關于汽輪機控制系統的優化設計

欒成

哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 黑龍江哈爾濱 150090

供電市場競爭越來越激烈，老機組需要通過調峰、調頻適應市場需要。這對汽輪機電液調節系統的響應時間、控制精度提出更高的要求，原來的老機組純電液調節系統不能滿足機、爐、電協調控制和電網自動發電控制等現代控制策略的要求，而最新的數字式電液調節系統（DEH）能夠實現多種多樣控制方式，穩定性、響應速度、調節精度都能滿足汽輪機運行要求，因此對老汽輪機控制系統實施優化改造勢在必行。

1 DCS控制系統對汽輪機的控制和保護

設計汽輪機DCS控制系統，需要加強汽輪機運行參數的監視，完善相應工作的的記錄，并分析汽輪機組安全運行和在線狀態。在汽機熱工系統中，使用硬接線進行信息傳遞，能夠有效保護熱控系統的相關備件的安全，將計算機高級語言應用在傳感器與控制器的連線和檢測點的分布上，操作和管理DCS系統的相關數據[1]。

1.1 自動控制系統

在汽輪機控制系統中，汽輪機DCS系統中調速系統是主要的功能，通過人機界面相關操作人員可以直接輸入轉速設定值，再經過模擬量輸入模塊的作用，將實際轉速值與轉速設置值進行比較，從而控制汽輪機的轉速。通過利用變頻器控制汽輪機的轉速，將控制水位調節好，并通過上位機對按鈕進行控制，從而使汽輪機設備停止運行。系統工程師通過與DEH系統的人機界面作用，當按下相應的按鈕時，能夠控制汽輪機的閥門控制指令到執行機構的輸出過程，通過操作員的其他控制指令來完成供油系統調節汽輪機各個蒸汽進氣閥的開度。汽輪機DCS系統的數據采集是進行相應工作的主要依據，通過利用壓力、溫度傳感器和變送器將相應的信號輸入到輸入模塊，計算機會對數據進行相應的存儲和管理，并通過相應的軟件來完成設計工作，實現遠程控制系統的操作[2]。

1.2 緊急跳閘保護系統

通過設置相應的保護措施，當DCS系統設備出現一些問題時，相應的保護措施可以有效的將過載電流導入大地，從而保障控制系統的安全。兩路電源供電相互獨立的，在開關量輸入卡件時，采用跳閘失電跳閘和兩路電源供電兩種動作方式，可以避免出現拒動和誤動的問題。采用失電跳閘的保護方式要對輸出卡件分布設置，各層供電裝置也要保持相互獨立，防止出現汽輪機跳閘保護的拒動和誤動的現象，保障系統的正常運行。

2 原機械液壓調節系統存在的問題

（1）同步器經常出現打滑現象，導致調門空行程變大，汽輪機使用同步器增大和減小負荷不能滿足CCS協調控制和AGC自動控制的要求。

（2）液壓部套經常出現卡塞現場，響應時間遲緩、調節性能滿足不了需求。

（3）自動保護系統設計不充分，缺少檢測測點，穩定性差，自動程控低，運行維護復雜繁瑣。

（4）調速器特性軟，鋼帶經常被拉斷，調速塊經常發生摩擦引起損壞。另外，由于調速器與汽輪機轉子共用同一個軸承，汽輪機運行一段時間后推力瓦發生磨損，間隙增大到一定值后，轉子竄動從而導致負荷發生波動。

（5）微分器經常沒有按照要求動作，導致汽輪機甩負荷。

3 汽輪機DEH控制系統的優化

3.1 對調節系統進行優化

對調節系統進行優化可以實現對汽輪機DEH控制系統功能的優化。調節系統的優化可以從以下幾個方面入手：使用純電調式的數字式控制器，對系統中的控制器進行相應的調節；對系統的供油進行優化可以利用低壓的透平油，這時只需使用系統機組的供油系統就可以完成；可以使用位移傳感器的反饋回路對于系統中油動機的位置進行調整，減少伺服系統的遲緩率，提高其定位精確度，同時也能夠提高汽輪機控制系統的穩定性[3]。

3.2 對閥門管理的優化

操作人員將系統調節器輸出的控制信號轉換成相應的閥門開度請求，只依照要求進行順序閥和單閥的切換，可以有效進行閥門管理。

在管理過程中，閥門控制的設計需要依照汽輪機的要求進行操作，合理結合多閥控制和單閥控制。通常而言，在操作過程中，單閥控制對高壓閥門進行節流管理，效率較高，使用的主要是帶基本負荷運行的模式或者冷態啟動模式。多閥控制系統在運行過程中，主要使用機組帶部分負荷的方式運行，操作較為簡便，只需要部分進汽就可以進行操作。在汽輪機運行過程中，主要利用軟件系統調節控制，管理閥門。在操作過程中需要注意加強細節的處理，重視系統整合，與控制方式相結合。閥門管理過程中，對流量進行接收作為控制信號。另外，還可以通過相關的程序計算將蒸汽流量轉化成閥門的開度。在閥門管理的過程中，需要操作人員對控制按鍵進行操作，以完成多閥和單閥的切換。

3.3 對電源系統進行優化

電源系統的優化可以采用更換質量相對可靠的新型電源和改進系統的供電方式兩種方法進行，更換新型電源能夠延長供電過程中的平均無故障時間，保證系統運行的可靠性；對系統的供電方式進行改進，對MPS卡使用其他更為可靠的電源進行供電，在一定程度上，不僅能夠減輕電源的負擔，也對提高MPS卡供電的可靠性和穩定性具有重要的作用。更換MPS卡并改用220V交流的供電方式，是進行電源優化的有效方式。

3.4 對調節系統進行優化

在優化調節系統的過程中，需要注意一些細節。操作時，需要注意優化汽輪機DEH控制系統。首先，使用純電調式的數字式控制器調節相應的系統；注意優化系統的供油，通過低壓透平油優化供油系統，并且通過位移傳感器調整系統油動機的位置，減少伺服系統遲緩率，提高定位精度，確保整個系統的穩定性。

4 結語

綜上所述，隨著社會經濟和科學技術的快速發展，汽輪機DCS控制系統也得到相應的發展，而汽輪機DEH控制系統在社會領域中也得到了普遍的應用。結合汽輪機實際的應用情況，不斷優化汽輪機相應的控制系統，提高系統的安全性和穩定性，保證汽輪機機組的穩定運行，從而促進電力生產領域的不斷發展。