1企业现场概况某企业8#汽轮发电机机组属于12 MW抽凝改造式背压汽轮发电机组，采用高调作为群阀提板式配汽方式，有1个高调门，通过1个带三脚架调门油动机驱动，调速系统为低压纯电调控制系统。汽轮机数字电液控制系统(DEH)电控部分为DEH-V系统，液压部分为电液伺服控制系统（DDV阀）做先导阀（输入信号为±10 mA）-错油门控制方式，错油门为油压平衡式。机组存在高调门晃动问题，优化调速系统的改善效果不明显。机组每次开机前均需要花费较长时间对调门进行整定，且开机后依旧晃动严重，通过不断调整DDV阀集成块节流阀可以勉强实现开机。高调门晃动严重时，发电机负荷在4 MW左右波动，可能出现负荷从7 MW直接甩到0的情况，对高压系统的冲击较大。主油泵工作油压为1.98 MPa，高调油动机直径为200 mm，活塞杆直径为80 mm，行程为100.5 mm，油缸容积为3 L，双抽汽调门已拆除，改为背压。DDV-控制错油门每次检修后均需要调整参数，对调试人员水平的要求非常高。系统运行几年后普遍出现转速和功率调节误差较大的现象。指令信号与油动机反馈信号具有偏差，严重时发生油动机动作迟缓问题，动作不跟随指令调节，指令信号发出关门指令时门关不到位。出现错油门卡涩、油动机有前冲现象。抽汽门波动较大，无法投运。现象可能减少关键元件的使用寿命，严重时会对汽轮机和电机造成冲击，甚至威胁机组安全。2问题原因分析DDV阀-错油门低压控制系统工作原理如图1所示。正常控制时，DDV阀接受DEH阀位控制（VCC）的控制信号，使阀芯移动，改变A或B油口的排油面积，使脉冲油压发生变化，通过油动机滑阀控制油动机活塞上下运动，从而改变阀门的开度，以改变机组的转速或功率。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F001图1DDV阀-错油门低压控制系统工作原理DEH系统发出的指令信号使DDV阀的阀芯产生位移开度，开度与进油阻尼孔及回油调节阀共同作用，产生液压力作用在错油门阀芯底端，与顶端的恒压力平衡，使错油门阀芯处于中位，油动机活塞即油缸保持不动时的开度是DDV阀零位工作点，DDV阀的阀芯在零位工作点左右移动，油缸上下运动。DDV阀属于偏置式调节压力方式，其缺点是系统压力或油温变化会引起零位工作点偏移，产生系统性偏差。难点为控制系统要在静态高压油泵为系统供油的情况下进行参数调试整定，机组运行时主油泵为系统供油，高压油泵与主油泵的压力差会使DDV阀零位工作点产生漂移，进而引起系统指令信号与油缸反馈信号存在偏差，使转速或功率产生波动。主油泵和高压油泵的压力不可能相同，且主油泵压力必须略高于高压油泵压力，确保油泵间的平稳切换。工作人员也可以在机组运行时进行参数整定，运行时的系统功率调节平稳，但在冲转时存在转速不稳现象，停机时油动关闭可能不到位。低压油系统中，DDV阀用油经过精滤网，只对DDV阀的用油进行过滤，主油路需要与润滑油共用油源，无法保证油质；错油门和油缸用油与润滑油一样，使用过程中，油含有杂质导致错油门滑阀动作卡涩，影响转速和负荷的控制。3改进方案对比3.1高压独立油站方案高压独立油站调节方案去除原有液调系统，增加高压油站油源取代原有主油泵低压油源，新增加高压油缸替代原低压油缸。高压独立油站调节方案用于小机组的独立油站时，使用简装版的高压油站的成本仍较高。受到成本限制，工程中普遍将独立油站做成简易型装置，系统压力在9~14 MPa之间循环，DEH参数只能在11.5 MPa中间压力值下整定，DEH无法工作在最优参数状态，极大地抵消了高压带来的性能优势。系统普遍采用单蓄能器供油，损坏时无法保证调门快关。随着汽轮机功率的增大和蒸汽参数的提高，汽轮机转子的“重量”越来越轻。利用转子飞升时间常数描述转子的“重量”，200 MW机组的转子飞升时间常数为7~8 s；25 MW机组的转子飞升时间常数为10~12 s。针对小机组，调节系统动态响应速度过快无意义，实际应用发现低压系统频响能够满足需求。针对带三脚架的提板式蒸汽阀汽轮机，调节机构惯量较大，采用高压系统也不可能获得高响应速度，反而存在高压容易漏油、使用维护要求高等弊端。因此，小汽轮机采用独立油站方案时，达不到大机组汽轮机高压调速系统的调节效果，实际使用时，拉阀具有迟缓现象。3.2集成式调节阀（DPDV阀）方案集成式调节阀方案仅保留原系统的油缸，原有液调机构全部去除。集成式调节阀方案的工作原理与独立油站方案相同，但油源采用原主油泵低压油源，油缸仍然采用原系统油缸。