摘要：生物質發電目前最常見的方式是生物質直接燃燒產生熱量推動熱質做功的生物質能發電廠。生物質發電的特點是使用可再生的低硫低灰的農林廢棄物等生物質直接或經過二次處理后進行燃燒釋放熱能發電，產生溫室氣體和有害氣體極少，灰分可以作為高品質的鉀肥直接還田。大規模發展生物質能發電廠將是我國調整能源結構、充分利用可再生生物質能、解決環保問題、實現經濟可持續發展的重要手段。大規模發展必然要求設備國產化以降低成本，作為控制中樞，我國的生物質能發電有著廣闊的發展前景。

生物質發電目前最常見的方式是生物質直接燃燒產生熱量推動熱質做功的生物質能發電廠。生物質發電的特點是使用可再生的低硫低灰的農林廢棄物等生物質直接或經過二次處理后進行燃燒釋放熱能發電，產生溫室氣體和有害氣體極少，灰分可以作為高品質的鉀肥直接還田。大規模發展生物質能發電廠將是我國調整能源結構、充分利用可再生生物質能、解決環保問題、實現經濟可持續發展的重要手段。大規模發展必然要求設備國產化以降低成本，作為控制中樞，我國的生物質能發電有著廣闊的發展前景。

透平控制器的特點

透平控制器（Turbine Control Module）是和利時公司開發的一種適應于小型透平旋轉機械的一體化嵌入式控制設備。主要用于小型單抽、純凝及背壓式，熱電聯產或拖動型透平機械的控制。被控參數主要是機組轉速、功率、壓力等。透平控制器實時采集機組轉速等運行的相關參數，經過適當的反饋調節計算后，通過模出通道輸出閥位控制信號，改變調節閥開度，最終維持機組被控參數在規定的范圍內。

控制對象

目前透平控制器已在浙江恒鑫熱電有限公司生物發電機組青汽C12MW機組中成功應用。因生物質能熱值低、供料不穩定、主汽壓力、主汽溫度控制較難。控制對象內擾較多，這就要求控制系統具有信號綜合能力強，能處理復雜控制策略的優點，且動態響應快，可靠性高等特點。在協調方式的選擇上，采用機跟爐的方式，保證主汽壓力和主汽溫度的穩定。

控制原理

經透平控制器計算出來的閥位給定值與執行機構行程的反饋值經過快速比較運算后，通過伺服控制輸出通道送到伺服閥去控制執行機構的行程，最終使執行機構的行程定位在閥位給定值規定的位置上，從改變汽輪機的蒸汽進汽量。其控制原理如下圖。

硬件配置

l  系統組成

1)      操作員站：主要完成的是人機接口，運行人員通過操作員站完成能夠利用DEH完成的正常操作。

2)      控制器：主要實現對所需要的控制信號的采集轉換及控制工作。

3)      電液轉換器：是伺服控制里最為重要的環節，主要完成的是將電信號轉換為可控制的液壓信號。

4)      油動機：最終液壓的執行機構。通過機械杠桿、提板、彈簧等機械連接實現對汽輪機的進入蒸汽和抽汽等的流量控制。從而實現對汽輪機的轉速、功率、汽壓等最終目標的控制。

5)      LVDT（位移傳感器）：是油動機行程的實時反饋系統，透平控制器通過它的反饋信號和給定的指令進行比較從而調整輸出信號，實現對油動機的穩定快速控制。

l  系統配置特點

1)      電液轉換器采用直接驅動式電液伺服閥即DDV閥，抗污染能力強、無卡澀，運行穩定；

2)      測速信號采用三選二冗余方式；

3)      LVDT采用雙冗余低選；

4)      控制部分電源模塊采用冗余配置；

5)      透平控制器為通用化設計。

主要功能

l  自動升速控制

控制機組按經驗曲線完成升速率設置、暖機、過臨界轉速區，直到3000r/min定速。操作員可通過修改目標轉速、升速率或按轉速保持按鈕，對升速過程進行控制。

l  自動同期并網

可與自動準同期裝置配合， 將機組轉速調整到電網同步轉速，以便迅速完成并網操作。并網時，自動使發電機帶上初負荷。

l  功率控制

在閥控方式下，司機通過主控畫面可按增、減按鈕改變總閥位給定值，來調整機組負荷。

在功控方式下，司機通過主控畫面可設置目標功率和負荷率，由PID調節器自動控制機組負荷。

l  一次調頻

機組轉速與給定轉速的偏離值，去修正DEH閥位給定值，以減小轉速偏差。不調頻死區在0~30r/min內連續可調,初值為2r/min。不等率在3%~6%內連續可調，初值為5%。

l  抽汽控制

在中抽閥控方式下，司機通過主控畫面可按增、減按鈕改變中壓調節閥閥位指令，來調整中壓抽汽壓力。在中抽壓控方式下，司機通過主控畫面可設置目標壓力和壓變率，由抽汽壓反饋有差調節器自動控制中壓抽汽壓力。

l  超速限制

在油開關跳閘期間，當轉速超過3090r/min時，快關所有調節閥。當轉速小于3060r/min時，控制系統恢復到轉速控制方式運行，調門開度受轉速PID控制。在負荷大于10%期間，發生油開關跳閘時，控制系統切換到轉速PID方式，目標給定等于3000r/min，調門立即關閉2秒后控制恢復到轉速PID方式，將機組轉速維持到3000r/min。

l  高負荷限制

實際負荷大于限制值時，高負荷限制動作。若高負荷限制動作，則退出功控方式，且汽機總閥位給定以一定的速率下降，直到實際負荷小于限制值。

l  主汽壓力低限制

主汽壓力限制功能投入下，當主汽壓力低于主汽壓力限制值時，主汽壓力低限制動作。若主汽壓力低限制動作，汽機總閥位給定以一定的速率下降，直到實際主汽壓力高于限制值。

l  低真空限制

當低真空限制投入，真空對應的負荷限制值小于實際負荷時，真空低限制動作。若真空低限制動作，則退出功控方式，且總閥位給定以一定的速率下降，直到真空低限制動作消失。

l  試驗系統功能

1)      103%超速限制試驗：用于檢驗103%超速限制的動作轉速。

2)      超速保護試驗：用于檢驗各超速保護的動作轉速。

3)      主汽門嚴密性試驗：檢查主汽門嚴密性。

4)      高壓調節閥嚴密性試驗：檢查調門嚴密性。

l  閥門維修

閥門維修方式用于伺服系統調試。機組在停機狀態下，操作員可設置閥位給定值和給定速率，以便調整反饋零位幅值以及動態響應特性。要求油動機控制平穩，動態響應迅速。

l  仿真試驗

在機組已跳閘時，可進入仿真方式。在仿真方式下，算法組態中的仿真程序可根據控制系統來的調門開度信號及操作員設置的初始條件，計算出相關的轉速、功率、壓力等信號，因此可仿真模擬完成上述調節、保護、試驗等大部分功能。利用此功能，可方便地調試組態軟件、培訓現場人員。

小結

透平控制器已在浙江恒鑫熱電有限公司生物發電機組C12MW機組、尋甸龍蟒磷化工有限責任公司B6MW機組、五蓮縣陽光熱電有限公司C25MW機組等多個項目上成功應用。透平控制器除了在生物質發電廠的應用外，在石油化工行業、鋼鐵冶金行業等的余熱發電機組控制，在建材行業的水泥余熱、玻璃余熱等發電機組的控制都有著廣闊的市場應用前景。