汽轮机数字电液一体化控制系统关键技术研究及工程应用

     该项目属于发电及电站工程学科领域,涉及自动控制、计算机技术、液压传动技术、热能动力等多个相关专业。该项目以解决汽轮机数字电液一体化控制系统(DEH控制系统)实际应用中遇到的典型技术问题,改善DEH控制系统的性能指标,最终达到提高国产化DEH控制系统竞争力为目标。主要研究内容如下:
    1. 将传统液压油动机改造为数字电液伺服油动机。首先遇到的是液力弹簧式油动机。用DDV阀采用分压原理生成二次脉动油压,增加LVDT作油动机行程反馈。由模拟伺服控制电路实现伺服油动机闭环反馈控制。在实际工程中通过增大滑阀阻尼解决了油动机高频震荡问题。后来在小机组改造过程中遇到了机械弹簧式油动机。采用了DDV阀续流分压、VOITH阀断流式二次脉动油路。在实际工程中通过DDV阀有压回油、增加蓄能器甚至直接改为液力弹簧式滑阀,增大滑阀阻尼解决了由于寄生反馈造成的油动机低频震荡问题。
    2. 在改造油动机滑阀套筒的过程中首创了机械就中滑阀的设计技术。通过专门设置的导向突肩实现导向就中功能。并且通过精心设计滑阀的几何尺寸、加工工艺,确保滑阀的形位公差。最终保证制造出的油动机滑阀动、静态性能指标满足电液油动机性能需要,并且到达行业先进水平。
    3. 为了解决模拟伺服控制器调整麻烦、故障率较高的问题,开发了成功数字伺服控制器。采用FPGA管理A/D、D/A转换器,并且在FPGA中直接完成油动机行程反馈比较放大功能,大大缩短了伺服回路信号的响应时间。通过软件组态可方便地修改各种伺服控制参数。
    4. 采用电液集成设计技术发明了自容式油动机。自容式式油动机将油源站及伺服油动机统一设计在一起。具有高压抗燃油型油动机的动态性能,且可标准化、批量化生产。解决了低压透平油改造工程量巨大的问题。而且具有节能、环保的优点。
    5. 将DEH控制逻辑中的一次调频转速反馈回路算法独立出来,设置一个快速转速反馈调节任务,有效地解决了孤立电网调频问题。
    6. 在超速限制OPC逻辑中引入加速度大OPC功能,不但避免了由于103%超速OPC功能造成的系统震荡问题,而且可更加有效地限制甩负荷转速超调量。
    项目提升了DEH控制系统的技术水平,其主要性能指标完全达到了国际先进水平,有力保障了发电机组的安全稳定运行,促进了本行业的科技进步,提供了国产化DEH控制系统的竞争力。为今后低压电调改造、治理抗燃油环境污染问题、解决孤立电网频率稳定性等问题积累了宝贵经验,具有极高的应用推广价值。