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        REXA執行器與DDV閥在DEH系統中應用的比較

        瀏覽次數: 日期:2017年11月15日 17:31

        REXA執行器與DDV閥在DEH系統中應用的比較

         

        【摘 要】汽輪機純電液調節系統是電廠自動控制系統的重要組成部分,是機組自動化的基本內容之一。目前汽輪機電液控制系統有,透平油DEH系統和高壓抗燃油DEH系統。電液轉換裝置是DEH系統的關鍵部件,目前透平油DEH系統主要采用的電液轉換裝置有DDV閥和REXA執行器,DDV閥易受油質污染,對油質的要求相對較高,已是DEH系統運行可靠性的薄弱環節。為提高機組自動化水平、進一步簡化系統結構,提高電液轉換裝置和系統的抗污染能力,根據各類汽輪機調節系統的結構特點,采用以自容式執行器(REXA執行器)為轉換裝置,組成無液壓控制工質的汽輪機REXA執行器DEH系統。該系統已成功的應用于新機組的設計和老機組改造,并在凝汽、背壓、抽汽、再熱機組,以及驅動給水泵等工業汽輪機上得到了廣泛應用。本文主要介紹REXA執行器作為電液轉換器在實際應用中與DDV閥的比較,并介紹了REXA執行器在透平油DEH系統的應用情況。    

        關鍵字】REXA執行器;DDV閥;透平油DEH系統    

        1、概況  

            DDV閥為MOOG公司生產的直接驅動式伺服閥,這種閥用集成電路實現閥芯位置的閉環控制。由于其結構相對簡單,響應速度快,價格相對較低,在低壓透平油DEH系統發展中曾得到較為廣泛的應用。REXA執行器作為電液轉換器的引進,在DEH系統發展中起到了革新的作用,REXA執行器無需外供控制油源,由于提高了油動機錯油門的跟蹤力,利于防止滑閥卡澀,提高了系統抗油質污染能力。因而對透平油供油系統的油質清潔度無特殊要求,與機組常規油質清潔度標準相同。REXA執行器大大簡化了DEH系統的結構,提高了系統的可靠性和穩定性,得到用戶的廣泛認可,并得到廣泛的應用。   

        2、兩種液壓系統的工作原理  

        2.1 DDV閥電液放大機構的結構及原理  

            DDV閥電液伺服放大機構由DDV閥、精密濾油器、可調節流閥等液壓設備組成。如圖1所示,壓力油經過精密雙筒濾油器進入DDV閥,雙冗余的lvdt作為油動機行程反饋信號,與DEH閥位指令比較運算,經過伺服卡將信號放大,作用于DDV閥。DDV閥將電信號轉變為液壓信號,改變油動機脈動油壓(Pm),從而改變錯油門的位置使油動機動作,通過LVDT反饋形成閉環,實現閥門開度的控制。OPC電磁閥動作時,快速泄放脈動油,油動機實現快速關閉功能。同時,脈動油與危急遮斷滑閥連接,機組跳閘時同時泄放脈動油,快速關閉調門,實現停機。

          

        2.2 REXA執行器力驅動機構系統結構及原理   

        2.2.1 REXA執行器  

            REXA執行器是將電信號轉換為力輸出的轉換裝置,是該系統改造的關鍵設備,REXA執行器是美國REXA公司生產的智能型機、電、液一體化執行器(簡稱REXA執行器),由控制器和動力模塊兩部分組成,圖2REXA執行器結構示意圖。由智能可控電機和獨立的、封閉的、無閥液壓控制系統組成。采用高度集成化、模塊化、小型化設計,所有組件內部集成,一體化結構。智能可控電機接受控制模塊的功能指令,控制動力模塊,以線性位移大力矩輸出驅動被控對象,同時通過自身位移反饋,完成調節過程,實現各種功能控制。

           

