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摘 要：本文从以下方面分析了汽轮机升速控制系统：转速信号的采集处理和目标转速，使汽轮机升速控制技术更完善。
关键词：汽轮机;升速;控制
汽轮机控制的最重要的一点即是升速控制，由于机组系统复杂，升速控制的稳定与否直接影响到整个汽轮发电机组的稳定性，上个世纪汽轮机的转速控制基本上都是由液压调速系统构成的，该系统结构复杂，在机组投运前的调试难度相当大，而且其运行的可靠性比较底，维护也十分的不方便。目前调速系统已经进入了一个崭新的阶段，不论是控制精度、自动化程度、维护方便程度都到了一个相当的高度。
1、升速控制目前也有多种不同的方式，最终控制系统都将能把机组转速控制在我们的目标转速值上，其控制精度在千分之一以内，按照国内网频50Hz计算，汽轮机的并网转速也就是我们控制的目标转速为3000r/min，实际上在机组参数稳定后，我们的控制系统基本上可以把转速控制在3000r/min±2r/min以内。目前我们国内600MW等级以下的机组基本上都采用该控制方式。实践证明该种控制方式是切实可行的。作为1000MW等级的机组，我们仍然可以考虑采用这样的控制方式，虽然如此，该方式也有其不利的地方，汽轮发电机组的转速虽然得到了有效的控制，但是汽轮机升速的加速过程无法得到有效的控制，汽轮機的运行必须是平稳的，不允许较大的波动，虽然我们在转速闭还控制中做了相应的处理，但是却没有从根本上解决问题，当然这与系统本身的特性有很大的关系，最主要的是实际加速度的测量比较困难，目前我们采用的基本上都是软件测量法，即两个测量周期的差值进行计算得出，该方法测得的加速度准确与否主要取决于控制器本身的性能及信号采集系统的可靠性和快速性，目前我们常规控制系统的控制周期一般的都是100ms，只有日立的控制系统的控制周期在30 ms以内，因此，我们在1000MW等级的汽轮机控制系统选用了日立的系统，采用该系统，结合该系统的性能，我们在这转速闭还控制的基础上增加了加速度控制，该控制方式的优点在于我们不仅仅只控制汽轮机转速，我们把汽轮机的加速度也同时进行了控制，使得机组的加速过程得到了有效的控制。鉴于加速度采集的难度，在升速初期，我们直接采用了加速度控制，只有在实际转速接近目标转速时，我们才切换到采用转速闭环控制。
2、控制回路及控制功能
DEH 控制系统的控制回路及其功能，不仅仅局限于液压转速调节系统的翻版，而是考虑到电厂综合自动化对汽轮机调节的要求来进行设计的。此外，由于采用了微机控制装置，在设计思想上应尽量把对整个控制装置（包括发讯器及执行机构）的运行状态纳入到微机的监视范围中。基于这种考虑，在MACS DEH中设计了如下的控制回路和控制功能。
2.1控制回路
控制回路包括：转速控制，频率控制，功率控制（功控），调节阀门开度控制（阀控），机前主汽压控制（压控），汽压及真空保护控制，防超速保护控制，装置等。
1）转速控制回路。转速控制回路中包括转速目标值给定，转速变化率给定，转速参考值给定，转速的PI调节器，转速测量及三取二逻辑与相应的逻辑回路，本回路承担汽轮发电机组的转子转速控制任务。2）功率控制回路。功率控制回路中包括目标功率值给定，功率变化率给定，功率参考值给定，机组一次调频对功率参考值给定的修正，最大功率限制及限制值给定，主蒸汽压力变化率对功率参考值的修正，电功率测量及二选大逻辑，功率PI调节器，一次调频限制及汽压修正功率给定的投切等。3）阀门开度控制回路。阀门开度控制回路包括目标阀门开度值给定，开度变化率给定，开度参考值给定，左右高压油动机开度测量及大选逻辑和开度PI调节器。4）机前主汽压控制回路。机前主汽压控制回路包括机前主汽压给定，主汽压测量及大选逻辑和压力PI 调节器。5）气压及真空保护控制回路。包括气压保护值设定PV及此设定值对实际气压P减去一常量PV 信号的跟踪，即当气压保护回路不投时PV 始终等于P -PV。气压保护PI调节器和气压保护的投切回路。真空保护回路包括真空度测量，函数变换和真空保护的投切回路。6）防超速保护（OPC）控制回路。MACS DEH装置中共有三处设置了OPC保护功能，第一处在功率放大器中，第二处在DEH模件中，第三处在I/O控制站主控模件中。
