劉海風(fēng)（遼寧電力控制技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110179）

汽輪機(jī)控制優(yōu)化的研究

劉海風(fēng)
（遼寧電力控制技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110179）

摘要：汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用主要是為了給用戶提供高質(zhì)量的電能，同時促進(jìn)現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展。對汽輪機(jī)進(jìn)行控制和研究需要從其結(jié)構(gòu)特征，功能以及系統(tǒng)的特點(diǎn)等方面來進(jìn)行研究。與此同時，根據(jù)汽輪機(jī)工作的相關(guān)原理來進(jìn)行控制方案的設(shè)定，在進(jìn)行比較和總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化的建議和規(guī)劃。旨在加強(qiáng)汽輪機(jī)的運(yùn)行能力，進(jìn)而優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；自容式油動機(jī)；電網(wǎng)；調(diào)頻

在進(jìn)行汽輪機(jī)控制的過程中，計(jì)算機(jī)設(shè)備和電子設(shè)備的運(yùn)用提高了工作效率，但是，現(xiàn)如今的汽輪機(jī)運(yùn)行模式和日益發(fā)展的電力行業(yè)已經(jīng)無法適應(yīng)，因此，需要對汽輪機(jī)的控制方式等方面進(jìn)行改進(jìn)，為汽輪機(jī)的發(fā)展提供更為廣闊的發(fā)展前景。

一、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的組成

汽輪機(jī)主要作用在原動機(jī)上面，電氣部門的主要工作就是為用途提供電能，進(jìn)而促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展以及社會的穩(wěn)定。在此過程中就需要對汽輪機(jī)進(jìn)行控制和規(guī)范，只有這樣才能保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和電能的高效性。

汽輪機(jī)在多個領(lǐng)域都得到應(yīng)用，其中包括火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠等等，不同的發(fā)電廠采用不同的發(fā)電機(jī)。比如，水力發(fā)電廠主要采用的就是水輪機(jī)，通過對渦輪機(jī)進(jìn)行驅(qū)動來完成的。而在火力發(fā)電廠中，主要是通過鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來控制調(diào)節(jié)閥。所以別成為汽輪機(jī)。本文中主要研究的就是汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，通過對汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制快速地調(diào)節(jié)發(fā)電量，具體來說，可以從以下三個方面來對汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1信號測量。信號測量的主要任務(wù)不僅包括對汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，同時還要對控制目標(biāo)進(jìn)行測量。除此之外，輔助信號測量部分的重要性也不容忽視，其中油動機(jī)的行程、溫度以及壓力等都將作為測點(diǎn)。從早期的發(fā)電機(jī)組上看，主要應(yīng)用的是機(jī)械壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)備較為簡單。發(fā)展到模擬電調(diào)的階段時，測速部分需要安裝相應(yīng)的測速齒盤以及測速探頭。進(jìn)而將汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速測量信號進(jìn)行反饋。進(jìn)入電調(diào)階段之后，需要加裝不同類型的傳感器，同時，測控信號都逐漸反饋給了電子控制裝置，用來進(jìn)行靈活的運(yùn)用。

2控制部分?？刂撇糠值闹饕δ芫褪菍π盘栠M(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)換，進(jìn)而形成新的控制信號。對于機(jī)械液壓式的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，其構(gòu)成要素較為復(fù)雜，包括各種滑閥和同步器。在檢測到機(jī)組的轉(zhuǎn)速之后，需要傳遞到其他的設(shè)備中，然后將給定設(shè)備的定制進(jìn)行比較。將信號進(jìn)行放大處理，然后將其傳遞到執(zhí)行設(shè)備中?？刂撇糠值淖钪饕獦?gòu)成部分就是模擬電路，由于調(diào)速能力的靈活性和控制力都在不斷提高，因此，進(jìn)行控制方案的更改還具有一定的難度。現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)部分的應(yīng)用改變了數(shù)字電調(diào)的控制能力，電調(diào)得到了高效地發(fā)展。

3執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號功能的實(shí)現(xiàn)，主要是通過接卸部分來對汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)和連接，受到整齊壓力的作用，調(diào)節(jié)閥可以得到有效的提成。同時還要對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，從現(xiàn)如今的汽輪機(jī)工作狀態(tài)來看還沒有高效的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，要根據(jù)工作的特點(diǎn)以及狀態(tài)來對這一機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，打破各種限制，研制出新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

