汽輪機(jī)數(shù)字電液控制(DEH)技術(shù)

李華龍

摘要：電能生產(chǎn)的過(guò)程中，火電廠是非常重要的場(chǎng)所。汽輪機(jī)是火電站中的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中具有轉(zhuǎn)速變化范圍大、轉(zhuǎn)速高等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于當(dāng)前熱控技術(shù)的逐步發(fā)展和應(yīng)用，汽輪機(jī)組的整體性能和可靠性大幅度提高，逐步開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。因此，重點(diǎn)分析研究汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);DEH系統(tǒng);應(yīng)用

前言

快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)為工業(yè)質(zhì)量和效率的提升提供了有力支撐，汽輪機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受到眾多工業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)可，得以在電力、石化、造紙、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。作為大型高轉(zhuǎn)速機(jī)械的一種汽輪機(jī)中的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）起著重要作用，機(jī)組的安全性與可靠性受到DEH控制性能的直接影響，機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)則是提高工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的基本保障。

1汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)的工作原理、特征以及結(jié)構(gòu)

1.1基于DCS汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)的工作原理和特征

從汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)的角度出發(fā)，需要注意加強(qiáng)控制的效果，這是DCS控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要通過(guò)電驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)控制閥門開(kāi)度。在操作過(guò)程中，它主要用于調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)核心系統(tǒng)的管理。這樣可以有效保證汽輪機(jī)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，避免出現(xiàn)疏漏。計(jì)算機(jī)DCS控制系統(tǒng)使用自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并且對(duì)電信號(hào)進(jìn)行控制。

1.2基于DCS控制系統(tǒng)的汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.2.1調(diào)節(jié)系統(tǒng)

調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以分成執(zhí)行器和控制器兩部分。執(zhí)行器在運(yùn)用過(guò)程中，主要依照控制器獲得的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行。而控制系統(tǒng)作為控制終端，對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)行策略進(jìn)行指揮。

1.2.2保安系統(tǒng)

汽輪機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，需要注意采取合理的措施進(jìn)行控制，并且保證系統(tǒng)的安全性。保安系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行保障。保安系統(tǒng)是汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)重的要組成部分，主要包含危急遮斷系統(tǒng)、急速保護(hù)系統(tǒng)等。

2改造背景

2.1汽輪機(jī)液壓系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1）汽輪機(jī)調(diào)門運(yùn)行的不穩(wěn)定性對(duì)DEH控制系統(tǒng)的影響越來(lái)越大。由于機(jī)組投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，調(diào)門的機(jī)械液壓反饋系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)磨損、精度差等問(wèn)題，調(diào)門的控制效果一直不穩(wěn)定，而DEH系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)牽聯(lián)解耦運(yùn)算，對(duì)調(diào)門穩(wěn)定性和線性關(guān)系有很高的要求，但調(diào)門的問(wèn)題限制了DEH控制性能的發(fā)揮，加劇了機(jī)組的不穩(wěn)定性，加減負(fù)荷緩慢，負(fù)荷波動(dòng)大甚至出現(xiàn)跳車事故發(fā)生。

2）汽輪機(jī)電液伺服系統(tǒng)中油動(dòng)機(jī)的控制未納入到伺服閉環(huán)回路中，采用的是機(jī)械反饋方式。且控制油壓通過(guò)調(diào)節(jié)滑閥上的平衡彈簧來(lái)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)精度差。

3）汽輪機(jī)液壓反饋結(jié)構(gòu)、部件環(huán)節(jié)多，運(yùn)行中容易卡澀，控制系統(tǒng)就會(huì)受到滑閥摩擦力的影響。使油動(dòng)機(jī)在加減負(fù)荷過(guò)程中不容易準(zhǔn)確到位，運(yùn)行人員很難掌握。

4）汽輪機(jī)伺服調(diào)節(jié)閥的流量特性差，且油動(dòng)機(jī)輸出剛度差并存在卡澀現(xiàn)象，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差并存有滑負(fù)荷現(xiàn)象。

2.2汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1）DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡件故障率逐漸增高，且當(dāng)前控制系統(tǒng)卡件Woodward公司已停產(chǎn)，新一代產(chǎn)品卡件無(wú)法替代當(dāng)前卡件。一旦卡件出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無(wú)法開(kāi)機(jī)或發(fā)電機(jī)停機(jī)事故發(fā)生。同時(shí)DEH控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件版本較老，僅支持Windows2000操作系統(tǒng)平臺(tái)，而目前市場(chǎng)已無(wú)法購(gòu)買到支持Windows2000操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，操作站計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障后電腦主機(jī)需要訂做，且采購(gòu)周期較長(zhǎng)，影響DEH系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2）DEH無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率、抽汽壓力的自整性控制功能。

