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汽轮机MEH控制系统
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1.0 概述
随着电网容量的增大，大型机组的日益增多，为提高电站的热效率，节约能源，一般均采用变速汽轮机驱动锅炉给水泵，以满足锅炉给水的要求。驱动给水泵汽轮机调节系统是电厂自动控制系统的重要组成部分，原液压型调节系统结构复杂，操作繁琐，维护困难，已不能满足大机组锅炉给水自动调节的要求，部分机组虽然已经采用电液调节系统，但是由于电液转换器设备老化及技术落后，无法满足机组稳定运行的要求，为提高机组自动化水平，进一步提高机组运行效率，对给水泵汽轮机调节系统的MEH改造已是机组自动化改造的必要内容之一。
目前实施改造的方案有：透平油电液调节系统和高压抗燃油电液调节系统。透平油电液调节系统的结构相对简单，运行维护相对方便，对环境的污染小。高压抗燃油电液调节系统结构复杂，运行维护费用高，油液对环境有污染，其特点是，对于大型机组，MEH采用高压抗燃油系统可以和主机共用EH油源。无论是透平油电液调节系统还是高压抗燃油电液调节系统，电液转换装置是电液调节系统的关键部件，通常的电液转换装置易受油质污染，对油质的要求相对较高，已是电液调节系统安全可靠运行的薄弱环节。REXA 执行器电液调节（MEH）系统，采用REXA执行器作为电液转换装置。该方案适用透平油液压调节系统和高压抗燃油调节系统的MEH改造。
该系统已经成功应用在多台机组上，因其具有高效、稳定、经济、环保等性能而受到广大用户的好评。
2.0 MEH系统功能
2.1 控制功能
（1）锅炉给水流量控制：接受锅炉给水自动控制系统指令，进行转速自动控制，以满足锅炉给水要求；
（2）机组转速控制：启动升速控制、机组正常运行转速控制；
（3）保护功能：超速保护功能、机组保护功能；
（4）试验功能：超速保护试验，汽门严密性试验；
（5）运行参数的显示、诊断、报警功能；
（6）仿真试验功能：系统功能调试、操作培训的离线仿真试验。
2.2 操作方式
（1）机组起动自动升速方式：根据设定的机组起动曲线（冷态、半热态、热态）自动完成起动、升速至低限转速全过程。也可人为干预；
（2）自动方式：接受CCS控制指令，自动控制机组转速，实现锅炉给水自动控制；
（3）操作员自动方式：按照运行人员设定的目标值和变化率，实现转速闭环运行控制；
（4) 阀位控制方式：运行人员通过操作画面控制调速汽门，对机组转速施开环运行控制；
（5）后备控制方式：在控制系统出现故障必须退出运行等非常工况下，运行人员可通过后备操作远方控制REXA执行器，对机组转速实施开环控制。
2.3 机组起动运行方式
（1）机组起动：采用自动升速方式或操作员自动方式，将汽轮机和给水泵升速至变速范围的低限转速，接带给水泵再循环局部负荷运行；
（2）机组运行：当给水泵并入给水系统后，可自动转入自动方式或操作员自动方式，接带至额定负荷；
（3）当转速控制回路故障，可自动转入阀位控制方式；当MEH系统故障必须退出的情况下，可采用后备控制方式，改变机组转速，调节给水流量；
（4）机组一般配备两台汽动给水泵和一台电动给水泵，每台容量均为50%锅炉额定给水流量。正常运行由两台汽动给水泵向锅炉供水，电动给水泵作备用
（5）驱动给水泵汽轮机，低负荷（一般小于25%额定负荷）时由主蒸汽供汽；高负荷（一般大于40%额定负荷）时由主汽轮机抽汽供汽，一般由一只油动机内切换的配汽方式实现，也有采用两只油动机独立配汽机构，分别控制高、低压供汽方式；在25%~40%额定负荷范围内高、低压同时供汽。
2.4 性能指标
转速调节范围：10%~110%额定转速；
转速控制精度：≯±0.1%额定转速；
转速定值精度：≯±0.1%额定转速；
系统静态特性：系统迟缓率≯0.1%；
系统动态特性：实际转速跟踪转速定植瞬态差值 ≯0.2%额定转速。
3.0 MEH系统组成
给水泵汽轮机REXA执行器电液调节系统由控制系统、液压系统和保护系统组成。
3.1 控制系统
（1）可采用与机组一致的分散控制系统控制器；
（2）可采用独立的MEH系统控制器；
（3）按电力行业标准，根据机组的具体要求，进行系统硬件配置和控制逻辑组态。
（4）已采用的分散控制系统控制器有：龙源正合；新华XDPS-400；日立HIACS-3000、HIACS-5000；西屋OVATION；和利时MACS-Ⅱ、MACS-III、FOCS；FOXBORO I/A’S等。
