劉 昕,初 東,王長(zhǎng)友

（本鋼板材股份有限公司發(fā)電廠，遼寧本溪 117021）

1 概述

某熱電廠現(xiàn)有汽輪機(jī)15臺(tái)。其中9臺(tái)機(jī)組原裝配置DEH，4臺(tái)原本采用機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)后陸續(xù)改造成DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，另外2臺(tái)前蘇聯(lián)生產(chǎn)的дп-25-2型機(jī)組仍然是機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

下面以該廠CC50-9.0/1.3/0.12型汽輪發(fā)電機(jī)組為例，論述其調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)進(jìn)行的DEH-DCS改造。

該機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“哈汽”）于1987年生產(chǎn)的雙缸、單軸、雙抽冷凝式汽輪機(jī)，通過(guò)剛性聯(lián)軸器直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速3000 r/min。

由于液壓式保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身固有的遲緩率大的缺點(diǎn)以及系統(tǒng)本身裝配質(zhì)量、機(jī)組油質(zhì)不好等因素導(dǎo)致機(jī)組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)存在油動(dòng)機(jī)滑閥卡澀、加減負(fù)荷調(diào)整困難、甩負(fù)荷、危急保安器失靈、自動(dòng)主汽門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)異常等問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，提高機(jī)組的安全性、可靠性和自動(dòng)化水平，對(duì)該機(jī)組的控制系統(tǒng)進(jìn)行DEH改造。改造后，機(jī)組控制系統(tǒng)包括DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）、DCS（集散控制系統(tǒng)）、ETS（汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)）、TSⅠ（汽輪機(jī)本體安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）等。DEH與DCS為一體化設(shè)計(jì)，DEH是 DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)站，與DCS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊資源共享；操作站和工程師站與 DCS共用。

改造后，機(jī)組的保安系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)由數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）統(tǒng)一控制。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它接受DEH發(fā)出的指令，完成驅(qū)動(dòng)閥門(mén)及遮斷機(jī)組等任務(wù)。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）中的一個(gè)組成部分，用于精確控制汽輪機(jī)升速、調(diào)節(jié)負(fù)荷和調(diào)節(jié)抽汽。

保安系統(tǒng)是汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）中的另一個(gè)組成部分，用于保障機(jī)組安全，可以使機(jī)組在緊急情況下快速遮斷，從系統(tǒng)中解列出來(lái)。

改造后，經(jīng)調(diào)試，機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在控制汽輪機(jī)升速、調(diào)節(jié)負(fù)荷和調(diào)節(jié)抽汽等方面都能達(dá)到靈活精準(zhǔn)的要求；機(jī)組保安系統(tǒng)在打閘停機(jī)、超速試驗(yàn)、甩負(fù)荷試驗(yàn)、主汽門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)等方面都安全可靠。徹底解決了機(jī)組原液壓式保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，改善了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制品質(zhì)，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

2 保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造方案

2.1 保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油方式的變化

改造前，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)均由主油泵供油。

汽輪機(jī)油系統(tǒng)設(shè)有主油泵一臺(tái)，外置式高壓交流電動(dòng)啟動(dòng)油泵（以下簡(jiǎn)稱(chēng)啟動(dòng)油泵）一臺(tái)，№1射油器、№2射油器，油箱一臺(tái)等設(shè)備。

啟動(dòng)油泵與主油泵的作用是相同的，只是在不同階段啟動(dòng)發(fā)揮作用。兩者的供油的流程是相同的。主油泵與汽機(jī)轉(zhuǎn)子相聯(lián)，受汽機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)，與汽機(jī)轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子定速前，透平油經(jīng)過(guò)啟動(dòng)油泵升壓后向機(jī)組的保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)供動(dòng)力油、保安油，同時(shí)向機(jī)組的潤(rùn)滑系統(tǒng)提供潤(rùn)滑油，

機(jī)組在轉(zhuǎn)子定速（即達(dá)到3000 r/min）后,保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)及機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)由主油泵供油。此時(shí)可以停止啟動(dòng)油泵，啟動(dòng)油泵的功能即由主油泵取代。

改造后，機(jī)組的保安系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油站分開(kāi)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用L— HM68抗磨液壓油；保安及潤(rùn)滑系統(tǒng)使用32#透平油。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用獨(dú)立的供油系統(tǒng)，將原系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)系統(tǒng)改造為：“自容式執(zhí)行器控制系統(tǒng)”，主要由供油系統(tǒng)（油站、蓄能器、抗磨液壓油等）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動(dòng)機(jī)、伺服閥、OPC電磁換向閥等）油管路系統(tǒng)（油管路及各閥門(mén)等）組成。調(diào)節(jié)系統(tǒng)由EH油泵提供壓力油。

