一、前言
宝钢电厂#1、#2机组汽轮机系进口日本三菱公司上世纪七十年代的产品，该机的控制系统是原由三菱公司配置的电液并存型，即在正常运行时以电调为主，液调备用，电调为模拟式电子调节器，液调采用旋转阻尼全液压调节系统。由于近年来计算机及控制系统的快速发展和不断完善成熟，加之电厂对协调（ccs）、网控（agc）等的要求，使得该机的控制系统已不能适应现代控制策略的要求。为此，宝钢电厂决定采用新华公司低压透平油纯电调deh控制系统，对原控制系统进行改造。经过双方近二年多的共同努力，现改造工作已全部结束，2台机组已分别由2002年6月、2003年12月相继投入运行，达到了预期的效果。本文主要对调节系统改造情况做一介绍，以供同类机组的改造作借鉴。
二、调节保安系统的改造
宝钢电厂的350mw汽轮机设有2只高压主汽门（tv）、2只再热主汽门（rsv）、8只高压调门（gv）、2只中压调门（iv），每只阀门配有一只油动机。油动机为单侧进油，阀门油动机的开启靠油压力，而关闭是靠弹簧力，动力油压为2.1mpa。
调节系统改造为采用deh低压透平油纯电调系统，它由电气和eh液压系统两部分组成，eh系统包括供油系统、伺服系统和保安系统等。改造时液压油源不改，仍用原来的供油系统，油动机也不作更改。中压主汽门仍采用原全开全关方式控制，2个高压主汽门、2个中压调门以及每2个高调门各配一只电液转换器，共计6只电液转换器，保安系统只作部分改造。
现将改造要点简述如下：
1．增加deh－iiia控制器（包括工程师站、操作员站），取消旋转阻尼、主调速器、辅助调速器、负荷限制器、油压增压器、电液比较器、调门电液转换器、主汽门控制器等原有设备。调节系统改由计算机控制。
2．增加6只力矩马达碟阀式电液转换器，使之与2只高压主汽门油动机、8只高压调门油动机、2只中压调门油动机组成一对二配置，即一只电液转换器控制2只油动机。每只电液转换器的控制油路上增设1只压力变送器，共计6只，用作油压反馈信号，输出信号为4～20ma。
3．每只调门油动机加装一只lvdt位移传感器，共12只，作为阀门开度显示。
4．每只电液转换器的控制油路冗余配置2只opc电磁阀，当汽机超速103%nh时，接受deh的信号，快速关闭调门，抑制转速飞升，防止动态超速。
5．增加2只调节座架，每只调节座架上安装3只电液转换器以及压力表、截止阀等。
6．增设2只ast电磁阀，成冗余配置，用于脱扣自动遮断油压。
7．增加6只危急继动器，分别设置在6只电液转换器中，用于紧急情况下卸去各电液转换器控制油，控制各调门油动机，关闭调节汽门。
8．更换润滑油压低、真空低、推力轴承磨损的报警和跳机压力开关。
9．增加2只高压主汽门活动试验电磁阀。
10．增设安全油压力开关2只，供deh作显示及联锁保护之用。
改造前后的控制系统方框图见图1、图2所示。
三、阀门伺服控制系统工作原理
驱动蒸汽阀门伺服系统工作原理是相同的，其工作原理框图见图3所示。
由于本机改造采用一个电液转换器控制2个油动机的方案，所以不取油动机位移作为伺服回路的反馈，而是采用压力变送器，取其电液转换器的控制油压作为负反馈信号。
deh输出的信号到vcc卡，转换为阀位指令，经功放进行电流放大，以驱动电液转换器，将电信号变换为控制油压。控制油压经压力变送器转换为电压信号反馈回来与阀位指令相比较，二者之差经比例放大后，以电流形式（0～400ma）作用在电液转换器上，zui终形成稳定的控制油压，油动机稳定在对应的位置。
两个油动机位移（lvdt）送入功放端子板，进入deh系统，用作显示油动机位置，便于检测机组的运行状况。
变送器整定范围为0～0.4mpa时，对应4～20ma输出。油动机的油压范围为0.16～0.33mpa，对应于deh中的0～指令。
调试时将电液转换器机械零位设定在0.12mpa，即当机组复置后，deh输出指令为0时，油动机控制油压为0.12mpa。当deh输出指令逐渐增大到19.05%，功放板输出电流约为50ma，对应阀门控制油压为0.16mpa，高压调节汽门开始开启。当功放板输出电流约为250ma时，调门开足。
