浅谈机械液压或全液压调节系统的改造.doc

浅谈机械液压或全液压调节系统的改造摘要：近年来，随着计算机技术的发展和用户对自动化要求的不断提高，135MW以下汽轮机（特别是抽汽汽轮机组及联合循环机组）也陆续开始应用数字式电液调节系统。关键词：数字式控制器 电液转换器 LVDT的电反馈 伺服阀一、概述：早期汽轮机调节系统主要采用机械液压或全液压调节系统，这两种调节系统功能比较单一，只能进行大范围的转速闭环调节，特别后一种系统只是当旋转阻尼或径向钻孔泵正常工作（转速大于2800r/min），才能进入转速闭环控制，而且对于功率也只能进行开环控制。由于控制信号都由机械或液压部件产生，在信号的产生和执行过程中，这些部件不可避免地存在着摩擦、迟缓，造成控制系统精度不高，同时无合适的控制接口，很难使机组满足整个系统的协调控制要求，这种系统在用户对自动化要求不断提高的情况下，已不适应技术及市场的发展形势，难以满足电厂综合自动化的控制要求；特别是中小型汽轮机调节系统多为多变量系统，采用液压调节系统其控制品质不高，例如热电负荷调节产生耦合，自整性不够，调节系统仅为比例调节，调节精度不高，超调量大，调节时间过长，高低压油动机不同步等，并且调节参数在制造厂内一经整定后，现场很难改变，这在双抽汽轮机中尤为突出，用户运行使用难度大。与传统的液压控制系统相比，数字式电液调节系统以数字计算机技术为基础，作为调节器来实现回路变量调节和系统静态自整等，控制规律及参数（如解耦系数等）用软件实现，精度高，能够实现完全静态自整，使系统静态和动态性能都得到很大改善，使得系统的过调量下降，稳定性增强，过度过程时间缩短。同时，DEH系统具有数字系统的灵活性，液压系统的可靠性，功能比原有的控制系统扩展许多，集自动控制、过程监控和保护于一体，不仅具有运行的控制功能，还实现了机组自动启动；DEH系统通过I/O或数据通讯能方便与外部系统，成为电厂集散控制系统（DCS）中的一个过程站。由于这些无法替代的优点加之用户的需求，目前国内各制造厂都在积极开发汽轮机数字式电液调节系统。数字电液调节系统一般主要由数字电子控制装置和液压伺服系统组成。DEH系统是数字式电液调节的一般简称，根据其伺服系统工质压力等级不同，可分为低压透平油EH（电液调节，电调）系统和高压抗燃油EH系统。汽轮机配备DEH数字式控制器，驱动蒸汽阀门的执行机构采用低压透平油（一般油压1.02.0MPa）作为动力的纯电调系统,即低压透平油纯电调系统.汽轮机DEH低压纯电调系统由电气和EH液压系统两部分组成。电气部分采用DEH数字控制器，EH液压系统包括供油系统、伺服系统和保安系统等。低压透平油系统是各制造厂结合自己原有液压系统的特点设计出自成体系的系统，目前低压透平油EH系统一般应用在135MW功率等级以下的机组，在上汽及哈汽的135MW机组上仍然有使用，特别是50MW以内的抽汽轮机组采用低压透平油EH系统是最佳选择。低压透平油EH系统由于和原来油动机紧密结合，机构简洁，制造工艺符合汽轮机厂的设备条件，制造成本低；老机组改造时，可以利用机组原有的油动机和液压油源或另配外置式油源站；低压透平油EH系统易损件少，寿命长，运行维护简单，制造成本及运行维护费用相对较低。所以，这种低压透平油纯电调一般用于3135MW中、小容量的机组使用。低压透平油纯电调系统的核心部分的电液转换部分，采用不同的电液驱动器可形成不同结构形式的伺服驱动系统。二、低压透平油纯电调的特点低压透平油纯电调系统的主要特点如下：（1） 调节系统采用DEH数字式控制器，控制器与高压抗燃油纯电调系统基本相同。（2） 油动机采用低压透平油，由机组的供油系统供油，不需另外配置独立的供油装置。（3） 采用电液转换元件，控制精度高、动态响应性能好。（4） 油动机及阀门连接的配汽轮机构可以保持原来的结构，改造方便，制造成本低。（5） 阀门管理部分 对于一个油动机带一只阀门的机组，如上汽轮机厂135MW机组的DEH低压透平油纯电调系统，可实现阀门管理功能，包括线性化处理、单/多阀方式、单/多阀切换；面对于一个油动机带两只阀门的机组，如上汽轮机厂125MW机组，以及一只油动机通过凸轮配汽轮机构带动四只调节汽阀的机组，如南京汽轮机厂、哈尔滨汽轮机厂、北京重型电机厂的50MW、100MW汽轮机的纯电调系统，调节汽阀仍按原机械设定的顺序逐个开启，用喷嘴调节方式控制机组运行，计算机完成线性化处理。（6） 系统具有失电保护功能，当DEH失电，电液转换器无电信号输入时，其输出为零，使油动机关闭停机，保证机组的安全。（7） 系统采用LVDT油动机位置反馈回路，使伺服系统的迟缓率小，定位精度高，能有效地克服回路内部各种干扰，提高整个系统的稳定性和控制精度。