(陕西大唐新能电力设计股份有限公司 陕西西安 710000)
摘要：汽轮机调节系统具备精度低、操作繁琐等问题，并且维修保养难度大。要想彻底解决上述问题，人们需要釆用一种新型调控系统代替原有调节系统。基于此，本文主要对汽轮机调节系统改造方案设计与实践进行分析。
关键词：汽轮机；调节系统；改造设计
1前言
近年来，电网对电厂供电品质的要求越来越高。原有纯液压式调节系统虽然可以满足供电需求，但是日渐暴露缺点，如调节能力差、反应迟缓等。数字式电液调节系统可对各种控制系统进行灵活组态及控制，能够充分满足现代企业的供电需求，其安全性和灵活性也能满足电厂要求。因此，对原有的汽轮机调节系统进行改造具有非常重要的现实意义。
2 改造的必要性
2.1需要不断提高汽轮机自动化控制水平
随着改造工作的全面展开，原有国产老机组的热控系统已逐渐被以计算机为核心的各个分散系统代替，这就提升了自动化控制水平，原有液压调节系统接口无法与计算机控制系统对接，与现代计算机控制系统不适应。机炉协调控制系统是汽轮机组实现自动化控制的标志，只有将其运用到电调控制系统中方可顺利实现预期目标。
2.2控制系统本身特性决定
目前，机械液压系统在使用过程中暴露出不少问题，包括动态平衡性能差、控制精准度低、流程复杂、运行维护不便、迟缓率高。要想解决上述问题，需要采取新型调节系统来代替原液压调节系统。
2.3新管理体制的需求
当前，随着电力技术的不断发展，国内火电厂调节控制系统和电力设备逐渐朝着自动化、安全化方向发展。为了降低成本、减人增效，企业需建立全能值班员管理体制，在此过程中工作人员要掌握控制系统的操作技能，通过人机操作实现自动化控制。以计算机为核心的控制系统具有较高的自动化水平，不仅可以实现企业减人增效、一岗多能，也能极大地降低运行人员的工作量。此外，随着电网事业的快速发展，电网容量正在逐渐增加，则就出现了较大负荷分工，对此计算机调控能力要强，汽轮机组自动发电控制性能要佳。
3 国内常用的汽轮机改造方案
首先，可以利用DEH信号对汽轮机液压调节接口以及同步器电动机接口进行有效控制与连接，使其形成闭环控制系统。但是在实际应用中汽轮机液压系统一般采用电动驱动的同步器，无论是同步机控制系统还是电动机都具有较高的转速，难以在控制中把握准确度，很容易使控制点形成电弧，影响控制性能。而由CCS系统执行，主要是采用高性能电动机和电光原件进行直接控制，能够与原有的液压系统进行配合，获得最佳控制效果。其次，使用电液并存方式进行调剂系统控制，在保持原有液压系统不变的基础上增加新型调节系统，使电调节系统与同步器运行。
3.1 液压和电系统联合方案
该方案在对汽轮机进行控制时，主要依靠的是DEH控制信号，该联合控制系统是由同步器电动机、DEH控制信号、电液转换器以及液压系统组成，它们共同构成闭环控制系统。釆用电压控制系统与同步机融合的方式，构成一种联合控制方案，其中发挥重要作用的是电压控制器，可实时进行动态符号调节，而同步器则可实现缓变负荷作用。
3.2电液转换器和同步器切换控制方案
这一控制方案能够对液调和电调系统实现相互控制，进而确保调节系统的安全性和稳定性。 另外，可以利用透平油纯电调进行系统控制，保持原有液压系统，保留安全保护和执行系统，增加数字调节器。该方案存在两种改造方式，一是保留凸轮配气机构，二是去掉凸轮配气机构，各有优势。其中，去掉凸轮配气机构可以满足各种需求，降低投资需求。该方案保留原有的凸轮配气机构，不存在单反控制，保持原有的阀门运行顺序，最终优化调节系统。
