浅析汽轮机数字式电液控制系统

【摘要】随着电力工业自动化水平的提高，发电自动控制AGC（Automatic Generation Control）对单元机组协调控制系统CCS（Coordinated Control System）的控制品质提出了越来越高的要求。协调控制系统是协调机组各生产环节的能量及质量的全面控制，汽轮机采用液压控制，使机组无法实现协调控制的问题，采用汽轮机数字式电液调节（DEH）系统，完善了汽轮机机组协调控制，使汽轮机组运行稳定、提升机组安全性、经济性。

【关键词】数字式；协调控制；调节系统

汽轮机数字式电液调节系统体现了当前汽轮机调节的新发展，集中了固体电子学新技术，液压新技术，成为尺寸小、结构紧凑、调节质量高的调节系统[1]。

DEH电子控制柜由现场工程师站、控制站、通讯网络、操作员站、打印机、继电器盘、硬接线手操盘、操作回路等组成。

DEH的控制回路及控制功能：

控制回路：实现DEH各种控制功能是由功能控制码组态构成。

控制回路包括：功率控制回路、转速控制回路、背压压力控制回路、阀门开度控制回路、主汽压力控制回路、快速减负荷回路、防超速保护控制回路等等。

功率控制回路：包括功率变化率设定、目标功率值给定、主汽压波动对功率给定的动态、静态修正调整、一次调频时对功率给定的修正调整（一次调频）、发电机有功功率的校正、最大功率限制及限制值给定、功率PI调节器、功率测量的三取二逻辑或大选逻辑、机炉协调控制的投入/切除等。汽轮发电机组的功率闭环控制是由功率控制回路完成的。

转速控制回路：包括转速变化率给定，转速目标值给定，转速PI调节器，自动升速曲线的生成及选择，转速不等率、转速测量及三取二逻辑，频率同期的自动或手动控制、不调频死区设定主汽阀与调节阀控制的切换逻辑等。汽轮发电机组的转速控制任务是由转速控制回路完成的。

汽压（TPL）保护控制回路：包括汽压测量信号处理，保护值设定，低汽压减负荷回路。低汽压保护在启机时的升速升负荷过程中，一般不投入，其保护限制值跟踪实际汽压值减去一个差值，汽压保护一旦投入，其汽压保护值由司机设定。

阀门开度控制回路：包括开度变化率给定、高压调节阀开度值给定、阀位PI调节器、阀门开度测量及大选逻辑、维持阀位为定值是该回路构成对高压调节阀开度的控制目标。

主汽压力控制（TPC）回路：包括主汽压测量、机前主汽压给定，信号处理及大选逻辑和压力PI调节器。维持锅炉出口压力稳定是该回路构成对机前主汽压力的控制目标。

防超速保护控制回路（OPC）：接受油开关跳闸辅助接点信号和转速102%n0信号，经逻辑运算后发出快速关闭调门控制信号，并通过硬接线使快速关闭电磁阀带电，迅速关闭调节阀，起到超速保护的作用。

背压压力控制回路：包括背压压力给定，背压压力测量信号处理、如并入热网运行还需投汽压不等率。

快速减负荷控制回路（RB）[2]：当机组辅助机器发生故障时，DEH接受CCS发来的快速降低负荷信号，根据不同的故障情况可按三种速率快速降低负荷到事前所设定的数值上。

主要功能：由上述控制回路联合或分别实现汽机的程序控制启动、参数设定、自动调节、监视、保护、试验等重要功能。

自动调节控制功能：

升速的自动调节控制：设置目标转速后，机组可自动沿当前热状态对应的经验曲线自动控制调节阀，完成汽车轮机升速暖机，过临界值直到3000r/min定速控制。在汽车轮机升速过程中，操作人员也可通过修改升速率、目标转速、转速保持时间等手段来控制汽车轮机机组的自动升速过程。

自动同期调节控制：汽机定速后，DEH可接受自动地同期装置的指令，自动地将机组控制到同步转速上来。

升负荷调节控制：机组并网后，操作人员可根据需要采用功控方式、压控方式阀控方式、或CCS方式控制机组，完成定—滑—定升负荷调节控制过程。

并网带初负荷调节控制：发电机并网后，DEH就会自动增加给定值，使发电机自动地带上初负荷，避免出现逆功率。

DEH主要由五大部分组成：电子控制器；操作系统；油系统；执行机构；保护系统。另外，为了达到控制和监督作用，测量元件是必不可少的，如：调节级汽室压力、机组转速、主汽压力传感器、汽轮机自动程序控制（ATC）以及发电机功率所需要的测量值等。

DEH的运行特点

（1）系统采用低压透平油纯电调方式进行DEH改造，系统改动量小、维护量及维护费用低、投资少。

（2）在消除液压调节系统、保安系统中；在负荷波动变化时、调节特性差等许多缺点，使机组的控制精度、控制水平得到很大提高。

（3）利用计算机的信息采集处理能力强大和灵活方便的特点，通过软件设计组态，实现各控制回路的功能，因而很大程度上提高了汽轮机调节保安系统的功能，特别是可以便利地实现自动发电控制（AGC）和功率控制、机炉协调控制（CCS）、机组的自动启车、停车操作。另外，还可以完成在各种不同条件下的负荷的限制控制和快速减负荷（RB）控制，还有实现了机组多重防超速保护[3]。

（4）DEH作为电厂DCS系统网上的一个子系统，完全实现了与DCS系统的有机联系，达到厂内部信息资源共享的目的。

DEH调节系统有四大功能。

（1）汽轮机自动程序控制（ATC）功能

（2）汽轮机的负荷自动调节功能

（3）汽轮机的自动保护装置为了避免机组因超速运转或其它原因受到破坏，DEH的保护系统有三种保护功能。

（4）机组和DEH系统的监控功能

汽轮机数字电液调节系统为机组实现协调控制打下了基础，使机组适应外界负荷变化的能力也得到了极大提高，很大程度上的提升了汽车轮机机组自动化控制的水平，也提高了机组的经济性、灵活性、安全性。

参考文献

[1]肖增弘，徐丰.汽轮机数字式电液调节系统.北京：中国水利电力出版社，2003.

[2]傅林江，吴孚辉.300MW机组RUNBACK工况的实施及改进.华东电

[3]翁思义，杨平.自动控制原理.北京：中国电力出版社，2001.