汽轮机数字电液调节系统在液调机组改造中的应用研究.doc

汽轮机数字电液调节系统在液调机组改造中的应用研究 ?????李立军? 陈向东? 樊印龙 　? （浙江省电力试验研究所? 浙江? 杭州? 310014） 　 ?? 摘 要：从结构、功能、应用对象等方面比较和分析了汽轮机液压调节与数字电液调节系统两种控制方式的差异，阐述了数字电液调节系统的优越性，指出了对现有液调系统进行DEH改造的必要性和可行性，并就目前DEH系统中的不足提出了改进建议。 ?? 关键词：液调? DEH? 控制系统? 改造 　　 ??? 数字电液控制系统（DEH）是现代计算机技术和传统的液压控制系统结合的产物，它采用计算机以数字的方式对一次信号进行采集和处理，根据预先设定的控制策略输出控制指令，驱动执行机构实施控制。相对于传统的液调系统而言，有着不可比拟的优越性，因此有必要对早期的液调机组进行DEH改造。笔者根据自己对数10套不同厂家DEH系统调试、改造的经验就DEH系统在液调机组改造中的应用作一阐述。1 DEH系统与液调系统的比较 1.1 系统的结构组成??? 液调系统比较常见的有径向离心泵液压调速系统、旋转阻尼液压调速系统和高速弹性调速器调速系统等几种，它们的调节原理基本相同，都是通过连在汽轮机主轴上的一个机械部件来感应主轴转速的变化情况，并将这种变化转换为一次油压，一次油压再通过机械的放大机构被转换放大为二次油压，最终通过错油门来控制调节阀油动机的开度，油动机再通过杠杆或凸轮传动机构启闭相应的调门。在油动机动作的同时，其开度反馈机构（杠杆弹簧机械反馈系统或油口反馈系统）将油动机的开度反馈至放大机构，从而形成对转速或负荷的闭环控制。而机组转速或负荷的设定则是通过操作同步器实现的。　　数字电液控制系统的控制原理与传统调节系统相似，但它完全取消了传统调节系统中的机械式转速感应装置、放大机构和阀位反馈机构，取而代之的是转速探头、微控制器、LVDT等电子元件或系统。转速探头将检测到的汽轮机转速以交流电压信号的形式输入转速测量卡，并在转速测量卡内通过A／D转换器转换为数字量信号，同样LVDT测得的阀门开度信号也被转换为数字量信号，这两个信号被同时输入数字式计算机进行运算处理，得到调门开度指令，该指令经过D／A转换器转换为模拟量后被送至电液转换器去控制油动机的开度，每个阀门均由各自独立的电液转换器控制。机组转速或负荷的设定通过系统接口计算机或备用硬操盘进行，除了能完成转速和负荷的手动控制，还能实现转速和负荷的完全自动控制。1.2 系统的动、静态特性??? 稳定性、超调量、过渡时间、速度变动率、迟缓率、静态特性曲线（四方图）等参数或曲线系列是衡量汽轮机调节系统动、静态特性的主要指　　标，由于其结构上的局限性，液调系统响应速度较低，机械间隙引起的迟缓率大，静态特性固定，无法根据需要而任意变动。而数字电液控制系统，由于其系统结构和控制方式与传统的调节系统有很大的不同，系统部分动、静态特性与液调系统有一定的差别，特别是其静态特性基本上是由系统软件的内部设定值决定的，甚至还可以方便地进行改动，几乎可完全满足用户的需要，系统的动态特性则由于系统中间环节的计算机化而比液调系统有了很大程度的改善。2 DEH系统的主要功能??? 数字电液调节系统由于引入了计算机作为控制核心，其功能有了巨大的扩展，很多液调系统难于实现，甚至根本无法实现的功能均能在DEH系统中方便地实现。计算机系统的开放性和优异的可扩充性则使DEH系统可以满足控制技术进一步发展的需要。数字电液调节系统的主要功能包括：?? （1）转速控制这是DEH最基本，也是最重要的功能。通过改变设定值（手动或自动）可使机组启动、升速，或维持在某一固定转速，目前的DEH系统一般都能达到0．1％的转速控制精度，明显优于液调系统。 　　此外，通过DEH的人机界面还可方便地对机组的升速率进行设置，而在机组过临界时则能按预先设好的升速率自动高速冲过临界转速。而且，由于系统控制精度较高，目前的DEH系统在最大升速率下机组转速控制的超调量一般都小于0．15％。与液调系统相比，这将大大减轻汽机操作人员的劳动强度，提高机组运行的稳定性。?? （2）自动同期??? 当机组升速至额定转速时，汽轮机控制系统具有与自动同期装置的接口功能。能根据自动同期装置的指令完成汽轮发电机组的转速匹配以确保发电机自动并网，并使机组带上初负荷，而液调机组一般无法实现此项功能。 ??? （3）超速保护控制　　这也是DEH系统所特有的功能。超速保护控制（OPC）回路随时监测机组转速，当汽轮机转速达到程序设定值（如103％额定转速）时，OPC电磁阀动作，关闭高中压调节汽门，待转速恢复正常时重新开启这些阀门，维持额定转速，这可以有效抑制 机组在甩负荷等暂态工况下的转速飞升。 ??? （4）负荷控制