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　　摘要：介紹目前數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的幾種模式，分析其對(duì)老機(jī)組進(jìn)行改造時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)；在對(duì)老機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造工作的幾個(gè)問題進(jìn)行探討后，提出對(duì)老機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造應(yīng)注意的問題。
　　
　　200MW及100MW、125MW機(jī)組原來一直是電網(wǎng)的主力機(jī)組，在保證電力供給中發(fā)揮了重要作用。根據(jù)我國(guó)近來用電負(fù)荷特點(diǎn)，這些機(jī)組都要參與調(diào)峰運(yùn)行，特別是在“廠網(wǎng)分離”、“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”進(jìn)程中，提高這些機(jī)組的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制和AGC自動(dòng)負(fù)荷調(diào)度，顯得更加必要。但原有這些機(jī)組汽輪機(jī)絕大多數(shù)為液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用手動(dòng)同步器加減負(fù)荷，沒有與負(fù)荷指令的接口，很難實(shí)現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制，更談不上實(shí)現(xiàn)AGC自動(dòng)負(fù)荷控制。因此對(duì)這些老機(jī)組熱控設(shè)備必須進(jìn)行改造，一般都采用DCS（分散控制系統(tǒng)）代替原來的控制設(shè)備，在這些機(jī)組的熱控設(shè)備改造工作中，必須考慮用計(jì)算機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造。
　　
　　1汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的幾種模式
　　
　　原來的老機(jī)組基本都采用機(jī)械液壓調(diào)節(jié)方式，采用凸輪配汽方式，通過操作同步器控制機(jī)組轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，部分機(jī)組配置了電液并存的控制方式。300MW機(jī)組上來后，大都采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行控制，為老機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造提供了借鑒。目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)大致有以下幾種模式。
　　
　　一是電液并存式。電液并存的DEH是指原有機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本不變，選擇中間滑閥作為分界，在中間滑閥前增加電液切換閥和電液轉(zhuǎn)換器，中間滑閥后面的控制結(jié)構(gòu)*保留，依然使用原有的油動(dòng)機(jī)和機(jī)械凸輪配汽機(jī)構(gòu)控制各調(diào)節(jié)閥門。系統(tǒng)通過電液切換閥的狀態(tài)決定系統(tǒng)是工作在電調(diào)方式還是液調(diào)方式。電調(diào)方式通過電液轉(zhuǎn)換器將電控信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓控制信號(hào)，并通過中間滑閥控制原系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。液調(diào)方式作為電調(diào)系統(tǒng)的手操后備，一旦電調(diào)系統(tǒng)檢修或不能正常使用，可隨時(shí)啟用原有的同步器控制方式。
　　
　　電液調(diào)并存切換方式：通過電液轉(zhuǎn)換器，DEH的控制信號(hào)變成液壓控制信號(hào)控制油動(dòng)機(jī)，原液壓控制系統(tǒng)可作為備用。為使電調(diào)與液調(diào)間能互相無擾切換，DEH中要增加跟蹤控制回路，使2套系統(tǒng)互相跟蹤。此方案要求原液調(diào)系統(tǒng)要解決跟蹤信號(hào)問題，還要增加切換控制滑閥，對(duì)油動(dòng)機(jī)反饋滑閥或中間滑閥進(jìn)行更換。
　　
　　電液調(diào)并存聯(lián)合控制方案：DEH的控制信號(hào)，通過電液轉(zhuǎn)換器控制油口控制一個(gè)具有固定面積進(jìn)油口的脈沖油路的排油，以形成一個(gè)電調(diào)脈沖油路，電調(diào)脈沖油路與液調(diào)脈沖油路連接，其間可設(shè)置一個(gè)可變的節(jié)流口，通過節(jié)流口的改變來改變電調(diào)控制油動(dòng)機(jī)裕度。這樣可實(shí)現(xiàn)用電調(diào)控制動(dòng)態(tài)變化部分，用液調(diào)控制穩(wěn)定不變部分。電液轉(zhuǎn)換器在穩(wěn)態(tài)時(shí)，總是處于中間位置，為此，通過跟蹤回路控制同步器，使電調(diào)控制部分逐漸轉(zhuǎn)移到液調(diào)控制上。此方案能發(fā)揮電液調(diào)雙方的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)不作任何改動(dòng)。
