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摘 要：近几年来，伴随着机组容量增大及蒸汽参数的提高，汽轮机的结构日趋复杂，对自动化提出了更高要求。在此背景下，数字电液控制系统应运而生，其优势日益凸显出来。本文则对汽轮机数字电液控制系统设计进行分析，以望提高汽轮机控制系统水平。
关键词：汽轮机；数字电液；控制系统；设计
汽轮机数字电液控制系统是汽轮机正常运行、停止及事故工况下的控制器，同时也是电站汽轮发电机的重要组成部分[1]。通过控制汽轮机主汽门及调门的开度，可控制汽轮发电机组的转速、负荷及其压力。长期以来，汽轮机控制多采用传统机液式或者液压式的调节，控制精度较差、自动化程度较低，且故障率较高，后期检测维护困难等，降低了汽轮机工作效率。因此，本文对汽轮机数字电液控制系统进行设计，提高汽轮机工作效率。
一、汽轮机基本概况
本次研究的发电机型号为QFSN-300-2-20型，机型为水-氢-氢冷发电机。
1、给水泵汽轮机
给水泵汽轮机为多级反动凝汽式工业汽轮机，额定功率及转速分别为4324KW、5350rpm。最大连续转速为5350rpm。转速范围、跳闸转速分别为2900rpm、6100rpm。排汽压力最大为0.0076MPa，正常时为0.0076MPa，最小为0.0023MPa。润滑油压、调节油压分别为0.08MPa、0.76MPa。调整系统为WOODWARD505数字调节器。
2、汽动给水泵主泵
汽动给水泵主泵型号为FK6D32，型式为卧式离心筒形。入口流量、出口流量分别为686m3/h、545m3；入口压力、出口压力分别1.55MPa、21.23MPa；总压头为2476m；抽头流量、抽头压力分别为50m3/h、8.13MPa；给水温度及重度分别为8.13℃、0.823t/m3。
3、汽动给水泵前置泵
汽动给水泵前置泵型号为FA1D56，型式为卧式轴向剖分壳体。流量为634m3/h；进口压力、出口压力分别0.766MPa、21.23MPa；总压头为100m；给水温度及重度分别为167.34℃、0.8453t/m3。
4、汽动给水泵油系统
汽动给水泵油系统包括交流油泵（流量50m3/h、扬程100m、轴动率38KW）、直流事故油泵（流量18m3/h、扬程41m、轴动率5.5KW）、顶轴油泵（流量20L/min、出口压力8/12MPa、轴动率4KW）、排烟风机（流量500m3/h、轴动率0.35KW）、双联冷油器（20m2冷却面积、冷却水量40m3/h、）、双联滤油器（流量40m3/h、滤油精度25Nm）。
二、汽輪机数字电液控制系统设计
汽轮机数字电液控制方式有以下几种，即：单组PI控制系统、串级PI控制系统、纯转速控制系统。当机组处于滑压运行方式，其汽轮机主控处于自动，数字电液控制系统在REMOTE方式下运行，将不具备负荷返回功能，从而得到最大的经济效益。
1、控制系统设计
采用I/A Series4 代兼容，从CISC到RISC，从而延长设备使用。当前，所使用的硬件品种相对较少，相应的减少了在硬件设备上的支出，降低开支。分散型控制系统是当前使用最为普遍的现场总线设计，可降低布线上的支出费用。在PC机上，采用的软件可直接装入到I/A Series4系统中，保证正常运行。建立OSI模型，遵循MAP协议，使其能够与MAP有效兼容。通过以太网接口与信息网连接起来，实现系统生产管理信息网及生产控制网的一体化。为了提高该系统的可靠性，采用表面安装技术，其电子组件采用全密封结构，从而降低与周围环境的接触，增强抗环境腐蚀能力。所使用的液压部有高压油动机、电液转换器及流量放大器等，其数据如下表1所示。其控制方式有全自动、操作员自动、手动、远方遥控及其自动同期几大方式。
2、操作界面站控制界面设计
如下图1所示。该画面调出方法为：按OIS键盘的对应键，键入06可进入到该画面。根据相应子母键可完成相应的操作，如下图1所示。对于汽轮机A跳闸画面如下图2所示。通过该画面向运行人员显示了汽轮机A状态，其原因可能为轴承温度高跳闸、轴承振动大跳闸、增压泵入口压力低跳闸、轴向位移大跳闸、汽轮机超速及系统转速故障。
