sui@qdczpower.com

3. Modifikasi Sistem Pemanas Listrik pada Turbin Uap Kondensasi Ekstraksi 50 MW

Tinjauan Operasi Sistem Asli

Pembangkit listrik tersebut menggunakan sistem pengaturan turbin yang sepenuhnya hidrolik atau semi-hidrolik. Selama operasi, berbagai kekurangan pengaturan sering kali diamati: respons kecepatan (beban) yang lambat, osilasi motor oli yang berlebihan, kontrol kecepatan yang tidak stabil, fluktuasi beban, respon yang lambat terhadap perubahan kondisi, atau overshoot. Fenomena-fenomena ini berkaitan langsung dengan karakteristik respons dari sistem pengaturan itu sendiri.

Sistem pengaturan turbin menggunakan either sistem hidrolik penuh atau sistem hibrida elektro-hidrolik, yang mencerminkan tahap transisi dalam sistem pengendalian pasar. Meskipun pengontrol elektro-hidrolik digunakan untuk pemrosesan sinyal, sistem penguat servo dan aktuator masih bergantung pada komponen mekanis yang relatif tradisional. Ketepatan dan sensitivitas elemen-elemen mekanis ini gagal berpadu secara efektif dengan pengontrol, sehingga menghalangi sistem secara keseluruhan untuk mencapai kontrol yang presisi.

Mengingat persyaratan jaringan modern untuk kontrol pembangkit listrik yang otomatis dan cerdas, sistem yang ada menunjukkan kekurangan-kekurangan berikut:

1) Pengukuran kecepatan bergantung pada pompa pulsa, yang menghasilkan sinyal tekanan minyak pulsa yang berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putar. Pada kecepatan rendah, tekanan minyak pulsa menjadi tidak signifikan, sehingga kontrol kecepatan loop tertutup menjadi sulit secara teknis;

2) Dalam sistem penyeimbang aliran, penurunan tekanan minyak pulsa Px akan membuka katup uap, sementara peningkatan tekanan tersebut akan menutup katup. Ini berarti bahwa jika pipa minyak pecah atau gasket bocor, menyebabkan Px turun, katup akan bergerak menuju pembukaan lebih lanjut—bertentangan dengan prinsip desain keselamatan.

3) Kekakuan pegas mekanis yang rendah pada motor minyak mentah mengakibatkan keterlambatan respons katup yang signifikan, sehingga tidak memenuhi persyaratan penyesuaian cepat.

4) Sistem mengalami slip dalam kondisi beban tertentu, yang menunjukkan kekakuan keluaran yang buruk pada motor hidrolik.

5) Ekstraksi uap dan daya (tekanan balik) tidak dapat mencapai kontrol pengaturan diri.

Ringkasan kelemahan sistem asli:

Pertama, sistem keamanan regulasi dan sistem pelumasan berbagi tangki minyak yang sama, sehingga tidak dapat memastikan kebersihan minyak pengatur. Hal ini secara signifikan meningkatkan kemungkinan macet dan lambatnya respons pada sistem pengaturan kecepatan.

Kedua, seluruh sistem kontrol kecepatan hidrolik terdiri dari komponen penguatan transmisi seperti konverter elektro-hidrolik, katup spool pengatur, katup diferensial, motor hidrolik, tuas umpan balik mekanis, dan katup start. Sirkuit kontrol sistem ini panjang dan saling terkait, sehingga memerlukan stabilitas di setiap tahap. Kemampuan pengaturan dirinya yang inheren tidak cukup, menciptakan banyak titik potensi kegagalan dan mempersulit pemeliharaan.

Rencana Modifikasi Peralatan

Dengan kemajuan berkelanjutan otomatisasi dan teknologi cerdas dalam industri, sistem servo umpan balik listrik pemutus tegangan tinggi telah menjadi sistem kontrol paling otomatis dan presisi untuk turbin mesin berukuran kecil dan menengah.

DEH dibangun berdasarkan operasi terkoordinasi dari sistem listrik dan hidrolik. Hal ini tidak hanya memerlukan modifikasi pada sistem kontrol elektronik, tetapi juga perbaikan menyeluruh pada sistem kontrol hidrolik, khususnya:

Sistem Kontrol Elektronik DEH: Menggunakan pengontrol elektronik DEH terbaru.

Sistem Kontrol Hidrolik DEH: Memodifikasi motor hidrolik katup pengatur tekanan tinggi dan motor hidrolik uap ekstraksi menjadi sistem servo elektro-hidrolik dengan sumber minyak tekanan tinggi yang independen.