　　
　　二是純電調(diào)方式。純電調(diào)的DEH是指汽輪機(jī)的控制方式只有計(jì)算機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)而沒有機(jī)械液壓調(diào)節(jié)方式，依據(jù)所采用的動(dòng)力油和執(zhí)行部件的形式，純電調(diào)又有多種方式。
　　
　　用抗燃油作為動(dòng)力油的純電調(diào)方式，取消機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器，采用數(shù)字調(diào)節(jié)器；取消凸輪配汽結(jié)構(gòu)而采用“電子凸輪配汽”，取消原油動(dòng)機(jī)，采用高壓?jiǎn)蝹?cè)油動(dòng)機(jī)，每個(gè)閥門配置1個(gè)油動(dòng)機(jī)，通過伺服閥接受控制信號(hào)對(duì)閥門進(jìn)行控制達(dá)到對(duì)汽輪控制的目的。這種方式在300MW機(jī)組用得較多，200MW機(jī)組的改造中也有一些采用這種方式。
　　
　　用透平油作為動(dòng)力油的純電調(diào)方式，其控制方式與用抗燃油作為動(dòng)力油的控制方式基本相同，每個(gè)進(jìn)汽閥門配有1個(gè)電液轉(zhuǎn)換器伺服閥，接受控制信號(hào)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行控制，只是其動(dòng)力油采用透平油。這種方式在日立的DEH-G汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中使用，湖北鄂州電廠、河南首陽山電廠的300MW機(jī)組的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)就是這種方式。
　　
　　另一種用透平油的純電調(diào)方案是將DEH控制信號(hào)，由電液轉(zhuǎn)換器變換成液壓信號(hào)，取代二次脈沖油壓直接控制油動(dòng)機(jī)，保留凸輪配汽機(jī)構(gòu)。另用一個(gè)轉(zhuǎn)換滑閥控制一路油壓將原中間滑閥頂死，使液調(diào)控制信號(hào)不起作用。由DEH控制的電液轉(zhuǎn)換器直接控制油動(dòng)機(jī)，這種方案用到多油動(dòng)機(jī)的機(jī)組上特別合適，例如對(duì)200MW汽輪機(jī)，左、右高壓缸油動(dòng)機(jī)可作到嚴(yán)格的同步控制，機(jī)組在運(yùn)行中，對(duì)油動(dòng)機(jī)和調(diào)節(jié)閥可隨時(shí)作活動(dòng)試驗(yàn)。另外，此方案可要求設(shè)置一個(gè)切換滑閥，通過轉(zhuǎn)換滑閥將電調(diào)轉(zhuǎn)移到液調(diào)后，由切換滑閥將電調(diào)切除。
　　
　　也有將原來的液壓調(diào)節(jié)部件取消，由DEH對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。DEH的輸出信號(hào)送到電液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)，通過中間滑閥放大再經(jīng)油動(dòng)機(jī)推動(dòng)凸輪配汽機(jī)構(gòu)，改變調(diào)門開度，達(dá)到控制汽輪機(jī)的目的。這是一種以凸輪配汽機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的純電調(diào)方式。沙市電廠一臺(tái)50MW機(jī)組就是采用這種方式，在汽輪機(jī)制造過程中就將原來的液壓調(diào)節(jié)部件取消，并配上DEH電子控制部分，具有汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制、負(fù)荷控制、接受同期裝置指令同步并網(wǎng)、OPC控制功能，在實(shí)際運(yùn)行中效果很好。
　　
　　2各種控制方式對(duì)老機(jī)組進(jìn)行改造的優(yōu)缺點(diǎn)
　　
　　原來的機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)明顯存在遲緩率大、控制特性差的缺點(diǎn)，且控制方式單一，在機(jī)組進(jìn)行DCS改造后，汽輪機(jī)的這種控制方式無法實(shí)現(xiàn)與DCS進(jìn)行通信，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，更談不上實(shí)現(xiàn)AGC自動(dòng)負(fù)荷控制。
　　
　　電液并存DEH系統(tǒng)因?yàn)榛颈４媪嗽锌刂葡到y(tǒng)設(shè)備和結(jié)構(gòu)，因而改造工作量較小，所以改造費(fèi)用較低，日常維護(hù)費(fèi)用也較低，用數(shù)字式調(diào)節(jié)器取代了原有的液壓機(jī)械式調(diào)節(jié)器，改善了系統(tǒng)控制特性。但由于在電調(diào)方式時(shí)，其執(zhí)行部件是通過電液轉(zhuǎn)換器控制油動(dòng)機(jī)改變凸輪位置控制閥門開度，依然使用凸輪配汽方式，所以并未*改變機(jī)械傳動(dòng)裝置控制特性差的缺點(diǎn)。另外，由于控制油和潤(rùn)滑油使用同一油源，油質(zhì)難以保證，易發(fā)生由于油質(zhì)變差而導(dǎo)致滑閥卡澀影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的問題，因而對(duì)系統(tǒng)維護(hù)要求高。
　　
