关于汽轮机控制系统的优化设计

栾成

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150090

供电市场竞争越来越激烈，老机组需要通过调峰、调频适应市场需要。这对汽轮机电液调节系统的响应时间、控制精度提出更高的要求，原来的老机组纯电液调节系统不能满足机、炉、电协调控制和电网自动发电控制等现代控制策略的要求，而最新的数字式电液调节系统（DEH）能够实现多种多样控制方式，稳定性、响应速度、调节精度都能满足汽轮机运行要求，因此对老汽轮机控制系统实施优化改造势在必行。

1 DCS控制系统对汽轮机的控制和保护

设计汽轮机DCS控制系统，需要加强汽轮机运行参数的监视，完善相应工作的的记录，并分析汽轮机组安全运行和在线状态。在汽机热工系统中，使用硬接线进行信息传递，能够有效保护热控系统的相关备件的安全，将计算机高级语言应用在传感器与控制器的连线和检测点的分布上，操作和管理DCS系统的相关数据[1]。

1.1 自动控制系统

在汽轮机控制系统中，汽轮机DCS系统中调速系统是主要的功能，通过人机界面相关操作人员可以直接输入转速设定值，再经过模拟量输入模块的作用，将实际转速值与转速设置值进行比较，从而控制汽轮机的转速。通过利用变频器控制汽轮机的转速，将控制水位调节好，并通过上位机对按钮进行控制，从而使汽轮机设备停止运行。系统工程师通过与DEH系统的人机界面作用，当按下相应的按钮时，能够控制汽轮机的阀门控制指令到执行机构的输出过程，通过操作员的其他控制指令来完成供油系统调节汽轮机各个蒸汽进气阀的开度。汽轮机DCS系统的数据采集是进行相应工作的主要依据，通过利用压力、温度传感器和变送器将相应的信号输入到输入模块，计算机会对数据进行相应的存储和管理，并通过相应的软件来完成设计工作，实现远程控制系统的操作[2]。

1.2 紧急跳闸保护系统

通过设置相应的保护措施，当DCS系统设备出现一些问题时，相应的保护措施可以有效的将过载电流导入大地，从而保障控制系统的安全。两路电源供电相互独立的，在开关量输入卡件时，采用跳闸失电跳闸和两路电源供电两种动作方式，可以避免出现拒动和误动的问题。采用失电跳闸的保护方式要对输出卡件分布设置，各层供电装置也要保持相互独立，防止出现汽轮机跳闸保护的拒动和误动的现象，保障系统的正常运行。

2 原机械液压调节系统存在的问题

（1）同步器经常出现打滑现象，导致调门空行程变大，汽轮机使用同步器增大和减小负荷不能满足CCS协调控制和AGC自动控制的要求。

（2）液压部套经常出现卡塞现场，响应时间迟缓、调节性能满足不了需求。

（3）自动保护系统设计不充分，缺少检测测点，稳定性差，自动程控低，运行维护复杂繁琐。

（4）调速器特性软，钢带经常被拉断，调速块经常发生摩擦引起损坏。另外，由于调速器与汽轮机转子共用同一个轴承，汽轮机运行一段时间后推力瓦发生磨损，间隙增大到一定值后，转子窜动从而导致负荷发生波动。

（5）微分器经常没有按照要求动作，导致汽轮机甩负荷。

3 汽轮机DEH控制系统的优化

3.1 对调节系统进行优化

对调节系统进行优化可以实现对汽轮机DEH控制系统功能的优化。调节系统的优化可以从以下几个方面入手：使用纯电调式的数字式控制器，对系统中的控制器进行相应的调节；对系统的供油进行优化可以利用低压的透平油，这时只需使用系统机组的供油系统就可以完成；可以使用位移传感器的反馈回路对于系统中油动机的位置进行调整，减少伺服系统的迟缓率，提高其定位精确度，同时也能够提高汽轮机控制系统的稳定性[3]。

3.2 对阀门管理的优化

操作人员将系统调节器输出的控制信号转换成相应的阀门开度请求，只依照要求进行顺序阀和单阀的切换，可以有效进行阀门管理。

在管理过程中，阀门控制的设计需要依照汽轮机的要求进行操作，合理结合多阀控制和单阀控制。通常而言，在操作过程中，单阀控制对高压阀门进行节流管理，效率较高，使用的主要是带基本负荷运行的模式或者冷态启动模式。多阀控制系统在运行过程中，主要使用机组带部分负荷的方式运行，操作较为简便，只需要部分进汽就可以进行操作。在汽轮机运行过程中，主要利用软件系统调节控制，管理阀门。在操作过程中需要注意加强细节的处理，重视系统整合，与控制方式相结合。阀门管理过程中，对流量进行接收作为控制信号。另外，还可以通过相关的程序计算将蒸汽流量转化成阀门的开度。在阀门管理的过程中，需要操作人员对控制按键进行操作，以完成多阀和单阀的切换。

3.3 对电源系统进行优化

电源系统的优化可以采用更换质量相对可靠的新型电源和改进系统的供电方式两种方法进行，更换新型电源能够延长供电过程中的平均无故障时间，保证系统运行的可靠性；对系统的供电方式进行改进，对MPS卡使用其他更为可靠的电源进行供电，在一定程度上，不仅能够减轻电源的负担，也对提高MPS卡供电的可靠性和稳定性具有重要的作用。更换MPS卡并改用220V交流的供电方式，是进行电源优化的有效方式。

3.4 对调节系统进行优化

在优化调节系统的过程中，需要注意一些细节。操作时，需要注意优化汽轮机DEH控制系统。首先，使用纯电调式的数字式控制器调节相应的系统；注意优化系统的供油，通过低压透平油优化供油系统，并且通过位移传感器调整系统油动机的位置，减少伺服系统迟缓率，提高定位精度，确保整个系统的稳定性。

4 结语

综上所述，随着社会经济和科学技术的快速发展，汽轮机DCS控制系统也得到相应的发展，而汽轮机DEH控制系统在社会领域中也得到了普遍的应用。结合汽轮机实际的应用情况，不断优化汽轮机相应的控制系统，提高系统的安全性和稳定性，保证汽轮机机组的稳定运行，从而促进电力生产领域的不断发展。