2.2系统控制功能
大范围转速闭环控制功能
自动升速控制。根据机组的四种温度状态：冷态（t 120 c），温态（120 ct 300 c），热态（300 ct 450 c）和极热态（t 450 c），对应设置了不同的四条升速曲线，司机按下某一温度状态和升速“自动”按钮，并给出启机指令（按启机按钮）后，转速控制器将机组由0转/分自动提速到3000转/分，其间，到达暖机转速后的暖机（如500转/分，1000转/分）指令，暖机时间（ t1，t2）设定，暖机时间已到后的再升速和到达临界转速区（ nc）后的冲临界加速率的切换都将自动进行，无需司机干预，直到机组升速到3000转/分。
3、转速信号的采集处理
对于转速信号的采集，为了信号的准确可靠，我们采用三冗余的模式，现场采用三个转速探头进行信号采集。通常在机组的前箱部分有一个与转子连接在一起的测速齿盘，相应的设计有安装转速探头的测速支架，测速支架的作用即是固定转速探头。在安装时一般都要求转速探头的端部距离测速齿盘齿顶的距离为0.8～1.2mm，如果距离过大，则感应电势越小，其抗干扰的能力也就越低，如果距离太小，探头端部容易与测速齿盘齿顶产生摩擦碰撞，使得测速元件损坏，因无法采集转速信号而造成重大事故。转速探头的种类也比较多，但是在汽轮机控制上目前采用两种探头，一种是电涡流探头，一种是磁阻式探头，通常我们的转速处理模件在转速输入时都有一定的门槛电压值，而在低转速时探头感应的电压值是相当低的，因此一般在低转速时我们的转速模件通常很难检测到转速。相比之下电涡流探头由于增加了一级前置放大，其输出的感应电压经过放大后再进入转速处理模件，因此采用电涡流探头我们可以检测到很低的转速值，其性能更高，但是价格也比较高。在大功率汽轮机的控制中，我们首选的是电涡流探头，该探头可以检测到盘车转速，通常盘车转速小于 4 r/min。而 1000MW 机组的盘车转速为 2.5 r/min，而磁阻式探头一般要 30 r/min 以上才能检测到。
当齿盘随主轴转动时，探头的铁芯与齿盘之间的间隙便不断的变化，每经过一齿，气隙磁阻变化一次，磁路的磁通量也随之变化，套在铁芯上的线圈就感应出一个交变波形电势，此感应电势即为测速探头的输出信号。
设齿盘齿数为 z，汽轮机轴的转速为 n，则输出信号的频率为： 当齿数一定时，频率 f 与汽轮机的转速 n 成正比。因此，只要测得频率 f，就可以计算得出被测转速 n。
对于转速信号这种汽轮机控制中非常重要的信号，我们都设计为三重冗余的模式。
转速信号进入控制系统后，需要进行逻辑三取二处理，同时进行信号质量的检测，最后输出实际的汽轮机转速同时给出转速信号质量的状态。
4、结束语
汽轮机升速控制系统是一个重要的研究课题，它直接关系到机组的整体性能和效率的提高，计算机技术在电厂中的广泛应用，使汽轮机升速控制系统技术变得更为完善，从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制，为汽轮机阀门管理精度的提高打下了坚实的基础。
参考文献 ：
[1] 张爽.浅析汽轮机技术的发展及其前景分析[J].现代工业经济和信息化，2014，13：107-108.
[2] ArminDrosdziok，张云.汽轮机技术发展的现状与未来[J].上海汽轮机，1998，03：46-50.
[3] 张素心.汽轮机技术的发展与前景[J].上海汽轮机，2002，04：1-6.
