REXA执行器直接驱动汽轮机的应用

颜士伟 梅雪松 刘海风

摘 要： 本文介绍了REXA执行器在直接驱动拖动汽轮机中的应用及改造后的系统结构、特点，REXA执行器在直接驱动汽轮机调节系统中的应用属于首次，为调节系统改造提供了新的途径和手段。

关键词： REXA执行器；直接驱动

国惠环保新能源有限公司3号机组拖动汽轮机为703所制造生产的3MW变转速凝汽式汽轮机，作为拖动压缩风机的原动机。常规的调速系统设计通常为低压透平式油动机加错油门放大环节，通过电液转换器对调速汽门进行调节控制[1]。

为提高系统的稳定性、进一步简化系统结构，针对该汽轮机调节系统的结构和特点，采用了以REXA执行器为原动力，直接驱动调速汽门的方式进行设计应用。设计安装后的调节系统，一次起动成功，系统的各项功能和性能指标全部满足设计要求和运行需要。

REXA执行器作为原动力对调速汽门进行调节控制的应用在国内属于首次，在控制领域中，发展了汽轮机控制技术；同时对汽轮机组调节系统改造提供了新的途径和手段。

1常规设计调节系统结构与动作原理

图1是常规设计调节系统简图。

1.1 结构

常规设计中，调节系统主要由油泵、错油门滑阀、油动机、电液转换器等元件组成。

1.2 动作原理

调节系统中，脉动油通过电液转换器，作用在错油门滑阀底部，与错油门滑阀上部压力油的作用力相平衡；通过电液转换器调整脉动油压力，改变错油门滑阀的平衡，通过错油门的位移，进而改变油动机的位置，从而改变调速汽门的开度。

调节过程：降速过程，通过电液转换器发出信号使系统的脉动油压力降低，错油门滑阀在其其上部油压作用下向下移动，油动机下腔进入压力油，上部油液通过错油门滑阀回油腔排出，油动机向上（关闭方向）运行，关小调速汽门。油动机运行过程中，油动机位移传感器的位移信号反馈回控制系统，与电液转换器的信号进行比较，比较偏差为零后，电液转换器使脉动油压恢复初始值，错油门回到平衡位置，完成一次调节构成。

转速升高过程与之相反。

2 REXA直接驱动设计结构与原理

电液调节系统通常采用的电液转换装置，均需要外供控制油源，容易受油质污染，对油质要求相对较高，是影响电液调节系统可靠运行的薄弱环节。为进一步简化系统结构和提高转换装置的抗污染能力，采用了无需外供控制油源、大力矩输出的REXA执行器作为转换装置的直接驱动调节系统[2]。

2.1 REXA执行器

（1）REXA执行器结构

REXA执行器是将电信号转换为力输出的转换装置，采用美国REXA公司生产的智能型机、电、液一体化执行器（简称REXA执行器），由控制器和动力模块两部分组成，图2为动力模块结构外形图。由智能可控电机和独立的、封闭的、无阀液压控制系统组成。采用高度集成化、模块化、小型化设计，所有组件内部集成，一体化结构。智能可控电机接受控制模块的功能指令，控制动力模块，以线性位移大力矩输出驱动被控对象，同时通过自身位移反馈，完成调节过程，实现各种功能控制。

（2）REXA执行器特点

1）响应时间：0.04s/mm；

2）输入信号：4mA-20mA模拟量信号或脉冲量信号；

3）大力矩輸出，最大输出力约为2000kgf；

4）独立封闭液压系统，无需外供油源；

5）由微处理器实现智能控制，可灵活、简便、准确整定工作参数；

6）具有失电情况下的各种安全机制（全开、全关、保位）。

2.2改造后调节系统结构与动作原理

2.2.1 设计简介

本设计主要是对机械液压系统进行升级改造。取消油泵供油；错油门滑阀、油动机；电液转换器。增加REXA执行器，REXA执行器与调速汽门连杆直接连接。

2.2.2 改造后的系统机构与原理

（1）结构

图3是改造后的调节系统简图。调节系统的无液压部分，只有REXA执行器与调速汽门连杆直接相连，进而驱动调速汽门。

（2）动作原理

转速增加过程过程：REXA执行器接受控制信号，REXA执行器输出轴带动调速汽门连杆向下移动，开大调速汽门，当达到设定的转速时，REXA执行器停止运行，调速汽门开度不再改变。降低转速过程亦是如此。

3 系统特点

（1）系统结构简单、设计工作量小，安装、维护、调试方便；

（2）转换装置无需外供控制油源，无需油净化装置，简化了系统结构，提高运行稳定性；

（3）采用4mA～20mA标准控制信号，无需功率放大环节，易接受任何控制系统的控制信号；

（4）可实现REXA执行器的在线维修或更换；

（5）当DEH控制器故障或控制系统失电时，具有自动保位功能，保持阀位不变，因而在控制系统故障工况下，仍能通过就地操作方式调节转速。

4 改造效果

REXA执行器直接驱动系统，一次起动成功，经过运行实际考验，系统的功能和性能均能满足给汽轮机转速控制和压缩系统运行要求，具有良好的调节品质。取得了满意的效果。

5 结论

（1）采用自容式执行器（REXA执行器）作为转换装置，首次成功应用在直接驱动变转速凝汽式汽轮机的控制系统。

（2）REXA执行器直接驱动汽轮机系统应用实践表明，该系统结构简单，实施工作量小，调整简单，维护方便，减少了运行和维护成本，具有较高的性价比；具有较高的转速控制精度、系统稳定性和响应速度；能满足拖动汽轮机转速控制和压缩机系统的运行要求。

（3）电液调节系统通常采用的电液转换装置，均需要外供控制油源，易受油质污染，对油质要求相对较高，是影响电液调节系统运行可靠性的薄弱环节。REXA执行器作为转换装置，无须外部提供油源，对油质无任何要求，使其具有较高的抗油质污染能力。

（4）REXA执行器直接驱动汽轮机系统，可为给直接驱动汽轮机系统的改造，提供新的途径和手段，具有广泛推广应用的价值。

参考文献

[1] 马承民.汽轮机调节保护系统[M].沈阳：东北大学出版社，1995.

[2] 张兴政.REXA电液执行器在汽轮机DEH系统中的应用，发电设备，2003年第4期.