Sistem motor hidrolik mandiri yang telah ditingkatkan (Gambar 1) menggunakan stasiun minyak kontrol independen. Motor hidrolik aksi langsung ini secara langsung menggerakkan katup uap pengatur untuk mengontrol aliran uap masuk. Sistem ini memanfaatkan sinyal listrik untuk umpan balik posisi, sehingga menghilangkan tahapan penguatan perantara (seperti transduser tekanan dan katup minyak diferensial) guna mengurangi keterlambatan respon dan kesalahan kumulatif. Sistem ini secara signifikan unggul dibandingkan sistem hidrolik tradisional dan sistem pengaturan transisi dalam hal akurasi pengaturan, linearitas, dan kemudahan operasional.

Sistem servo berdaya minyak mandiri ini memiliki fitur:

(1) Presisi dan kecepatan tinggi, dengan kekakuan motor hidrolik yang tinggi serta umpan balik sinyal listrik murni yang berlebihan untuk umpan balik langkah, memastikan akurasi dan kualitas kontrol yang luar biasa.

(2) Pasokan minyak sistem pengaturan benar-benar terpisah dan independen dari sistem pasokan minyak turbin uap asli, sehingga menjamin kebersihan minyak pengaturan sekaligus tetap tidak terpengaruh oleh fluktuasi pada sistem minyak lainnya.

(3) Pengoperasian di lokasi yang nyaman dengan deteksi dan pemecahan masalah kesalahan yang mudah.

Solusi optimalisasi dan peningkatan yang disesuaikan diajukan untuk setiap unit berdasarkan karakteristik uniknya serta pengalaman luas dalam aplikasi lapangan. Solusi-solusi ini secara efektif mengatasi kekurangan kontrol dalam sistem pengaturan kecepatan yang sepenuhnya atau sebagian hidraulik, meningkatkan stabilitas operasional, meningkatkan efisiensi, mengurangi tingkat kegagalan sistem, dan menurunkan kebutuhan pemeliharaan khusus.

Pelaksanaan Rencana:

Solusi Sistem Kontrol DEH:

Sistem DEH dibangun berdasarkan operasi terkoordinasi dari kedua sistem kontrol elektronik dan hidrolik. Sistem ini tidak hanya memerlukan modifikasi pada sistem kontrol elektronik, tetapi juga peningkatan kritis pada sistem kontrol hidrolik, secara spesifik.

Sistem Kontrol Elektronik DEH:

Adopsi pengontrol elektronik DEH terbaru.

Sistem Kontrol Hidrolik DEH:

Modifikasi motor hidrolik katup pengatur tekanan tinggi dan motor hidrolik uap ekstraksi menjadi sistem servo elektro-hidrolik dengan pasokan minyak tekanan tinggi yang independen.

Pemasangan Retrofit:

Kinerja yang sangat dapat disesuaikan memungkinkan modifikasi menyeluruh terhadap karakteristik pengaturan unit asli, menyelesaikan berbagai masalah dalam sistem hidrolik seperti slip beban dan macet. Memastikan responsivitas cepat serta presisi kontrol yang tinggi dalam kualitas pengaturan.

Pemasangan retrofit yang sederhana: Modifikasi di lokasi hanya memerlukan penghapusan motor hidrolik asli serta komponen sistem kontrolnya. Motor hidrolik mandiri dipasang pada posisi motor asli dan dihubungkan ke saluran pasokan minyak independen, sehingga meminimalkan pekerjaan lapangan. Presisi kontrol tinggi: Menggunakan sistem motor hidrolik mandiri yang lengkap meningkatkan kekakuan output, memastikan operasi yang stabil dari sistem kontrol DEH.

Fitur Sistem Baru

● Motor hidrolik menghasilkan kekakuan output yang tinggi, memastikan presisi dan kualitas kontrol yang luar biasa:

Unit ini dilengkapi dengan motor hidrolik servo untuk menggantikan motor hidrolik pengatur dan motor hidrolik ekstraksi asli. Sistem motor hidrolik beroperasi pada tekanan hingga 14 MPa, sepenuhnya menghilangkan keterbatasan yang ada pada sistem hidrolik asli. Dengan menghubungkan katup secara langsung melalui mekanisme distribusi uap, sistem ini mencapai presisi dan stabilitas kontrol yang tinggi. Kontrol posisi loop tertutup penuh memberikan akurasi posisi sebesar 0,01 mm. Respon dinamis dan kecepatan penutupan motor hidrolik mencapai 0,2 detik, sesuai dengan kinerja kontrol sistem hidrolik tahan api bertekanan tinggi.

● Pasokan minyak untuk sistem pengaturan terpisah dari sistem pasokan minyak turbin asli.

Sistem kontrol memerlukan sistem servo elektrohidraulik dengan presisi tinggi, yang menuntut oli yang sangat bersih. Dengan menggunakan sistem pasokan oli independen, ditambah beberapa filter presisi, keakuratan filtrasi yang dibutuhkan dapat sepenuhnya terjamin.

