浅谈汽轮机调速系统

摘要：云南德钢22MW高炉煤气发电机组采用了杭州汽轮机厂提供的纯凝汽轮发电机组，并配套WOODWORLD公司生产的505数字调速器，采用数字电液调速系统调节汽轮机转速控制机组负荷，本文以该工程为例简要介绍了汽轮机调速系统的组成及调试方法

关键词：调速505voith油动机调节汽阀

中图分类号： TK26 文献标识码： A

引言

电力系统要求上网的汽轮发电机组必须具备可靠的调节系统，不但反应迅速而且要保证很高的精度，对于整个机组则要求在各种工况下均能保证机组可以安全，高效地运行。在启停过程中则要求既安全可靠又可顺利地进行自动启停。

汽轮机调节系统的型式很多，有机械调速系统、液动调节系统、电液调节系统等，但它的被调量不外乎是转速、功率及压力等信号，问题在于设计一个具有最佳的调节规律的控制系统，对这些调节变量进行运算和修正，保证汽轮机在各种工况下稳定运行，协调汽轮机和锅炉之间的控制，并能满足电力系统的要求。

目前汽机调速系统中使用最多的是汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric-Hydraulic Control System，以下简称DEH），整个调速系统可划分为两个部分：电子调速和液压控制。

一 概述

云南德钢22MW高炉煤气发电工程的调节系统主要由转速传感器，数字式调节器，电液转换器，油动机和调节汽阀组成

Woodward505同时接收来自二个转速传感器的汽轮机转速信号，并与转速给定值进行比较后输出4~20mA执行机构，输出的电信号经电液转换器转换成二次油压（0.15~0.45MPa），二次油压通过油动机操纵调节汽阀，由此来控制汽机进汽量的大小。

二 调速系统的组成

2.1 调节油系统

整个供油系统提供机组正常运行所必需的油和调节油，正常情况下压力油由汽轮机主轴上的主油泵共给，在启，停机过程中由辅助油泵供给，因主油泵没有自吸能力，使用了注油器给主油泵提供进油，在汽轮机转速升到额定转速后主油泵可投入使用为和调节系统供油，调节油经过过滤后进入控制油组合装置，一路经组合装置上的电液转换器转换成二次油，一路直接引入油动机作为动力油开启调节汽阀，另外一路引入速关组合装置控制速关阀。

2.2 调节汽阀

调节汽阀的作用是按照控制单元的指令改变进入汽轮机的蒸汽流量，以使机组受控参数（功率或转速）符合运行要求。

2.3 油动机

油动机是调节汽阀的执行机构，它将由电液转换器输入的二次油信号转换为有足够做功能力的行程输出以操纵调节阀控制汽轮机进汽

油动机主要由错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。

2.4 调速器

本套机组调速器采用了WOODWARD公司505汽轮机用数字式调节器，该调节器接收两个转速探头监测的汽轮机转速信号（频率），二高选一后与内部的转速设定值作比较，经转速PID放大器作用后，输出4~20mA操纵信号，该信号送经电液转换器转换成二次油压信号，二次油压通过油动机控制调节汽阀的开度调节进汽量，实现转速调节。

转速PID根据组态和系统条件可以按下列方式之一进行运行

1 转速控制

2 频率控制

3 机组负荷控制

2.5 电液转换器

电液转换器接收来自电子调节器的4~20mA驱动信号，并将电信号转换成0.15~0.45Mpa二次油压信号，本工程配套的电液转换器采用德国Voith公司电液转换器，它集比例阀与伺服阀优点于一体，内部油口为滑阀结构，滑阀由电磁铁驱动

它由两部分构成：电磁控制阀与液压部分

由调节器产生的控制信号决定了电磁力的大小，控制信号的变化引起了电磁控制阀电磁力大小的变化，液压部分的控制活塞在电磁力的作用下通过增大或减小输入压力口与回油口之间的控制角度，最终使控制活塞处于平衡状态，使得输出压力始终对应于某个控制信号

三调速系统调试的方法

根据调节系统的组成，调速系统的调试包括了调节油系统的调试，主汽阀门的调试，油动机的调试，调速器的调试及电液转换器的调试，调节油系统，主汽门及油动机的调试需根据汽轮机厂家提供的产品安装及调试说明来进行，本文主要介绍505调速器及电液转换器的调试方法。

3.1505调速器的调试

505的调试包括了静态调试和动态调试，静态调试：505上电后，检查调节油系统，确保调节油压力在设定值，并切断蒸汽源，通过505调速器给定一个阀位开度信号0%，检查现场电液转换器信号输入端电流值是否为4mA，并检查油动机行程是否为0，检查二次油压力是否为0.15Mpa，接着依次从505输出50%和100%，检查电液转换器输入信号，油动机行程值，二次油压值是否一一对应

动态调试：通常在汽机厂的出厂配置中已配了505调速系统的程序卡，在设备安装完毕具备了启动调试的条件后只需根据程序卡上的配置将505进行组态，并根据汽轮机厂使用说明书中对机组进行暖管暖机后开始冲转调试，根据速度设定值，检查调速器是否能将汽轮机转速以要求的升速率和降速率稳定的被控制在设定转速，在调试的过程中速度控制可能不稳定，与设定转速相比波动比较大，可以通过关小505调节器中的阀位限制器，直到其控制执行机构的输出为0来检查，如果是调速器引起的晃动，则需要调节PID回路中的PI参数

P和I为PID调节中的比例和积分增益，比例增益必须调整至系统过渡或阶跃变化的最佳响应，如果不知道系统的响应特性，一般初始值为5%，如果比例增益设置得太大，控制将太灵敏

积分增益必须调整至稳定状态的最佳控制，如果不知道系统的响应特性，通常初始值为5%，如果积分增益设置得太大，系统会出现大于1秒周期的摆动或晃动

为了获得较佳的响应，比例增益和积分增益应尽可能的大，要获得较快的过渡响应，缓慢的增大比例增益设定值直到执行机构或最终驱动器输出开始晃动，然后调整积分增益使输出稳定，如果调整积分增益无法使输出稳定，减小比例增益的设定值

3.2 电液转换器的调试

在打油循环之前需要拆掉电液转换器，在油循环结束后，检查油，汽，水，电系统，一切正常，再将其装上，手动旋钮左旋到底并用将其卡紧，检查电磁部分的接线与液压部分的连接管路，检查进口压力P是否在设定值范围内，上电，在其输入端加上4mA的信号，观察系统运行情况，测量输出二次油压力，并检查二次油压力是否会随着输入信号的增加而增加，将信号加至20mA测量二次油压力是否为0.45Mpa

四结束语

本文以云南德钢22MW高炉煤气发电工程调速系统为例简要介绍了汽轮发电机组调速系统的组成及调试，调速系统的正常稳定对煤气电厂安全可靠运行十分重要，不同主机厂家提供的调节系统也是不同的，在调试运行前要结合厂家提供的相关说明书和设备资料熟悉工艺流程，熟悉调节系统的组成，能对调节系统中各个组成部分的原理，结构，与其他部分的连接等有相当程度的了解，这样在调试过程中遇到问题才懂得如何去分析和处理