1、汽轮机电液联调 DEH 系统设计与应用论文关键词：纯电调 DEH AGC 同步器 协调控制论文摘要：分析汽轮机电液联调系统的设计原理、设计方法，并介绍本系统在电厂中应用，阐述系统的发展前景。1 前言随着我国电力自动化程度的提高和用电形势的变化，对电网调度和机组调峰的要求越来越高，而我国 90 年代前投产的 125MW 等老机组汽轮机使用纯液压调节系统，即采用双磁场换向式单相串激交直流两用电动机、控制同步器。由于电动机本身的惰走和惯性等原因，控制精度不太理想，由液压调速系统和同步器组成的控制系统，在可控性和保护功能上不能完全满足机组协调控制(CCS)和自动发电控制(AGC)的要求，一种简易可行的
2、 DEH 系统被开发并成功应用于电厂，以下进行介绍。2 系统组成及原理系统由液压部分、高中压油动机行程传感器、基于 DCS 的控制系统平台及网络、超速保护(OP C)装置、手操盘等组成，改造后的油系统见图 1。(1)淮压集成块：在原有调速系统的二次脉动油压管路上开孔引一油管进入液压集成块(图 2)，排油口进入油系统排油母管，液压集成块上装有电液伺服阀(D634)、截止阀、差压开关、旁路节流阀、进排油口、隔离电磁阀及动力油接口。电液伺服阀：这是 DEH 系统的主要部件，其主要工作原理如下：电液伺服阀 D634 是一种直接驱动式伺服阀，简称 DDV 阀，用集成电路实现阀芯位置的闭环控制，阀芯的驱动
3、装置是永磁直线马达，阀芯位置闭环控制电子线路和脉宽调制驱动电子线路固化为一块集成块，用特殊的技术固定在伺服阀内，取消了传统的喷嘴挡板前置级，简化了线路，提高了可靠性，却保持了带喷挡前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标。一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上，电子线路在直线马达上产生一个脉宽调制电流，震荡器就使阀芯位置传感器励磁。经解调以后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较，阀芯位置控制器产生一个电流输给直线力马达，力马达驱动阀芯，使阀芯移动到指令位置。其示意图如图 2。 同步器控制装置：保留原有同步器马达，在马达线圈回路中加装大功率限流电阻等措施来克服马达的惰走和惯性，在本系统中作为
4、DEH系统故障或检修情况下的调节手段，本文不再详细叙述。(2)DEH 系统主要检测参数利用 DCS 操作平台，所有检测信号参数直接进入 DCS 系统，因而无须专门操作员及管理员系统，主要信号有：转速三路 WS 进入同一块测速卡 HS2M200功率一路：MW主汽压力一路 TP汽机挂闸：ASL，由主汽门全开、安全油压、启动油压三取二所得。(3)OPC 功能：当转速达 3090r/min(103%)关调门，转速小于3090r/min 时恢复，当转速达 3300r/min 时关主汽门及调门，联跳发电机。为确保机组安全，以上系统均由软逻辑和硬逻辑同时发出工作信号。(4)手操盘作为紧急手操备用，手操盘上有
5、 DDV 阀控制电流的百分数，50 对应 DDV 阀排油口全关，100 对应 DDV 阀排油口全开，操作盘上还有阀门增减按钮及指示灯，电调和同步器控制手、自动切换按钮。(5)位移传感器选用 0-200mmTDZ-1D200 中频位移传感器来显示高中压油动机的位移。3 控制方式及主要设计功能DEH 系统输出的信号到伺服单元，先经过函数变换(凸轮特性)，变换为阀位指令去 DDV 阀控制二次油压来调节油动机位移，而达到控制转速及负荷的目的。控制方式有：(1)手动就地挂闸后的冲转、升速，临界转速的变速率控制(2)同期、并网控制(3)协调控制(4)参与一次调频(5)超速限制(OPC)功能(6)电调和同步
6、器后备手操方式(7)超速试验功能4 电液联调 DEH 系统在铜陵电厂的应用(1) 试验数据首先经过试验确认汽轮机的凸轮特性，找出二次油压，油动机，阀位指令之间的关系。试验数据如下：由数据表知，当二次油压 为 0.109MPa 时油动机开始开启，阀位指令定为 5%，当二次油压为 0.286 时油动机开足，阀位指令定为 100%，其它按插值法填上述表的阀位指令信号。为保证此函数关系能真实反映实际，规定机组油系统检修后均重新试验并记录二次油压与阀位指令之间的关系，以修正函数曲线。(2)启动过程系统按照凸轮特性的要求进行组态后，机组采用本套系统控制汽轮机冲转。启动时，同步器置于上限位置，手动挂闸主汽门
7、开启后由 DEH启动控制回路逐渐提升 DDV 阀，使控制油口逐渐关小实现冲转、升速、定速、并网，再由 DEH 负荷控制回路继续完成升负荷控制，一组系统冲转过程曲线如图 5由图可知：0-500r/min 升速，500r/min 暖机500-1650r/min 1650rmin 暖机1650-2500r/min 升速 2500r/min 暖机转速在 1100-1420r/min、1800-2150r/min 为一阶惯性区和二阶惯性区，速率自动变为 500r /min，快速冲过，避免机组振动过大。机组转速在 30005r/min 时发“同期允许”信号至电气，此时电气投同期，热工接受到其信号，投入“自
8、动同期”同期范围为300020r/mi n 进入自动同期方式后，DEH 系统可以接受自动同期装置来的触点脉冲输入信号，将脉冲信号转换成速度给定值，以1r/min 的速率使得机组转速等于网频，实现并网。DEH 系统的负荷控制主要由频差控制、功率控制、压力控制、阀位控制和被控对象(汽轮机组)等环节组成，它是一个多参数、多回路反馈的闭环控制系统。经过参数的优化整定，无论转速还是负荷均达到较高的水准，转速控制精度：1r/min，负荷控制精度：0.5MW，主汽压控制精度达：0.1MPa。5 结论根据本 DEH 系统在铜陵电厂投用半年多的实践，我们认为：(1)本系统投资小，只需几万元，控制精度基本达到高压
9、纯电调的水平，电调投用后，有功合格率明显提高，运行劳动强度大为降低，深受运行人员欢迎。(2)本系统利用原有的 DCS 操作平台，无需增加操作员，组态方便。(3)维护量小，所增加硬件设备不多。(4)机组更加安全，增加 OPC 功能代替原有的由油压信号表示的转速信号，准确度高，可达1r/min。该系统还存在下列问题：(1)三路测速信号进入同一测速板，按分散度考虑应分别进入各自测速板。(2) 运行中曾出现电调紧急切手动现象，说明系统抗干扰能力有待进一步提高。(3)对透平油系统要求提高，需加强油质管理，否则会造成 DDV 阀卡涩，调节失灵。总之，本系统投资少，控制精度高，功能比较全面，适合于老机组技术改造，具有一定的推 广价值。