3、数字电液控制系统运行中可能出现的问题
抽汽式汽轮机不仅需要供热，而且还要发电。当电负荷或者热负荷变化时，需合理调节高、中及低压调门开度，进而调节电、热负荷[3-4]。在电负荷变化时，抵压抽汽量及其高压抽汽量均保持不变。在高压抽汽量不断变化时，电负荷及低压抽气量不变，其中低压缸调节阀移动方向相同，而与高压调节阀移动方向相反。由于控制参数整定不恰当时，其电、热负荷均会受到影响，不能满足数字电液控制系统要求[5]。这就要求根据机组调节特性来调整控制回路。同时，UPS供电对汽轮机数字电液控制系统也会产生影响，UPS供电容易出现供电波动，若中断UPS，需切换市电，在这一过程中，如何做到无扰动切换，是实际中研究的主要问题。此外，汽轮机在运行之后，可能出现无法再开现象，主要是由于润滑油脏，从而堵塞放大器，影响机器运行。因此，这就需要操作人员提高自身技术，更好的控制室内稳定性，从而达到预期目标。
三、结束语
本文通过分析汽轮机控制系统存在的问题，提出控制系统逻辑设计、控制系统界面OIS优化设计等，增加部分电磁阀，使得汽轮机控制系统得以优化运行，提高汽轮机控制系统安全性。
参考文献
[1]侯利航，刘晓庆.300MW机组汽轮机电液调节系统的控制与调试[J].农家科技旬刊，2017，2（5）：23-24.
[2]Andreev M V，Sulaymanov A O，Borovikov S Y.Universal mathematical model of hydraulic and steam prime movers[C]International Conference on Industrial Engineering.2017，2（2）：23-24.
[3]陈铭甬，纪云锋.汽轮机数字电液控制系统（DEH）在C25MW机组改造上的应用[J].液压气动与密封，2014，34（8）：63-65.
[4]李艳，张晓婕.模糊-PI双模控制在小型汽轮机数字电液控制系统中的应用[J].纸和造纸，2015，34（11）：30-33.
[5]宋贵森.机械液压调节系统及电液调节系统的原理和应用分析[J].决策与信息旬刊，2015，2（12）：313-314.
关键词：汽轮机；数字电液；控制系统；设计
汽轮机数字电液控制系统是汽轮机正常运行、停止及事故工况下的控制器，同时也是电站汽轮发电机的重要组成部分[1]。通过控制汽轮机主汽门及调门的开度，可控制汽轮发电机组的转速、负荷及其压力。长期以来，汽轮机控制多采用传统机液式或者液压式的调节，控制精度较差、自动化程度较低，且故障率较高，后期检测维护困难等，降低了汽轮机工作效率。因此，本文对汽轮机数字电液控制系统进行设计，提高汽轮机工作效率。
一、汽轮机基本概况
本次研究的发电机型号为QFSN-300-2-20型，机型为水-氢-氢冷发电机。
1、给水泵汽轮机
给水泵汽轮机为多级反动凝汽式工业汽轮机，额定功率及转速分别为4324KW、5350rpm。最大连续转速为5350rpm。转速范围、跳闸转速分别为2900rpm、6100rpm。排汽压力最大为0.0076MPa，正常时为0.0076MPa，最小为0.0023MPa。润滑油压、调节油压分别为0.08MPa、0.76MPa。调整系统为WOODWARD505数字调节器。
2、汽动给水泵主泵
汽动给水泵主泵型号为FK6D32，型式为卧式离心筒形。入口流量、出口流量分别为686m3/h、545m3；入口压力、出口压力分别1.55MPa、21.23MPa；总压头为2476m；抽头流量、抽头压力分别为50m3/h、8.13MPa；给水温度及重度分别为8.13℃、0.823t/m3。
3、汽动给水泵前置泵
汽动给水泵前置泵型号为FA1D56，型式为卧式轴向剖分壳体。流量为634m3/h；进口压力、出口压力分别0.766MPa、21.23MPa；总压头为100m；给水温度及重度分别为167.34℃、0.8453t/m3。
4、汽动给水泵油系统
