淺談汽輪機控制系統優化設計

齊子新

摘 要 近年來，隨著我國的制造行業獲得了突飛猛進的發展，為人們的出行帶來了極大的方便，與此同時，人們對航行的穩定性、靈活性提出了越來越高的要求，這就使得傳統的汽輪機控制系統已經無法滿足人們的要求。如何創新設計出智能化程度高、控制精準的汽輪機控制系統，成為制造企業需要解決的重要問題。因此結合汽輪機控制系統的發展現狀，對汽輪機的特點和工作原理展開全面細致地分析探討，羅列了當前較為流行的控制系統，極大地推動了汽輪機智能控制系統的理論研究進展，具有重要的理論意義和實踐意義。

關鍵詞 汽輪機;控制系統;優化設計

引言

汽輪機在傳統的運行狀態下是根據相應的規程來進行的，監控汽輪機運行的狀態，還主要靠運行人員的工作經驗，傳統的控制系統存在一定的缺點，比如調節精度低和自動化程度低，汽輪機在運行的過程中，需要通過采用安全有效的措施進行保護。汽輪機在運行時，轉子轉動產生的負載做功會影響到轉速的變化，凝結水溫度以及真空的變化也會影響到轉速的變化，將DCS控制技術應用在汽輪機系統中，能夠有效控制和管理汽輪機的運行。

1汽輪機的工作原理

汽輪通常由高壓缸、低壓缸、齒輪減速機等幾部分組成。鍋爐中產生的蒸汽依次進入高壓缸、低壓缸，逐級進行膨脹做功，蒸汽會推動汽輪機轉子作高速旋轉，蒸汽中的部分熱能會轉變成氣流動能，最終變成汽輪機中的機械能。在聯軸器的作用下，汽輪機將動作傳輸給齒輪減速機，進而帶動螺旋槳做旋轉運動，受到海水的反向作用力擁有了前進的動力。在傳統的汽輪機控制系統中，主汽輪機組的控制方法有兩種：一種是改變進入汽輪機的蒸汽量;另一種是改變蒸汽參數。第一種是在蒸汽量不變的前提下，通過調節噴嘴閥來改變汽輪機中的蒸汽量，從而改變汽輪機的輸出功率，這就是所謂的節流控制。第二種是改變鍋爐的蒸汽流量，在提升航行能力時，提高鍋爐的蒸汽輸出量;在減速航行時，降低鍋爐的蒸汽輸出量，即所謂的進氣量控制。但是這種控制方法的效率非常低下，調節時間比較長，汽輪機往往需要很長時間才能達到相應的調節目的，顯然已經無法滿足的發展需求。因此創新設計一些智能化汽輪機控制系統就顯得有為重要[1]。

2汽輪機控制系統優化設計

（1）對閥門管理的優化。操作人員將系統調節器輸出的控制信號轉換成相應的閥門開度請求，只依照要求進行順序閥和單閥的切換，可以有效進行閥門管理。在管理過程中，閥門控制的設計需要依照汽輪機的要求進行操作，合理結合多閥控制和單閥控制。通常而言，在操作過程中，單閥控制對高壓閥門進行節流管理，效率較高，使用的主要是帶基本負荷運行的模式或者冷態啟動模式。多閥控制系統在運行過程中，主要使用機組帶部分負荷的方式運行，操作較為簡便，只需要部分進汽就可以進行操作。在汽輪機運行過程中，主要利用軟件系統調節控制，管理閥門。在操作過程中需要注意加強細節的處理，重視系統整合，與控制方式相結合。閥門管理過程中，對流量進行接收作為控制信號。另外，還可以通過相關的程序計算將蒸汽流量轉化成閥門的開度。在閥門管理的過程中，需要操作人員對控制按鍵進行操作，以完成多閥和單閥的切換。

（2）對掛閘系統進行優化。掛閘系統作為汽輪機控制系統中最基本的應用，其能否正常運行，對汽輪機運行的安全經濟性具有直接的影響。掛閘系統的優化可以從下面的方式來進行：通過加強掛閘系統中油系統的清洗工作，加強透平油體外循環，從而提高油質的清潔度，避免使掛閘系統出現異常的問題;對掛閘系統邏輯設計進行修改能夠適當的延長調整復位電磁閥的帶電復位時間，從而保證危急遮斷器滑閥能夠有充足的時間到達上止點。

（3）自適應魯棒控制。將自適應魯棒控制系統應用到汽輪機的控制當中，能夠使水流、轉速等參數實現精準的工況調節，這種調節控制方法能夠有效降低控制系統的誤差，避免由于其他因素帶來的干擾。除此之外，在自適應魯棒控制系統當中，能夠利用多尺度神經網絡模型設計出相應的魯棒性控制器，降低動力系統智能控制的建模難度，減少智能控制系統中的數據計算量。自適應魯棒控制與傳播動力系統智能控制結合在一起，具有控制結構簡單、抗干擾能力強等諸多優勢特點，得到了制造公司的青睞。因此，制造公司可以根據實際情況，選擇合適的智能控制系統，從而提高汽輪機控制系統的穩定性、準確性和及時性，更好地滿足運行需求，強化動力系統智能控制的力度，從整體上提高的運行水平。

（4）對調節系統進行優化。在優化調節系統的過程中，需要注意一些執行一些或全部的基本數字控制功能的NC系統。在機械設計制造及自動化數控加工過程中，使用計算機數控技術可以在保障基礎生產效率的前提下，提升產品質量和生產效率。例如常用的計算機技術中，CAD軟件不僅能夠查詢產品的實體質量，而且可以根據數據進行加工零件的體積計算。CAD軟件與CAM軟件的功能結合有助于設計更有難度的機械模型。除此之外，在機械設計制造及自動化工程中，CAD和CAM軟件不僅能夠進行基礎數據的計算，而且可以建立具體零件模型、模擬裝配、模擬動畫。在使用過程中可以根據實際設計需求進行數控程序編制，在科學合理的數控程序的輔助下大大提高自動化加工流水線產品的質量。

（5）模糊神經網絡智能控制系統。在傳統的汽輪機PID控制系統當中，由于汽輪機控制系統較為復雜，很多控制工作需要人工完成，導致汽輪機的控制效率非常低下，再加上汽輪機組的強耦合性以及非線性特征，使得汽輪機的控制難度大大增加。可以將神經網絡控制系統應用到汽輪機調節當中，對動力系統展開精準化的調節控制。例如在汽輪機的調速系統中，可以將神經網絡控制與PID控制結合在一起，不僅能夠提高動力系統的運行水平，還可以有效簡化汽輪機的控制結構，大大提高汽輪機控制系統的智能化水平。

3結束語

綜上所述，隨著社會經濟和科學技術的快速發展，汽輪機DCS控制系統也得到相應的發展，而汽輪機DEH控制系統在社會領域中也得到了普遍的應用。結合汽輪機實際的應用情況，不斷優化汽輪機相應的控制系統，提高系統的安全性和穩定性，保證汽輪機機組的穩定運行，從而促進電力生產領域的不斷發展。

參考文獻

[1] 陳峰.火電廠熱工自動化DCS控制系統的應用及發展分析[J].電子技術與軟件工程，2018（22）：99.