汽轮机组数字电液调节系统如何实现调节

陈维吕

摘要：随着我国经济的不断发展，社会大众对电能需求日益增加，给发电机组的整体性能也带来了挑战。在电厂中，其最重要的组成部分就是汽轮机组，其稳定运行在电厂设备中是至关重要的。为了提高汽轮机系统的性能和控制精度，应采用数学电液调节系统。与普通低压透平油数学电液调节系统相比，高压抗磨液压油数字电液调节系统更有优势，不仅在系统动态控制精度和响应方面更有优势，也弥补了液压调节系统在速写参数的重复性和精度方面的缺陷，由此可见，分析在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统是非常有必要的，可有效提高汽轮组数字电液调节系统的控制水平。本文主要介绍了汽轮机控制系统，并分析了在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统。

关键词：数字电液调节系统；液压系统；高压抗磨液压油

前言：汽轮机组的大脑和心脏，就是数字电液调节系统DEH，其可以保证汽轮机组的安全运行，作用是控制汽轮机的负荷、带负荷、升速以及起动调节，并实现了电子化和微机化，比老式汽轮机调油系统更有优势，目前DEH控制系统已经被广泛应用于汽轮机中。为了进一步提高汽轮组数字电液调节系统的控制水平，分析在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统是至关重要的，不仅可以满足经济安全运行的机组要求，还可以推动电厂的稳定可持续发展。

1.介绍汽轮机控制系统

随着我国经济的不断发展，社会大众对电能质量也有了更高的要求，如何提高汽轮机控制系统水平显得越来越重要。在当前电厂设备中，除了提出使用特定参数的设计方案，最合适的配置就是纯电调汽轮机电液调节系统，其具有自动化程度高、控制精度高以及控制性能好的特点，可以最大化发挥汽轮机组的技术优势。这些液压部套和油动机，在延用主机结构和常规阀门结构模式下，高压抗磨液压油系统已经逐渐替换了常规使用的透平油控制油系统，并在结构安排上，有效避免了高压抗燃油和透平安全油，因泄漏混合在一起所产生的影响。

在DEH系统中输入汽轮机传感信号，对输出信号经伺服进行放大，转换液压信号驱动相应的油动机，并通过电液伺服阀进行转化，控制进汽调节阀的开度，并通过机械进行联接，为了适应负荷变化的需求，应及时调整汽轮机的进汽量。

2.在汽轮机组中数字电液调节系统

2.1电液控制系统

纯数字式电液控制系统一般应用于N15-6.4//450型冷凝式汽轮机，而利时公司的T800-F系统则应用在DEH系统中，在MACS-DCS系统中一个现场控制站就是其相应的DEH控制柜所构成的。该系统采用了通信方案及双冗余配置在主控单元FM802中，互为热备用。虽然在通信网络上都接上了两个CPU，但在通过通信接收信息和网络发送过程中，只有主CPU。备用CPU只有在主CPU发生故障时，才能进行使用。在工作期间，备用CPU要不断更新自己的存储器，通过仲裁器设置主CPU状态。

该系统不仅提供硬接线手操盘和继电器回路，还并联使用了多套冗余电源组件。可在不停机情况下，带电更换板件和维护，任一模块均可带电拔插。容易掌握，软件组态方便，可根据工程需要，对功能进行扩展和修改。

测速模块FM163E系统，组成转速信号，配有3块测速板，为三取二冗余结构，具有110%额定转速和103%额定转速的接点输出，在汽轮机发出快关调门信号时，一般在转速达到额定转速103%时，迅速关闭调节阀，可通过OPC电磁阀进行，使机组转速尽快与额定转速相吻合；当危急遮断系统发出停机信号时，转速超过额定转速110%时，实行紧急停机，快速关闭所有阀门，从而实现了三取二超速和降低转速保护功能。

电液随动系统由液压系统的位移反馈、油动机以及伺服阀和伺服模块FM146B构成，主要控制油动机位置的闭环。转速信号为油动机位移和三取二冗余信号双冗余，对机组事故停机率可以有效降低。