        2.2.2 REXA執行器驅動機構的結構  

            REXA執行器力驅動機構由REXA執行器、杠桿反饋機構、錯油門和油動機組成。如圖3所示,杠桿一端通過滑動鉸鏈與油動機活塞桿聯接,杠桿另一端與通過鉸鏈與錯油門滑閥控制連桿聯接,控制連桿作用在錯油門滑閥上部,REXA執行器通過鉸鏈作用在近于控制連桿側的杠桿上。固定的壓力油作用在錯油門滑閥下部。

            

        2.2.3 REXA執行器力驅動機構工作原理  

            機組加負荷時,REXA執行器接受DEH控制信號向上動作,杠桿以油動機活塞桿為支點,帶動控制連桿向上移動,錯油門滑閥在其下部高壓油的作用下跟隨上移偏離中間位置,使油動機在壓力油的作用下向開啟方向位移,控制調速汽門,在油動機向上動作的過程中,杠桿以REXA執行器為支點,帶動控制連桿下移,使錯油門滑閥回中,完成加負荷過程。減負荷過程相反。機組甩負荷或緊急停機時,通過OPC電磁閥及過渡閥迅速泄放錯油門滑閥下部油壓,錯油門滑閥在其上、下油壓差的作用下,以及在REXA執行器置零、向減負荷方向快速動作的過程中,使其迅速偏離中間位置,關閉調速汽門,抑制機組轉速的過渡飛升。   

        3、兩種液壓驅動系統的比較   

        3.1系統結構比較    

            REXA執行器為自容式、閉式循環執行機構,無需外供控制油源,無需油凈化裝置等,通過杠桿形成剛性反饋結構,系統結構簡單。REXA執行器接受4-20ma標準信號,不需要伺服放大板卡,與任何控制系統都能兼容。    

            從系統結構原理圖看,DDV閥液壓系統明顯要繁雜,系統附有濾油裝置、冗余LVDT、可調節流閥、伺服卡等設備,系統結構相對復雜。   

        3.2 抗油質污染能力比較    

            REXA執行器無需外供控制油源,由于提高了油動機錯油門的跟蹤力,利于防止滑閥卡澀,提高了系統抗油質污染能力。因而對透平油供油系統的油質清潔度無特殊要求,與機組常規油質清潔度標準相同。    

            采用DDV閥作為電液轉換器的電液放大執行機構,需外供控制油源,由于DDV閥受內部結構的制約,對油質要求相對較高,易受油質污染,發生卡澀、拒動,并可致使執行機構擺動、突關、突開或拒動等故障,因而,系統抗油質污染能力相對較弱。   

        3.3 抗油源波動干擾能力比較    

            REXA執行器液壓系統為機械力傳遞控制信號的力平衡系統,無傳統液壓放大機構脈動油傳遞控制信號,為無液壓控制工質調節系統。在錯油門滑閥下部設置固定的高壓油,作用在錯油門滑閥下部的油壓作用力,遠大于作用在滑閥上部的油壓作用力,滑閥的靜態平衡僅受控于REXA執行器的輸出力,系統油壓的波動對滑閥的靜態平衡無任何影響。因而具有較高的抗油壓干擾能力和工作穩定性。    

            DDV閥電液放大執行機構,采用脈動油傳遞控制信號,LVDT彈性反饋系統,要求系統具有穩定的工作油源,因而,抗油壓干擾能力相對較差。   

        3.4 定位精度與系統穩定性比較    

            圖4DDV閥液壓執行機構方框圖,圖5REXA執行器力驅動執行機構方框圖。

            如圖所示,在DDV閥電液伺服閥液壓放大執行機構中,其電液轉換裝置在油動機環節的環內,而REXA力驅動執行機構的電液轉換裝置在油動機環節的環外,REXA執行器的位置輸出僅受控于DEH控制器,與油動機環節環內的工作狀態無關,因而,對轉換裝置響應速度的要求相對較低,所以REXA執行器的響應速度遠能夠滿足DEH的各種控制功能,并且在實際應用中已經驗證,該系統完全可以滿足機組一次調頻和孤網運行等特殊工況的要求。由于力驅動執行機構采用杠桿反饋、大力矩平衡系統,力驅動執行機構似為剛性結構,定位精度不受機械摩擦、電源、油壓及油溫等條件的影響。另外,REXA執行器出現任何故障,油動機環節均不受影響,仍能穩定維持閥位。因而,REXA執行器力驅動執行機構具有高定位精度高、穩定性好、抗干擾能力強以及系統運行可靠性高等特點。    