[4] 王美玉，汪洋.大功率核电汽轮机的技术发展[J].汽轮机技术，1995，04：210-214.
关键词：汽轮机;升速;控制
汽轮机控制的最重要的一点即是升速控制，由于机组系统复杂，升速控制的稳定与否直接影响到整个汽轮发电机组的稳定性，上个世纪汽轮机的转速控制基本上都是由液压调速系统构成的，该系统结构复杂，在机组投运前的调试难度相当大，而且其运行的可靠性比较底，维护也十分的不方便。目前调速系统已经进入了一个崭新的阶段，不论是控制精度、自动化程度、维护方便程度都到了一个相当的高度。
1、升速控制目前也有多种不同的方式，最终控制系统都将能把机组转速控制在我们的目标转速值上，其控制精度在千分之一以内，按照国内网频50Hz计算，汽轮机的并网转速也就是我们控制的目标转速为3000r/min，实际上在机组参数稳定后，我们的控制系统基本上可以把转速控制在3000r/min±2r/min以内。目前我们国内600MW等级以下的机组基本上都采用该控制方式。实践证明该种控制方式是切实可行的。作为1000MW等级的机组，我们仍然可以考虑采用这样的控制方式，虽然如此，该方式也有其不利的地方，汽轮发电机组的转速虽然得到了有效的控制，但是汽轮机升速的加速过程无法得到有效的控制，汽轮機的运行必须是平稳的，不允许较大的波动，虽然我们在转速闭还控制中做了相应的处理，但是却没有从根本上解决问题，当然这与系统本身的特性有很大的关系，最主要的是实际加速度的测量比较困难，目前我们采用的基本上都是软件测量法，即两个测量周期的差值进行计算得出，该方法测得的加速度准确与否主要取决于控制器本身的性能及信号采集系统的可靠性和快速性，目前我们常规控制系统的控制周期一般的都是100ms，只有日立的控制系统的控制周期在30 ms以内，因此，我们在1000MW等级的汽轮机控制系统选用了日立的系统，采用该系统，结合该系统的性能，我们在这转速闭还控制的基础上增加了加速度控制，该控制方式的优点在于我们不仅仅只控制汽轮机转速，我们把汽轮机的加速度也同时进行了控制，使得机组的加速过程得到了有效的控制。鉴于加速度采集的难度，在升速初期，我们直接采用了加速度控制，只有在实际转速接近目标转速时，我们才切换到采用转速闭环控制。
2、控制回路及控制功能
DEH 控制系统的控制回路及其功能，不仅仅局限于液压转速调节系统的翻版，而是考虑到电厂综合自动化对汽轮机调节的要求来进行设计的。此外，由于采用了微机控制装置，在设计思想上应尽量把对整个控制装置（包括发讯器及执行机构）的运行状态纳入到微机的监视范围中。基于这种考虑，在MACS DEH中设计了如下的控制回路和控制功能。
2.1控制回路
控制回路包括：转速控制，频率控制，功率控制（功控），调节阀门开度控制（阀控），机前主汽压控制（压控），汽压及真空保护控制，防超速保护控制，装置等。
1）转速控制回路。转速控制回路中包括转速目标值给定，转速变化率给定，转速参考值给定，转速的PI调节器，转速测量及三取二逻辑与相应的逻辑回路，本回路承担汽轮发电机组的转子转速控制任务。2）功率控制回路。功率控制回路中包括目标功率值给定，功率变化率给定，功率参考值给定，机组一次调频对功率参考值给定的修正，最大功率限制及限制值给定，主蒸汽压力变化率对功率参考值的修正，电功率测量及二选大逻辑，功率PI调节器，一次调频限制及汽压修正功率给定的投切等。3）阀门开度控制回路。阀门开度控制回路包括目标阀门开度值给定，开度变化率给定，开度参考值给定，左右高压油动机开度测量及大选逻辑和开度PI调节器。4）机前主汽压控制回路。机前主汽压控制回路包括机前主汽压给定，主汽压测量及大选逻辑和压力PI 调节器。5）气压及真空保护控制回路。包括气压保护值设定PV及此设定值对实际气压P减去一常量PV 信号的跟踪，即当气压保护回路不投时PV 始终等于P -PV。气压保护PI调节器和气压保护的投切回路。真空保护回路包括真空度测量，函数变换和真空保护的投切回路。6）防超速保护（OPC）控制回路。MACS DEH装置中共有三处设置了OPC保护功能，第一处在功率放大器中，第二处在DEH模件中，第三处在I/O控制站主控模件中。
