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摘要：热电厂#5机组C12MW汽轮机是由杭州汽轮机厂生产，调节保安系统的原型为西门子公司SR-IV液压调节系统，采用力平衡原理，本文对这一控制系统的改造做了说明。
关键词：#5汽轮机；控制系统；改造
从现代电网及电厂自动化的要求来看，这套系统存在以下一些不足之处：
1、调节阀的拖动为提板式，调节阀的流量特性的非线性没有办法修正，致使在低转速时，调节阀很难准确控制转速，再加上母管制的高参数和不均匀的加热，使低转速控制更加困难；
2、转速测量部件为调速泵，转速测量信号为脉冲油压，脉冲油压与转速的平方成正比，低转速时脉冲油压微乎其微，在技术上很难做到转速的闭环控制；
3、主汽阀在安全油失压时能自动关闭，但不能自动控制开启，不能实现大范围转速闭环控制；
4、调节阀油动机的不足之处：
第一，作用在油动机滑阀上的力，上端为弹簧力，下端为脉冲油压，即一端为不变化的力，一端为变化的力，这样的压力油压变化时（油动机快速移动时）会产生一种寄生反馈，这种寄生反馈会产生正和负的反馈作用，视油动机的开启方向与调节阀的开启方向是否一致而变，总之它是使油动机不稳定的一个因素；
第二，限于空间尺寸和位置，弹簧的刚度不可能作用的很大，也就是克服滑阀摩擦力的能力小，由于摩擦引起的不灵敏度就比较大；
第三，弹簧的预紧力小，因此脉冲油压Px＜1/2P0(P0为压力油压)。当Px=1/2P0时，脉冲油控制滑阀的位移才能有最高的控制灵敏度。
5、与其他液调系统一样，不能实现发电机功率、主蒸汽压力等的闭环控制及自动发电的AGC控制；
6、油动机滑阀时有卡涩现象；主要还是被油动机的油质所干扰。油中带水及油中杂质多时均有可能影响调门的灵敏度。
7、液调迟缓率大、控制精度低、自动化程度低，引起的机组不稳定因素多、抗干扰能力弱等缺点。
现#5机组调节保安系统采用数字式透平油电液控制系统（DEH）。
DEH装置由三大部分组成：电子控制柜；软件系统和液压伺服系统。
电子控制柜由现场控制站、操作员站、工程师站、通讯网络、打印机、继电器盘、操作回路和硬接线手操盘等组成。DEH是以微处理器DPU为核心的，具备CRT显示、控制操作、打印记录、系统试验等功能的独立完整的控制系统。机组的起停运行操作和监控、系统的自诊断信息等集中在操作员站的CRT画面上和键盘上，通过键盘和CRT画面能完成所有控制操作，及获得系统运行的各种信息。
2、DEH控制装置的控制功能，主要由软件来完成，即系统软件平台和应用系统软件。前者决定了DEH控制系统的适时性、灵活性和先进性；后者决定了DEH系统的控制功能。
3、液压伺服系统：采用透平油纯电调DEH组成调节保安系统中的电液调节系统，保留保安系统。用磁阻发讯器来进行转速测量，实现大范围转速测量，用DDV电液转换器来产生脉冲油压，控制油动机滑阀及活塞。从而实现DEH的控制功能，即通过操作员站自动完成升速、并网、带电负荷、带热负荷、热电牵连调节、超速限制等功能，DEH控制器采集转速、功率、抽汽压力等信号，通过控制策略运算，给出调速总阀位和调压总阀位信号；由伺服板、DDV阀、油动机、LVDT反馈等构成的电液油动机执行调速和调压总阀位，完成控制过程。
数字电液调节系统采用电液伺服油动机，使得整个系统变得非常简捷、运行可靠、调试方便、维护便当。
数字式透平油电液控制系统（DEH）的可靠性：
1、整个控制系统以电调控制为主、硬手操控制为备用；
2、CPU为冗余设计，互为热备用；
3、测速板采用三选二冗余；
4、LVDT采用双冗余高选；
5、系统冗余设计和抗干扰能力由MACS系统保证；
6、系统设计符合国际电工委员会规定的安全设计原则，对可能发生的操作有防范措施，失去动力源时能安全停机；
7、液压系统的设计充分考虑了防火要求；
8、采用了严格的跟踪措施，使各种方式之间切换无忧。
主要技術指标：
1、转速控制范围：盘车转速～3600r/min；
2、转速控制精度： 1 r/min；
3、转速不等率：3%～6%范围内在线可调；
4、负荷控制范围：0～120%；
5、负荷控制精度：≤±0.2%额定值；
6、主汽压力控制精度：±0.1MPa；
7、升速率控制精度：±1 r/min/min；
8、控制系统不灵敏度：<0.06%；
9、甩负荷时转速超调量：<7%，维持3000 r/min；
10、DEH装置MTBF:≥20000小时；
11、系统可用率：≥99.9%；
12、系统控制周期小于125ms；
13、转速的控制周期小于50 ms。
改造后的应用：
利用计算机的信息采集处理能力和方便、灵活地通过软件设计实现各种控制回路的组态，因而大大地扩展了汽轮机调节保安系统的功能，尤其是可以方便地完成机组的自动起停控制、机炉协调控制（CCS）、自动发电控制（AGC）和功率。此外，还可以实现在相应各种条件下的负荷限制和快速减负荷（RB）控制，还有多重防超速保护措施。并重新开启一路单独的高低压油动机的油路控制及油路，将汽轮机的润滑油和高低压油分开使用，保证油动机的油压稳定，干净。解决了以前因油质不好，调门自动波动的困扰，大大提升了汽轮机的安全运行状况。
参考文献：
[1]张雷.田园 变速汽轮机电液控制系统故障分析与处理 .中国电力2010(5)