3系統(tǒng)改造方案

3.1液壓系統(tǒng)改造

1）對(duì)原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)速油動(dòng)機(jī)、I段油動(dòng)機(jī)、Ⅳ段油動(dòng)機(jī)及其反饋裝置、調(diào)節(jié)滑閥、CPC、節(jié)流孔調(diào)節(jié)裝置及相關(guān)聯(lián)的油管路拆除并進(jìn)行封堵。

2）對(duì)原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的OPC快關(guān)電磁閥進(jìn)行拆除。

3）保留原系統(tǒng)中的安?？刂撇糠郑ㄎ＜闭跀嗥?、主汽閥自動(dòng)關(guān)閉器、磁力斷路油門裝置、掛閘、打閘等裝置，保留配汽機(jī)構(gòu)和機(jī)頭手打停機(jī)裝置及危急遮斷器噴油試驗(yàn)裝置。

4）對(duì)原液壓系統(tǒng)低壓透平油調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行更換，增加高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)、I段（中壓）抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)和Ⅳ段（低壓）抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)各1套，并為其配有帶獨(dú)立高壓透平油油源的電液伺服系統(tǒng)，每臺(tái)油動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)包含油缸1套、美國(guó)Parker進(jìn)口密封液壓缸1個(gè)、ATOS插裝閥組件1套、美國(guó)MOOG電液伺服閥1個(gè)、OPC電磁閥1個(gè)、無(wú)錫河埒LVDT位移傳感器2個(gè)。

5）加裝采用控制油壓為14MPa抗磨液壓油為獨(dú)立油源站1套，油源站由油箱、高壓油泵、馬達(dá)、美國(guó)UE低壓壓力開(kāi)關(guān)組件、調(diào)壓電磁閥和蓄能器等部件組成。分散并集成到各電液執(zhí)行器上，并加裝與電液轉(zhuǎn)換器配套的伺服油動(dòng)機(jī)

（3套）OPC快關(guān)組件、隔膜閥、無(wú)錫河埒CS一1磁阻式測(cè)速傳感器。

3.2DEH系統(tǒng)改造：

此次改造將原美國(guó)Woodward公司的MicroNetTMSimplex控制系統(tǒng)拆除，更換為性能更加穩(wěn)定的浙江中控ECS一700控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主控卡、所有I/O卡件均冗余配置，專用伺服模塊、測(cè)速模塊冗余配置，高、中、低調(diào)門回路具備輸出電流信號(hào)檢測(cè)功能。該系統(tǒng)配置一臺(tái)工程師站，一臺(tái)操作員站，軟件平臺(tái)為Windows7操作系統(tǒng)，具有操作靈活、人機(jī)界面友好、監(jiān)控信息豐富的優(yōu)點(diǎn)，能夠完成機(jī)組的升速、暖機(jī)、沖臨界、定速、同期、并網(wǎng)等操作，并能實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的超速保護(hù)、負(fù)荷限制保護(hù)、聯(lián)鎖停機(jī)等控制功能。

具體改造步驟如下：

1）對(duì)原DEH系統(tǒng)有用的測(cè)點(diǎn)及此次改造新增的測(cè)點(diǎn)提前做好統(tǒng)計(jì)。做好位號(hào)標(biāo)記，將新的DEH控制機(jī)柜、操作臺(tái)按圖紙就位固定，并結(jié)合I/O點(diǎn)表對(duì)信號(hào)線進(jìn)行接線。

2）接線完成后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行上電，對(duì)所有I/O點(diǎn)進(jìn)行打點(diǎn)校驗(yàn)，保證無(wú)誤后對(duì)控制回路、聯(lián)鎖回路進(jìn)行試驗(yàn)，并做好調(diào)試記錄。

3）調(diào)試完成后結(jié)合工藝進(jìn)行試車。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前技術(shù)快速進(jìn)步，汽輪機(jī)DCS控制系統(tǒng)得到了相應(yīng)的發(fā)展，在操作過(guò)程中效率逐步提高，逐步在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，一定要注意對(duì)汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)快速發(fā)展。

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