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【摘要】汽轮机调速系统是发电厂的核心系统，无论对于火力发电还是核电，调速系统都是决定电厂稳定发供电的重要环节。较早期的汽轮机都是全液压调节，随着计算机技术的发展，发电厂自动化程度得到了飞速的提高，调节系统由液压发展到电液并存，再到今天的各类数字电液调节系统（DEH）。本文主要介绍、比较和研究目前国内各种类型的汽轮机数字电液调节系统的原理、特点以及应用情况。
【关键词】DDV阀；REXA执行器；伺服阀；CPC
1、概况
目前，国内各级机组所应用的不同类型的调节系统都是由数字控制器和液压伺服机构组成的数字电液调节系统（DEH），基于液压部分（EH系统）分类可以分为高压抗燃油伺服阀EH系统、REXA执行器型EH系统、低压透平油DDV阀EH系统、抗磨油DDV阀EH系统、伍德瓦特CPC型EH系统、Voith阀EH系统、TM25EH系统等。下面就国内应用较为广泛的几种系统进行分析和研究。
2、高压抗燃油伺服阀EH系统
3、DDV阀低压透平油EH系统
DDV阀电液伺服放大机构由DDV阀、精密滤油器、可调节流阀等液压设备组成。如图2所示，压力油经过精密双筒滤油器进入DDV阀，双冗余的LVDT作为油动机行程反馈信号，与DEH阀位指令比较运算，经过伺服卡将信号放大，作用于DDV阀。DDV阀将电信号转变为液压信号，改变油动机脉动油压（Pm），从而改变错油门的位置使油动机动作，通过LVDT反馈形成闭环，实现阀门开度的控制。OPC电磁阀动作时，快速泄放脉动油，油动机实现快速关闭功能。同时，脉动油与危急遮断滑阀连接，机组跳闸时同时泄放脉动油，快速关闭调门，实现停机。
4、DDV阀抗磨油EH系统
该系统工作原理与高压抗燃油伺服阀EH系统类似，只是工作介质为抗磨油，应用在小型机组的改造中，保安系统采用原有的透平油系统，而只有调速部分采用这套独立油源以及油动机机构（如图3所示）。调速系统是独立于主油系统之外的，可以避免因主油系统造成的油源干扰和污染，但必须保证自身独立系统的清洁度，而且不具有抗燃烧功能。
5、REXA执行器型EH系统
REXA执行器力驱动机构由REXA执行器、杠杆反馈机构、错油门和油动机组成。如图4所示，DEH电控系统将指令（可接受4-20mA标准信号）发送给REXA执行器，REXA执行器接受指令后向上或向下动作，通过错油门和杠杆的反馈作用，油动机跟随REXA执行器运动，完成负荷或转速控制。机组甩负荷时，通过OPC电磁阀及过渡阀迅速泄放错油门滑阀下部压力油，错油门滑阀在其上、下油压差的作用下，迅速偏离中间位置，关闭调速汽门，抑制机组转速的过渡飞升。
6、CPC型EH系统
从主控单元开出的总的阀位（伺服油动机的）指令0～100%，对应4～20mA输出，该信号即为压力给定，经内部的250Ω电阻转换成1～5VDC电压信号。压力给定与压力反馈进行比较，其偏差经压力PID计算，输出一个内部的阀位参考信号；该参考信号与内部的阀位反馈进行比较，再经过内部的阀位PID计算，输出一个控制执行器的指令；该指令经过驱动放大，控制CPC内部液压滑阀的位置；滑阀位置的改变即可引起CPC输出压力的改变，不同压力对应油动机不同的位置，从而来调整机组的转速和负荷，工作原理如图5所示。
7、几种EH液压驱动系统的比较
按照电液转换工作原理进行分类，可以分为伺服液压放大型、液压驱动型、力驱动型。
在抗油质污染能力比较中，REXA执行器无需外供控制油源，系统抗油质污染能力是所有类型系统中最强的。采用DDV阀和CPC阀作为电液转换器的电液放大执行机构，需外供控制油源，易受油质污染，发生卡涩、拒动，并可致使执行机构摆动、突关、突开或拒动等故障，因而，系统抗油质污染能力相对最弱。
在抗油源波动干扰能力比较中，REXA执行器液压系统为机械力传递控制信号的力平衡系统，无需脉动油传递控制信号，所以系统油压的波动对滑阀的静态平衡无任何影响，其抗油压干扰能力最高。液压驱动型EH系统抗油压波动干扰能力最弱。
在定位精度与系统稳定性比较中，由于力驱动型EH系统的执行机构采用杠杆反馈、大力矩平衡系统，力驱动执行机构视为刚性结构，定位精度不受机械摩擦、电源、油压及油温等条件的影响。另外，REXA执行器出现任何故障，油动机环节均不受影响，仍能稳定维持阀位。因而，REXA执行器EH系统具有定位精度高、稳定性好、抗干扰能力强以及系统运行可靠性高等特点。
8、结论
高压抗燃油伺服阀EH系统主要应用于300MW及以上容量的大型机组，尽管其系统复杂、维护量大、抗污染能力差，但因为油动机出力大、体积小、工质抗燃烧等优点，在一定时期内仍然是大机组EH系统的主要型式。DDV阀、CPC低压透平油EH系统主要应用于小型机组，属于经济型电调系统，但是该系统稳定性差，系统维护量大，抗干扰能力差。相反，REXA执行器作为一种新型的电液转换器，具有高抗污染能力、高抗干扰能力、系统简单可靠、免维护、故障保位、可在线更换等突出的优点，在实践中不断得到用户的认可，它的应用提高了DEH系统的各项品质，为各级容量汽轮机组DEH系统的发展注入了新的活力。
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]周世昌.液压系统设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3]叶荣学.汽轮机调节[M].北京：水利水电出版，1988.
