关于汽轮机液压控制系统改造问题
一、 概况
汽轮机液压调节系统的机组，需要进行改造的初步估计有500多台。其中：国产300MW机组50台；国产200MW机组200台；
国产125MW机组160台；国产50MW抽汽机组近100台。
这些机组是上汽、哈汽、东汽、北京等主要汽轮机制造厂生产的。
液压调节保护系统类型分两种：一种是哈汽型（包括东汽和北重的机组）滑阀放大器、凸轮配汽结构。另一种为上汽型，
蝶阀放大器，杠杆配汽结构。
液压系统主要存在问题：
1. 采用手动同步器加减负荷难于实现CCS协调控制和AGC控制。
2. 液压调节器（滑阀或蝶阀放大器），不能满足定功率的要求。易卡涩、迟缓率大、调节品质差。
3. 低压双侧油动机，体积大、关闭时间长、甩负荷易超速，不安全。
4. 杠杆或凸轮配汽机械，不能实现单/多阀方式，阀门重叠度大，进汽节流损失大。效率低。
5. 保护系统不完善，可*性差。
6. 监测系统欠缺，自动化水平低，运行、维持不方便。
汽轮机液压控制系统的机组，数量多、容量大，存在问题不少。为了提高机组的经济性、可*性和自动化水平，必须对汽
机液压控制系统进行改造。
采用何种改造方案好呢？根据我们的经验就125机组液压控制系统改造方案问题作一分析，供用户参考。
二、 各种改造方案的初步分析
1． 汽机控制系统的主要环节
汽轮机控制分为调节系统和超速保护系统两部分。就调节系统而言，主要环节包括：
给定：转速、负荷、抽汽压力的目标值给定和速率给定。这就是人机接口部分。
检测：被控参数的测量，如旋转阻尼、磁阻发讯器、功率MW、压力P的变送器。
调节器：液压放大器、转速n、功率MW、抽汽压力P等的PI调节器。
执行机构：电液转换器、油动机配汽机构、阀门。
汽轮机保护主要指超速保护：机械危急保安系统、电超速系统（ETS）和OPC超速保护。
按照汽轮机控制系统主要环节的改造程度来划分，其改造方案基本上可以分为：同步器方案、电液并存方案、低压纯电调
方案、高压纯电调方案。各方案改造环节主要特点详见改造方案表。
2． 同步器改造方案
原液压调节、保护基本不变，只改造同步器、启动阀。
原同步器由一般的马达驱动，控制特性差。手动操作还可以，但与CCS自动接口有困难。采用高性能的矢量变换马达或高
级电动执行器，控制性能好，接口方便易实现CCS协调控制。
同步器的控制可以由CCS系统直接控制或者做一套独立的PI调节器，与原液压系统构成串级调节系统，实现升速、负荷控
制。
这种方案简单，无切换跟踪问题。对于原液压系统运行还基本，正常只求解决汽机与CCS接口问题的机组，采用此方案是
合理的。例如安徽芜湖电厂125机组改造方案（改同步器），山东黄岛电厂125机组方案（同步器、汽机PI调节器）。
3． 电液并存方案
原液压系统全部保留，增加一套电调系统，二套系统并存，切换运行。
主要特点：
1) 油动机、配汽机构保持不变。
2) 两套调节器并存，切换、跟踪运行。
3) 电调与油动机之间通过电液转换器接口。一般为一个电液转换器带多个油动机，一个油动机带几个阀门。
这种系统一般用大油箱的油，开式循环，油的清洁度难于保证。电液转换器易卡涩。跟踪误差大，切换有扰动。原液压执
行机构的缺点无法消除，调节品质差。系统复杂、维护麻烦。
对于要求不高的中小机组，采用此方案也是可行的，但对于125MW以上的大机组不宜采用此方案。
4． 低压纯电调方案
液压调节器取消，采用数字调节器，执行机构、保护系统基本保留。构成低压纯电调系统。
此系统主要特点：
1) 油动机不改，只改调节器。
2) 只有电的调节器无液压调节器，无跟踪切换问题，系统简单、维护方便。
3) 电液转换器一般一个电液转换器带一个油动机，一个油动机带几个阀门。
4) 增加OPC超速控制和超速保护和阀门非线性修正。
5) 改造成本相对高压系统来说相对较低。
5． 高压纯电调系统
液压系统改造为高压抗燃油数字电液调节系统。除了阀门以外，调节系统基本上全部进行改造。改造后系统与引进型300MW机
组DEH系统差不多。
给定：取消同步器、启动阀给定，改为DEH的操作员站、工程师站、遥控接口给定。