（8） 控制逻辑采用软件实现，控制规律灵活实现并可在线修改，这在抽汽轮机组上调试及运行具有极大的优越性。三、典型的低压伺服系统目前，典型的低压伺服系统主要有三种形式：采用电液驱动器的伺服系统、采用力矩马达蝶阀式电液驱动器的伺服系统和采用DDV伺服阀的伺服系统。我现在主要介绍桦楠电厂CC12-8.83/3.92/0.98 56#机组DDV伺服阀的伺服系统，这套系统是：1、采用DDV伺服阀的伺服系统（1）DDV伺服阀结构原理 DDV伺服阀结构如图7105所示。DDV伺服阀是美国MOOG公司近期推出的一种直接驱动式电液伺服阀 ，简称 DDV（Direct Drive Serve Valve）。它主要由阀位控制器（集成电子线路）、位移传感器、阀套、阀芯、直线马达（包括就中弹簧）等组成。当一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上时，此电信号将转换成一个脉宽调制（PWM）电流，振荡器就使阀芯位置传感器（LVDT）励磁。经解调以后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较，使阀芯位置控制器产生一个电流给力马达，力马达驱动阀芯，一直使阀芯移动到新的平衡位置，阀芯的位置与指令信号成正比。伺服阀的实际流量Q是阀芯位置与通过阀芯计量边的压力降的函数。DDV阀有P、A、B、T、Y五个油口，A和B为流量控制口（节流口），由阀芯控制。PH接压力油，T、Y为回油口。根据不同的接法，可构成滑阀机能；二位二通、三通、四通。阀最大流量 85L/min 最高工作压力 35MPa控制器电源电压 24VDC 指令信号 10mA ，420mA清洁度要求 NAS 不低于6级DDV伺服阀的特点如下。 采用高能的永磁直线马达，自带放大，驱动力大。 当停电、电缆损坏或者紧急停机时，伺服阀均能自行回中，无需外力推动。 动态响应高，动态性能指标与供油压力无关。 低滞环和高分辨率，使系统具有优异的重复精度。 具有极性接反保护功能与超压保护功能。 电子零位调节来补偿负载漂移。（2）DDV伺服阀电液伺服控制系统：应用于某型油动机的DDV伺服阀电液伺服系统工作原理如图7106所示。DEH发出的阀位指令信号，经伺服放大器放大后，由DDV伺服阀将电信号转换成脉动油压信号，直接控制油动机带动调节汽阀以改变机组的转速或功率。在油动机移动时，带动LVDT位移传感器，作为负反馈信号与阀位指令信号相加。当两个电信号相平衡时，伺服放大器的输出就保持原稳态值不变，这时DDV阀回复到原平衡位置，保持脉动油压值不变，而油动机就稳定在一个新的工作位置。系统中OPC电磁阀提供超速保护，可调节流阀用来调整油动机错油门的偏置。（3）DDV伺服阀的注意事项： DDV伺服阀是MOOG公司生产的高压系列伺服阀，精密度较高，但阀芯和阀套配合间隙只有23m左右，所以使用时要求透平油的清洁度为NAS不低于6级，不然将会发生阀芯卡涩等现象，从而影响DDV伺服阀的正常工作。 为脉动油压是常油压的油动机配置的DDV阀控制系统，稳态时DDV伺服阀处于中间位置，油动机的位移与DDV伺服阀的位置没有一一对应的关系，因此在调节过程中，DDV伺服阀一旦发生卡涩而不能回到平衡位置，油动机将会一直走到全开或全关位置为止，机组运行时需要注意。四、 改造要点描述1、 中间滑阀下至调速器滑阀的二次脉动油排油口堵列。调速器滑阀与调速原可保留，不用。但附加超速保护管路应堵死。2、保留各油动机、配汽杠杆、凸轮配汽机构，将各油动机改造为电液油动机。 3、 电液油动机由DDV阀、油动机滑阀、油动机活塞、双冗余LVDT组成，接受PI伺服板控制，构成位移闭环反馈回路，使油动机行程正比于DEH总阀位信号。油动机原有的液压反馈机构和反馈滑阀，反馈杠杆等，予以拆除。4、设置外置式滤油器，向各液压集成块提供经过过滤的液压油。滤油器为双联可切换式，配有压差监视器和切换阀可在线更换滤芯。过滤精度为25m。5、 液压保安系统、启动操作系统和各种试验系统不列入改造范围。如用户有特殊要求时，可针对用户要求另作处理。五、 结论本改造方案及论文的创新点在于：将原调节系统大部份套退出使用，只保留油动机滑阀、油动机活塞及其以后的配汽部套。这些部套是原系统中故障率最低的部套，因而可以将原系统存在的主要缺陷予以排除（我厂四号机就改造不彻底，没有把机械反馈和放大器退出系统，不但没有降低迟缓率反到增大不能孤网。）。电液电动机具有很高的灵敏度，其值高于原灵每度的最高值，且在全行程范围内都存相同的灵敏度。所保留的凸轮配汽机构，为混合调节方式，其控制与两屋型阀门管理相同。由于电调的功能取决于DEH控制器，所以本方案可实现纯电调全部控制功能。