汽輪機數字電液控制系統技術應用研究

張少康

摘 要：汽輪機數字電液控制系統是當今汽輪機特別是大型汽輪機必不可少的控制系統，是電廠自動化系統最重要的組成部分之一。隨著汽輪機廠容量不斷擴大，對運行參數要求不斷提高，控制設備不斷升級換代，采用先進的熱工自動化技術是提高機組安全、經濟運行最有效的措施之一。文章就對汽輪機數字電液控制系統技術應用情況進行了分析和探討。

關鍵詞：汽輪機；控制；技術

汽輪機數字電液控制系統是以汽輪機為控制對象，運用計算機技術、自動控制及液壓控制理論，完成汽輪機調節控制和保護。汽輪機數字電液控制系統建模與仿真是研究汽輪機控制品質、部件故障對系統的影響、故障診斷和技術培訓等的有效技術手段。控制系統使得汽輪機的控制與操作更加合理、簡單、靈活，并且提高了汽輪機機組控制的可靠性和精度。

1 數字電液調節系統有著液壓調節系統無可比擬的許多優點

1.1 DEH是汽輪機的數字化電液調節系統是汽輪機組的心臟和大腦。DEH汽輪機綜合控制系統是結合先進的計算機軟、硬件技術，吸取了國內外眾多同類系統的優點，系統結構充分考慮了系統的先進性、易用性、開放性、可靠性、可擴展性、兼容性和即插即用等特性，結構完整、功能完善。汽輪機數字電液控制系統是由計算機控制部分和液壓機構組成，是目前汽輪機控制系統發展方向，它的作用就是控制汽輪機的啟動，升速，帶負荷，負荷調節，保證汽輪機組的安全運行。

1.2 數字電液控制系統可以實現自動系統控制。隨著大容量汽輪機的發展和電網峰谷差的不斷增大，對機組的調峰和調頻要求越來越高。因此，降低成本，改善機組運行的經濟性、可靠性、可調性，已成了各電廠特別是老電廠的當務之急。現代化的汽輪機生產設備， 不斷應用電腦數字化的管理和完善的服務體系，才能跟上現代社會發展的腳步。數字電液控制調節系統具有快速、準確、靈敏度高的特點，實現廠級集中控制和遠方遙調控制，可在線修改各種調節參數，有利于自動化水平的提高。其遲緩率不大于0.08%，而模擬電液調節系統的遲緩率為0.2%，最大試驗力300kN，轉速和負荷控制范圍大。轉速控制范圍50～3 500 r/min，精度±1 r/min；負荷控制范圍0～115%，負荷控制精度0.5%；調速系統遲緩率<0.06%，此時設置其它轉速目標值無效，保證汽輪機以最快的速度通過臨界轉速區。

1.3 數字電液控制系統可以部分完成各種控制回路、控制邏輯的運算。隨著大型聯合電網和現代大功率汽輪發電機組的發展，為了適應電站自動化的需要，要求裝備比以往采用的液壓機械式調節系統更為迅速，更加精確的控制系統。同時大容量汽輪機的發展，使老機組將面臨調峰和調頻，加上原來純液壓調節系統存在控制精度低、穩定性差等缺陷已不能滿足電站自動化的需要。電液調節系統，能使汽輪機的轉速或功率的實際值準確地等于給定值，靜態特性良好。機組甩負荷時，由于功率回路的切除可以防止反調，使汽輪機的轉速迅速穩定在3000r/min上。最大拉伸空間：550mm；扁試樣夾持厚度：0-18；最大壓縮空間：550mm；實現多通道的控制，完成運行過程的全自動控制、自動測量等功能，減少了機械部件之間的傳動環節，并在控制功能、控制精度和靈活性方面能充分滿足現代汽輪機控制要求，提高了機組的經濟性、可靠性和自動化水平。

2 汽輪機數字電液控制系統技術應用

2.1 DEH數字電液控制系統在300MW汽輪機上的應用。DEH控制系統是由電氣和液壓兩部分組成。該系統采集機組的轉速、功率等反映機組狀態的參數，經過分析、處理，形成機組的狀態量和控制量。以往汽輪機控制大都采用傳統的機液式或液壓式的調節、保護系統，其存在著自動化程度低、控制精度差、故障率高、操作復雜、檢修維護困難等缺點。現代汽輪機控制系統的控制策略是在傳統的基本控制策略的基礎上，考慮了電網控制，熱網控制和機爐協調控制的需要而發展起來的，數字電液控制系統DEH是現代汽輪機控制系統的典型形式。而DEH數字電液控制系統能夠精確地控制汽輪機的轉速或功率。較強的對汽輪機主機及輔機系統擴展監控的能力，主控制器采用高性能CPU，可以滿足汽輪機自啟動（ATC）的運算要求，危急遮斷系統主要用來在危急狀態下迅速關閉主調門，實現停機，以保護汽輪機的安全。另外，還可以降低熱耗，提高機組的經濟性。其閥門管理功能即單閥/順序閥切換功能，使機組在穩定運行時可選擇采用噴嘴調節方式，盡量減少了節流狀態下的閥門損失。

2.2 200MW汽輪機DEH數字電液調節系統應用。近年來隨著計算機技術的發展及用戶對自動化要求的不斷提高，中小汽輪機也陸續開始應用數字電液控制系統。200MW汽輪機電液調節系統具有及時、快速、準確、靈敏度高的特點，其遲緩率不大于0.067%。在蒸汽參數穩定的情況下，可以保證功率偏差小于1MW。當蒸汽參數處在不斷變化之中，獲得相對穩定或變化很小的蒸汽參數才是我們的目的。因此，必須掌握蒸汽參數的變化規律。其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，減少機組全周進汽，縮短啟動時間，無可動機械零件。不斷提高可靠性指標，從而使產品顯著提高。從而使機組運行減少不必要的節流損失，提高機組的熱經濟性。

2.3 3EH與CCS控制信號的聯絡。隨著工業自動化程度的不斷提高，發電廠單機容量的增大，機組自動化水平不斷提高。分散控制系統（DCS）在國內外大型發電廠的應用日趨廣泛。信號的聯絡其實質是計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一捉新型控制。從而實現了機組運行方式向單元制、協調控制的方向發展。使電動機驅動和保護、同期、快切等專用模塊，將過程控制和電氣控制融為一個整體。通過若干臺投入CCS系統運行機組實踐檢驗，證明這種傳輸方式能夠安全、有效地實現CCS、AGC控制，并獲得了很好的調節效果。 綜上所述， DEH系統的投入，使機組能夠穩定、快速地響應機組負荷指令變化，這樣才有可能進一步投入協調控制系統（CCS）和機組自動發電控制（AGC）。從而實現了控制技術與信息技術質與量的飛躍，為用戶確保了安全經濟的連續生產，獲得了廣大用戶的認可和好評。

3 結束語

隨著科學的進步，技術的完善以及使用單位人員對數字電液控制系統技術認識的提高，電液調節系統的優越性將體現得更加充分。因此，加強對數字電液控制系統研究是對我國汽輪機數字電液控制系統的發展提供參考的重要途徑。

參考文獻

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