關(guān)于汽輪機控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

欒成

哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司 黑龍江哈爾濱 150090

供電市場競爭越來越激烈，老機組需要通過調(diào)峰、調(diào)頻適應(yīng)市場需要。這對汽輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)時間、控制精度提出更高的要求，原來的老機組純電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能滿足機、爐、電協(xié)調(diào)控制和電網(wǎng)自動發(fā)電控制等現(xiàn)代控制策略的要求，而最新的數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）能夠?qū)崿F(xiàn)多種多樣控制方式，穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)精度都能滿足汽輪機運行要求，因此對老汽輪機控制系統(tǒng)實施優(yōu)化改造勢在必行。

1 DCS控制系統(tǒng)對汽輪機的控制和保護

設(shè)計汽輪機DCS控制系統(tǒng)，需要加強汽輪機運行參數(shù)的監(jiān)視，完善相應(yīng)工作的的記錄，并分析汽輪機組安全運行和在線狀態(tài)。在汽機熱工系統(tǒng)中，使用硬接線進行信息傳遞，能夠有效保護熱控系統(tǒng)的相關(guān)備件的安全，將計算機高級語言應(yīng)用在傳感器與控制器的連線和檢測點的分布上，操作和管理DCS系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。

1.1 自動控制系統(tǒng)

在汽輪機控制系統(tǒng)中，汽輪機DCS系統(tǒng)中調(diào)速系統(tǒng)是主要的功能，通過人機界面相關(guān)操作人員可以直接輸入轉(zhuǎn)速設(shè)定值，再經(jīng)過模擬量輸入模塊的作用，將實際轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速設(shè)置值進行比較，從而控制汽輪機的轉(zhuǎn)速。通過利用變頻器控制汽輪機的轉(zhuǎn)速，將控制水位調(diào)節(jié)好，并通過上位機對按鈕進行控制，從而使汽輪機設(shè)備停止運行。系統(tǒng)工程師通過與DEH系統(tǒng)的人機界面作用，當(dāng)按下相應(yīng)的按鈕時，能夠控制汽輪機的閥門控制指令到執(zhí)行機構(gòu)的輸出過程，通過操作員的其他控制指令來完成供油系統(tǒng)調(diào)節(jié)汽輪機各個蒸汽進氣閥的開度。汽輪機DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集是進行相應(yīng)工作的主要依據(jù)，通過利用壓力、溫度傳感器和變送器將相應(yīng)的信號輸入到輸入模塊，計算機會對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的存儲和管理，并通過相應(yīng)的軟件來完成設(shè)計工作，實現(xiàn)遠程控制系統(tǒng)的操作[2]。

1.2 緊急跳閘保護系統(tǒng)

通過設(shè)置相應(yīng)的保護措施，當(dāng)DCS系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)一些問題時，相應(yīng)的保護措施可以有效的將過載電流導(dǎo)入大地，從而保障控制系統(tǒng)的安全。兩路電源供電相互獨立的，在開關(guān)量輸入卡件時，采用跳閘失電跳閘和兩路電源供電兩種動作方式，可以避免出現(xiàn)拒動和誤動的問題。采用失電跳閘的保護方式要對輸出卡件分布設(shè)置，各層供電裝置也要保持相互獨立，防止出現(xiàn)汽輪機跳閘保護的拒動和誤動的現(xiàn)象，保障系統(tǒng)的正常運行。

2 原機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題

（1）同步器經(jīng)常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)門空行程變大，汽輪機使用同步器增大和減小負荷不能滿足CCS協(xié)調(diào)控制和AGC自動控制的要求。

（2）液壓部套經(jīng)常出現(xiàn)卡塞現(xiàn)場，響應(yīng)時間遲緩、調(diào)節(jié)性能滿足不了需求。

（3）自動保護系統(tǒng)設(shè)計不充分，缺少檢測測點，穩(wěn)定性差，自動程控低，運行維護復(fù)雜繁瑣。

（4）調(diào)速器特性軟，鋼帶經(jīng)常被拉斷，調(diào)速塊經(jīng)常發(fā)生摩擦引起損壞。另外，由于調(diào)速器與汽輪機轉(zhuǎn)子共用同一個軸承，汽輪機運行一段時間后推力瓦發(fā)生磨損，間隙增大到一定值后，轉(zhuǎn)子竄動從而導(dǎo)致負荷發(fā)生波動。