　　純電調(diào)式DEH系統(tǒng)由于根本改變了原有機(jī)械式控制模式，*用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的控制，取消了原來機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)方式，并用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)電子凸輪配汽，取代了原來機(jī)械凸輪配汽機(jī)構(gòu)，因而比較*地克服了原來系統(tǒng)遲緩率大、控制特性差的缺點(diǎn)。同時(shí)每個(gè)調(diào)節(jié)閥配置了1個(gè)油動(dòng)機(jī)，分別由各自的控制信號(hào)對(duì)每個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)各種組合方式，因而具有閥門管理和閥門試驗(yàn)的功能，易實(shí)現(xiàn)單閥控制和多閥控制方式，針對(duì)汽輪機(jī)不同的運(yùn)行工況按不同方式進(jìn)行控制．具有一定的靈活性，純電調(diào)DEH系統(tǒng)使用獨(dú)立油源，油質(zhì)容易保證，系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單。采用這種方式的缺點(diǎn)是改造工作量大，設(shè)備成本高，維護(hù)成本增加。
　　
　　3相關(guān)問題討論
　　
　　3．1純電調(diào)方式
　　
　　只要機(jī)組的控制手段是采用數(shù)字電調(diào)方式而沒有其它方式的，就應(yīng)認(rèn)為該機(jī)組是純電調(diào)控制方式。因此上面提到的幾種純電調(diào)方式，不管是用高壓抗燃油還是用透平油作動(dòng)力油源，也不管是對(duì)每個(gè)閥門進(jìn)行控制還是通過電液轉(zhuǎn)換器對(duì)凸輪配汽機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，都可保證機(jī)組實(shí)現(xiàn)DEH純電調(diào)控制。湖北黃石電廠1臺(tái)200MW機(jī)組是1993年投產(chǎn)的東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的機(jī)組，配置東方汽輪機(jī)研究所的DEH，采用電液并存控制方式。該機(jī)構(gòu)從開始運(yùn)行就—直用電調(diào)方式對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，沒有切換到液調(diào)方式運(yùn)行的情況，運(yùn)行人員已*習(xí)慣了用電調(diào)方式對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行控制。因此，該機(jī)組實(shí)際上是長(zhǎng)期處于純電調(diào)控制狀態(tài)。一般認(rèn)為電液并存方式往往會(huì)退回到液調(diào)方式的顧慮雖有一定道理，但只要從管理和技術(shù)上提高認(rèn)識(shí)，采取一定措施，是*可以實(shí)現(xiàn)電調(diào)方式對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制的。因?yàn)闊o論是純電調(diào)方式還是電液并存方式，其電調(diào)部分都應(yīng)同樣要求可靠，因此為保證機(jī)組正常運(yùn)行，即使有液調(diào)的后備方式也不應(yīng)使電調(diào)輕易切換到液調(diào)?？梢姡械臋C(jī)組根據(jù)自身實(shí)際情況采用電液并存方式進(jìn)行改造也不是不行的。
　　
　　3．2控制系統(tǒng)改造后的機(jī)組效率
　　
　　對(duì)老機(jī)組實(shí)行數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造，對(duì)提高機(jī)組的控制精度，保證機(jī)組更可靠地運(yùn)行，便于機(jī)組實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制等方面無疑起到了積極作用。特別是取消了原來機(jī)械凸輪配汽方式，采用單個(gè)伺服閥對(duì)每個(gè)進(jìn)汽閥門進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單閥和多閥控制方式，并通過電子凸輪改變閥門的凸輪特性和重疊度，進(jìn)而減少閥門節(jié)流損失，對(duì)提高機(jī)組效率有一定作用。但因此而提高機(jī)組的效率究竟有多大，應(yīng)通過嚴(yán)格的試驗(yàn)才能得出正確評(píng)價(jià)。200MW機(jī)組的制造廠家在設(shè)計(jì)機(jī)械凸輪配汽機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)閥門的凸輪特性和重疊度進(jìn)行優(yōu)化考慮，在對(duì)200MW機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造時(shí)，在電子凸輪改進(jìn)時(shí)也是在原來機(jī)械凸輪的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，且電子凸輪一旦確定后，在機(jī)組運(yùn)行后很少再對(duì)電子凸輪進(jìn)行修改。因此，對(duì)于200MW機(jī)組進(jìn)行數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造后提高機(jī)組效率問題應(yīng)進(jìn)一步研究探討。
　　
　　3．3老機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造的*性
　　
