学文网【摘要】汽轮机具有转速高、热力参数及转速变化范围大的特点，是热电厂的关键动力设备。热控设备相关技术不断提升，自动化改造的机组均采用了DCS模式，从控制技术看，可以提高机组整体的可控性，保证机炉协调和机组运行安全性。本文论述了汽轮机的结构以及现有的控制技术和手段。
【关键词】汽轮机；数据；DCS；技术；控制
近年来热控设备相关技术不断提升，自动化改造的机组均采用了DCS模式，从控制技术看，实现该模式可提高机组运行安全性。传统下汽轮机是按照运行规程完成的，运行的状态监视依赖于运行人员的经验，控制系统多采用无法制止调节精度低和自动化程度低的缺点。因此，汽轮机在运行中，采取安全有效的保护措施也是必要的。转子转动带动负载做功会影响转速的变化，凝结水温度的变化和真空的变化也会影响转速的变化。汽轮机的控制和管理，很好的实现了控制的有效性，系统工作是实现工厂智能控制和管理的重要一步。维持控制系统的任务是促进机组做功的功率与外界负载相协调，改变汽轮机的功率使之建立新的平衡。
一、DCS与传统方式控制的优势
FCS是在DCS的基础上发展起来的，DCS则代表传统与成熟，以其成熟的发展，完备的功能，确保控制系统DCS相互兼容。控制功能分散，灵活可靠，以及现场信息丰富，增加和完善现场子层设备间的数据通讯功能。实现集中监视、操作和管理。使得管理更能综合化和系统化。采用网络通信技术，这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并解决系统的扩充与升级问题。随着自动化技术的发展，DCS分散控制系统融合计算机技术、实现显示与人机界面技术而成的现代控制系统，采用机械液压控制系统，改变了调节精度低，自动化程度低的缺点，适用于工业汽轮机的性能优良和通用性好，适合现代化生产的要求。
二、DCS系统对对汽轮机的控制和保护
汽轮机DCS系统过程控制的设计，系统监视的汽机运行参数要高，记录事故原因和保护动作发生时间需要完善，实现汽轮机组安全运行和***状态分析。汽机热工系统间信息传递手段基本以硬接线为主，保护热控系统的备品备件安全，建立汽轮机转子应力的机理模型，确保应力极限的计算方法。调节精度和自动化程度，研究汽轮机控制系统可靠性。保护方案的设计应该确定保护策略，传感器信号处理，传感器与控制器的连线和检测点的分布采用计算机高级语言，对DCS系统数据进行操作和管理。
1、自动控制系统
汽轮机DCS系统调速系统是汽轮机控制的主题，转速设定值在上位机人机界面直接输入，通过模拟量输入模块读入实际转速值与转速设定值进行比较来控制汽机转速。汽机设备采用变频器控制转速，以达到控制水位的调节，通过上位机运控按钮，操作汽机设备的运行停止。当操作人员在人际界面按下按钮时，汽轮机的阀门控制指令输出到执行机构等被调节变量的控制，是系统工程师与DEH系统的人机界面。操作员给出汽轮机的控制目标等各种控制指令，完成供油系统，以调节汽轮机各蒸汽进汽阀的开度。危急遮断时，控制系统或汽轮机保护系统发出的指令，紧急关闭调节阀；当汽轮机机械超速等动作引起汽轮机安全油泄去时，危急遮断系统紧急蒸汽进汽门，汽轮机紧急跳闸。因此，必须对原来的控制手段进行改造才能提高汽轮机的工作效率和可靠性。上位机通过网络控制远程设备的启动停止，当操作人员按下急停按钮或汽机故障停机时，根据PLC数字量输出模块输出数字量控制高压油关断主汽阀而停机。汽轮机DCS系统的数据采集是本系统工作的依据，通过压力、温度和位移传感器及变送器将信号输入给输入模块。计算机对数据进行存储和管理，采用工业组态软件WINCC来完成设计工作，实现远程控制系统的操作手段。
2、紧急跳闸保护系统
为了提供控制系统的安全，DCS系统设备本身出现问题时，如有设置保护措施，可以及时有效的把过载电流导入大地，从而保护系统安全。采用两路互相***的电源供电、跳闸失电跳闸动作方式，建立互相隔离和双卡并联运行的方式，在开关量输入卡件时，可避免拒动和误动，保证系统两路电源均丧失时，实现保护功能的拒动。采用失电跳闸的保护方式，更换会造成其输出状态翻转，输出卡件要分层布置。各层供电装置相互***，防止造成汽轮机跳闸保护的拒动和误动。其中模拟信号本身也要有效接地。有效的消除电子噪声干扰，为系统本身提供良好的公共信号参考点，防止造成设备的损坏和人员的触点伤害。
3、汽轮机控制算法和策略组态
通过系统网络***至相应的PS、FC及操作站OS中，可帮助工程师迅速查找对应的变量位号及操作画面。同一工程软件完成控制策略组态，采用项目树使得程序生成灵活、统一的系统全局数据库 。运行在管理PC机上的生产数据用途更加广泛，可靠性更高。系统控制是以速度为主控参数、干扰因素，当机械输出功率不能及时调节时，可以保证汽轮机在空载至满载的额定转速下稳定运行，实际转速也就等于转速的给定值，控制器的输出不变。驱动调节进汽调节汽阀的开度，以调节发电机的输出功率。调整功率反馈通道，控制回路进行改造，将速度传感器安装在汽轮机外壳的机头上，两块用在控制系统用于显示和累积。改进后的控制系统使汽轮机机组抗干忧性更强，运行更稳定，操作维护更方便。
参考文献
[1]王常力.分布式控制系统（DCS）设计与应用实例[M].北京：电子工业出版社，2004
[2]康松，杨建民，胥建群.汽轮机原理.北京：中国电力出版社，1992.06.
[3]古俊杰，丁常富.汽轮机控制、监视和保护[M].第一版.北京：中国电力出版社，2002.
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