汽轮机控制优化的研究

刘海风（辽宁电力控制技术有限公司，辽宁 沈阳 110179）

汽轮机控制优化的研究

刘海风
（辽宁电力控制技术有限公司，辽宁 沈阳 110179）

摘要：汽轮机发电机组的应用主要是为了给用户提供高质量的电能，同时促进现代电网的发展。对汽轮机进行控制和研究需要从其结构特征，功能以及系统的特点等方面来进行研究。与此同时，根据汽轮机工作的相关原理来进行控制方案的设定，在进行比较和总结的基础上，提出优化的建议和规划。旨在加强汽轮机的运行能力，进而优化电力系统的运行方式。

关键词：汽轮机；自容式油动机；电网；调频

在进行汽轮机控制的过程中，计算机设备和电子设备的运用提高了工作效率，但是，现如今的汽轮机运行模式和日益发展的电力行业已经无法适应，因此，需要对汽轮机的控制方式等方面进行改进，为汽轮机的发展提供更为广阔的发展前景。

一、汽轮机控制系统的组成

汽轮机主要作用在原动机上面，电气部门的主要工作就是为用途提供电能，进而促进国家经济的稳步发展以及社会的稳定。在此过程中就需要对汽轮机进行控制和规范，只有这样才能保证电网运行的稳定性和电能的高效性。

汽轮机在多个领域都得到应用，其中包括火力发电厂、水力发电厂等等，不同的发电厂采用不同的发电机。比如，水力发电厂主要采用的就是水轮机，通过对涡轮机进行驱动来完成的。而在火力发电厂中，主要是通过锅炉产生的蒸汽来控制调节阀。所以别成为汽轮机。本文中主要研究的就是汽轮机的运行状况，通过对汽轮机组的转速进行调节和控制快速地调节发电量，具体来说，可以从以下三个方面来对汽轮机的控制系统进行分析。

1信号测量。信号测量的主要任务不仅包括对汽轮机的转速进行测量，同时还要对控制目标进行测量。除此之外，辅助信号测量部分的重要性也不容忽视，其中油动机的行程、温度以及压力等都将作为测点。从早期的发电机组上看，主要应用的是机械压式调节系统，设备较为简单。发展到模拟电调的阶段时，测速部分需要安装相应的测速齿盘以及测速探头。进而将汽轮机的转速测量信号进行反馈。进入电调阶段之后，需要加装不同类型的传感器，同时，测控信号都逐渐反馈给了电子控制装置，用来进行灵活的运用。

2控制部分。控制部分的主要功能就是对信号进行计算，转换，进而形成新的控制信号。对于机械液压式的调节系统来说，其构成要素较为复杂，包括各种滑阀和同步器。在检测到机组的转速之后，需要传递到其他的设备中，然后将给定设备的定制进行比较。将信号进行放大处理，然后将其传递到执行设备中。控制部分的最主要构成部分就是模拟电路，由于调速能力的灵活性和控制力都在不断提高，因此，进行控制方案的更改还具有一定的难度。现如今，计算机部分的应用改变了数字电调的控制能力，电调得到了高效地发展。

3执行机构。信号功能的实现，主要是通过接卸部分来对汽轮机进行调节和连接，受到整齐压力的作用，调节阀可以得到有效的提成。同时还要对汽轮机转速进行调节。但是，从现如今的汽轮机工作状态来看还没有高效的执行机构。因此，要根据工作的特点以及状态来对这一机构进行研究，打破各种限制，研制出新型的执行机构。

二、汽轮机控制系统的几种优化方案

为了实现对汽轮机的控制，可以根据汽轮机改造工程的特点来设计出多种方案。从方案设计的角度来看，每种方案都有自己的优势，但也都存在着不足，因此，相关的技术人员需要根据实际的控制方式和方案设计的特点择优。需要注意的是，在方案设计的过程中需要将两种因素放到首位，主要是技术可行性和性价比。

另外，汽轮机控制方案的软件、硬件以及执行器等方面都是切入点，主要是为了提高汽轮机的控制效果，降低造价。笔者提出的设计方案主要是针对汽轮机的各个部位以及工作的特点，改进了执行器设备，努力实现汽轮机调节系统的改造。另外，这些汽轮机的优化方案具有高效性、节能性以及集成度高的特点。

方案一，执行器采用单侧进油的形式，技术人员将其设计成弹簧复位的结构，同时还带有相应的遥感液压器，这种设计方案的主要特点就是系统运行简便，泄漏量相对较小，油泵等装置的容量可以适当减小。其中液压缸和操纵座可以选用常规的处理方式。另外，特殊的卸荷阀需要进行优化设计，另外还要接入相应的安全油管。进行液压缸的设计主要是为了形成开关型执行器。采用蓄能器供油，需要对油泵提出较高的要求，保持其长时期处于卸载状态，在适当的时候进行对油泵进行加载处理。

方案二，可以采用双侧进油的形式，采用液压关闭式，关闭遮断接口。特点较为明显：通过取消操纵座的弹簧复位机构，让偶利用蓄电器来传动液压缸，做到复位。在停机状态下，保证蓄能的能量，进而代替机械弹簧来实现高效地控制。将液压缸控制成平衡腔室的形式，其容积要控制一定的比例范围内，努力让油泵的压力转化成复位力。这样才能顺利地开启活塞。在开启制动器的过程中，要将平衡腔中的油量补充到蓄能器中，同时也将耗油量控制到一定的比例范围内，通常情况下都是2：3。从这一方案中可以看出，控制系统的泄漏量相对较大，液压缸需要进行特殊的设计。

方案三：单侧进油，弹簧关闭式，带遥控电气开关，遮断接口。主要特点如下：（1）油路系统设计与方案二相同，仅将液压复位该为机械弹簧复位。（2）机械弹簧复位机构可通用常规设计的操纵座。（3）开启过程耗油量为全部工作腔充油量，关闭过程不耗油。

方案四：单侧进油弹簧复位式，采用电磁阀进行脉宽调制控制，其特点如下：本方案直接利用操纵座弹簧的蓄能，不需设蓄能器。开启过程由油泵通过开启电磁阀充油，达到稳态后电磁阀复位，油缸困油，油泵卸载，关闭过程中由另一电磁阀控制。本方式适用于控制过程较慢的场合，以保证达到较高的控制精度。

结语

实践结果证明汽轮机优化方案的可行性，并且反馈出新的产品的市场远景。主要是根据现在具体使用中的实际问题，需要不断完善设计思想和细节，使新设计的自容式油动机产品化，需要不断改进设计更加合理的油源站，重点针对布置和尺寸，规范化通用化，有利于进行大规模的产品推广，需要更加注重系统泄漏问题的完善。

参考文献

[1]谢冬梅.火力发电厂汽轮机数字电液调节系统的设计[D].合肥工业大学，2008.

[2]卢峰.核电机组汽轮机调节系统建模与仿真[D].华北电力大学，2012.

[3]张红梅.胜利发电厂汽轮机数字电液控制系统的设计[D].浙江大学，2005.

中图分类号：TK321

文献标识码：A