活垃圾發電廠以焚燒垃圾為主要目的，發電是為了降低企業的運營成本，而且由于垃圾熱值不高，裝機容量很小，因此不參與電網的調峰。現有的DEH系統基本是按大型火力發電廠的技術要求進行設計和制造，控制裝置采用分布式控制系統，造價昂貴。因此找到既滿足小型火力發電廠技術要求又造價低廉的DEH系統是亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種汽輪發電機數字電液調節系統，該系統結構簡單可靠，可滿足小型發電廠調節技術要求的情況下降低設備投入。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種汽輪發電機數字電液調節系統，由冗余式PLC系統組成，包括PLC冗余電源模塊、第一中央處理器模塊、第二中央處理器模塊、冗余光纖以太網通信模塊、遠程電源模塊、I/O數據采集模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、高速計數模塊和現場手操人機界面設備；

所述的PLC冗余電源模塊分別與第一中央處理器模塊、第二中央處理器模塊、冗余光纖以太網通信模塊相連，用于向第一中央處理器模塊、第二中央處理器模塊、冗余光纖以太網通信模塊提供電能；

第一中央處理器模塊和第二中央處理器模塊通過光纖連接進行數據同步；

第一中央處理器模塊、第二中央處理器模塊分別與冗余光纖以太網通信模塊相連，控制冗余光纖以太網通信模塊的通信傳輸；

第一中央處理器模塊、第二中央處理器模塊分別與現場手操人機界面設備相連；現場手操人機界面設備用于汽輪發電機運行參數的現場顯示以及在就地控制時現場操作人員就地控制第一中央處理器模塊和第二中央處理器模塊；