摘要：介紹目前數字電液調節系統的幾種模式，分析其對老機組進行改造時的優缺點；在對老機組汽輪機控制系統進行改造工作的幾個問題進行探討后，提出對老機組進行汽輪機控制系統改造應注意的問題。
　　
　　200MW及100MW、125MW機組原來一直是電網的主力機組，在保證電力供給中發揮了重要作用。根據我國近來用電負荷特點，這些機組都要參與調峰運行，特別是在“廠網分離”、“競價上網”進程中，提高這些機組的自動化水平，實現機組協調控制和AGC自動負荷調度，顯得更加必要。但原有這些機組汽輪機絕大多數為液壓調節系統，采用手動同步器加減負荷，沒有與負荷指令的接口，很難實現機組協調控制，更談不上實現AGC自動負荷控制。因此對這些老機組熱控設備必須進行改造，一般都采用DCS（分散控制系統）代替原來的控制設備，在這些機組的熱控設備改造工作中，必須考慮用計算機數字電液調節系統對汽輪機控制系統改造。
　　
　　1汽輪機控制系統的幾種模式
　　
　　原來的老機組基本都采用機械液壓調節方式，采用凸輪配汽方式，通過操作同步器控制機組轉速和負荷，部分機組配置了電液并存的控制方式。300MW機組上來后，大都采用數字電液調節系統對汽輪機進行控制，為老機組汽輪機控制系統改造提供了借鑒。目前汽輪機控制系統大致有以下幾種模式。
　　
　　一是電液并存式。電液并存的DEH是指原有機械液壓調節系統結構基本不變，選擇中間滑閥作為分界，在中間滑閥前增加電液切換閥和電液轉換器，中間滑閥后面的控制結構*保留，依然使用原有的油動機和機械凸輪配汽機構控制各調節閥門。系統通過電液切換閥的狀態決定系統是工作在電調方式還是液調方式。電調方式通過電液轉換器將電控信號轉換為液壓控制信號，并通過中間滑閥控制原系統的執行機構。液調方式作為電調系統的手操后備，一旦電調系統檢修或不能正常使用，可隨時啟用原有的同步器控制方式。
　　
　　電液調并存切換方式：通過電液轉換器，DEH的控制信號變成液壓控制信號控制油動機，原液壓控制系統可作為備用。為使電調與液調間能互相無擾切換，DEH中要增加跟蹤控制回路，使2套系統互相跟蹤。此方案要求原液調系統要解決跟蹤信號問題，還要增加切換控制滑閥，對油動機反饋滑閥或中間滑閥進行更換。
　　
　　電液調并存聯合控制方案：DEH的控制信號，通過電液轉換器控制油口控制一個具有固定面積進油口的脈沖油路的排油，以形成一個電調脈沖油路，電調脈沖油路與液調脈沖油路連接，其間可設置一個可變的節流口，通過節流口的改變來改變電調控制油動機裕度。這樣可實現用電調控制動態變化部分，用液調控制穩定不變部分。電液轉換器在穩態時，總是處于中間位置，為此，通過跟蹤回路控制同步器，使電調控制部分逐漸轉移到液調控制上。此方案能發揮電液調雙方的優點，且對原液壓調節系統不作任何改動。
　　
　　二是純電調方式。純電調的DEH是指汽輪機的控制方式只有計算機數字調節而沒有機械液壓調節方式，依據所采用的動力油和執行部件的形式，純電調又有多種方式。
　　
　　用抗燃油作為動力油的純電調方式，取消機械液壓調節器，采用數字調節器；取消凸輪配汽結構而采用“電子凸輪配汽”，取消原油動機，采用高壓單側油動機，每個閥門配置1個油動機，通過伺服閥接受控制信號對閥門進行控制達到對汽輪控制的目的。這種方式在300MW機組用得較多，200MW機組的改造中也有一些采用這種方式。
　　
　　用透平油作為動力油的純電調方式，其控制方式與用抗燃油作為動力油的控制方式基本相同，每個進汽閥門配有1個電液轉換器伺服閥，接受控制信號對汽輪機進行控制，只是其動力油采用透平油。這種方式在日立的DEH-G汽輪機控制系統中使用，湖北鄂州電廠、河南首陽山電廠的300MW機組的汽輪機控制系統就是這種方式。
　　