● SPBU mandiri

Sistem pasokan minyak telah ditingkatkan menjadi konfigurasi modular dengan satu unit pasokan minyak tunggal. Keunggulan utama dari penerapan sistem aktuator hidrolik ini terletak pada tekanan minyak kerja yang tinggi sebesar 14 MPa, yang memungkinkan pengurangan ukuran aktuator hidrolik servo yang mengendalikan katup, sambil tetap mempertahankan gaya angkat katup yang setara.

● Konfigurasi berlebihan dari sistem pasokan minyak

Sistem pasokan minyak menggunakan konfigurasi redundan dengan dua set pompa minyak yang saling menjadi cadangan satu sama lain untuk memastikan pengiriman minyak yang andal. Sumber minyak menggunakan satu pompa aktif dan satu pompa cadangan, memungkinkan perpindahan secara online, serta dilengkapi dengan output seperti interlock tekanan rendah dan alarm tekanan tinggi.

● Debugging sederhana di lokasi dengan pemeriksaan dan penyelesaian kesalahan yang mudah

Semua peralatan hidrolik menjalani pengujian pabrik dan commissioning untuk memastikan bahwa setelah pemasangan di lokasi, hanya penyesuaian statis sederhana yang diperlukan sebelum kondisi operasi terpenuhi. Beberapa titik pemantauan ditambahkan pada motor hidrolik, memungkinkan pemantauan data secara real-time di lokasi untuk setiap unit dan secara signifikan menyederhanakan diagnosa kerusakan.

● Mengurangi kebutuhan perawatan

Dibandingkan dengan sistem minyak turbin tekanan rendah, perbaikan kecil tahunan tidak memerlukan pembongkaran motor hidrolik; hanya segel komponen hidrolik di stasiun pompa dan motor hidrolik yang perlu diganti.

Fitur Sistem Kontrol Elektronik DEH:

Kontroler DEH yang telah ditingkatkan dilengkapi dengan antarmuka manusia-mesin berbahasa Tiongkok untuk meningkatkan kemudahan pengoperasian sistem. Kontroler ini mendukung operasi mandiri, pengaturan kopling termal-listrik, pengaturan injeksi uap, pengaturan uap ekstraksi, operasi tekanan geser, peningkatan kecepatan otomatis serta kontrol kecepatan, kontrol daya, kontrol tekanan uap utama, pengaturan frekuensi primer, pengujian turbin secara online, simulasi, query dan pencetakan tren historis, serta berbagai fungsi lainnya. Hal ini meningkatkan tingkat otomatisasi dan langkah-langkah perlindungan unit sekaligus memperpanjang masa pakainya.

(1) Fungsi kontrol penyesuaian otomatis

● Peningkatan Kecepatan

Setelah operator menetapkan kecepatan target, unit secara otomatis mengendalikan katup pengatur sesuai dengan kurva empiris yang sesuai dengan kondisi termal saat ini. Hal ini menyelesaikan peningkatan kecepatan, pemanasan, dan transisi ke kecepatan kritis hingga mencapai kontrol kondisi mantap pada 3000 r/menit. (Laju peningkatan secara otomatis disesuaikan ketika melewati kecepatan kritis.) Selama proses peningkatan kecepatan, operator juga dapat mengendalikan peningkatan kecepatan unit dengan memodifikasi kecepatan target, laju peningkatan, waktu penahanan kecepatan, dan parameter-parameter lainnya.

● Sinkronisasi Otomatis

Setelah turbin mencapai kecepatan stabil, DEH menerima perintah dari perangkat sinkronisasi otomatis untuk secara otomatis mengendalikan unit hingga mencapai kecepatan sinkron.

● Koneksi Jaringan dengan Beban Awal

Setelah generator terhubung ke jaringan, DEH secara otomatis meningkatkan setpoint untuk menerapkan beban awal (6 MW, dapat disesuaikan) pada generator, sehingga mencegah aliran daya balik.

● Landai Muatan

Setelah koneksi jaringan, operator dapat mengendalikan unit tersebut menggunakan mode kontrol katup, mode kontrol daya, mode kontrol tekanan, atau mode CCS sesuai kebutuhan.

● Mode Kontrol Katup

Operator secara langsung mengendalikan pembukaan katup dengan mengatur posisi katup target, dan DEH mempertahankan posisi katup ini. Pada saat ini, beban unit dan tekanan uap secara otomatis mencapai keseimbangan.

● Mode Kontrol Daya

Operator mengendalikan beban unit dengan mengatur daya target. DEH melakukan kontrol loop tertutup daya dengan menggunakan keluaran turbin aktual sebagai umpan balik, sehingga mempertahankan beban unit secara konstan.

● Mode Kontrol Tekanan

Operator mengendalikan tekanan sebelum turbin dengan mengatur tekanan target. DEH mengontrol pembukaan katup untuk menjaga tekanan uap utama tetap konstan.

