DEH电调自动控制技术在汽轮发电机中的应用

闫 磊

（国家能源泰安热电有限公司，泰安 271000）

随着经济的迅速发展，我国的工业化逐步进入崭新的发展阶段。机械化生产的实现使得汽轮发电机的应用越来越多。由于传统的控制技术可靠性不足且精度不够，为实现汽轮发电机在生产领域的作用，人们对汽轮发电机提出了越来越高的技术要求。汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic control system，DEH）电调控制技术作为新信息技术，具有自动化特征明显、灵活性和可靠性高等特点，能够有效保障汽轮发电机的高效、安全运转。在未来的汽轮发电机应用中，DEH电调自动控制技术具有一定的技术发展空间。

1 DEH电调系统的概念及缺点

汽轮发电机中的DEH电调自动控制技术是一项关键技术，在具体应用中往往要在汽轮发电机中构建DEH电调系统。该系统包含了DEH液压执行机构和计算机控制机构，因此表现出自动化特征。20世纪80年代，在工业生产领域汽轮发电机的应用中，它的调节系统在负责调节和控制时由于受限于当时的技术条件，主要采取机械液压式调节控制汽轮发电机的负荷和转速等参数。在整个调节和控制工作中，这一控制技术存在以下缺点。第一，操作模式以人工为主，负荷调节和转速控制无法满足远程控制的要求，自动化控制水平偏低，且专业人员的工作强度较大，汽轮发电机无法在这一控制模式下保持可靠、安全的运行状态。第二，控制技术相对落后，汽轮发电机不同模块之间无法保持相互通信，机组间的协调性不足，整体运行效率低下。第三，调节的灵敏度不足，控制精度偏低[1]。

2 汽轮发电机中应用的DEH电调控制技术

与传统的人工控制方式相比，DEH电调控制系统为多参数和多回路的反馈控制调节系统。该系统构成复杂，其中包含数字控制系统、油系统、运行参数测量系统、电液转换系统与执行机构等多个子系统，如图1所示。

图1 DEH系统构成

2.1 数字控制系统

在DEH电调自动控制系统中，为全面实现自动化控制的目标，需要有数字控制系统的支持。数字控制系统作为DEH系统中的重要组成部分，在系统运行过程中可以接收机组转速、阀位反馈和功率等各种信号，经过数字系统全面处理这些信号和数据，具有协调控制、自动通气和远程指令发送等功能[2]。

2.2 油系统

该系统往往配备有1台主油泵、1台高压油泵、1台交流油泵和1台直流油泵。主油泵安装在汽轮机的轴承座内。在汽轮发电机运行过程中，当离心式汽轮机的速度达到特定值后，主油泵会独立运转，此时的入口油源自于低压注油器[3]。它的出口连接保安油系统和盘车装置用油，其他两路则进入油箱以满足高压注油器和低压注油器的需求。高压油泵属于离心泵，在汽轮发电机机组启动、停止和跳闸情况下，可立即启动高压油泵完成相应的工作。

2.3 运行参数测量系统

在汽轮发电机的运行过程中，运行参数测量系统可以在机组运行的全过程中实时获取机组产生的参数和状态信息。作为DEH电调控制系统的重要组成部分，运行参数测量系统包含多个测量器件。随着机组的运行，测量器件能够对机组的运行状态实施全过程和动态化监测，从而得到准确的运行参数信息，如功率、转速等。

2.3.1 功率测量

运行参数测量系统在功率测量过程中采用了霍尔效应。在应用相应的霍尔元件测量发电机功率时，采集到的相应信息经处理后可实现出线电压转变成霍尔电压，发电机电流经过电流互感器后转化成为霍尔电流，随后被接到励磁绕组上，同步产生对应的磁场。

2.3.2 转速测量

转速是汽轮发电机运行过程中的重要参数。在利用DEH电调自动控制技术进行相应的调节和控制时，需要注意参数测量的准确性。在DEH电调控制技术的支持下，汽轮发电机的转速测量可采用3套CS-I型磁阻式转速传感器采集相应的转速信息。在汽轮发电机运行的同时，由于磁阻式转速传感器中存在有磁阻发信器和频率变送器，使得在采集转速信息时能够将对应的转速频率信号直接传输给DEH系统。这种类型的传感器安装如图2所示，其中S和Q分别代表传感器深入安装支架的长度和传感器与齿头顶部的间隙。

图2 测速传感器及其安装

2.4 LVDT

将DEH电调自动控制技术应用于汽轮发电机，线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）起着关键性作用。在机组运行过程中，该类差动变压器可以将油动机活塞的位移转换成对应的电压信号，并能将该信号直接反馈到伺服放大器与计算机信号进行对比，所得到的差值可直接由伺服放大器转换为电流信息，从而驱动电液伺服阀和油动机等。

以某汽轮发动机为例，它采取的是1000-005-AD的LVDT，测量行程可达150 mm。LVDT中包含了芯杆和外壳，在外壳内包含有3个绕组。其中：1个为一次绕组，起到供给交流电源的作用；中线点两侧各分布有1个二次绕组，呈现出反向连接的特点。在机组的全面运行过程中，外壳中2个二次绕组的净输出是2组感应电动势的差值。在机组运行过程中，绕组中的铁芯处于中心位置时，这2个二次绕组所产生的感应电动势值完全相同，此时的变送器输入信号为0；若机组运行时铁芯与绕组之间存在一定的相对位移量时，所产生的感应电动势将会发生变化。例如：铁芯呈现向上移动的趋势时，上半部绕组所感应到的电动势略微大一些，对应的输出电压为上半部的极性[4]。当二次绕组所产生的感应电动势由整形滤波器处理后，会将这部分信号转变为铁芯与绕组间的相对位移电信号。具体的装置安装中，由于外壳固定不变，在其中配置杠杆能保障铁芯与油动机活塞连杆的可靠连接。

2.4 电液转换系统

计算机系统是DEH电调自动控制系统中的关键构成部分。相应信号由计算机运算处理后，输出的阀门位置指令信号往往会被伺服放电器放大，而电液转换器能够将这部分信号从电信号转换为液压信号，从而驱动伺服阀中的滑阀发生移动。液压信号在全面放大后，可以实现对高压油动机的科学控制[5]。在汽轮发电机机组的运行过程中，若阀门位置指令信号增高，在高压油进入油动机油缸活塞下腔位置后，活塞将呈现出向上腔移动的趋势，经由杠杆作用使得调节气门的开度变大；反之，压力油将直接从活塞下腔排出，在蒸气阀门的弹簧作用力下，活塞呈现出下移的运行状态，使得调节气门的开度减小。

3 结语

汽轮发电机应用中，DEH电调自动控制技术不可或缺。这一技术随着信息技术的不断进步，取得了显著的发展成果。但是，由于行业内对汽轮发电机使用标准的提高，未来的DEH电调自动控制技术还有巨大的创新发展空间。相关行业在发展过程中需要全面提升汽轮发电机机组的自动化控制水平，以提升控制的灵活性和便捷性，从而为企业创造更高的经济效益和社会效益。