测量：液压测速取消，改用磁阻测速，功率变送器、压力变送器测取功率和压力。
调节器：采用多路PI调节器。
油动机：取消低压双侧油动机，改为高压单侧油动机。
配汽：一个油动机带一个阀门直接驱动方式。阀门管理由计算机完成实现单阀（节流调节）多阀（喷嘴调节）两种配汽方式。
超速保护：机械危急遮断保留，增OPC－103超速控制，AST－110超速保护，实现OPC－AST－机械危急遮断三重保护。
主要特点：
* 高压抗燃油，防火、油质清洁度能保证，安全、可*。
* 纯电调无切换跟踪问题。
* 阀门管理，实现二种配汽方式，启动热应力小，启动快，寿命长。优化阀门管理，减少重叠度，进汽损失小，效率高，一
般可提高1％左右。
* 高压单侧油动机，关闭快，关时不耗油。快速、安全，能有效防止机组超速。
* 多回路、多参数调节器能满足各种运行工况的要求。
* 转速、功率、调节级压力、主汽压、抽汽压力、油开关和挂闸信号一般为三取二结构，可*性高。
* 工程师站、操作员站的人机接口方式，监控、协调、维护方便，自动化水平高。
对要求比较高的大机组的改造采用此方案合理的。例如200MW，300MW，125MW机组的改造，一般都采用高压纯电调方案。
三、 方案选择问题
新华公司在10多年国产机组改造过程中，通过近60台机组改造实践，得出下面几点看法：
1. 各种方案各有其特点，但从发展趋势看，电液并存向纯电调发展，低压透平油向高压抗燃油发展。最初做同步器方案，进
而用电液并存方案，目前大多采用高压纯电调方案。有些已改造为电液并存方案的机组再改为高压纯电调方案。这种变化，
一方面由于引进型300MW机组高压纯电调系统大量投入运行，对高压系统的快速性、可*性得到证实。另一方面是将引进技
术移植到国产200MW、300MW机组取得了丰富的经验。同时，随着电力工业的发展，要求大机组参与调峰，AGC控制、快速启
动、高经济性、高可*性，只有采用高压系统才能做到。
以上三方面的变化，促使大机组改造基本上都采用高压纯电调方案。
2. 对哈汽、东汽、北重、俄罗斯生产的200MW等级的机组，液压系统基本相同，都有同样的毛病。采用高压抗燃油系统，
取消凸轮配汽，才能从根本上解决调节系统问题。200MW机组的改造选用高压纯电调系统是合理的。
3. 国产125MW机组
125MW机组液压调节系统旋转阻尼测速，蝶阀放大器为调节器，这些部套卡涩机率比滑阀机构小。但液压系统的缺点仍然
存在，也要改造。三种都可选用，根据情况分别考虑：
A．同步器方案：当主要解决液压调节器与CCS接口问题，实现协调控制，调峰运行，改造资金有限的情况下可采用
同步器 方案，而且，DEH调节器与CCS做在一起。如安徽芜湖电厂125MW改造方案，同步器可改为高性能的矢量变换
马达或电动执 行器。
B．低压纯电调方案：低压纯电调方案的关键部套是电液转换器。采用力矩马达－蝶阀放大结构的电液转换器更为合理。
此种电液转换器抗油污性能好，不容易卡，可*性高。主油泵的油经过一般的过滤、稳压就可以。
例如闵行电厂125MW改造方案。
C．高压纯电调方案：125MW机组也可采用高压纯电调改造方案。此系统类似于200MW机组高压纯电调系统。取消杠杆
配汽， 在阀门座上加阀门操纵座，油动机直接安装在操纵座上。
例如浙江半山电厂、金竹山电厂、安徽淮北电厂等电厂的125MW机组改造方案。目前125MW改造大多采用此方案。
4．50MW抽汽机组
国产50MW抽汽机组有近100台。液压抽汽调节器、阀门特性的线性化处理困难，不能实现全程解藕。抽汽和功率相互干扰大，
调节品质差。抽汽机组多参数控制，多回路调节，系统跟踪困难，一般不采用电液并存系统，采用纯电调系统更为合理。
阀门管理、线性化处理、系统解藕运算由计算机完成。
50MW抽汽机组可采用高压纯电调系统，也可采用低压纯电调系统。马鞍山钢铁厂50MW抽汽机组改造采用的是高压纯电调系统。
高压纯电调系统改造费用大些。
以上是我们对汽轮机液压控制系统改造的初步看法
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