汽轮机电液调节系统的优化

任国峰

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

1 引言

在现代汽轮机上大量应用电液调节系统，它由电子调节部分和液压执行部分组成。对新型汽轮机而言，在其制造时就配置调节系统；而对现役的汽轮机而言，可通过改造将原有的调节系统改为电液调节系统。

2 电液调节系统的组成部分

电液调节系统由电子部分和液压部分两部分组成，前者为液压传感器和程序控技术综合体，后者是液压执行机构。

在电子部分和液压部分之间的连接元件是电液转换器，由电-机械转换器、液压放大器和滑阀组成。电-机械转换器的特性在很大程度上决定了整个液压部分的具体结构。

3 液压部份的结构方案

3.1 配有备用调节系统的电液调节系统

液压调整器改变了一次放大油路中的排油状态：为了开启阀门，所有排油口均应切断；而为了关闭阀门，只要打开任一排油口即可。

3.2 无备用调节系统的电液调节系统

在此系统中，电液转换器的滑阀同时也是断流滑阀，致使液压连接环节降到最少的程度。因此可以确保高质量定位，并能在考虑到汽轮机的热态、振动和经济性的情况下实现任何顺序的阀门控制。整个系统由通用元件组成，简化了元件的制造和技术维护，不要求对液压部分进行调整。

4 对不同的电子部分系统的分析及其运行经验

各种系统的改进措施，大都已在具体的汽轮机上予以实施。

（1）应用于所有K-500-65 型核电汽轮机和所有K-300-240 和K-500-240 型火电汽轮机的典型液压调节系统

此类液压调节系统的主要缺点是：对转速不灵敏；功率调节不等率的局部值弥散度较大；油动机脉动，导致调节系统和配汽系统的零部件加速磨损；需要由液压自动化方面的熟练专家进行调试。鉴于上述原因，出现了由液压调节系统改为电液调节系统的趋势。

（2）单一驱动装置的电液调节系统

在改进为这种电液调节系统时，要求其电子部份有最少的功能，并对其液压部分进行修改，从而大大减少了液压调节系统的缺点。通过将液压调节系统中的不稳定元件置于保持工况，降低了系统的不灵敏度和油动机的脉动；有可能实现静态性的线性化；由快速动作的电液转换器替代汽轮机控制机构来输入各自动调节系统的指令。

但是，由于液压回路的功能仍然占据较大比重，所以系统的不灵敏度不可能满足目前的要求；尽管油动机的脉动和自动调节系统指令的处理不稳定性有所降低，但仍然存在。

总之，改用单一驱动装置的电液调节系统，明显提高了系统的性能，但电液调节系统的特性仍取决于其电子部份的状态。

单一驱动装置的电液调节系统已经应用于电厂的汽轮机组。

（3）双驱动装置电液调节系统

采用双驱动装置电液调节系统后，大大减小了电子部分特性对整个调节系统工作的影响，因为每一套液压驱动装置都有其自己的电液控制组件，并带有对液压驱动装置位置的电气反馈。

但是，双驱动装置电液调节系统较昂贵，因为其中液压部分的元件数量增多，所以电子部份的功能也相应增多。

各种略有不同的双驱动装置电液调节系统业已应用于K-1000-60/1500、K-750-65/3000、K-500-60/1500 和K-325-4 型汽轮机。

（4）无备用液压调节系统的电液调节系统

这种系统可以完全去掉或者几乎完全去掉中间液压环节，从而大大提高了工作的稳定性，并提高了定位精度。带有电机式电-机械转换器的系统还有一个重大优点，就有其中应用了宽脉冲调制技术，只要通过精密传感器（频率传感器、液压驱动装置位移传感器等等）测得的参数稍有变化，就会瞬间产生巨大的作用力，使断流滑阀位移，从而明显减小了系统的不灵敏度，提高了定位精度。这一点对于液压部分元件的摩擦力增大的情况（例如：用冷凝水作为工作介质、油被污染、零件的机加工无法达到高精度和高质量表面等等）特别重要。

无备用液压调节系统的电液调节系统的缺点是：对传感器、程控技术综合体和电-机械转换器的工作可靠性要求较高。带有电机式电-机械转换器的系统的另一缺点是这种转换器的生产厂家较少。

5 结论

电液调节系统具有无可争辩的优点（如不灵敏度低、稳定性良好、定位精度高、系统自动化程度高等等），所以在现代汽轮机中得到了广泛应用。系统中液压部分的结构取决于电子部分的特性和可靠性、汽轮机的类型以及生产的可能性。

电液调节系统适用于核电站。第一阀组的液压驱动装置都配有自己的控制机构，当电子部分出现故障时，可以投入备用的液压系统。大功率高参数冷凝式火电汽轮机在调节系统中采用电机式电-机械转换器，无备用液压系统。