一 前言

　　该项目主机由浙江立德动力提供，北京博力威格提供了整套T600-DEH电业控制系统。

　　DEH系统组成：

　　● 电子硬件部分：采用 T600系列大型DEH产品。

　　● EH 部分：一拖一的独立油源液压系统。

 

二 T600 大型 DEH 电调系统简介

　　DEH-T600汽轮机数字电液控制调节系统是北京博力威格基于杭州优稳UW500系统平台设计的DEH控制系统。具有较强的对汽轮机主机及辅机系统扩展监控的能力，可以根据不同的用户需求，为汽轮机开发各种更为高级的控制功能。

 

图1 T600系统架构

 

　　DEH-T600汽轮机数字电液控制调节系统具有冗余的多功能总线，实现系统电源，现场电源，通讯总线全冗余 。可配置包含RTD,TC,AI,AO,DI,DO全系列模块冗余 ，专用的智能化DEH专用模块，全数字化可编程模块，可进行齿数、跳闸转速、加速度阈值、伺服比例积分等数字化设置。主要面向中、高端用户，适用于所有类型汽轮发电机组、拖动机组。具有强大的汽轮机调速控制、汽轮机主机及辅机DCS系统扩展监控能力，并可以根据机组类型选择各种高级的控制功能软件包，特别是针对汽轮机(DCS、DEH、ETS、TSI、仪控仪表)一体化高性价比的解决方案。

　　T600-DEH系统硬件和软件平台全部采用了杭州优稳公司生产的UW500集散控制系统，其硬件装置采用控制装备冗余容错、性能退化在线监控、高适应性智能模块等技术，软件平台采用多领域工程对象模型、集群分布式实时数据库、多语言集成编程开发环境、安全控制与安全防范等技术;是具有高可靠性、高安全性、高适应性、大规模化特征，优质稳定的新一代高端主控系统。控制站规模：AIO:1024、DIO:2048;系统规模：AIO:63488、DIO:126976。

　　● 全硬件冗余容错，无单点故障失效;单重化、多重化硬件冗余表决，切换时间 5-50ms;

　　● 高适应性智能模块，少类型多功能，软件选择信号类型，在线校正，自动补偿温漂时漂;

　　● 本质安全型总线 IO 模块系列，节省安全栅、隔离栅、安装空间与接线维护工作量;

　　● 全覆盖诊断与防错保护，支持外部线路诊断，支持过流、过压、反接、错接等过失保护;

　　● 多领域工程对象模型，行业算法库重构复用机制，控制程序自动生成，提高编程效率 80%;

　　● 多语言优化编译器，多用户协同编程、在线编程、模拟调试、远程更新，降低维护成本;

　　● 分布式全局实时数据库，域数据规模 30 万点，驱动池，系统数据与外部数据直接引用;

　　● 集群分布式实时数据库，集群数据规模 200-1000 万点，数据容量：100TB-10PB;

　　● 网络安全控制模件，支持安全控制与安全防范，实现可信通讯、异常侦测、篡改阻截等。

 

图 2 T600 -IO 模块

 

　　同时，优稳和博力威格公司针对DEH行业专门开发了测速卡和伺服卡。测速卡集成了OPC，AST硬件超速功能，伺服卡具备冗余LVDT和断线检测等功能。

 

三 EH系统改造为独立油源液压系统

　　拆掉原机组的凸轮配汽结构，更换一拖一的抗磨油液压执行机构，形成电子凸轮，并且精确控制每个调门的开度，并且伺服阀还有在线更换的功能。

　　(1)独立油源液压系统能够达到高压抗燃油的调节性能和调节水平，同时系统造价经济，并且规避了高压抗燃油系统的诸多问题，比如：抗燃油有微毒、不易回收、对环境有污染、造价高、结构复杂等问题，是性价比最高的控制方案。

　　(2)精度高、速度快、油动机刚度大，控制精度和品质非常高。独立油源液压系统工作压力可达14Mpa，完全摒弃了原机组液压系统的任何束缚，通过杠杆直连阀门，控制精度和稳定性相当高，全闭环定位控制,定位精度可达 0.05mm,油动机的动态响应速度和关闭速度可达 0.3 秒，完全与高压抗燃油系统的控制水平相当。

　　(3)汽轮机调节系统是电液伺服系统，对控制精度很高，所以对油质清洁度的要求非常高。低压透平油系统由于润滑油和调节系统供油是混用的，同时透平油箱极大，根本无法满足过滤的品质，独立油源液压系统油源系统是独立的，同时容积比较小，加之有多道精密过滤器，完全可以保证过滤精度。油源系统全部采用进口 ATOS 伺服阀和力士乐油泵，ABB 电机，ATOS 电磁阀等产品。油源 2 台 11KW电机，主油泵一用一备，并且可以在线切换，并具有低压连锁和高压报警等输出功能。

　　(4)独立油源液压系统自成体系，与原汽轮机基本无关，有无原厂资料都可以实施，从设计到实施都可以自主进行，所有液压设备出厂做实验、调试，保证到现场安装完毕后，只需简单的静态调试，即可具备起机条件。油动机增设有多处测点，就地随时检测各个油动机的数据，故障极容易排查。