（5）微分器經(jīng)常沒有按照要求動作，導(dǎo)致汽輪機甩負荷。

3 汽輪機DEH控制系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行優(yōu)化

對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行優(yōu)化可以實現(xiàn)對汽輪機DEH控制系統(tǒng)功能的優(yōu)化。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化可以從以下幾個方面入手：使用純電調(diào)式的數(shù)字式控制器，對系統(tǒng)中的控制器進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)；對系統(tǒng)的供油進行優(yōu)化可以利用低壓的透平油，這時只需使用系統(tǒng)機組的供油系統(tǒng)就可以完成；可以使用位移傳感器的反饋回路對于系統(tǒng)中油動機的位置進行調(diào)整，減少伺服系統(tǒng)的遲緩率，提高其定位精確度，同時也能夠提高汽輪機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3]。

3.2 對閥門管理的優(yōu)化

操作人員將系統(tǒng)調(diào)節(jié)器輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的閥門開度請求，只依照要求進行順序閥和單閥的切換，可以有效進行閥門管理。

在管理過程中，閥門控制的設(shè)計需要依照汽輪機的要求進行操作，合理結(jié)合多閥控制和單閥控制。通常而言，在操作過程中，單閥控制對高壓閥門進行節(jié)流管理，效率較高，使用的主要是帶基本負荷運行的模式或者冷態(tài)啟動模式。多閥控制系統(tǒng)在運行過程中，主要使用機組帶部分負荷的方式運行，操作較為簡便，只需要部分進汽就可以進行操作。在汽輪機運行過程中，主要利用軟件系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，管理閥門。在操作過程中需要注意加強細節(jié)的處理，重視系統(tǒng)整合，與控制方式相結(jié)合。閥門管理過程中，對流量進行接收作為控制信號。另外，還可以通過相關(guān)的程序計算將蒸汽流量轉(zhuǎn)化成閥門的開度。在閥門管理的過程中，需要操作人員對控制按鍵進行操作，以完成多閥和單閥的切換。

3.3 對電源系統(tǒng)進行優(yōu)化

電源系統(tǒng)的優(yōu)化可以采用更換質(zhì)量相對可靠的新型電源和改進系統(tǒng)的供電方式兩種方法進行，更換新型電源能夠延長供電過程中的平均無故障時間，保證系統(tǒng)運行的可靠性；對系統(tǒng)的供電方式進行改進，對MPS卡使用其他更為可靠的電源進行供電，在一定程度上，不僅能夠減輕電源的負擔(dān)，也對提高MPS卡供電的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的作用。更換MPS卡并改用220V交流的供電方式，是進行電源優(yōu)化的有效方式。

3.4 對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行優(yōu)化

在優(yōu)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過程中，需要注意一些細節(jié)。操作時，需要注意優(yōu)化汽輪機DEH控制系統(tǒng)。首先，使用純電調(diào)式的數(shù)字式控制器調(diào)節(jié)相應(yīng)的系統(tǒng)；注意優(yōu)化系統(tǒng)的供油，通過低壓透平油優(yōu)化供油系統(tǒng)，并且通過位移傳感器調(diào)整系統(tǒng)油動機的位置，減少伺服系統(tǒng)遲緩率，提高定位精度，確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽輪機DCS控制系統(tǒng)也得到相應(yīng)的發(fā)展，而汽輪機DEH控制系統(tǒng)在社會領(lǐng)域中也得到了普遍的應(yīng)用。結(jié)合汽輪機實際的應(yīng)用情況，不斷優(yōu)化汽輪機相應(yīng)的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，保證汽輪機機組的穩(wěn)定運行，從而促進電力生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷發(fā)展。