方案原有保安系统不变，去除原错油门阀芯和阀套，在原错油门位置增加导油圆柱，用于将阀驱动油导入油缸。增加阀安装油路块，与导油圆柱连接在一起，用于安装集成式调节阀。增加蓄能器组件，用于快关补油。将滤油器出油管路截断加三通，经过过滤的压力油与蓄能器连接，被引至阀安装油路块压力油口。阀安装油路块回油接入前箱。DPDV阀系统工作原理如图2所示。DPDV阀属于大流量低压伺服阀，以汽轮机主油泵低压油源为动力，直接控制油动机，减少了调节系统的中间环节，加快了DEH的响应速度，增大了油动机的有效输出力，能够克服阀杆、三脚架、提板阀的摩擦力和作用力；系统还具有结构简单；所有参数出厂时已整定好，更换备件不需调试，对现场维护要求低；无须调节液压偏置；系统调节品质好等特点。DPDV阀几乎完全消除了DDV阀方案的缺点，不存在工作点漂移问题，整个控制装置包括阀和油缸用油均经过20 μm滤芯过滤，可以解决油质引起的卡涩问题。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F002图2DPDV阀系统工作原理DPDV阀方案和DDV阀方案比较如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.T001表1DPDV阀方案和DDV阀方案比较项目DPDV阀方案DDV阀方案油源低压透平油低压透平油油质调节阀和油缸用油均经过精滤网过滤。仅DDV阀用油经过精滤网，错油门和油缸用油与润滑油一样。耗油量改造DDV三阀系统后，主油压提高了2 kg/cm²。耗油量大，多调门时造成润滑油压低。调节性能良好，频响提高30%。一般零位漂移不存在工作点漂移问题。偏移式调节，零位工作点随系统油压变化、液压偏置变化漂移。油泵切换调节性能高压油泵与主油泵切换时，转速平稳。高压油泵与主油泵切换时，转速有波动。遮断方式断电遮断通电遮断OPC功能自身具有OPC阀功能需另加OPC阀维护要求维护要求低，现场不需要液压调试。现场维护要求高，需要调液压零偏，匹配液压特性。4实例分析通过对比两种方案，汽轮发电机液压调速系统改造采用集成式调节阀（DPDV阀）方案。8#汽轮发电机液压调速系统改造前的拉阀试验结果如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F003图38#汽轮发电机液压调速系统改造前的拉阀试验结果（2021年9月23日）8#汽轮发电机液压调速系统采用DPDV阀方案改造的拉阀试验结果如图4所示。改造后明显消除了调门上行和下行回差。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F004图48#汽轮发电机液压调速系统采用DPDV阀方案改造的拉阀试验结果（2021年12月31日）8#汽轮发电机液压调速系统改造前的汽机升速过程如图5所示。系统油泵从高压油泵切换主动泵时，调门晃动现象严重。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F005图58#汽轮发电机液压调速系统改造前的汽机升速过程（2021年10月13日）8#汽轮发电机液压调速系统采用集DPDV阀方案改造的汽机升速过程如图6所示。升速过程的转速波动为±5 r/min，高压油泵切换主油泵过程，转速和油动机无任何扰动。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F006图68#汽轮发电机液压调速系统采用集DPDV阀方案改造的汽机升速过程（2022年1月1日）8#汽轮发电机液压调速系统改造前的汽机运行情况如图7所示。指令和反馈偏差大，加减负荷出现调门晃动情况，使负荷波动大。8#汽轮发电机液压调速系统采用DPDV阀方案改造的汽机运行情况如图8所示。指令和反馈误差降至1%内，转速和功率调节无偏差。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F007图78#汽轮发电机液压调速系统改造前的汽机运行情况10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.017.F008图88#汽轮发电机液压调速系统采用集DPDV阀方案改造的汽机运行情况5结语集成式调节阀（DPDV阀）方案在12 MW背压汽轮发电机组液压调速系统中成功应用，提高了设备的运行周期，保证了设备运行的经济性、安全性和稳定性，降低了设备投入和生产成本，具有良好的经济效益。