汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用研究

張少康

摘 要：汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是當(dāng)今汽輪機(jī)特別是大型汽輪機(jī)必不可少的控制系統(tǒng)，是電廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的組成部分之一。隨著汽輪機(jī)廠(chǎng)容量不斷擴(kuò)大，對(duì)運(yùn)行參數(shù)要求不斷提高，控制設(shè)備不斷升級(jí)換代，采用先進(jìn)的熱工自動(dòng)化技術(shù)是提高機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最有效的措施之一。文章就對(duì)汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；控制；技術(shù)

汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是以汽輪機(jī)為控制對(duì)象，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制及液壓控制理論，完成汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制和保護(hù)。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)建模與仿真是研究汽輪機(jī)控制品質(zhì)、部件故障對(duì)系統(tǒng)的影響、故障診斷和技術(shù)培訓(xùn)等的有效技術(shù)手段?？刂葡到y(tǒng)使得汽輪機(jī)的控制與操作更加合理、簡(jiǎn)單、靈活，并且提高了汽輪機(jī)機(jī)組控制的可靠性和精度。

1 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)有著液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)可比擬的許多優(yōu)點(diǎn)

1.1 DEH是汽輪機(jī)的數(shù)字化電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽輪機(jī)組的心臟和大腦。DEH汽輪機(jī)綜合控制系統(tǒng)是結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，吸取了國(guó)內(nèi)外眾多同類(lèi)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)充分考慮了系統(tǒng)的先進(jìn)性、易用性、開(kāi)放性、可靠性、可擴(kuò)展性、兼容性和即插即用等特性，結(jié)構(gòu)完整、功能完善。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)控制部分和液壓機(jī)構(gòu)組成，是目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展方向，它的作用就是控制汽輪機(jī)的啟動(dòng)，升速，帶負(fù)荷，負(fù)荷調(diào)節(jié)，保證汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。

1.2 數(shù)字電液控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)系統(tǒng)控制。隨著大容量汽輪機(jī)的發(fā)展和電網(wǎng)峰谷差的不斷增大，對(duì)機(jī)組的調(diào)峰和調(diào)頻要求越來(lái)越高。因此，降低成本，改善機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可調(diào)性，已成了各電廠(chǎng)特別是老電廠(chǎng)的當(dāng)務(wù)之急?，F(xiàn)代化的汽輪機(jī)生產(chǎn)設(shè)備， 不斷應(yīng)用電腦數(shù)字化的管理和完善的服務(wù)體系，才能跟上現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的腳步。數(shù)字電液控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)級(jí)集中控制和遠(yuǎn)方遙調(diào)控制，可在線(xiàn)修改各種調(diào)節(jié)參數(shù)，有利于自動(dòng)化水平的提高。其遲緩率不大于0.08%，而模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率為0.2%，最大試驗(yàn)力300kN，轉(zhuǎn)速和負(fù)荷控制范圍大。轉(zhuǎn)速控制范圍50～3 500 r/min，精度±1 r/min；負(fù)荷控制范圍0～115%，負(fù)荷控制精度0.5%；調(diào)速系統(tǒng)遲緩率<0.06%，此時(shí)設(shè)置其它轉(zhuǎn)速目標(biāo)值無(wú)效，保證汽輪機(jī)以最快的速度通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。

1.3 數(shù)字電液控制系統(tǒng)可以部分完成各種控制回路、控制邏輯的運(yùn)算。隨著大型聯(lián)合電網(wǎng)和現(xiàn)代大功率汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，為了適應(yīng)電站自動(dòng)化的需要，要求裝備比以往采用的液壓機(jī)械式調(diào)節(jié)系統(tǒng)更為迅速，更加精確的控制系統(tǒng)。同時(shí)大容量汽輪機(jī)的發(fā)展，使老機(jī)組將面臨調(diào)峰和調(diào)頻，加上原來(lái)純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在控制精度低、穩(wěn)定性差等缺陷已不能滿(mǎn)足電站自動(dòng)化的需要。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速或功率的實(shí)際值準(zhǔn)確地等于給定值，靜態(tài)特性良好。機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，由于功率回路的切除可以防止反調(diào)，使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速穩(wěn)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(shí)現(xiàn)多通道的控制，完成運(yùn)行過(guò)程的全自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量等功能，減少了機(jī)械部件之間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，并在控制功能、控制精度和靈活性方面能充分滿(mǎn)足現(xiàn)代汽輪機(jī)控制要求，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和自動(dòng)化水平。

