摘要： 通過數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)在供熱汽輪機(jī)上的應(yīng)用提高電廠控制水平。




1、控制系統(tǒng)的提出

隨著電力系統(tǒng)改革的深入，在“廠網(wǎng)分離”、“竟價(jià)上網(wǎng)”進(jìn)程中，電廠對(duì)供電品質(zhì)提出了更高的要求，提高汽輪機(jī)控制系統(tǒng)水平顯得更加必要。目前在運(yùn)行的供熱汽輪機(jī)容量基本在200MW以下，絕大部分是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其電負(fù)荷和熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)只能依靠同步器來完成，沒有負(fù)荷指令的接口，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制、自動(dòng)負(fù)荷控制等功能。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)以其控制性能好、控制精度高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本文以河南中州鋁廠抽汽25MW汽輪機(jī)（機(jī)組型號(hào)CC25-8.82/6.5/0.7）為例說明電液調(diào)節(jié)在中小供熱汽輪機(jī)上的應(yīng)用。

2 液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)CC25-8.82/6.5/0.7 型抽汽凝汽式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由全工況無鉸鏈彈性調(diào)速器、調(diào)速器滑閥、抽汽調(diào)壓器、綜合滑閥、高、中、低壓油動(dòng)機(jī)等機(jī)械和液壓部套組成，具體組成詳見附圖一。

整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為調(diào)速和調(diào)壓兩個(gè)部分。

調(diào)速部分是以彈性調(diào)速器作為轉(zhuǎn)速敏感元件，調(diào)速器將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移信號(hào)，并通過液壓機(jī)械的傳遞，帶動(dòng)調(diào)速器滑閥，使其再變成液壓信號(hào)，然后輸入到綜合滑閥。

調(diào)壓部分是以抽汽調(diào)壓器作為壓力敏感元件, 用以反映抽汽壓力的變化調(diào)壓器由波紋管、碟閥、滑閥等零部件組成，機(jī)組運(yùn)行中，當(dāng)抽汽壓力發(fā)生變化時(shí)，調(diào)壓器中的波紋管感受這個(gè)壓力變化信號(hào)并發(fā)生相應(yīng)變形，通過調(diào)壓器杠桿使調(diào)壓器碟閥的開度間隙發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致碟閥下油壓亦產(chǎn)生變化，從而引起調(diào)壓器滑閥移動(dòng)，使得壓力變化信號(hào)由此轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，最終，這個(gè)工業(yè)抽汽壓力的變化信號(hào)所引起的相應(yīng)的液壓變化信號(hào)再輸入到綜合滑閥。

綜合滑閥是一個(gè)綜合分配脈沖信號(hào)的液壓裝置，它由二個(gè)可動(dòng)滑閥和二個(gè)固定套筒組成，并均裝在同一鑄鐵殼體中。綜合滑閥接受來自調(diào)速滑閥、抽汽調(diào)壓器的脈沖信號(hào)、并按自整條件進(jìn)行綜合，控制三條脈沖油壓信號(hào)用以操縱高、中、低壓油動(dòng)機(jī)，開（或關(guān)）高、中、低壓調(diào)節(jié)汽門以適應(yīng)熱、電負(fù)荷變化的需要（低壓調(diào)節(jié)汽門為旋轉(zhuǎn)隔板）。
3電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案

3.1 電控系統(tǒng)

CC25-8.82/6.5/0.7 型抽汽凝汽式汽輪機(jī)采用高壓抗燃油純數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH），控制系統(tǒng)采用和利時(shí)公司MACS系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用雙冗余CPU及通信方案，兩路電源供電，同時(shí)提供一個(gè)后備的硬手操盤，以及重要的信號(hào)如轉(zhuǎn)速信號(hào)為三取二冗余，抽汽壓力信號(hào)、功率信號(hào)、主蒸氣壓力信號(hào)、油動(dòng)機(jī)位移信號(hào)等采用雙冗余，這樣就有效的降低了機(jī)組的事故停機(jī)率。

控制系統(tǒng)中提供一個(gè)工程師站，以供專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)提供一個(gè)操作員站以供現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員操作。系統(tǒng)的顯示軟件為全中文操作系統(tǒng)，通過顯示器完成人機(jī)對(duì)話，具有良好的人機(jī)交互界面。

而且DEH作為電廠DCS系統(tǒng)網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以與DCS方便地進(jìn)行數(shù)字通訊，達(dá)到電廠內(nèi)部信息資源共享。

3.2 液壓系統(tǒng)

高壓抗燃油DEH需要一套獨(dú)立油源，供油系統(tǒng)為集裝式，系統(tǒng)中的供油泵為冗余配置，兩套油泵互為備用，以保證供油可靠。采用不銹鋼油管道及管道附件，同時(shí)配置抗燃油再生裝置。高壓抗燃油的工作油壓力為14MPa，每個(gè)閥門配置一臺(tái)伺服油動(dòng)機(jī)，能對(duì)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)單閥控制方式，順序閥控制方式的在線相互切換。若萬一供油系統(tǒng)失壓，蒸汽閥門可以在操縱座彈簧力的作