　　老機(jī)組原有機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)確實(shí)存在許多缺點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行改造，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。在改造過程中，應(yīng)看到無論采用那種方式，其控制部分都是計(jì)算機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)方式，不同的只是執(zhí)行部件和動(dòng)力油源的區(qū)別，因此在進(jìn)行各種方式比較時(shí)應(yīng)從系統(tǒng)的控制性和可控性進(jìn)行比較，不能認(rèn)為系統(tǒng)越復(fù)雜就越*。湖北省鄂州電廠300MW機(jī)組的DEH-G汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用透平油作動(dòng)力油源，應(yīng)力計(jì)算也較簡(jiǎn)潔實(shí)用，該系統(tǒng)各項(xiàng)功能都得到正常發(fā)揮，真正實(shí)現(xiàn)了ATC自啟動(dòng)和中壓缸啟動(dòng)方式，受到運(yùn)行人員歡迎。
　　
　　3．4動(dòng)力油種類的影響
　　
　　在DEH控制系統(tǒng)動(dòng)力油源的選擇中有2種，一種是高壓抗燃油，一種是透平油。無論用那種油源，都應(yīng)保證動(dòng)力油源清潔，才能有效地保障執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服閥或電液轉(zhuǎn)換器）正常工作。采用獨(dú)立油源的系統(tǒng)有利于油質(zhì)凈化處理。在實(shí)際使用過程中，無論采用高壓抗燃油還是采用透平油的系統(tǒng)都有執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀現(xiàn)象。因此，保證油質(zhì)清潔對(duì)各種動(dòng)力油都是同等重要的。
　　
　　4應(yīng)注意的問題
　　
　　4．1DEH系統(tǒng)是在300MW機(jī)組上首先應(yīng)用的，在移植到對(duì)老機(jī)組改造應(yīng)用時(shí)，必須針對(duì)被改造的老機(jī)組特點(diǎn)，進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和組態(tài)，根據(jù)被改造機(jī)組是母管制還是單元制運(yùn)行方式、是不是中間再熱機(jī)組、是單油動(dòng)機(jī)還是多油動(dòng)機(jī)等特點(diǎn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)具有的功能，不能全盤照搬300MW機(jī)組中DEH的系統(tǒng)功能。特別是在老機(jī)組改造中，由于不是全部設(shè)備進(jìn)行更換，在改造部分與保留部分的接口問題予以充分考慮。改造后的控制系統(tǒng)與原有保護(hù)系統(tǒng)的接口和邏輯關(guān)系的設(shè)定更應(yīng)引起重視，避免出現(xiàn)影響機(jī)組安全運(yùn)行問題。
　　
　　4．2在將原來的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)械液調(diào)改造成對(duì)單個(gè)閥門進(jìn)行控制時(shí)，由于汽輪機(jī)廠的技術(shù)資料與每臺(tái)機(jī)組的實(shí)際特性有區(qū)別，因此要注意先對(duì)原來的凸輪特性即閥門特性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，特別要注意凸輪曲線斜率的影響，以便確定合適的電子凸輪特性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，在進(jìn)行電子凸輪特性優(yōu)化時(shí)，一定要注意根據(jù)機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)處理，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
　　
　　4．3在對(duì)老機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)被改造機(jī)組的現(xiàn)狀，考慮機(jī)組原來的控制方式、機(jī)組容量、現(xiàn)場(chǎng)條件是否滿足新增加的設(shè)備布置要求，根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況確定DEH應(yīng)具備的功能，同時(shí)也應(yīng)考慮改造經(jīng)費(fèi)條件、投入產(chǎn)出比等，確定采用何種電調(diào)方式進(jìn)行改造。
　　
　　4．4無論哪種方式的電調(diào)系統(tǒng)對(duì)老汽輪機(jī)進(jìn)行改造，都會(huì)涉及到動(dòng)力油。不管是采用高壓抗燃油還是透平油，都要保證油質(zhì)清潔，因?yàn)橛捎谟唾|(zhì)問題引起伺服閥或電液轉(zhuǎn)換器卡澀，都會(huì)直接影響機(jī)組正常運(yùn)行。
　　
　　4．5對(duì)于100MW以上的老機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)組控制系統(tǒng)全面改造問題，以便經(jīng)過改造的機(jī)組具有較高的自動(dòng)化水平，滿足機(jī)組能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)AGC自動(dòng)負(fù)荷控制要求，真正達(dá)到機(jī)組改造的目的。