2 汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

2.1 DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)在300MW汽輪機(jī)上的應(yīng)用。DEH控制系統(tǒng)是由電氣和液壓兩部分組成。該系統(tǒng)采集機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率等反映機(jī)組狀態(tài)的參數(shù)，經(jīng)過(guò)分析、處理，形成機(jī)組的狀態(tài)量和控制量。以往汽輪機(jī)控制大都采用傳統(tǒng)的機(jī)液式或液壓式的調(diào)節(jié)、保護(hù)系統(tǒng)，其存在著自動(dòng)化程度低、控制精度差、故障率高、操作復(fù)雜、檢修維護(hù)困難等缺點(diǎn)?，F(xiàn)代汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的控制策略是在傳統(tǒng)的基本控制策略的基礎(chǔ)上，考慮了電網(wǎng)控制，熱網(wǎng)控制和機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH是現(xiàn)代汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式。而DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)能夠精確地控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速或功率。較強(qiáng)的對(duì)汽輪機(jī)主機(jī)及輔機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展監(jiān)控的能力，主控制器采用高性能CPU，可以滿(mǎn)足汽輪機(jī)自啟動(dòng)（ATC）的運(yùn)算要求，危急遮斷系統(tǒng)主要用來(lái)在危急狀態(tài)下迅速關(guān)閉主調(diào)門(mén)，實(shí)現(xiàn)停機(jī)，以保護(hù)汽輪機(jī)的安全。另外，還可以降低熱耗，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。其閥門(mén)管理功能即單閥/順序閥切換功能，使機(jī)組在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可選擇采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，盡量減少了節(jié)流狀態(tài)下的閥門(mén)損失。

2.2 200MW汽輪機(jī)DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及用戶(hù)對(duì)自動(dòng)化要求的不斷提高，中小汽輪機(jī)也陸續(xù)開(kāi)始應(yīng)用數(shù)字電液控制系統(tǒng)。200MW汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有及時(shí)、快速、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點(diǎn)，其遲緩率不大于0.067%。在蒸汽參數(shù)穩(wěn)定的情況下，可以保證功率偏差小于1MW。當(dāng)蒸汽參數(shù)處在不斷變化之中，獲得相對(duì)穩(wěn)定或變化很小的蒸汽參數(shù)才是我們的目的。因此，必須掌握蒸汽參數(shù)的變化規(guī)律。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，減少機(jī)組全周進(jìn)汽，縮短啟動(dòng)時(shí)間，無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件。不斷提高可靠性指標(biāo)，從而使產(chǎn)品顯著提高。從而使機(jī)組運(yùn)行減少不必要的節(jié)流損失，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

2.3 3EH與CCS控制信號(hào)的聯(lián)絡(luò)。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，發(fā)電廠(chǎng)單機(jī)容量的增大，機(jī)組自動(dòng)化水平不斷提高。分散控制系統(tǒng)（DCS）在國(guó)內(nèi)外大型發(fā)電廠(chǎng)的應(yīng)用日趨廣泛。信號(hào)的聯(lián)絡(luò)其實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一捉新型控制。從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行方式向單元制、協(xié)調(diào)控制的方向發(fā)展。使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、同期、快切等專(zhuān)用模塊，將過(guò)程控制和電氣控制融為一個(gè)整體。通過(guò)若干臺(tái)投入CCS系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)組實(shí)踐檢驗(yàn)，證明這種傳輸方式能夠安全、有效地實(shí)現(xiàn)CCS、AGC控制，并獲得了很好的調(diào)節(jié)效果。 綜上所述， DEH系統(tǒng)的投入，使機(jī)組能夠穩(wěn)定、快速地響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令變化，這樣才有可能進(jìn)一步投入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）和機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）。從而實(shí)現(xiàn)了控制技術(shù)與信息技術(shù)質(zhì)與量的飛躍，為用戶(hù)確保了安全經(jīng)濟(jì)的連續(xù)生產(chǎn)，獲得了廣大用戶(hù)的認(rèn)可和好評(píng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)的進(jìn)步，技術(shù)的完善以及使用單位人員對(duì)數(shù)字電液控制系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)識(shí)的提高，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)越性將體現(xiàn)得更加充分。因此，加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電液控制系統(tǒng)研究是對(duì)我國(guó)汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的發(fā)展提供參考的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]阮大偉.大型火電機(jī)組汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)[J].熱力發(fā)電，2011，5.

[2]朱蓬勃.某600MW汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)閥門(mén)管理環(huán)節(jié)的改進(jìn)[D].東北電力大學(xué)，2012.

[3]嚴(yán)俊峰.300MW汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的仿真研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2011.endprint