用下迅速關(guān)閉，確保機(jī)組安全。為了在不停機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)切除某一個(gè)伺服油動(dòng)機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、檢修在伺服系統(tǒng)中增設(shè)相應(yīng)的截止閥，以便將油動(dòng)機(jī)隔離出來。

對(duì)于CC25機(jī)組需要配置高壓主汽閥油動(dòng)機(jī)1套，高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)4套，中壓抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)1套，低壓抽汽調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)1套。主汽閥和調(diào)節(jié)閥采用單側(cè)油動(dòng)機(jī)控制，中低壓調(diào)節(jié)閥采用雙側(cè)油動(dòng)機(jī)控制。

保留機(jī)械危急遮斷器及危急遮斷滑閥作為機(jī)械超速保護(hù)，保障超速保護(hù)的可靠性。透平油系統(tǒng)的安全油通過隔膜閥轉(zhuǎn)換成抗燃油系統(tǒng)的安全油來控制油動(dòng)機(jī)，另外還需增加一套高壓遮斷模塊實(shí)現(xiàn)電氣遮斷信號(hào)對(duì)油動(dòng)機(jī)的控制。此外，為了能遠(yuǎn)方進(jìn)行掛閘、打閘和危急遮斷器噴油試驗(yàn)，需增設(shè)相應(yīng)的控制電磁閥。

3.3 該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：

汽輪機(jī)遠(yuǎn)方掛閘；手動(dòng)/自動(dòng)/程序控制啟動(dòng)；轉(zhuǎn)速控制；功率控制；抽汽牽連控制；主汽壓控制/限制；自動(dòng)同期；在線監(jiān)視；自動(dòng)報(bào)警停機(jī)；自動(dòng)帶初負(fù)荷及負(fù)荷限制；超速試驗(yàn)；超速保護(hù)；Runback功能；機(jī)爐協(xié)調(diào)控制；具有閥門管理和閥門試驗(yàn)等功能。

3.4 DEH控制系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)

3.4.1 控制范圍：盤車轉(zhuǎn)速(20)－3600r/min，精度

±1r/min。

3.4.2 負(fù)荷控制范圍0－115％，負(fù)荷控制精度0.5％。

3.4.3 轉(zhuǎn)速不等率3－6％可調(diào)。

3.4.4 壓力不等率0－20％可調(diào)。

3.4.5 電、熱負(fù)荷非自整小于10％。

3.4.6 升速率控制精度±1r/min/min。

3.4.7 系統(tǒng)遲緩率，調(diào)速系統(tǒng)<0.06％。

3.4.8 系統(tǒng)控制周期小于50ms。

3.4.9 甩滿負(fù)荷下轉(zhuǎn)速超調(diào)量<7％，維持3000r/min。

3.4.10 平均連續(xù)運(yùn)行時(shí)間DEH系統(tǒng)MTBF50000小時(shí)

DEH裝置MTBF25000小時(shí)

3.4.11系統(tǒng)可用率不小于99.9％。

4. 小結(jié)

汽輪機(jī)控制系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組重要的輔助設(shè)備之一，它承擔(dān)著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷調(diào)節(jié)及工況控制的任務(wù)，直接影響著機(jī)組運(yùn)行的安全性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性以及自動(dòng)化程度。

DEH是以計(jì)算機(jī)為主控單元，將數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等融合在一起，它將汽輪機(jī)的傳統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化后儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，通過計(jì)算機(jī)較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，幫助現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)以及程序控制等操作。

高壓抗燃油電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的技術(shù)性能好，特別是機(jī)組的系統(tǒng)遲緩率和機(jī)組在甩滿負(fù)荷情況下的超調(diào)量大大降低。對(duì)于CC25機(jī)組來說其抽汽壓力為6.5MPa（一級(jí)），該壓力等級(jí)的液壓調(diào)壓器的控制性能難以保證，但是DEH系統(tǒng)可以通過采用壓力傳感器作為壓力測(cè)量一次元件達(dá)到控制要求。中低壓調(diào)節(jié)汽閥油動(dòng)機(jī)采用雙側(cè)油動(dòng)機(jī)，這樣可以縮小油動(dòng)機(jī)的外形尺寸，便于設(shè)備安裝。

該技術(shù)在中小型供熱汽輪機(jī)上的成功應(yīng)用，為中小型供熱汽輪機(jī)設(shè)計(jì)帶來了一次革命，使其自動(dòng)化程度大大提高，工作環(huán)境得到極大改善。目前已成功應(yīng)用于武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)的100MW、50MW、25MW機(jī)組中。