摘要：随着国家对电力行业的支持,进入21世纪，我国电力工业正以前所未有的速度在迅速发展。本文介绍了我国通用的660MW超超临界燃煤机组配套用锅炉给水泵汽轮机工作特点和控制系统的组成,以及人员操作的具体事项，重点叙述了该种汽轮机数字式电液调节系统MEH的系统控制方式主要原理和功能。本文可供同类同功率大容量燃煤机组锅炉给水泵汽轮机控制系统的设计使用参考，以期给予基础电力从业人员一些帮助，为汽轮机的安全使用提供可靠保障。
关键词：给水泵汽轮机；控制系统；超超临界火电机组；数字式电液调节系统
近一二十年，采用数字式系统控制，高参数机组的新技术,一批国产大容量超临界机组已经投产或正在兴建，这些给工作人员都提出了新的要求。锅炉给水泵汽轮机是发电机组的主要辅机,是发电机组的核心控制性部位。不久前在中国几大主要汽轮机制造厂联合成功制造了我国第一台2 ×1000MW 超超临界燃煤机组配套用锅炉给水泵汽轮机。它结束了我国在该容量驱动给水泵工业汽轮机领域完全依赖进口的局面,打破了欧美国家的技术封锁，意味着 我国大型火电机组锅炉给水泵汽轮机的制造又进入了新的历史发展阶段。
1工作特点概述
发电机组运行时,锅炉给水流量的波动会对 机组负荷、主蒸汽压力和温度、等重要参 数产生影响。锅炉给水量的控制成为控制锅炉出口主蒸汽温度的一个重要手段。 660MW 超超临界燃煤机组通常每台机组配置2台变速泵来控制给水流量, 一台30%容量电动给水泵作为启动及带低负荷或当备用泵。另一台带70%容量汽动给水泵,从而汽动给水泵组的前置泵。锅炉给水泵汽轮机是给水控制系统的另一部分, 汽动给水泵由给水泵汽轮机直接驱动,把锅炉给水泵和汽轮机连接起来。而控制锅炉给水泵的给水流量和压力是通过控制汽轮机的进汽量改变汽动给水泵的转速的。该超超临界燃煤机组给水泵汽轮机为单缸、冲动式、纯凝汽、低温式内切换方式。它的额定功率为 7915 kW，调速范围 为 2850 ～6300r /m in,额定转速为 3649 r /m in。该轮机正常工作汽源采用主机四段抽汽,辅机采用辅助蒸汽,抽气压力为 0.8MPa(a)。
2控制要求
该轮机的装置系统设计有汽源自动切换机构能有效的通过低压系统启动锅炉给水泵汽轮机从而不使用高压系统。当负荷变化至 15%～25%主机 THA负荷时,该机构能自动将汽源从低压汽源切换到辅助汽源或者是辅助汽源切换到低压汽源。正常运行切换时,允许辅助蒸汽和低压蒸汽同时作为给水泵汽轮机的工作汽源。但是,从辅助蒸汽到低压蒸汽或从低压蒸汽到辅助蒸汽的汽源切换只使用低压系统,高压系统仅仅作备用。其次，按照转速控制信号的要求,使用轮机时应先打开低压调阀然后再打开高压调阀从而避免轮机受应力损坏。
3汽轮机控制系统的组成
给水泵汽轮机的运行主要包括汽机的起、停,汽机 的调速和稳速,参数的检测以及超速等保护。控制系统大至可分为:
(1)给水泵汽轮机保护系统ETS。包括汽轮机的保护,轴承温度高、油压、真空度低的联锁式保护。(2)数字式电液调节系统。MEH 还包括如转速设定值、升速率、限值设定,阀门切换、试验,汽机的超速试验等。MEH的核心是在设计运行范围内能满足系统要求的转速能够单机或并列运行。(3)给水泵汽轮机的监控仪表系统。主要控制给水泵、汽轮机的振动、位移、偏心检测。在 DCS中完成的带联锁的电动盘车,交流主、辅油泵和直流事故油泵的控制,从而间接的控制输油泵及油箱液位。
4 数字式电液调节系统 MEH
MEH的主要任务是通过运算,输出调门开度指令信号,给水流量以满足锅炉给水的要求从而接受锅炉控制系统的指令。 给水泵汽轮机控制系统MEH包括系统配套的就地仪表、计算机控制部分及液压伺服系统。每台给水泵汽轮机的计算机控制系统由一套冗余CPU和一套输入/输出模件、通讯接口、冗余电源 以及操作员站和工程师站组成。
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4.1 MEH控制系统主要功能
(1)转速输入和启动控制: 包括转速采样、转速信号处 理、故障判断以及开关主汽门控制; (2)操作方式选择: 包括 MEH 操作员手、自动控制和远程锅炉给水自动控制选择, 目标转速及升降速率的设定和限制、以及机械和电超速试验、速关阀关闭试验、电磁阀在线试验; (3)转速控制及超速保护:临界控制，转速 PID调节，机械和电超速试验、转速信号故障;(4)阀位输出盘车装置控制:高低压阀门开度控制、阀门位置反馈；(5)报表，趋势打印等管理以及的通讯能力: 包括与 DCS, DEH 等系统的自由通讯。