四、电液转换器控制油压流量及响应时间计算
因为本机改造我公司采用一只电液转换器控制二只油动机的方案，对于电液转换器流量及响应时间能否满足要求，电厂方面甚感担忧。为之，我们对其进行了计算分析，现将计算结果简述如下：
1．控制油压流量计算
本机所有油动机其继动器是相同的，油动机继动器泄漏量计算：
控制油压zui小时qmin＝1.25l/min
控制油压zui大时qmax＝1.484l/min
当继动器活塞处于偏心工作情况下，zui大泄漏量可达q′max＝2.339l/min
电液转换器流量：节流孔为d=3mm，碟阀直径d＝19.5mmq＝16.85l/min
由计算结果得出如下结论：一只电液转换器能满足2只油动机继动器工作，2只油动机的泄漏量占电液转换器流量的27.7%。如超过2只以上，由于流量裕度不多，动态时将会影响调节系统的控制性能。
2．响应时间计算
油动机继动器活塞直径：d＝65mm
活塞杆直径：d＝30mm
假定汽机以zui大速率增加转速或加负荷时，按继动器活塞瞬间下移10mm时的容积：
电液转换器zui小流量：q＝16.85l/min
电液转换器动态流量：
式中x为碟阀的位移
因为控制油管道充满油液，所以继动活塞瞬间下移10mm时的响应时间可以估算如下：
汽轮机在实际运行过程中，转速及负荷的增加是比较缓慢的，并且要限制在一定的范围以内，即使在突变过程中，继动器活塞瞬间也不会有10mm这么大的行程变化，所以0.37s时间对汽机转速及负荷控制的响应足以能满足要求。
五、可靠性设计
为了确保机组安全可靠，在方案的设计中，我们不仅使系统力求先进、和简洁，满足控制系统的要求。同时也考虑到机组在工况下的安全性。为此，在系统方案设计时将以下几个方面纳入实施范围：
1．所有电液转换器的控制均设计成失电时使所控制的油动机关闭。即一旦系统失电，电液转换器控制油口打开，各控制油压迅速降低，油动机和阀门在弹簧力的作用下迅速关闭，保证机组安全。
2．ast跳机电磁阀冗余配置。保留原手动跳机油路上的ast电磁阀（s/16）。另外在自动遮断油路上增设2只ast电磁阀（s/9），由于自动遮断油路直接控制危急继动器的动作，即使s/16电磁阀拒动或机械遮断装置中的继动滑阀卡涩，仍能保证机组的安全。
3．opc电磁阀冗余配置。每个调门电液转换器的控制油路上增设2只opc电磁阀，保证机组甩负荷时油动机的动作可靠性和快速性。
4．所有阀门均能通过油动机进行在线活动试验。改造后将原高压主汽门的手动活动试验阀改为遥控电磁阀。各调门的活动试验则通过阀门试验逻辑改变电液转换器控制油压来实现。而中压主汽门活动试验方法仍同改造前。需要说明的是，高、中压阀门试验逻辑均是按下列顺序进行的：关调门→关主汽门→开主汽门→开调门。如果汽机一侧阀门做活动试验，能保证另一侧的所有阀门开启。
5．设计时充分考虑设备的集成化，如将所有的电液转换器、危急继动器、截止门、压力表等统一布置在两个集成块上，分别构成两套调节装置。许多油路连接都设计在集成块内部，以减少外部接管，减少泄漏点，并使安装维护工作量大为降低。
六、结论
1．本机调节系统的原设备油动机为套筒反馈单侧进油油动机，质量好，控制精度高，稳定性好。它开启时靠油压力，关闭靠强力弹簧，故油动机快速关闭时，不受主油泵供油流量的影响，油动机时间常数小，一般为0.3s左右，经甩负荷试验，能满足机组动态性能要求。因此，电厂选择低压透平油纯电调的改造方案是*正确而合适的。
2．由机组改造投运以后的实践证明，两台机组的deh低压透平油纯电调改造获得了成功。这再次证明，采用力矩马达碟阀式电液转换器作为低压透平油纯电调的电液接口元件，不但能达到控制性能的要求，而且完满足机组安全可靠地工作。
3．三菱350mw汽轮机调节系统通过改造，使原来电液并存的复杂的调节系统大为简化，提高了调节系统的调节精度，增加了调节系统的控制功能，进一步提高了机组的自动化控制水平和电厂管理水平，对于机组的安全、经济运行将会发挥很大作用。
4．新华公司*次为进口大容量机组改造采用deh低压透平油纯电调获得的成功经验，为今后其他各种类型机组的改造创造了良好的条件。