            DDV閥液壓執行機構定位精度易受機械摩擦、電源、油壓、油溫等條件的影響,其必須具有高的響應速度,才能與油動機的速度相匹配,滿足油動機的正常工作。DDV閥就響應速度而言,完全滿足系統要求,這也是DDV閥的基本特點。    

            從圖4方框圖可以看出,DDV閥一旦發生故障,會使油動機全關而甩負荷,特殊情況還會導致油動機全開而超負荷。對發生故障的DDV閥進行處理和調整時,會對油動機造成擾動,所以需要拆下來檢修,而一旦拆除DDV閥,油動機就會全關,所以,必須要停機處理。 

        3.5 系統調試、維護工作的比較  

            REXA執行器DEH液壓系統調試時間約0.5個工作日,日常免維護。而DDV閥液壓系統在調試階段需要反復調整和校正油壓,所以,調試時間至少需要3個工作日,而且需要經常更換濾芯等繁雜的日常維護。  

            REXA執行器可以實現在線維修或更換,DDV閥電液伺服液壓放大執行機構尚不能實現DDV閥的在線維修或更換。    

        3.6 自動保位功能  

            DEH控制器故障、控制系統失電或REXA執行器故障時,REXA執行器具有自動保位功能,保持閥位不變,并具有在就地通過旋轉REXA執行器本體上的手輪,手動調整REXA執行器的閥位,進而調整調門的開度,滿足運行工況的要求。因而,在控制系統故障工況下,仍能保證機組正常發供電。而且,在故障保位期間,當停機或甩負荷指令到達時,仍然可以正常執行調門快關保護。  

            DDV閥電液伺服液壓放大執行機構尚不具有保位功能和就地操作功能,任何故障均需要停機處理,增加發電廠非計劃停機的概率。   

        4、實際應用比較  

            采用REXA執行器作為電液轉換裝置的DEH系統,在新機組的設計和汽輪機調節系統的改造中已被廣泛應用。目前,已經有上百套成功應用業績。而且REXA執行器在高壓抗燃油系統改造中也得到很好的應用,取得良好的效果。以下為電廠實際應用案例介紹:    

            某熱電廠567號機組為哈爾濱汽輪機廠生產的100MW凝汽式汽輪機,56號機組采用REXA執行器力驅動機構、FOXBORO分散控制系統組件控制器、透平油DEH系統,7號機組采用以DDV閥為電液轉換裝置、FOXBORO分散控制系統組件控制器、透平油DEH系統。該廠對兩種類型的系統進行了對比,認為:56號機組DEH系統運行穩定、可靠性高;對油質無要求,維護工作量小;REXA執行器力驅動機構安裝完畢即可投入運行,調整工作量小;7號機組調整、維護工作量大,在機爐協調運行方式下DEH系統擺動,限制了機爐協調運行方式的正常投入。通過比較分析,7號機組于2007年采用REXA執行器力驅動機構取代了DDV閥,對DDVDEH系統進行了改造。取得了預期的改造效果。

        5、結論  

             DDVDEH液壓系統,在油質維護良好及系統油壓平穩的情況下,可以保證機組的良好運行,實現DEH的各項功能。但是,一旦出現油質下降、油壓波動以及電信號干擾的情況,系統就會不穩定,甚至導致事故發生,而且其系統復雜、維護量大、抗污染能力差以及無法實現保位及在線更換等,這些因素制約了它的進一步發展。  

             相反,REXA執行器作為一種新型的電液轉換器,有其獨特的優點,在實踐中不斷得到驗證,它的應用提高了DEH系統的各項品質,為DEH系統的發展注入了新的活力。 

        所屬類別: 案例更新

        該資訊的關鍵詞為:REXA執行器;DDV閥;透平油DEH系統 

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