4.2 MEH 控制系统的无扰切换控制方式
(1)就地自动控制和远程遥控:运行操作人员根据汽轮机运行状态及操作程序,通过操作员站改变目标转速和升降速率,给定转速随目标转速的变化而变化,MEH 对实际转速和给定转速的差值进行 PID运算,控制进入汽轮机的蒸汽流量,转速得以发生变化。
(2)远程锅炉给水自动控制: 在启动后,通过操作员遥控方式,用MEH作为一执行器,接受来自锅炉控制系统的转速控制信号,作为转速控制目标值。
(3)操作员手动进行控制:操作人员只要通过操作员站阀位增减按钮来控制调节汽阀开度。系统必须先切至自动控制方式，然后通过操作员站投入信号时,将切除锅炉给水自动控制方式。无论切换何种运行方式,都要保证系统的平稳即无扰切换从而避免不必要的干扰。
4.3 MEH转速控制原理
MEH 调节器在汽轮机运行中以给定转速与实际转速比较,先通过PID调节运算后,输出高低压阀门控制信号,来改变汽轮机的转速,使实际转速保持不变。
(1)转速实际与理论值 汽轮机装有三个转速探头,转速输入信号控制回路对三个转速信号取中间值作为汽机转速原始反馈信号。MEH速度控制目标值在就地自动控制方式时可由操作人员输入,从而由相应信号输出。(2)转速可控性控制 经由转速给定值与汽机转速反馈信号相比较后, 经调节后,输出汽机转速控制信号至高、或者低压调阀控制汽机运行。(3)调阀的交错控制通过一个螺线管,一个永久性的磁铁,一个中心弹簧和一个错油门柱塞组成一种电液传感器,来控制油流入及流出动力活塞。输入信号电流的变化使螺线管磁引力产生相应的改变而电流的降低使磁引力下降,从而导致了与弹簧作用力的减少。(4)反馈连接控制 当输出轴旋转时,其运动紧跟着反馈连接装置,这增加了与输出轴的运动成比例的复原弹簧的压力。通过执行机构把一个输入电流信号转变为旋转机械输出,之后通过机械联动装置,控制放大器错油门柱塞的移动。
5 给水泵汽轮机控制操作
二台锅炉给水泵汽轮机配置一台OPS和一台EMS,通过单元DCS的操作员站操作MEH,用于执行MEH /ETS的操作的监视功能。MEH的操作通过操作员站实现，为现场过程控制提供了一个用来系统和过程显示，数据存储的人系统接口。
(1)操作员通过操作员站可以实现:过程监控报警、报告管理过程，趋势的分析，历史数据的存档记录，生产系统诊断，应用的帮助功能等等。(2)操作员站作为接口,提供过程、系统、操作状态等参数和图型的显示从而达到监视和控制的功能。系统操作员站的主要操作画面包括:汽机控制，汽机超速试验和小机ETS画面。
6 结语
本文主要叙述了超超临界燃煤机组配套用的锅炉给水泵汽轮机的工作特点、控制要求以及控制系统组成。着重介绍了该汽轮机数字式电液调节系统 MEH 控制系统的任务、运行 方式、操作方式,主要功能及组成。随着工业技术的不断发展，各类工业难点已基本上得到了攻克，汽轮机的信息化，智能化已经得到了初步发展。但随着制造业进入新时代，新的要求也进一步提上日程。通过各方面的工艺探索,我国大功率超超临界燃煤机组配套用的锅炉给水泵汽轮机的制造成功使我国大型火电站锅炉给水泵汽轮机达到世界先进水平。但我们依然面对着挑战，需要继续前行。
参考文献:
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个人简介
陈亚洲，出生年：1990年8月17日，性别:男，民族：汉族，籍贯:江苏省泰州市靖江市，当前职务：火电厂集控运行，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：集控运行，作者单位:江苏国信靖江发电有限公司，单位所在地(精确到市)：江苏省泰州市靖江市，单位所在地邮编:214513。
论文作者:陈亚洲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
标签：汽轮机论文; 转速论文; 锅炉论文; 给水泵论文; 机组论文; 操作员论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第18期论文;