釆用抗燃油纯电调系统进行调节系统控制，该方案保留原系统的控制阀门，能够彻底改造原有调节系统，主要工作介质由中压和高压抗油抗燃油共同构成。油动机进行改造，增加8套电液转换器油动机。增加电子控制系统，有效调控汽轮机的转速负荷。安保系统增加相应的保护功能，如AST跳闸保护和OPC超速限制保护功能。一般来说，增加工作油压力，能够提升油动机运行效率，调节机组性能，因此该方案去掉原有的凸轮配气机，便于管理阀门，提升汽轮机运行效率。
4 对比不同改造方案
不同方案对阀门管理CCS和AGC油质要求不同，对比后续维护和改造成本发现，基于相同控制目标使用同步机改造，对于汽轮机组调节系统的改造，具备工作量较低，成本低，但不进行液压调节系统改造的话，液压系统还存在很多缺陷，因此该改造方案适用于非长期运行的汽轮机组。与同步机改造方案比较，电液并存有显著的性能提升，该方案能够使汽轮机调节系统进行用油统一管理，后期管理便捷，同时使用的电子设备较少，不仅降低了改造成本，还可避免电子设备冗余。但是，该方案还存在一些使用问题，因此这种方案仅适用于原液化系统改造，大多数正常运行的中小型汽轮机使用透平纯油电调方案。该方案在具体实施过程中压力较小，使调节系统性能受到一定限制。相反，使用抗燃油纯电控制方案，会导致工作压力提升。抗燃油中的三芳基磷酸脂液体不会自行降解，具有轻微毒性，会对环境造成污染。该方案能够降低油脂对机组的不利影响，消除火灾隐患，但是需要设置油料回收装置，操作流程比较复杂，改造成本较高。
5 相关问题
5.1阀门管理功能
阀门主要有可变阀门和固定阀门两种，通常使用可调阀门管理，可变阀门是由美国推出的控制功能。通常来说，高压进气节流和喷嘴调节可以有效切换，可实现单反控制和顺反控制。固定控制阀适用于中小型汽轮机组。利用可变阀门控制，可有效降低机组部分阀门在节流后形成的震动现象。
5.2 DEH功能应用
DEH系统能够高效地适应汽轮机机组运行中的各种需求。结合计算机技术，DEH系统利用各种软件可实现电信回路的有效控制，因此相比纯液压系统，DEH系统具有更好的控制性能。为了保障DEH调节系统安全，本研究采用XDPS分散型控制系统，一旦主机诊断故障，其他备用机不会受到主机的不良影响，可实现正常运行。DEH调节系统采用双路冗余通信网络，能够确保DEH系统安全稳定运行。
DEH调节系统的应用问题主要体现在两个方面。第一，汽轮机自动化程度低，工作人员操作观念落后，不熟悉机组控制功能。在阀门试验中，工作人员需要定期关闭阀门，再重新打开阀门，确定阀门是否处于正常状态。但是，关闭阀门或者重新打开阀门会给运行带来干扰，影响汽轮机运行负荷。鉴于此，工作人员因怕出现阀门失灵现象，一般都不会进行阀門关闭或重启试验。根据汽轮机制造商的相关规定要求，当汽轮机额定负荷处于70%～80%时，必须进行开启或关闭阀门试验，确保阀门关闭或开启中对机组负荷形成的不良影响能够控制在5%。第二，原有汽轮机运行特性和DEH系统设计的功能不匹配。例如，在温热状态下启动汽轮机组时，通常运行方式大多是快速转速，并网升速，而利用DEH的调节系统则需要科学计算，按照比例对计算机组进行暖机，导致计算机和系统匹配较慢，降低DEH调节系统的运行效率，因此仅仅依靠DEH调解系统实现机组控制是不足的，需要借助DEH系统功能需求和计算机实际需求，这样才能够显著提升机组运行效率。
6 结束语
综上所述，汽轮机组调节方案较多，如同步器控制电液并存控制、纯电控制等，各有优缺点。因此，工作人员在改造过程中需要结合汽轮机的实际使用需求，同时结合实际空间布置的需求，充分考虑改造方案的适用性和经济性，合理选择汽轮机组调节方案。
参考文献：
[1]成大先.机械设计手册[M].北京：北京化学工业出版社，2017.
[2]韩涛.汽轮机调节系统的改造研究[J].内燃机与配件，2019（10）：197-199.
[3]王佐，韩臻，梁天生，等.空负荷运行时汽轮机调节系统的缺陷分析和处理[J].机械管理开发，2018（5）：29-30.