论汽轮机数字电液调节系统的构成与改造

论汽轮机数字电液调节系统的构成与改造
王昱才
【摘要】汽轮机数字电液控制系统是当今汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控
制系统,是电厂自动化系统最重要的组成部分之一.现代DEH系统由于采用计算机
控制技术为核心的分散控制系统结构,提高了控制精度,并且能够方便地实现各种复
杂的控制算法.其执行部分由于采用了液压控制系统,具有响应快速、安全、驱动力
强的特点.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.
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2011(000)021
【总页数】1页(P50)
【关键词】汽轮机数字电液控制系统;功能;液调机组;改造
【作者】王昱才
【作者单位】
【正文语种】中文
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。

下面就结合这个问题展开探讨。

DEH 系统主要由计算机控制部分与液压控制部分 (EH)组成。

DEH部分完成各种
控制回路、控制逻辑的运算，通过操作员站等人机接口设备完成运行操作、监控及系统管理。

根据对汽轮机、发电机运行参数的实时采集，经过各种控制策略、控制回路的运算，将最终的阀门控制指令输出到执行机构，通过EH系统由液压执行部件驱动阀门完成对机组的负荷、转速、压力等被调节变量的控制。

人机接口是操作人员或系统工程师与DEH系统的人机界面。

操作员通过操作员站对DEH进行操作，给出汽轮机的运行方式、控制目标值等各种控制指令，完成各种试验，进行回路投切等。

DEH的硬件系统由控制运算部分、执行机构、危急跳闸系统组成。

控制运算部分
是DEH系统的核心，由控制柜（包含分散控制单元DPU、通讯板、I/O板）、端子柜、跳闸控制柜等构成，完成对现场采集信号的处理、网上传送、控制回路运算、逻辑功能运算等。

执行机构包括主汽门、调节门、油动机、电液伺服阀及供油系统等。

跳闸回路完成机组危急遮断功能。

机组在操作员自动状态，挂闸，操作员投入摩擦检查功能，自动设置某一转速目标值及升速率，转速升到后，目标值置零，调门关下，进行摩擦检查。

再按摩擦检查按钮，退出摩擦检查方式。

2.2.1 自动方式
投操作员自动、挂闸，选择控制方式，操作员设定转速目标值、转速升速率，汽轮机逐步打开调节门，自动提升转速。

在此过程中，当目标值通过临界转速区时，系统自动设置升速率为最大值。

此时设置其它转速目标值无效，保证汽轮机以最快的速度通过临界转速区。

2.2.2 程控方式
汽轮机挂闸启动后，如选择程控启动方式，系统会根据机组热力、应力特性要求，自动设定转速目标值，各阶段暖机的转速及时间，实现启动冲转过程的全程自动。

另外，由于考虑了机组本身热力特性，对延长机组本体使用寿命，提高热效率也有很大帮助。

机组升速到同期转速区，电气专业投入同期装置后，向DEH发出“同期允许”信号，DEH系统接收此信号并投入“自动同期”功能，并将此“投入”信号返回电
气控制系统。

同期装置根据机组转速与网频的差距，向DEH发送“同期增减”信号以调整机组转速与网频同步，准备机组并网。

此时DEH处于一种“遥控”状态。

机组并网成功后，控制系统将功率目标值设定为额定功率的2%～5%，目标值和
给定值为相应功率的阀位开度。

投入功率回路后，操作员可设定负荷目标值及升降负荷率，机组功率值将以此速率向目标值变化。

投/切功率回路瞬间，给定值、目
标值应该自动跟踪机组功率值，实现回路投切过程无扰动。

协调控制的基本原理是：当允许条件满足时，投入“DEH遥控”按钮，机组的负
荷定值将由CCS回路控制，DEH系统负责将接收到的CCS负荷指令转换成相应
阀门开度指令送给执行机构，控制机组的电负荷值。

CCS向DEH发送指令增减脉冲信号，控制负荷给定值与负荷值变化。

CCS指令也可以是模拟信号，视系统要
求而定。

等待。

汽轮发电机组的控制要求具有较高的精度和可靠性，传统的纯液调或电液控制系统，不但系统复杂，控制精度差，无法实现CCS协调控制和AGC远程调度，而且系
统故障率也高，更不能满足机组控制高度自动化的要求。

目前国内的大部分液调机组都是20世纪90年代以前生产的，限于当时的计算机
技术发展水平，DEH控制系统尚处在研发阶段，技术尚不成熟，系统也不够稳定，因此当时的机组绝大部分都采用液调系统；而在20世纪80年代以前，DEH技术尚未被应用到汽轮机控制领域，几乎所有的机组均采用液调。

这批机组一度曾是国内电力系统的主力机组，数量可观，如能对这些机组进行DEH改造，必将大幅提高我国电力系统的自动化水平，并能在很大程度上提高机组的可靠性、经济性，降
低煤耗。

随着数字电液控制技术的进一步完善，传统的液调控制系统必将逐渐被DEH控制系统所取代。

随着国产DEH系统的成功开发和大规模推广使用，越来越多的工程技术人员开始接触，并逐渐熟悉了DEH控制系统，这给液调机组的DEH改造创造了必要的技
术条件。

而就液调机组本身的结构特点而言，对其进行DEH改造无需对汽轮机本体进行大的变动，只需将原有的配汽机构和低压油动机改为各汽阀单独驱动的高压油动机即可，机组转速信号的测取也只需加装一套电磁转速探头和测速齿轮。

由于常规的液调机组通常采用低压透平油作为工质，而DEH系统一般都采用高压抗燃油作工质，因此在对液调机组进行DEH改造时通常需要加装一套高压抗燃油模块，该模块的制造技术已经十分成熟，国内有很多厂商均可提供全系列的产品。

到目前为止，国内已有不少电厂成功进行了50～200 MW液调机组的DEH改造，取得了良好的效果，并积累了大量经验，为其它液调机组的DEH改造提供了成功的范例。

虽然与数年前相比，如今国产的DEH系统已有了长足的进步，但限于设计、制造工艺水平、生产成本等因素的制约，国产系统仍存在着一些不尽人意的地方，如卡件稳定性和可靠性较差，操作界面的设计和安排不科学，控制器和AST电磁阀的
配置很少采用三冗余设计，甩负荷后转速飞升的抑制能力与先进水平还存在一定差距。

现代汽轮机控制正朝着系统集散化、数字化、智能化，功能模块化、完善化，技术现代化，显示形象化，操作简便化的方向发展，原有的机械液压式调节系统不但技术落后，设备复杂，且经常处于不稳定运行状态，易卡涩、易晃动，更无法接受电网调度信号，实现AGC控制，因此有必要对现有液调系统进行DEH改造。

同时，计算机技术的飞速发展、电子设备制造成本的迅速降低，及DEH系统的国产化为液调系统进行DEH改造创造了良好的条件。