作者简介
范志强（1978—），男，汉族，工学硕士，毕业于东北大学，从事热工控制技术及机电液一体化技术的研究。
【关键词】DDV阀；REXA执行器；伺服阀；CPC
1、概况
目前，国内各级机组所应用的不同类型的调节系统都是由数字控制器和液压伺服机构组成的数字电液调节系统（DEH），基于液压部分（EH系统）分类可以分为高压抗燃油伺服阀EH系统、REXA执行器型EH系统、低压透平油DDV阀EH系统、抗磨油DDV阀EH系统、伍德瓦特CPC型EH系统、Voith阀EH系统、TM25EH系统等。下面就国内应用较为广泛的几种系统进行分析和研究。
2、高压抗燃油伺服阀EH系统
3、DDV阀低压透平油EH系统
DDV阀电液伺服放大机构由DDV阀、精密滤油器、可调节流阀等液压设备组成。如图2所示，压力油经过精密双筒滤油器进入DDV阀，双冗余的LVDT作为油动机行程反馈信号，与DEH阀位指令比较运算，经过伺服卡将信号放大，作用于DDV阀。DDV阀将电信号转变为液压信号，改变油动机脉动油压（Pm），从而改变错油门的位置使油动机动作，通过LVDT反馈形成闭环，实现阀门开度的控制。OPC电磁阀动作时，快速泄放脉动油，油动机实现快速关闭功能。同时，脉动油与危急遮断滑阀连接，机组跳闸时同时泄放脉动油，快速关闭调门，实现停机。
4、DDV阀抗磨油EH系统
该系统工作原理与高压抗燃油伺服阀EH系统类似，只是工作介质为抗磨油，应用在小型机组的改造中，保安系统采用原有的透平油系统，而只有调速部分采用这套独立油源以及油动机机构（如图3所示）。调速系统是独立于主油系统之外的，可以避免因主油系统造成的油源干扰和污染，但必须保证自身独立系统的清洁度，而且不具有抗燃烧功能。
5、REXA执行器型EH系统
REXA执行器力驱动机构由REXA执行器、杠杆反馈机构、错油门和油动机组成。如图4所示，DEH电控系统将指令（可接受4-20mA标准信号）发送给REXA执行器，REXA执行器接受指令后向上或向下动作，通过错油门和杠杆的反馈作用，油动机跟随REXA执行器运动，完成负荷或转速控制。机组甩负荷时，通过OPC电磁阀及过渡阀迅速泄放错油门滑阀下部压力油，错油门滑阀在其上、下油压差的作用下，迅速偏离中间位置，关闭调速汽门，抑制机组转速的过渡飞升。
6、CPC型EH系统
从主控单元开出的总的阀位（伺服油动机的）指令0～100%，对应4～20mA输出，该信号即为压力给定，经内部的250Ω电阻转换成1～5VDC电压信号。压力给定与压力反馈进行比较，其偏差经压力PID计算，输出一个内部的阀位参考信号；该参考信号与内部的阀位反馈进行比较，再经过内部的阀位PID计算，输出一个控制执行器的指令；该指令经过驱动放大，控制CPC内部液压滑阀的位置；滑阀位置的改变即可引起CPC输出压力的改变，不同压力对应油动机不同的位置，从而来调整机组的转速和负荷，工作原理如图5所示。
7、几种EH液压驱动系统的比较
按照电液转换工作原理进行分类，可以分为伺服液压放大型、液压驱动型、力驱动型。
在抗油质污染能力比较中，REXA执行器无需外供控制油源，系统抗油质污染能力是所有类型系统中最强的。采用DDV阀和CPC阀作为电液转换器的电液放大执行机构，需外供控制油源，易受油质污染，发生卡涩、拒动，并可致使执行机构摆动、突关、突开或拒动等故障，因而，系统抗油质污染能力相对最弱。
在抗油源波动干扰能力比较中，REXA执行器液压系统为机械力传递控制信号的力平衡系统，无需脉动油传递控制信号，所以系统油压的波动对滑阀的静态平衡无任何影响，其抗油压干扰能力最高。液压驱动型EH系统抗油压波动干扰能力最弱。
在定位精度与系统稳定性比较中，由于力驱动型EH系统的执行机构采用杠杆反馈、大力矩平衡系统，力驱动执行机构视为刚性结构，定位精度不受机械摩擦、电源、油压及油温等条件的影响。另外，REXA执行器出现任何故障，油动机环节均不受影响，仍能稳定维持阀位。因而，REXA执行器EH系统具有定位精度高、稳定性好、抗干扰能力强以及系统运行可靠性高等特点。
8、结论
高压抗燃油伺服阀EH系统主要应用于300MW及以上容量的大型机组，尽管其系统复杂、维护量大、抗污染能力差，但因为油动机出力大、体积小、工质抗燃烧等优点，在一定时期内仍然是大机组EH系统的主要型式。DDV阀、CPC低压透平油EH系统主要应用于小型机组，属于经济型电调系统，但是该系统稳定性差，系统维护量大，抗干扰能力差。相反，REXA执行器作为一种新型的电液转换器，具有高抗污染能力、高抗干扰能力、系统简单可靠、免维护、故障保位、可在线更换等突出的优点，在实践中不断得到用户的认可，它的应用提高了DEH系统的各项品质，为各级容量汽轮机组DEH系统的发展注入了新的活力。
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]周世昌.液压系统设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3]叶荣学.汽轮机调节[M].北京：水利水电出版，1988.
作者简介
范志强（1978—），男，汉族，工学硕士，毕业于东北大学，从事热工控制技术及机电液一体化技术的研究。