[2]田雷. 汽轮机阀门管理的优化及实现.广西电力2008(2)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：#5汽轮机；控制系统；改造
从现代电网及电厂自动化的要求来看，这套系统存在以下一些不足之处：
1、调节阀的拖动为提板式，调节阀的流量特性的非线性没有办法修正，致使在低转速时，调节阀很难准确控制转速，再加上母管制的高参数和不均匀的加热，使低转速控制更加困难；
2、转速测量部件为调速泵，转速测量信号为脉冲油压，脉冲油压与转速的平方成正比，低转速时脉冲油压微乎其微，在技术上很难做到转速的闭环控制；
3、主汽阀在安全油失压时能自动关闭，但不能自动控制开启，不能实现大范围转速闭环控制；
4、调节阀油动机的不足之处：
第一，作用在油动机滑阀上的力，上端为弹簧力，下端为脉冲油压，即一端为不变化的力，一端为变化的力，这样的压力油压变化时（油动机快速移动时）会产生一种寄生反馈，这种寄生反馈会产生正和负的反馈作用，视油动机的开启方向与调节阀的开启方向是否一致而变，总之它是使油动机不稳定的一个因素；
第二，限于空间尺寸和位置，弹簧的刚度不可能作用的很大，也就是克服滑阀摩擦力的能力小，由于摩擦引起的不灵敏度就比较大；
第三，弹簧的预紧力小，因此脉冲油压Px＜1/2P0(P0为压力油压)。当Px=1/2P0时，脉冲油控制滑阀的位移才能有最高的控制灵敏度。
5、与其他液调系统一样，不能实现发电机功率、主蒸汽压力等的闭环控制及自动发电的AGC控制；
6、油动机滑阀时有卡涩现象；主要还是被油动机的油质所干扰。油中带水及油中杂质多时均有可能影响调门的灵敏度。
7、液调迟缓率大、控制精度低、自动化程度低，引起的机组不稳定因素多、抗干扰能力弱等缺点。
现#5机组调节保安系统采用数字式透平油电液控制系统（DEH）。
DEH装置由三大部分组成：电子控制柜；软件系统和液压伺服系统。
电子控制柜由现场控制站、操作员站、工程师站、通讯网络、打印机、继电器盘、操作回路和硬接线手操盘等组成。DEH是以微处理器DPU为核心的，具备CRT显示、控制操作、打印记录、系统试验等功能的独立完整的控制系统。机组的起停运行操作和监控、系统的自诊断信息等集中在操作员站的CRT画面上和键盘上，通过键盘和CRT画面能完成所有控制操作，及获得系统运行的各种信息。
2、DEH控制装置的控制功能，主要由软件来完成，即系统软件平台和应用系统软件。前者决定了DEH控制系统的适时性、灵活性和先进性；后者决定了DEH系统的控制功能。
3、液压伺服系统：采用透平油纯电调DEH组成调节保安系统中的电液调节系统，保留保安系统。用磁阻发讯器来进行转速测量，实现大范围转速测量，用DDV电液转换器来产生脉冲油压，控制油动机滑阀及活塞。从而实现DEH的控制功能，即通过操作员站自动完成升速、并网、带电负荷、带热负荷、热电牵连调节、超速限制等功能，DEH控制器采集转速、功率、抽汽压力等信号，通过控制策略运算，给出调速总阀位和调压总阀位信号；由伺服板、DDV阀、油动机、LVDT反馈等构成的电液油动机执行调速和调压总阀位，完成控制过程。
数字电液调节系统采用电液伺服油动机，使得整个系统变得非常简捷、运行可靠、调试方便、维护便当。
数字式透平油电液控制系统（DEH）的可靠性：
1、整个控制系统以电调控制为主、硬手操控制为备用；
2、CPU为冗余设计，互为热备用；
3、测速板采用三选二冗余；
4、LVDT采用双冗余高选；
5、系统冗余设计和抗干扰能力由MACS系统保证；
6、系统设计符合国际电工委员会规定的安全设计原则，对可能发生的操作有防范措施，失去动力源时能安全停机；
7、液压系统的设计充分考虑了防火要求；
8、采用了严格的跟踪措施，使各种方式之间切换无忧。
主要技術指标：
1、转速控制范围：盘车转速～3600r/min；
2、转速控制精度： 1 r/min；
3、转速不等率：3%～6%范围内在线可调；
4、负荷控制范围：0～120%；
5、负荷控制精度：≤±0.2%额定值；
6、主汽压力控制精度：±0.1MPa；
7、升速率控制精度：±1 r/min/min；
8、控制系统不灵敏度：<0.06%；
9、甩负荷时转速超调量：<7%，维持3000 r/min；
10、DEH装置MTBF:≥20000小时；
11、系统可用率：≥99.9%；
12、系统控制周期小于125ms；
13、转速的控制周期小于50 ms。
改造后的应用：
利用计算机的信息采集处理能力和方便、灵活地通过软件设计实现各种控制回路的组态，因而大大地扩展了汽轮机调节保安系统的功能，尤其是可以方便地完成机组的自动起停控制、机炉协调控制（CCS）、自动发电控制（AGC）和功率。此外，还可以实现在相应各种条件下的负荷限制和快速减负荷（RB）控制，还有多重防超速保护措施。并重新开启一路单独的高低压油动机的油路控制及油路，将汽轮机的润滑油和高低压油分开使用，保证油动机的油压稳定，干净。解决了以前因油质不好，调门自动波动的困扰，大大提升了汽轮机的安全运行状况。
参考文献：
[1]张雷.田园 变速汽轮机电液控制系统故障分析与处理 .中国电力2010(5)
[2]田雷. 汽轮机阀门管理的优化及实现.广西电力2008(2)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。