汽轮机数字电液控制(DEH)技术综述.pdf

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1、电力通甬机械汽技术综述杭州和利时自动化有限公司(浙江310018)纪云锋西安交通大学(陕西710049)刘康宁【摘要】汽轮机数字电液控制系统(DEH)主要由液压伺服系统、电子控制硬件系统和控制软件系统等组成，主要介绍了DEH系统上述部分主要关键技术的发展及应用情况，指出未来DEH技术的发展方向。【关键词l汽轮机DEH电液伺服系统一、概述随着电子技术、计算机技术的发展，汽轮机调节系统经历了最初从基于机械液压原理的液调系统，过渡为基于模拟电子技术的模拟电调系统，现已发展到基于计算机控制技术的数字电液控制系统DigitalElectric

2、HydraulicControlSystem(DEH)。在20世纪70—80年代，初期DEH控制系统大都是各大汽轮机厂家分别研制的专用控制系统。由于当时的技术水平限制，控制系统(特别是电液转换器)的可靠性较低，通常采用电(调)液(调)并存的方式来满足可用率的要求，在此期间，DEH技术发展较慢。到了20世}2,80—90年代，工业发达国家将航空领域先进的液压技术以及计算机网络通信技术引入汽轮机控制领域，研制成功了高压抗燃油电液控制系统。计算机控制部分用分散控制系统(DCS)替代了汽轮机专用控制器，普遍采用喷嘴挡板式伺服阀作为高压抗燃油

3、电调68然嬲‰，伸期H)系统的电液转换器。由于高压抗燃油DEH控制系统成本较高，不太适合与中小机组。20世纪90年代末，国内开始研究低压透平油电调及应用，随着直接驱动式伺服阀(DDV阀)引进汽轮机控制领域后，低压透平油DEH控制系统在中小机组上得到了广泛的应用。发展到现在DEH控制系统的应用已相当普及，随着DEH控制系统的大量应用，逐渐暴露出了以下问题：1)磷酸酯型抗燃油难以在自然界降解，对环境的污染正在逐渐增大，工业发达国家已禁止使用。2)大部分通用DCS控制系统的响应时间较长，难以满足孤网运行机组对调节系统实时性的要求。3)大部

4、分现有DEH控制系统的可靠性指标还不够高，不能满足核电、高可靠工业汽轮机的需要。二，汽轮机电液伺服技术DEH按液压伺服系统可分为高压抗燃油系统、低压透平油系统和自容式系统，都有各自不同的特点和控制方式，这三种系统基本覆盖了当今汽轮机DEH液压伺服系统的控制技术。1．高压抗燃油系统高压抗燃油系统是随着引进西屋汽轮机制造技术而进入我国的，因而广为人知。高压抗燃油系统DEH，克服了传统机械液压调节系统存在的缺陷，能采用灵活的控制策略以适应多种运行工况自动化控制的要求，能适应机炉协调控制(CCS)和自动发电控制(AGC)，因而被广泛应用于3

5、00MW及以上大型机组的控制系统，高压抗燃油系统主要有如下特点。1)控制精度非常高、稳定及迟缓小。2)可以实现电子凸轮和阀门管理功能。3)系统结构庞大、复杂，制造成本高。4)对油质清洁度要求很高，油品需要不断再生，运行维护费用高。5)抗燃油有毒性，长期大量使用抗燃油污染环境。高压抗燃油系统主要由供油系统、伺服执行机构、危急遮断保护系统组成，如图l所示。低压透平油l慝鞲l避。崩兰掣三兰三雹力通用祝耱GMlfJlf?川／．们j。j■一t，l§部分通过隔膜阀与高压抗燃油联系起来。供油系统的功能是提供系统压力油(一般14MPa)，并由它来驱

6、动伺服执行机构，执行机构响应从DEH送来的电控指令信号，以调节汽轮机各蒸汽阀开度。危急遮断保护系统是由汽轮机的遮断参数所控制，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部蒸汽进汽阀门或只关闭调节汽门。(1)供油系统高压抗燃油供油系统由油箱、油位指示及发信、加热器、油温测量、滤油器、蓄能器、压力开关、再生装置、输油泵、油泵总成和冷却系统等组成。系统配置了两台高压变量柱塞泵，即一台泵工作，另一台泵备用，目前高压抗燃油供油系统已经标准化。(2)抗燃油伺服油动机大型机组的油动机主要有高、中压主汽阀油动机，高、中压调节阀油动机，主图1刚K保

7、安系统2．1典型的高压抗燃油电液伺服系统；遮断保护系统3川JE油动机系统4『岛乐抗燃汕站通用!I)lj；I-稚嘲、、、¨、．L小1、iGM雹力通用祝税l¨，i川1／“"i。，’川“一，4汽阀油动机有两位式控制和连续式控制两种，调节阀油动机为连续式控制，以调节阀油动机为例，油缸均设计为单侧进油开启调节阀，关闭则由操纵座的弹簧力来完成，关闭时间小于0．2s。抗燃油伺服油动机原理如图2所示。图2抗燃油伺服油动机原理．过滤器2电液伺服阀3插装阀4．操纵座5．位移传感器调节阀油动机组件由油缸、控制集成块、过滤器、线性差动位移传感器(LVDT)

8、组成。控制块上装有电液伺服阀、插装卸载阀、回油单向阀、快关单向阀、节流：tLfHN压接头等，DEH伺服放大器输出阀门开度指令给电液伺服阀，控制油缸活塞上下运动，LVDT将位移信号反馈至DEH伺服放大器，形成闭环伺服控制回路，准确控制油