CN1888455A - 发电设备调节阀油动机伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机等发电设备调节阀油动机伺服控制系统，由伺服控制卡、伺服阀、油动机、行程变换器LVDT依序连接组成闭环控制回路，其特征是：所述伺服控制卡、LVDT行程变换器是两只，所述伺服阀采用双线圈电磁阀，每一线圈与一只伺服控制卡及一只LVDT行程变换器组合，构成两条结构相同的控制回路，两控制回路并联连接。优点是控制回路是冗余配置的，两控制回路同时运行，其中任一回路故障，另一回路仍处于工作状态，因此，系统具有极高的可靠性，没有自动切换电路，结构简单，故障几率小，系统成本低。

Description

发电设备调节阀油动机伺服控制系统

技术领域

本发明涉及用于蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机等发电设备的调节阀油动机伺服控制系统。

背景技术

蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机等发电设备的可靠性要求很高，系统中大部分受控对象的控制回路都采用冗余配置方式，以提高可靠性，例如主控制器、供电电源、直流电源、重要的I/O信号等，但是，蒸汽、燃气、燃油、水量的调节阀油动机的行程控制却仍然是单回路控制，成为上述控制系统中的薄弱环节，潜伏着很大的安全隐患。在我国，目前有图1所示的控制系统，采用双LVDT反馈、单伺服控制卡、单线圈电磁阀，该系统虽然LVDT反馈是冗余配置的，但两个反馈信号只取一个，由高选电路(HS)选取高值信号参与控制，当伺服控制卡、高选电路、伺服阀线圈任一元件故障时，控制回路将失灵。在国外，日立等公司采用图2所示的控制系统，用双伺服控制卡构成两条控制回路，两条控制回路的工作状态是“或”逻辑关系，只有一条投入运行，当运行回路的伺服控制卡故障时，由自动切换电路检测并切换至另一条回路。其缺点是：LVDT是单反馈，当LVDT故障时，控制回路将失灵。并且，该双回路控制必需考虑自诊断和跟踪切换的问题，设置自动切换电路使系统结构复杂，故障几率增大，切换电路本身的故障率将进一步降低系统的可靠性，伺服控制卡切换瞬间存在故障的可能，如切换扰动大，将无法切换，控制回路也将失灵，可靠性不能保证。

综上所述，现有的发电设备调节阀油动机伺服控制系统，只有部分元件是冗余配置的，至少有一个元件是两条控制回路共用的，因而没有真正实现控制回路的冗余配置，不能获得很高的可靠性。

发明内容

本发明的目的，是提供一种可靠性更高的发电设备调节阀油动机伺服控制系统，其技术方案是：

一种发电设备调节阀油动机伺服控制系统，由伺服控制卡、伺服阀、油动机、行程变换器LVDT依序连接组成闭环控制回路，所述伺服控制卡具有调节器；其特征在于：所述伺服控制卡、LVDT行程变换器是两只，所述伺服阀采用双线圈电磁阀，每一线圈与一只伺服控制卡及一只LVDT行程变换器组合，构成两条结构相同的控制回路，两控制回路并联连接。

所述调节器采用比例调节器。

还设有故障回路自诊断及伺服卡电流输出切断装置，该装置设在伺服卡内或发电设备控制系统中。

上述结构的油动机伺服控制系统，具有两条完整的、并联连接的控制回路，两回路中没有共用的元件，也就是说，控制回路是冗余配置的，两控制回路同时运行，其中任一回路故障，另一回路仍处于工作状态，因此，系统具有极高的可靠性。与国外的系统相比，没有自动切换电路，结构更简单，不仅减少了故障几率，也降低了系统成本。

附图说明

图1是一种现有调节阀油动机伺服控制系统的结构框图

图2是另一种现有调节阀油动机伺服控制系统的结构框图

图3是本调节阀油动机伺服控制系统的结构框图

具体实施方式

本发电设备调节阀油动机伺服控制系统，具有两条配置相同的控制回路，每一控制回路具有一只伺服控制卡和一只行程变换器LVDT，伺服阀采用双线圈电磁阀，每一控制回路控制一个伺服阀线圈，如图3所示，其中伺服控制卡1、行程变换器LVDT1、伺服阀线圈1构成一条控制回路，伺服控制卡2、行程变换器LVDT2、伺服阀线圈2构成另一条控制回路，两条控制回路冗余配置，每一控制回路都能单独连续工作。

本控制系统的工作原理是：行程变换器LVDT将油动机活塞行程位移量转换成电信号，反馈给伺服控制卡，与预设的阀门给定量比较，经伺服控制卡计算，输出相应的控制信号给伺服阀线圈，从而改变伺服阀的开启度，实现对油动机活塞行程的控制。在正常状态下，两条控制回路并联运行，同时工作，两线圈的电流能量叠加，共同作用于伺服阀，控制油动机活塞行程；当其中一条控制回路故障时，另一路仍然运行，单独工作，可以保证对油动机活塞行程的稳定控制。

在本控制系统中，伺服控制卡中的调节器采用比例调节器(P)，以保证控制系统稳定，这是因为：

如果两个行程变换器LVDT反馈特性完全一样，从理论上讲，采用比例积分调节器(PI)，控制回路是可以稳定的，但事实上，由于制造原因，两个行程变换器LVDT的反馈特性不可能完全一样，两个LVDT的零点不同，在此条件下，两个比例积分调节器的输出信号向相反方向变化，呈发散趋势，因此该系统是不稳定的。

本发明是采用比例调节器(P)，两个调节器的输出信号呈收敛趋势，趋向一定值，系统是稳定的。

以上是系统正常运行时的稳定性分析，当控制系统中一条控制回路故障、系统自动调整为由另一条控制回路单独控制时，系统的稳定性存在两种可能性：

-故障回路调节器的输出为零，信号电流消失，系统仍然是稳定的。

-故障回路调节器的输出信号电流很大，超过信号电流值的上限，系统不稳定。

可见，当控制系统中一条控制回路故障、系统由另一条控制回路单独控制时，系统的稳定性是不确定的，因此，系统必须具有自诊断及自动切断故障回路伺服卡信号电流输出的功能，才能确保系统稳定。自诊断、切断功能可采取如下技术手段实现：

-在伺服卡内增设自诊断、切断装置；或

-在发电设备控制系统中增设自诊断、切断装置。

该自诊断、切断装置可以是硬件电路，也可是软件程序，或软硬件结合的装置，这些具体技术手段对于本领域的技术人员而言，是公知的常识，故不详述。

由于比例(P)调节系统的反馈信号值与阀门给定信号值是有差的，因此，在实际工程中，两条控制回路的比例(P)调节器须经现场试验，使两调节器的参数匹配合适，阀门给定量与反馈量的稳态误差尽量小，才能保证控制系统响应快速、可靠、稳定。

Claims (3)

1.一种发电设备调节阀油动机伺服控制系统，由伺服控制卡、伺服阀、油动机、行程变换器LVDT依序连接组成闭环控制回路，所述伺服控制卡具有调节器；其特征在于：所述伺服控制卡、LVDT行程变换器是两只，所述伺服阀采用双线圈电磁阀，每一线圈与一只伺服控制卡及一只LVDT行程变换器组合，构成两条结构相同的控制回路，两控制回路并联连接。

2.根据权利要求1所述的发电设备调节阀油动机伺服控制系统，其特征在于：所述调节器采用比例调节器。

3.根据权利要求1所述的发电设备调节阀油动机伺服控制系统，其特征在于：还设有故障回路自诊断及伺服卡电流输出切断装置，该装置设在伺服控制卡内或发电设备的控制系统中。

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