保安及潤(rùn)滑系統(tǒng)利用系統(tǒng)原有的主油泵、油箱、射油器為自動(dòng)主汽門(mén)、機(jī)組軸系供油。

機(jī)組的保安系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油站分開(kāi)，解決了因油質(zhì)不好影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑閥卡澀、調(diào)整負(fù)荷困難的問(wèn)題。但是保安系統(tǒng)的供油方式?jīng)]有改變，仍然存在滑閥卡澀的風(fēng)險(xiǎn)，需要從油質(zhì)管理及油系統(tǒng)負(fù)壓調(diào)整、油箱放水等方面進(jìn)行維護(hù)。

2.2 機(jī)組保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)造變化

汽輪機(jī)的原調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，由同步器、全行程彈性調(diào)速器，中低壓調(diào)壓器，綜合滑閥，高、中、低壓油動(dòng)機(jī)等機(jī)械液壓部套組成，按牽連調(diào)節(jié)原理工作。整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為調(diào)速和調(diào)壓兩部分。調(diào)速部分用彈性調(diào)速器作為轉(zhuǎn)速敏感元件；調(diào)壓部分用薄膜鋼帶式調(diào)壓器作為汽壓敏感元件。保安系統(tǒng)包括電磁解脫閥、危急遮斷裝置、手動(dòng)解脫滑閥等。

2.2.1 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)取消的部件有

同步器、調(diào)速器滑閥組、離心式調(diào)速器、停機(jī)按鈕電磁閥、防火滑閥、綜合滑閥、超速限制滑閥、超速試驗(yàn)滑閥（原部件保留，但超速試驗(yàn)的功能已經(jīng)轉(zhuǎn)移到DEH手操盤(pán)，此滑閥僅作為油管路使用）、中壓調(diào)壓器、低壓調(diào)壓器、調(diào)壓器切除閥、原油動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（包括高、中、低壓油動(dòng)機(jī)及其錯(cuò)油門(mén)、反饋滑閥）拆除更換為自容式執(zhí)行器控制系統(tǒng)。

2.2.2 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)增設(shè)的部件有

在原來(lái)的機(jī)械液壓部套基礎(chǔ)上增設(shè)了：掛閘電動(dòng)球閥集成塊1套、主汽門(mén)控制組件（即關(guān)主汽門(mén)電磁閥集成塊）1套、AST遮斷電磁閥集成塊1套、壓力開(kāi)關(guān)組件1套等。

2.2.3 改造后，汽輪機(jī)保安系統(tǒng)的構(gòu)成

汽輪機(jī)保安系統(tǒng)機(jī)械液壓部套包括：危急遮斷器、危急遮斷器滑閥、噴油活動(dòng)試驗(yàn)裝置、手動(dòng)解脫滑閥、自動(dòng)關(guān)閉器。

汽輪機(jī)保安系統(tǒng)DEH控制部套包括：安全油壓力開(kāi)關(guān)組件、主汽門(mén)電磁閥集成塊控制組件、掛閘電動(dòng)球閥集成塊、AST遮斷電磁閥集成塊組件

2.2.4 改造后，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成

主要由供油系統(tǒng)（油站、蓄能器、抗磨液壓油等）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動(dòng)機(jī)、伺服閥、OPC電磁換向閥等）油管路系統(tǒng)（油管路及各閥門(mén)等）組成。

供油系統(tǒng)既是一個(gè)動(dòng)力源，也是一個(gè)油液貯存和處理中心，通過(guò)它，系統(tǒng)可得到所必需的工作介質(zhì)—抗磨液壓油。執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)DEH的控制指令信號(hào)，通過(guò)伺服閥控制油動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)各蒸汽閥門(mén)開(kāi)度，OPC電磁換向閥接受汽輪機(jī)所有的停機(jī)信號(hào)和103%超速信號(hào)，當(dāng)有信號(hào)發(fā)出時(shí)，OPC電磁換向閥動(dòng)作從而快速關(guān)閉執(zhí)行機(jī)構(gòu)所控制的調(diào)節(jié)汽閥，以保證汽輪機(jī)正常安全的運(yùn)行。油管路系統(tǒng)為各液壓部件輸送工作介質(zhì)并可將供油系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)等連接起來(lái)，從而構(gòu)成液壓控制系統(tǒng)工作回路。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自容式執(zhí)行器系統(tǒng)中的重要部件，它直接控制著汽機(jī)蒸汽閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)及其閥門(mén)的開(kāi)度。雙抽機(jī)組配3個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.3 機(jī)組保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能及原理

2.3.1 保安系統(tǒng)

（1）掛閘：掛閘就是建立系統(tǒng)安全油壓的過(guò)程；也是使汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)的過(guò)程。

在機(jī)組啟動(dòng)前或已跳閘狀態(tài)下，主汽門(mén)電磁閥1YV帶電動(dòng)作，安全油壓未建立，自動(dòng)主汽門(mén)關(guān)閉；掛閘由“掛閘電動(dòng)球閥”完成。

