[发明专利]一种汽轮发电机数字电液调节系统

说明书

技术领域

本发明属于汽轮发电机控制技术领域，具体涉及一种汽轮发电机数字电液调节系统，适合于小型火力发电厂特别是垃圾焚烧发电的汽轮发电机调速系统。

背景技术

汽轮发电机是以一定温度和压力的水蒸气为工质，将热能转变为机械能的旋转式原动机。电站汽轮发电机用于拖动同步发电机，把机械能转变为电能。

汽轮发电机数字电液调节系统（DEH）主要完成汽轮发电机启动控制、停止控制、正常运行和事故工况下的调节控制功能。DEH控制器与液压执行(EH)系统组成一个完整的数字化电液调节（DEH）系统。

DEH系统的任务：保证供电质量，用户对电能有一定量和值的要求，由于电能不能大量储存，而电力用户对电能的需求是随时变化，因此汽轮发电机组的输出功率能够随用户的需求而变化；电能质的要求，所有的用电设备都是运行在一定额定电压和额定频率之下，所以电厂输送到电网的电能必须是满足接入点的额定电压和额定频率的要求，在我国电网的额定频率为50HZ。电厂中的绝大部分的同步发电机转子磁极都为一对，发电机的频率、转速及磁极对数的关系如下式：

其中，f为频率(HZ)；n为电机同步转速(r/min)；p为磁极对数。

所以在我国磁极为一对的发电机要求输出50HZ频率的电能，发电机同步转速必须为3000r/min。发电机输出的电能功率和发电机转子上的电磁力矩有关，按下式计算：

其中，P为发电机输出功率(Kw)；n为电机同步转速(r/min)；M_e为发电机转子上的电磁力矩(KN·m)。

由于发电机的转子和汽轮发电机的转子同轴安装，在不考虑机械阻力矩的情况下M_e等于汽轮发电机的蒸汽动力矩M_t，汽轮发电机的蒸汽动力矩M_t和汽轮发电机转速及内功率的关系如下式：

其中，n为汽轮发电机转速(r/min)；P_j为汽轮发电机内功率。

因此发电厂为满足电网要求要调节所发电能的三个参数，电压一般通过调节发电机的励磁电流进行调节，电能的频率和输出功率由汽轮发电机的转速进行调节，在汽轮发电机启动并网之前，DEH系统按照预定程序不断加速汽轮发电机，使发电机的频率等于电网频率。在汽轮发电机组并网后根据DEH系统根据负荷要求自动调节汽轮发电机进气量，以保证汽轮发电机的转速和输出功率满足要求。在汽轮发电机组和电网解列后，DEH系统按照预定程序不断减速汽轮发电机，以达到安全停机的目的。在汽轮发电机发生超速或者震动超标等情况下，DEH系统按照保安程序不断减速汽轮发电机，以达到安全停机的目的。

由于生活垃圾发电厂以焚烧垃圾为主要目的，发电是为了降低企业的运营成本，而且由于垃圾热值不高，装机容量很小，因此不参与电网的调峰。现有的DEH系统基本是按大型火力发电厂的技术要求进行设计和制造，控制装置采用分布式控制系统，造价昂贵。因此找到既满足小型火力发电厂技术要求又造价低廉的DEH系统是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种汽轮发电机数字电液调节系统，该系统结构简单可靠，可满足小型发电厂调节技术要求的情况下降低设备投入。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种汽轮发电机数字电液调节系统，由冗余式PLC系统组成，包括PLC冗余电源模块、第一中央处理器模块、第二中央处理器模块、冗余光纤以太网通信模块、远程电源模块、I/O数据采集模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数模块和现场手操人机界面设备；

所述的PLC冗余电源模块分别与第一中央处理器模块、第二中央处理器模块、冗余光纤以太网通信模块相连，用于向第一中央处理器模块、第二中央处理器模块、冗余光纤以太网通信模块提供电能；

第一中央处理器模块和第二中央处理器模块通过光纤连接进行数据同步；

第一中央处理器模块、第二中央处理器模块分别与冗余光纤以太网通信模块相连，控制冗余光纤以太网通信模块的通信传输；

第一中央处理器模块、第二中央处理器模块分别与现场手操人机界面设备相连；现场手操人机界面设备用于汽轮发电机运行参数的现场显示以及在就地控制时现场操作人员就地控制第一中央处理器模块和第二中央处理器模块；