　　(5)独立油源液压系统改造方案

　　采用独立油源液压系统最大的优点是由于其工作油压力高达 14Mpa，在相同的阀门提升力的情况下，控制阀门的伺服油动机体积可以缩小。为了在不停机的情况下，实现单独切除某一个伺服油动机，并对其进行维护、检修在伺服系统中增设相应的截止阀，以便将油动机隔离出来。

　　A:增加一套独立油源液压系统油供油系统

　　供油系统为集装式 1 套供油系统，系统中的供油泵为冗余配置，两套油泵互为备用，以保证供油可靠。采用恒压变量泵 A4 型抗磨油系统。

　　B： OPC 电磁阀

　　每台油动机配套一只OPC电磁阀来实现电气遮断信号对油动机快关动作。

　　C：伺服油动机

　　增设 4 套伺服油动机替换原油动机，该油动机能够达到全闭环精确控制。

 

四 凸轮配汽机构结构改造的必要性

　　(1) 凸轮配汽机构的动作原理

　　如图 3 所示:凸轮配汽机构的动作原理是油动机活塞的位移通过齿条、齿轮传动，带动凸轮轴转动，从而控制汽门，凸轮的角度及形线不同，阀门开启的先后、程序也不同，以达到调节的目的。汽门的关闭，靠上部弹簧作用。

　　凸轮配汽机构在本质上具备一定的顺序阀控制功能，这主要是由于机械凸轮的角度及型线决定的。理想的进汽流量曲线应该是一条平滑的曲线。但现实情况可能存在重叠度差的情况，既同一个蒸汽流量可以允许不同的阀门升程，这势必会引起调节系统的晃动。 由于实现这种方式是通过机械凸轮实现的，对于运行年限较久的机组，就存在一定的机械磨损，导致流量曲线发生改变。对机组安全经济运行都存在一定的影响。

 

图 3 凸轮配汽机构示意图

 

　　(2) 凸轮配汽机构对重叠度和静特性的影响

　　当前一只阀门未开足时，比如开到阀门前后压力比 0.85～0.95 时，后一只阀门就提前开启。这样提前开启，得到的升程-流量曲线是一条光滑连续的曲线。这个提前开启量 5～15%称为重叠度。但由于两个汽门同时部分开启，节流损失增大，经济性下降，重叠度应选择适当。如图 4 所示曲线:

 

图 4 合理的重叠度曲线

 

　　重叠度对汽机运行的意义：这里引出一个重要的概念：机组的静态特性。其是指在各个稳定工况下，油动机的开度 m 与汽轮机发功率 N 之间的关系曲线表示为配汽机构的静态特性曲线。由于油动机活塞的位置与汽门的开度一一对应，在初终参数一定时，汽轮机的功率与蒸汽流量相对应。通过象限转换，我们得出汽轮机转速 n 与汽轮机功率 N 之间的关系。也称功频曲线，是调速系统的核心。如图 5 所示:

 

图 5 汽轮机调节系统静特性曲线

 

　　机组静态特性曲线对调速系统的指导意义：一次调频：机组故障解列，能否带厂用电。实现全厂的快速恢复生产。

　　系统稳定性：静态特性的局部斜率超过规定范围时，系统会发生震荡，这种情况多出现在调门重叠度不好的运行区域。IEC 规定不等率范围为：3%～6%。

　　总之:凸轮配汽机构由于机械磨损导致了配汽机构的流量特性有所改变，修正这种特性又存在一定的难度。目前较大容量的机组均采用软件凸轮代替机械凸轮。由于软件的灵活性，其可以较精确的修正流量曲线。

　　(3) 凸轮配汽机构对机组运行的影响

　　全周进汽方式进行汽轮机冲转是最经济和优化的冲转方式。既所有进汽调阀处于全开状态。这样做的好处是：汽轮机本体受热较均匀，热应力较小。机组启动较快。当机组定速后，进行控制模式切换，转由调门控制，此时调门由全周进汽切换为节流进汽。所有调门保持相同的开度。当负荷达到一定值时，可以再切换为部分节流控制，实现经济性运行。实现调阀的管理功能。完成单阀、顺序阀的切换。而凸轮配汽机构由于机械部分已经将阀门型线固定死，没有办法进行此种方式运行，只有对其进行改造。

　　凸轮配汽机构改单个调阀控制具有成熟的控制方案做为基础。这部分功能将其设计到软件组态中，软件设计具有灵活性。目前基于 DCS 平台的DEH 系统均可以实现此部分功能。而电控方案已经实现标准化。液压执行机构的改造将是重点工作。此方案得以实施的前提条件：提升系统工作压力，满足单个调阀提升力的要求。同时考虑改造后油动机的安装空间。将为客户带来明显的经济效益。

 

图 6 整体机组

 

图 7 ATOS 伺服阀

 

图 8 T600 DEH 机柜

 

五 结论

　　经过立德动力和博力威格全体人员共同努力，只用 30 天就完成了整台机组重新安装，铺设管道，DEH 控制系统安装调试，直至冲转，启机并网。现场 2019 年 7 月份投运，一次启机成功，转速控制精度 0.5 转以内，DEH 控制效果非常好。

图 9 高调门油动机布置方式

 

图 10 机组整体

 

图 11 DEH 主控画面

 

图 12 DEH 参数整定画面