　　另一種用透平油的純電調方案是將DEH控制信號，由電液轉換器變換成液壓信號，取代二次脈沖油壓直接控制油動機，保留凸輪配汽機構。另用一個轉換滑閥控制一路油壓將原中間滑閥頂死，使液調控制信號不起作用。由DEH控制的電液轉換器直接控制油動機，這種方案用到多油動機的機組上特別合適，例如對200MW汽輪機，左、右高壓缸油動機可作到嚴格的同步控制，機組在運行中，對油動機和調節閥可隨時作活動試驗。另外，此方案可要求設置一個切換滑閥，通過轉換滑閥將電調轉移到液調后，由切換滑閥將電調切除。
　　
　　也有將原來的液壓調節部件取消，由DEH對機組進行控制。DEH的輸出信號送到電液轉換器轉變為液壓控制信號，通過中間滑閥放大再經油動機推動凸輪配汽機構，改變調門開度，達到控制汽輪機的目的。這是一種以凸輪配汽機構作為執行機構的純電調方式。沙市電廠一臺50MW機組就是采用這種方式，在汽輪機制造過程中就將原來的液壓調節部件取消，并配上DEH電子控制部分，具有汽輪機轉速控制、負荷控制、接受同期裝置指令同步并網、OPC控制功能，在實際運行中效果很好。
　　
　　2各種控制方式對老機組進行改造的優缺點
　　
　　原來的機械液壓式調節系統明顯存在遲緩率大、控制特性差的缺點，且控制方式單一，在機組進行DCS改造后，汽輪機的這種控制方式無法實現與DCS進行通信，難以實現機組的協調控制，更談不上實現AGC自動負荷控制。
　　
　　電液并存DEH系統因為基本保存了原有控制系統設備和結構，因而改造工作量較小，所以改造費用較低，日常維護費用也較低，用數字式調節器取代了原有的液壓機械式調節器，改善了系統控制特性。但由于在電調方式時，其執行部件是通過電液轉換器控制油動機改變凸輪位置控制閥門開度，依然使用凸輪配汽方式，所以并未*改變機械傳動裝置控制特性差的缺點。另外，由于控制油和潤滑油使用同一油源，油質難以保證，易發生由于油質變差而導致滑閥卡澀影響系統調節品質的問題，因而對系統維護要求高。
　　
　　純電調式DEH系統由于根本改變了原有機械式控制模式，*用計算機實現對汽輪機的控制，取消了原來機械液壓式調節方式，并用計算機軟件實現電子凸輪配汽，取代了原來機械凸輪配汽機構，因而比較*地克服了原來系統遲緩率大、控制特性差的缺點。同時每個調節閥配置了1個油動機，分別由各自的控制信號對每個調節閥進行控制，可實現各種組合方式，因而具有閥門管理和閥門試驗的功能，易實現單閥控制和多閥控制方式，針對汽輪機不同的運行工況按不同方式進行控制．具有一定的靈活性，純電調DEH系統使用獨立油源，油質容易保證，系統維護簡單。采用這種方式的缺點是改造工作量大，設備成本高，維護成本增加。
　　
　　3相關問題討論
　　
　　3．1純電調方式
　　
　　只要機組的控制手段是采用數字電調方式而沒有其它方式的，就應認為該機組是純電調控制方式。因此上面提到的幾種純電調方式，不管是用高壓抗燃油還是用透平油作動力油源，也不管是對每個閥門進行控制還是通過電液轉換器對凸輪配汽機構進行控制，都可保證機組實現DEH純電調控制。湖北黃石電廠1臺200MW機組是1993年投產的東方汽輪機廠生產的機組，配置東方汽輪機研究所的DEH，采用電液并存控制方式。該機構從開始運行就—直用電調方式對機組進行控制，沒有切換到液調方式運行的情況，運行人員已*習慣了用電調方式對汽輪機進行控制。因此，該機組實際上是長期處于純電調控制狀態。一般認為電液并存方式往往會退回到液調方式的顧慮雖有一定道理，但只要從管理和技術上提高認識，采取一定措施，是*可以實現電調方式對機組進行控制的。因為無論是純電調方式還是電液并存方式，其電調部分都應同樣要求可靠，因此為保證機組正常運行，即使有液調的后備方式也不應使電調輕易切換到液調?？梢姡械臋C組根據自身實際情況采用電液并存方式進行改造也不是不行的。
　　