(2) Fungsi Kendali Pembatasan

● Batasan Posisi Beban dan Katup

Nilai batas diatur secara manual. DEH secara otomatis membatasi beban dalam batas atas dan bawah serta membatasi posisi katup di bawah nilai yang ditentukan.

● Pembatasan Umpan Balik Daya

Ketika perbedaan antara daya aktual dan setpoint daya menjadi berlebihan, loop umpan balik daya secara otomatis terputus, beralih ke kontrol loop terbuka sekaligus mengurangi setpoint daya.

● Pembatasan Tekanan Uap Utama Rendah

Ketika tekanan uap utama turun di bawah nilai batas, DEH secara otomatis mengurangi bukaan katup untuk membatasi beban, sehingga tekanan uap utama dapat pulih kembali.

● Penurunan Beban yang Cepat

DEH dilengkapi dengan tiga tingkat pembebanan cepat (cepat, sedang, lambat) untuk mengatasi berbagai kegagalan peralatan bantu. Ketika CCS mengeluarkan sinyal pembebanan cepat, DEH akan mengurangi beban hingga nilai yang sesuai dengan tingkat yang ditentukan.

● Kontrol OPC (Perlindungan Kecepatan Berlebih)

Modul pengukuran kecepatan menerima sinyal percepatan tinggi untuk mengaktifkan katup solenoid OPC serta sinyal tegangan koreksi percepatan. Modul ini secara cepat menutup katup uap pengatur untuk mengurangi overshoot selama transisi. Setelah periode tunda atau ketika kecepatan turun di bawah 103% n (atau 105% n0, yang dapat disesuaikan), modul ini secara otomatis membuka kembali katup tersebut dan menjaga kecepatan unit pada 3000 r/menit.

(3) Fungsi Kontrol Uji

● Uji Koneksi Jaringan Tiruan

Setelah menerima sinyal bahwa sakelar pemisah untuk uji koneksi jaringan tiruan telah terbuka, DEH dapat secara otomatis berkoordinasi dengan sistem kelistrikan untuk menyelesaikan uji koneksi jaringan tiruan.

● Uji Kecepatan Berlebih

Pengemudi dapat mengoperasikan sistem melalui layar LCD untuk meningkatkan kecepatan putaran, memicu perlindungan terhadap kecepatan berlebih guna memverifikasi pin dampak serta kecepatan aktivasi perlindungan elektrik terhadap kecepatan berlebih. Selama pengujian mekanis terhadap kecepatan berlebih, titik setel perlindungan elektrik terhadap kecepatan berlebih pada DEH secara otomatis disesuaikan dari 3300 r/menit menjadi 3390 r/menit, berfungsi sebagai pengaman cadangan terhadap kecepatan berlebih.

● Uji Keketatannya Katup

Operator dapat menggunakan antarmuka LCD untuk melakukan uji kedap pada katup throttle dan katup aliran, dengan perekaman otomatis waktu meluncur.

(4) Fungsi Perlindungan dan Pengendalian

● Pemantauan Status Sistem

Melalui komunikasi data jaringan sistem, semua parameter dan status turbin uap ditampilkan secara intuitif pada layar LCD. Sistem ini dilengkapi dengan alarm batas atas, alarm gangguan, serta akses yang mudah ke item-item alarm. Sinyal-sinyal kritis seperti pemutusan daya, penghentian cepat, dan lain-lain dilengkapi dengan fungsi SOE, dengan resolusi peristiwa sebesar 1 ms.

Basis data historis menyimpan lebih dari 500 entri, dengan data yang disimpan selama lebih dari satu tahun. Layar tren historis dapat diakses kapan saja.

● Perlindungan Kecepatan Berlebih

Setelah unit terlepas, ketika kecepatan putar melebihi 110% dari kecepatan nominal, DEH mengirimkan sinyal untuk menghentikan operasi sistem, dengan cepat menutup katup uap utama dan katup pengatur uap.

(5) Kemampuan Otomatisasi yang Ditingkatkan

● Pembuatan Buku Harian Otomatis

Pengemudi dapat mengatur jadwal atau log harian/jam yang dipicu oleh peristiwa untuk perekaman otomatis.

● Pencatatan Data Historis dan Perekaman SOE

● Fungsionalitas Simulasi

(6) Spesifikasi Teknis Utama

● Rentang kontrol kecepatan: 200~3600 r/menit

● Akurasi kontrol kecepatan: ≤+1 r/menit

● Tingkat penyimpangan kecepatan: Dapat disesuaikan secara online dalam rentang 3%~6%

● Rentang kontrol beban: 0~120%

● Akurasi kontrol beban: ≤+0,2% dari nilai terukur

● Akurasi kontrol tekanan uap utama: +0,1 MPa