掛閘過(guò)程如下：按下掛閘按鈕，掛閘球閥正轉(zhuǎn)（順時(shí)針?lè)较颍?，泄掉掛閘油，使危急遮斷滑閥在附加保安油的作用下上行，封住安全油的排油口,壓力油通過(guò)φ5節(jié)流孔建立安全油。

當(dāng)壓力開(kāi)關(guān) PS1、PS2、PS3（三取二）檢測(cè)到安全油已建立后，通過(guò)DEH控制器發(fā)出訊號(hào)，再使掛閘電動(dòng)球閥反轉(zhuǎn)，完全關(guān)閉。當(dāng)掛閘油壓恢復(fù)至1.96 MPa時(shí)PS4閉合，則掛閘完成，“掛閘”按鈕變?yōu)榧t色。

（2）遮斷：保安系統(tǒng)設(shè)置有電氣、機(jī)械及手動(dòng)三種冗余的遮斷手段。

1）電氣停機(jī)

由遮斷電磁閥2YV、3YV完成。當(dāng)接收到電氣停機(jī)信號(hào)時(shí)，遮斷電磁閥帶電，泄掉附加保安油，危急遮斷滑閥動(dòng)作，泄掉安全油，電氣停機(jī)信號(hào)同時(shí)通過(guò)繼電器回路聯(lián)動(dòng)OPC電磁閥（25）和關(guān)主汽門(mén)電磁閥1YV，泄掉快關(guān)油和啟動(dòng)油，快速關(guān)閉主汽閥及各調(diào)門(mén)。

2）機(jī)械超速保護(hù)

由原機(jī)組的危急遮斷器和危急遮斷器滑閥完成。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到危急遮斷器設(shè)定值時(shí)，撞擊子飛出，使危急遮斷器滑閥(并聯(lián))動(dòng)作,泄掉安全油，壓力開(kāi)關(guān)組動(dòng)作，聯(lián)動(dòng)OPC電磁閥，泄掉快關(guān)油，迅速關(guān)閉主汽閥和調(diào)節(jié)閥。

3）手動(dòng)停機(jī)

系統(tǒng)保留了原機(jī)組的手動(dòng)解脫滑閥，供緊急停機(jī)用。手拍解脫滑閥的按鈕，泄掉附加保安油，危急遮斷滑閥動(dòng)作，泄掉安全油和快關(guān)油，從而使主汽閥、調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。

2.3.2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)

用于精確控制汽輪機(jī)升速、調(diào)節(jié)負(fù)荷和抽氣調(diào)節(jié)。

開(kāi)調(diào)門(mén)或加負(fù)荷：DEH給定一開(kāi)調(diào)門(mén)或加負(fù)荷指令，經(jīng)運(yùn)算比較后輸出一正偏值電壓△X，并作用在伺服閥上，伺服閥動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)動(dòng)作并使調(diào)門(mén)往上開(kāi)啟。此調(diào)門(mén)位移經(jīng)油動(dòng)機(jī)LVDT反饋回DEH進(jìn)行比較運(yùn)算，直至其偏值電壓△X為零后，調(diào)門(mén)便停止移動(dòng)，并停留在一個(gè)新的工作位置上。

關(guān)調(diào)門(mén)或減負(fù)荷：作用過(guò)程與上相反。

圖1 伺服原理框圖

3結(jié)論

改造后，經(jīng)調(diào)試，徹底解決了機(jī)組原液壓式保安調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，改善了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制品質(zhì)，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在控制汽輪機(jī)升速、調(diào)節(jié)負(fù)荷和調(diào)節(jié)抽汽等方面都能達(dá)到靈活精準(zhǔn)的要求；機(jī)組轉(zhuǎn)速控制精度小于±0.1%，負(fù)荷控制精度小于±1%，徹底消除了機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)問(wèn)題。

機(jī)組保安系統(tǒng)在打閘停機(jī)、超速試驗(yàn)、甩負(fù)荷試驗(yàn)、主汽門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)等方面都安全可靠。

根據(jù)調(diào)試結(jié)果及運(yùn)行狀況判斷，機(jī)組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)改造總的來(lái)說(shuō)比較成功，解決了一些關(guān)鍵性的問(wèn)題，并為今后相同型號(hào)機(jī)組的改造積累了經(jīng)驗(yàn)。

【1】李建剛主編.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社.2006年7月第一版.

【2】上海電力學(xué)院王志祥,朱祖濤合編.熱工控制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)(第一版)[M].上海:水利電力出版社.1995年11月.

【3】上海新華控制技術(shù)（集團(tuán)）有限公司編著.電站汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)——DEH(第一版)[M].北京:中國(guó)電力出版社.2005年5月.

【4】李寶玉,魏毓璞編著.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)疑難問(wèn)題解析(第一版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006年6月.