在TSI系统的三个转速模块中，输入另有三个转速信号，当转速超过额定转速110%时，为了实现常规的超速保护功能，经三取二表决后，在ETS系统中输入处理后的信号。

该DEH系统可实现本汽轮机组正常运行和调试的主要功能，主要表现在以下几个方面：

限制控制功能：（1）限制阀位；（2）限制超速；（3）限制主蒸汽压力；（4）限制高负荷；（5）限制低真空负荷；（6）限制甩负荷；

起动过程的转速控制：（1）紧急手动；（2）一次调频；（3）CCS方式；（4）压控方式；（5）功控方式；（6）阀控方式；（7）同期并网；

试验系统功能：（1）离线仿真试验；（2）OPC开关调门试验；（3）高压遮断模块试验；（4）阀门严密性试验；（5）阀门活动试验；（6）超速试验；（7）假并网试验；

保护控制功能：（1）DEH测速模块硬件超速保护；（2）DEH软件组态超速保护；（3）TSI电气超速保护；（4）超速保护；

除此之外，有趋势管理、操作记录、报表等孤网运行控制功能；与管理网连接方便，可提供OPC接口；适应日常运行管理需求，可提供100点以上测点。

2.2液压控制系统

目前，利时公司的B400系列自容式液压泵站和自容式电液执行机构已经应用在液压控制系统中，其工质采用的是高压抗磨液压油，而且是无毒环保的。

液压控制系统包括：保安系统、供油系统以及伺服油动机。用电液伺服油动机替换调节阀油动机是液压控制系统的主要工作内容。电液伺服油动机主要由调节阀油动机、电液伺服阀、电子控制装置的硬件伺服模块以及冗余LVDT位移馈等组成，是一个电液随动式系统。

蓄能器、电加热器、滤油器以及EH冗余油泵组成了自容式高压抗磨油供油系统，其采用的是独立油源。

而不锈钢隔离阀、单向关闭阀电磁阀、主汽阀电磁阀、OPC快关电磁阀以及AST遮断电磁阀组成了保安系统。

油泵电机组冗余配置，自容式液压泵站集成度高，结构紧凑，两套油泵互为备用。为了保证供油的可靠性，当调节油系统压力偏低时，备用油泵将自动启动。高压抗磨液压油在泵站下，可独立油源，不仅防止了调节部套的卡涩，便于保持调节用油的封闭和清洁度，还避免了调节用油和润滑油的混合污染。

自容式油动机在高压抗磨液压油的每个阀门中都配置了一台，工作油压力为14MPa，OPC电磁阀失电状态下，在卸载阀上进入了高压油，油动机准备就绪，卸载阀关闭，建立起安全油压。通过电液伺服阀，DEH送来的信号可转换为液压信号，其主要是控制油动机活塞升降，由于活塞与位移传感器联动，若其阀位指令与反馈信号的位置相平衡，就会停止活塞运动，从而完成调整调节阀开度。除此之外，油动机可随时调节蒸汽阀门开度，根据阀位指令信号的变化，实现单阀控制的方式。要求紧急停机时，卸载阀打开，安全系统动作，油动机活塞上下腔室连通，活塞下的油压迅速下降，活塞下腔的油迅速流向上腔，在上腔高压力作用下，活塞迅速关闭。由此可见，冗余LVDT、油动机、伺服阀以及伺服板所组成的电液随动系统，反应速度不但灵敏，而且比较快。

结束语：

综上所述，随着我国经济的不断发展，社会大众对电能需求日益增加，给发电机组的整体性能也带来了挑战。在汽轮机组，采用数学电液调节系统，可以有效提高汽轮机系统的性能和控制精度。大多汽轮机组中保留了机械液压超速保护装置，并与电子组成了电液调节系统，在整定参数重复性和精度上，机械液压超速保护装置还存在一定缺陷。但是，通过在汽轮机上应用纯数字电液调节系统，有效提高了电厂的控制水平，也推动了我国电厂的进一步稳定发展。

参考文献：

[1]白焰，吴鸿，杨国田.分散控制系统与现场总线控制系统[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]降爱琴，郝秀芳.数字电液调节与旁路控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.