二、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的幾種優(yōu)化方案

為了實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)的控制，可以根據(jù)汽輪機(jī)改造工程的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)出多種方案。從方案設(shè)計(jì)的角度來看，每種方案都有自己的優(yōu)勢，但也都存在著不足，因此，相關(guān)的技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際的控制方式和方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)擇優(yōu)。需要注意的是，在方案設(shè)計(jì)的過程中需要將兩種因素放到首位，主要是技術(shù)可行性和性價(jià)比。

另外，汽輪機(jī)控制方案的軟件、硬件以及執(zhí)行器等方面都是切入點(diǎn)，主要是為了提高汽輪機(jī)的控制效果，降低造價(jià)。筆者提出的設(shè)計(jì)方案主要是針對汽輪機(jī)的各個部位以及工作的特點(diǎn)，改進(jìn)了執(zhí)行器設(shè)備，努力實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造。另外，這些汽輪機(jī)的優(yōu)化方案具有高效性、節(jié)能性以及集成度高的特點(diǎn)。

方案一，執(zhí)行器采用單側(cè)進(jìn)油的形式，技術(shù)人員將其設(shè)計(jì)成彈簧復(fù)位的結(jié)構(gòu)，同時還帶有相應(yīng)的遙感液壓器，這種設(shè)計(jì)方案的主要特點(diǎn)就是系統(tǒng)運(yùn)行簡便，泄漏量相對較小，油泵等裝置的容量可以適當(dāng)減小。其中液壓缸和操縱座可以選用常規(guī)的處理方式。另外，特殊的卸荷閥需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，另外還要接入相應(yīng)的安全油管。進(jìn)行液壓缸的設(shè)計(jì)主要是為了形成開關(guān)型執(zhí)行器。采用蓄能器供油，需要對油泵提出較高的要求，保持其長時期處于卸載狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行對油泵進(jìn)行加載處理。

方案二，可以采用雙側(cè)進(jìn)油的形式，采用液壓關(guān)閉式，關(guān)閉遮斷接口。特點(diǎn)較為明顯：通過取消操縱座的彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，讓偶利用蓄電器來傳動液壓缸，做到復(fù)位。在停機(jī)狀態(tài)下，保證蓄能的能量，進(jìn)而代替機(jī)械彈簧來實(shí)現(xiàn)高效地控制。將液壓缸控制成平衡腔室的形式，其容積要控制一定的比例范圍內(nèi)，努力讓油泵的壓力轉(zhuǎn)化成復(fù)位力。這樣才能順利地開啟活塞。在開啟制動器的過程中，要將平衡腔中的油量補(bǔ)充到蓄能器中，同時也將耗油量控制到一定的比例范圍內(nèi)，通常情況下都是2：3。從這一方案中可以看出，控制系統(tǒng)的泄漏量相對較大，液壓缸需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。

方案三：單側(cè)進(jìn)油，彈簧關(guān)閉式，帶遙控電氣開關(guān)，遮斷接口。主要特點(diǎn)如下：（1）油路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與方案二相同，僅將液壓復(fù)位該為機(jī)械彈簧復(fù)位。（2）機(jī)械彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)可通用常規(guī)設(shè)計(jì)的操縱座。（3）開啟過程耗油量為全部工作腔充油量，關(guān)閉過程不耗油。

方案四：單側(cè)進(jìn)油彈簧復(fù)位式，采用電磁閥進(jìn)行脈寬調(diào)制控制，其特點(diǎn)如下：本方案直接利用操縱座彈簧的蓄能，不需設(shè)蓄能器。開啟過程由油泵通過開啟電磁閥充油，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后電磁閥復(fù)位，油缸困油，油泵卸載，關(guān)閉過程中由另一電磁閥控制。本方式適用于控制過程較慢的場合，以保證達(dá)到較高的控制精度。

結(jié)語

實(shí)踐結(jié)果證明汽輪機(jī)優(yōu)化方案的可行性，并且反饋出新的產(chǎn)品的市場遠(yuǎn)景。主要是根據(jù)現(xiàn)在具體使用中的實(shí)際問題，需要不斷完善設(shè)計(jì)思想和細(xì)節(jié)，使新設(shè)計(jì)的自容式油動機(jī)產(chǎn)品化，需要不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)更加合理的油源站，重點(diǎn)針對布置和尺寸，規(guī)范化通用化，有利于進(jìn)行大規(guī)模的產(chǎn)品推廣，需要更加注重系統(tǒng)泄漏問題的完善。

參考文獻(xiàn)

[1]謝冬梅.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2008.

[2]盧峰.核電機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與仿真[D].華北電力大學(xué)，2012.

[3]張紅梅.勝利發(fā)電廠汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué)，2005.

中圖分類號：TK321

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