　　3．2控制系統改造后的機組效率
　　
　　對老機組實行數字電液調節系統改造，對提高機組的控制精度，保證機組更可靠地運行，便于機組實現協調控制等方面無疑起到了積極作用。特別是取消了原來機械凸輪配汽方式，采用單個伺服閥對每個進汽閥門進行控制，可實現單閥和多閥控制方式，并通過電子凸輪改變閥門的凸輪特性和重疊度，進而減少閥門節流損失，對提高機組效率有一定作用。但因此而提高機組的效率究竟有多大，應通過嚴格的試驗才能得出正確評價。200MW機組的制造廠家在設計機械凸輪配汽機構時，應對閥門的凸輪特性和重疊度進行優化考慮，在對200MW機組進行汽輪機控制系統改造時，在電子凸輪改進時也是在原來機械凸輪的基礎上進行優化，且電子凸輪一旦確定后，在機組運行后很少再對電子凸輪進行修改。因此，對于200MW機組進行數字電液調節系統改造后提高機組效率問題應進一步研究探討。
　　
　　3．3老機組汽輪機控制系統改造的*性
　　
　　老機組原有機械液壓調節系統確實存在許多缺點，應進行改造，采用計算機數字電液調節系統對機組進行控制。在改造過程中，應看到無論采用那種方式，其控制部分都是計算機數字調節方式，不同的只是執行部件和動力油源的區別，因此在進行各種方式比較時應從系統的控制性和可控性進行比較，不能認為系統越復雜就越*。湖北省鄂州電廠300MW機組的DEH-G汽輪機控制系統采用透平油作動力油源，應力計算也較簡潔實用，該系統各項功能都得到正常發揮，真正實現了ATC自啟動和中壓缸啟動方式，受到運行人員歡迎。
　　
　　3．4動力油種類的影響
　　
　　在DEH控制系統動力油源的選擇中有2種，一種是高壓抗燃油，一種是透平油。無論用那種油源，都應保證動力油源清潔，才能有效地保障執行機構（伺服閥或電液轉換器）正常工作。采用獨立油源的系統有利于油質凈化處理。在實際使用過程中，無論采用高壓抗燃油還是采用透平油的系統都有執行機構卡澀現象。因此，保證油質清潔對各種動力油都是同等重要的。
　　
　　4應注意的問題
　　
　　4．1DEH系統是在300MW機組上首先應用的，在移植到對老機組改造應用時，必須針對被改造的老機組特點，進行認真設計和組態，根據被改造機組是母管制還是單元制運行方式、是不是中間再熱機組、是單油動機還是多油動機等特點設計系統應具有的功能，不能全盤照搬300MW機組中DEH的系統功能。特別是在老機組改造中，由于不是全部設備進行更換，在改造部分與保留部分的接口問題予以充分考慮。改造后的控制系統與原有保護系統的接口和邏輯關系的設定更應引起重視，避免出現影響機組安全運行問題。
　　
　　4．2在將原來的汽輪機控制系統由機械液調改造成對單個閥門進行控制時，由于汽輪機廠的技術資料與每臺機組的實際特性有區別，因此要注意先對原來的凸輪特性即閥門特性進行現場實際測試，特別要注意凸輪曲線斜率的影響，以便確定合適的電子凸輪特性和系統調節參數，在進行電子凸輪特性優化時，一定要注意根據機組特點進行適當處理，保證機組經濟穩定運行。
　　
　　4．3在對老機組進行汽輪機控制系統改造時，應根據被改造機組的現狀，考慮機組原來的控制方式、機組容量、現場條件是否滿足新增加的設備布置要求，根據機組實際情況確定DEH應具備的功能，同時也應考慮改造經費條件、投入產出比等，確定采用何種電調方式進行改造。
　　
　　4．4無論哪種方式的電調系統對老汽輪機進行改造，都會涉及到動力油。不管是采用高壓抗燃油還是透平油，都要保證油質清潔，因為由于油質問題引起伺服閥或電液轉換器卡澀，都會直接影響機組正常運行。
　　
　　4．5對于100MW以上的老機組進行汽輪機控制系統改造時，應考慮機組控制系統全面改造問題，以便經過改造的機組具有較高的自動化水平，滿足機組能實現協調控制，進而實現AGC自動負荷控制要求，真正達到機組改造的目的。