汽动给水泵油系统包括交流油泵（流量50m3/h、扬程100m、轴动率38KW）、直流事故油泵（流量18m3/h、扬程41m、轴动率5.5KW）、顶轴油泵（流量20L/min、出口压力8/12MPa、轴动率4KW）、排烟风机（流量500m3/h、轴动率0.35KW）、双联冷油器（20m2冷却面积、冷却水量40m3/h、）、双联滤油器（流量40m3/h、滤油精度25Nm）。
二、汽輪机数字电液控制系统设计
汽轮机数字电液控制方式有以下几种，即：单组PI控制系统、串级PI控制系统、纯转速控制系统。当机组处于滑压运行方式，其汽轮机主控处于自动，数字电液控制系统在REMOTE方式下运行，将不具备负荷返回功能，从而得到最大的经济效益。
1、控制系统设计
采用I/A Series4 代兼容，从CISC到RISC，从而延长设备使用。当前，所使用的硬件品种相对较少，相应的减少了在硬件设备上的支出，降低开支。分散型控制系统是当前使用最为普遍的现场总线设计，可降低布线上的支出费用。在PC机上，采用的软件可直接装入到I/A Series4系统中，保证正常运行。建立OSI模型，遵循MAP协议，使其能够与MAP有效兼容。通过以太网接口与信息网连接起来，实现系统生产管理信息网及生产控制网的一体化。为了提高该系统的可靠性，采用表面安装技术，其电子组件采用全密封结构，从而降低与周围环境的接触，增强抗环境腐蚀能力。所使用的液压部有高压油动机、电液转换器及流量放大器等，其数据如下表1所示。其控制方式有全自动、操作员自动、手动、远方遥控及其自动同期几大方式。
2、操作界面站控制界面设计
如下图1所示。该画面调出方法为：按OIS键盘的对应键，键入06可进入到该画面。根据相应子母键可完成相应的操作，如下图1所示。对于汽轮机A跳闸画面如下图2所示。通过该画面向运行人员显示了汽轮机A状态，其原因可能为轴承温度高跳闸、轴承振动大跳闸、增压泵入口压力低跳闸、轴向位移大跳闸、汽轮机超速及系统转速故障。
3、数字电液控制系统运行中可能出现的问题
抽汽式汽轮机不仅需要供热，而且还要发电。当电负荷或者热负荷变化时，需合理调节高、中及低压调门开度，进而调节电、热负荷[3-4]。在电负荷变化时，抵压抽汽量及其高压抽汽量均保持不变。在高压抽汽量不断变化时，电负荷及低压抽气量不变，其中低压缸调节阀移动方向相同，而与高压调节阀移动方向相反。由于控制参数整定不恰当时，其电、热负荷均会受到影响，不能满足数字电液控制系统要求[5]。这就要求根据机组调节特性来调整控制回路。同时，UPS供电对汽轮机数字电液控制系统也会产生影响，UPS供电容易出现供电波动，若中断UPS，需切换市电，在这一过程中，如何做到无扰动切换，是实际中研究的主要问题。此外，汽轮机在运行之后，可能出现无法再开现象，主要是由于润滑油脏，从而堵塞放大器，影响机器运行。因此，这就需要操作人员提高自身技术，更好的控制室内稳定性，从而达到预期目标。
三、结束语
本文通过分析汽轮机控制系统存在的问题，提出控制系统逻辑设计、控制系统界面OIS优化设计等，增加部分电磁阀，使得汽轮机控制系统得以优化运行，提高汽轮机控制系统安全性。
参考文献
[1]侯利航，刘晓庆.300MW机组汽轮机电液调节系统的控制与调试[J].农家科技旬刊，2017，2（5）：23-24.
[2]Andreev M V，Sulaymanov A O，Borovikov S Y.Universal mathematical model of hydraulic and steam prime movers[C]International Conference on Industrial Engineering.2017，2（2）：23-24.
[3]陈铭甬，纪云锋.汽轮机数字电液控制系统（DEH）在C25MW机组改造上的应用[J].液压气动与密封，2014，34（8）：63-65.
[4]李艳，张晓婕.模糊-PI双模控制在小型汽轮机数字电液控制系统中的应用[J].纸和造纸，2015，34（11）：30-33.
[5]宋贵森.机械液压调节系统及电液调节系统的原理和应用分析[J].决策与信息旬刊，2015，2（12）：313-314.