2.2系统控制功能
大范围转速闭环控制功能
自动升速控制。根据机组的四种温度状态：冷态（t 120 c），温态（120 ct 300 c），热态（300 ct 450 c）和极热态（t 450 c），对应设置了不同的四条升速曲线，司机按下某一温度状态和升速“自动”按钮，并给出启机指令（按启机按钮）后，转速控制器将机组由0转/分自动提速到3000转/分，其间，到达暖机转速后的暖机（如500转/分，1000转/分）指令，暖机时间（ t1，t2）设定，暖机时间已到后的再升速和到达临界转速区（ nc）后的冲临界加速率的切换都将自动进行，无需司机干预，直到机组升速到3000转/分。
3、转速信号的采集处理
对于转速信号的采集，为了信号的准确可靠，我们采用三冗余的模式，现场采用三个转速探头进行信号采集。通常在机组的前箱部分有一个与转子连接在一起的测速齿盘，相应的设计有安装转速探头的测速支架，测速支架的作用即是固定转速探头。在安装时一般都要求转速探头的端部距离测速齿盘齿顶的距离为0.8～1.2mm，如果距离过大，则感应电势越小，其抗干扰的能力也就越低，如果距离太小，探头端部容易与测速齿盘齿顶产生摩擦碰撞，使得测速元件损坏，因无法采集转速信号而造成重大事故。转速探头的种类也比较多，但是在汽轮机控制上目前采用两种探头，一种是电涡流探头，一种是磁阻式探头，通常我们的转速处理模件在转速输入时都有一定的门槛电压值，而在低转速时探头感应的电压值是相当低的，因此一般在低转速时我们的转速模件通常很难检测到转速。相比之下电涡流探头由于增加了一级前置放大，其输出的感应电压经过放大后再进入转速处理模件，因此采用电涡流探头我们可以检测到很低的转速值，其性能更高，但是价格也比较高。在大功率汽轮机的控制中，我们首选的是电涡流探头，该探头可以检测到盘车转速，通常盘车转速小于 4 r/min。而 1000MW 机组的盘车转速为 2.5 r/min，而磁阻式探头一般要 30 r/min 以上才能检测到。
当齿盘随主轴转动时，探头的铁芯与齿盘之间的间隙便不断的变化，每经过一齿，气隙磁阻变化一次，磁路的磁通量也随之变化，套在铁芯上的线圈就感应出一个交变波形电势，此感应电势即为测速探头的输出信号。
设齿盘齿数为 z，汽轮机轴的转速为 n，则输出信号的频率为： 当齿数一定时，频率 f 与汽轮机的转速 n 成正比。因此，只要测得频率 f，就可以计算得出被测转速 n。
对于转速信号这种汽轮机控制中非常重要的信号，我们都设计为三重冗余的模式。
转速信号进入控制系统后，需要进行逻辑三取二处理，同时进行信号质量的检测，最后输出实际的汽轮机转速同时给出转速信号质量的状态。
4、结束语
汽轮机升速控制系统是一个重要的研究课题，它直接关系到机组的整体性能和效率的提高，计算机技术在电厂中的广泛应用，使汽轮机升速控制系统技术变得更为完善，从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制，为汽轮机阀门管理精度的提高打下了坚实的基础。
参考文献 ：
[1] 张爽.浅析汽轮机技术的发展及其前景分析[J].现代工业经济和信息化，2014，13：107-108.
[2] ArminDrosdziok，张云.汽轮机技术发展的现状与未来[J].上海汽轮机，1998，03：46-50.
[3] 张素心.汽轮机技术的发展与前景[J].上海汽轮机，2002，04：1-6.
[4] 王美玉，汪洋.大功率核电汽轮机的技术发展[J].汽轮机技术，1995，04：210-214.