汽輪機電液調節系統的優化

任國峰

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

1 引言

在現代汽輪機上大量應用電液調節系統，它由電子調節部分和液壓執行部分組成。對新型汽輪機而言，在其制造時就配置調節系統；而對現役的汽輪機而言，可通過改造將原有的調節系統改為電液調節系統。

2 電液調節系統的組成部分

電液調節系統由電子部分和液壓部分兩部分組成，前者為液壓傳感器和程序控技術綜合體，后者是液壓執行機構。

在電子部分和液壓部分之間的連接元件是電液轉換器，由電-機械轉換器、液壓放大器和滑閥組成。電-機械轉換器的特性在很大程度上決定了整個液壓部分的具體結構。

3 液壓部份的結構方案

3.1 配有備用調節系統的電液調節系統

液壓調整器改變了一次放大油路中的排油狀態：為了開啟閥門，所有排油口均應切斷；而為了關閉閥門，只要打開任一排油口即可。

3.2 無備用調節系統的電液調節系統

在此系統中，電液轉換器的滑閥同時也是斷流滑閥，致使液壓連接環節降到最少的程度。因此可以確保高質量定位，并能在考慮到汽輪機的熱態、振動和經濟性的情況下實現任何順序的閥門控制。整個系統由通用元件組成，簡化了元件的制造和技術維護，不要求對液壓部分進行調整。

4 對不同的電子部分系統的分析及其運行經驗

各種系統的改進措施，大都已在具體的汽輪機上予以實施。

（1）應用于所有K-500-65 型核電汽輪機和所有K-300-240 和K-500-240 型火電汽輪機的典型液壓調節系統

此類液壓調節系統的主要缺點是：對轉速不靈敏；功率調節不等率的局部值彌散度較大；油動機脈動，導致調節系統和配汽系統的零部件加速磨損；需要由液壓自動化方面的熟練專家進行調試。鑒于上述原因，出現了由液壓調節系統改為電液調節系統的趨勢。

（2）單一驅動裝置的電液調節系統

在改進為這種電液調節系統時，要求其電子部份有最少的功能，并對其液壓部分進行修改，從而大大減少了液壓調節系統的缺點。通過將液壓調節系統中的不穩定元件置于保持工況，降低了系統的不靈敏度和油動機的脈動；有可能實現靜態性的線性化；由快速動作的電液轉換器替代汽輪機控制機構來輸入各自動調節系統的指令。

但是，由于液壓回路的功能仍然占據較大比重，所以系統的不靈敏度不可能滿足目前的要求；盡管油動機的脈動和自動調節系統指令的處理不穩定性有所降低，但仍然存在。

總之，改用單一驅動裝置的電液調節系統，明顯提高了系統的性能，但電液調節系統的特性仍取決于其電子部份的狀態。

單一驅動裝置的電液調節系統已經應用于電廠的汽輪機組。

（3）雙驅動裝置電液調節系統

采用雙驅動裝置電液調節系統后，大大減小了電子部分特性對整個調節系統工作的影響，因為每一套液壓驅動裝置都有其自己的電液控制組件，并帶有對液壓驅動裝置位置的電氣反饋。

但是，雙驅動裝置電液調節系統較昂貴，因為其中液壓部分的元件數量增多，所以電子部份的功能也相應增多。

各種略有不同的雙驅動裝置電液調節系統業已應用于K-1000-60/1500、K-750-65/3000、K-500-60/1500 和K-325-4 型汽輪機。

（4）無備用液壓調節系統的電液調節系統

這種系統可以完全去掉或者幾乎完全去掉中間液壓環節，從而大大提高了工作的穩定性，并提高了定位精度。帶有電機式電-機械轉換器的系統還有一個重大優點，就有其中應用了寬脈沖調制技術，只要通過精密傳感器（頻率傳感器、液壓驅動裝置位移傳感器等等）測得的參數稍有變化，就會瞬間產生巨大的作用力，使斷流滑閥位移，從而明顯減小了系統的不靈敏度，提高了定位精度。這一點對于液壓部分元件的摩擦力增大的情況（例如：用冷凝水作為工作介質、油被污染、零件的機加工無法達到高精度和高質量表面等等）特別重要。

無備用液壓調節系統的電液調節系統的缺點是：對傳感器、程控技術綜合體和電-機械轉換器的工作可靠性要求較高。帶有電機式電-機械轉換器的系統的另一缺點是這種轉換器的生產廠家較少。

5 結論

電液調節系統具有無可爭辯的優點（如不靈敏度低、穩定性良好、定位精度高、系統自動化程度高等等），所以在現代汽輪機中得到了廣泛應用。系統中液壓部分的結構取決于電子部分的特性和可靠性、汽輪機的類型以及生產的可能性。

電液調節系統適用于核電站。第一閥組的液壓驅動裝置都配有自己的控制機構，當電子部分出現故障時，可以投入備用的液壓系統。大功率高參數冷凝式火電汽輪機在調節系統中采用電機式電-機械轉換器，無備用液壓系統。