3.2液压系统
为提高转换装置的抗污染能力，进一步简化系统结构，采用了无需外供控制油源、大力矩输出的REXA执行器作为转换装置、杠杆反馈的力驱动执行机构。
3.2.1REXA执行器
根据单侧进油和双侧进油油动机的结构特点，综合保护系统的考特点，提出了两种改造型式。
3.2.2.1方案一
结构原理图见图1，适用于单侧进油结构型式的油动机改造。
3.2.1.1结构
杠杆一端与REXA执行器联接，杠杆另一端通过滑动铰链与油动机活塞杆相连，在近于REXA执行器侧，杠杆通过铰链与错油门滑阀控制连杆联接，并直接压在错油门滑阀上，错油门滑阀下为压力油。保护油通过OPC电磁阀控制OPC过渡阀，进而实现OPC功能。在油动机上腔油路中设置节流孔，减少OPC动作和停机过程中对系统油压的影响。OPC电磁阀、OPC过渡阀与错油门集成设计。
3.2.1.2 工作原理
（1）调节控制
加负荷过程：REXA执行器接受MEH控制信号向上动作，杠杆以油动机活塞杆为支点，带动控制连杆向上移动，错油门滑阀在其下部高压油的作用下跟随上移偏离中间位置，使油动机在压力油的作用下向开启方向位移，控制调速汽门，在油动机向下动作的过程中，杠杆以REXA执行器为支点，带动控制连杆下移，使错油门滑阀回中，完成加负荷过程。减负荷过程与加负荷过程相反。
（2）机组甩负荷
OPC电磁阀动作，通过OPC过渡阀将油动机上腔油迅速接通回油，油动机在弹簧作用下，快速关闭，抑制机组转速的过渡飞升。
（3）机组停机过程
通过保护系统，保护油压消失（OPC电磁阀同时动作），通过OPC过渡阀将油动机上腔油迅速接通回油，油动机在弹簧作用下，快速关闭，实现停机。
3.2.1.3 特点
通过OPC电磁阀和OPC过渡阀结构，可实现OPC控制功能；控制OPC过渡阀为保护油，因此可实现停机保护功能,可顺利实现关闭调速汽门的快速关闭。
3.2.2方案二
结构原理图见图2，适用于双侧进油结构型式的油动机改造。
3.2.2.1 结构
杠杆一端与REXA执行器联接，杠杆另一端通过滑动铰链与油动机活塞杆相连，在近于REXA执行器侧，杠杆通过铰链与错油门滑阀控制连杆联接，并直接压在错油门滑阀上，错油门滑阀下为OPC控制油。保护油通过OPC电磁阀控制OPC过渡阀，通过控制OPC控制油来控制错油门，进而实现OPC功能。在油动机上、下腔油路中设置节流孔，减少OPC动作和停机过程中对系统油压的影响。OPC电磁阀、OPC过渡阀与错油门集成设计。
3.2.2.2 工作原理
（1）调节控制
加负荷过程：REXA执行器接受MEH控制信号向上动作，杠杆以油动机活塞杆为支点，带动控制连杆向上移动，错油门滑阀在其下部高压油的作用下跟随上移偏离中间位置，使油动机在压力油的作用下向开启方向位移，控制调速汽门，在油动机向下动作的过程中，杠杆以REXA执行器为支点，带动控制连杆下移，使错油门滑阀回中，完成加负荷过程。减负荷过程与加负荷过程相反。
（2）机组甩负荷
OPC电磁阀动作，通过OPC过渡阀泄放OPC控制油，油动机错油门在上部油压作用下迅速下移，压力油进入油动机下腔，上腔油迅速接通回油，油动机快速关闭，抑制机组转速的过渡飞升。
（3）机组停机过程
通过保护系统，保护油压消失（OPC电磁阀同时动作），通过OPC过渡阀泄放OPC控制油，油动机错油门在上部油压作用下迅速下移，压力油进入油动机下腔，上腔油迅速接通回油，油动机快速关闭，实现停机。
3.2.3特点
通过OPC电磁阀和OPC过渡阀结构，可实现OPC控制功能；控制OPC过渡阀为保护油，因此可实现停机保护功能，可顺利实现关闭调速汽门的快速关闭。
4.0 MEH系统特点
传统的以电液伺服阀为转换装置组成的伺服系统，伺服阀将电气信号转换为液压输出，驱动调节汽阀完成调节过程。通常采用的伺服阀易受油质污染，对油质的要求相对较高，已是系统运行可靠性的薄弱环节。
REXA执行器MEH系统以自容式执行器为转换装置，将电气信号转换为大力矩输出，通过力驱动执行机构，驱动调节汽阀完成调节过程，是一种新型伺服系统。
与传统的以电液伺服阀为转换装置组成的伺服系统比较，该系统具有如下特点：
（1）系统结构简单、改造工作量小，安装、调试、维护方便；
（2）转换装置无需外供控制油源，无需油净化装置，简化了系统结构；
（3）由于为刚性反馈结构，系统定位精度高, 定位精度不受机械磨擦、油压、油质的影响；
（4）采用力驱动执行机构、机械力传递控制信号，为刚性结构的力平衡系统，使系统具有较高的抗油源干扰能力和稳定性；
（5）提高了油动机错油门的跟踪力，利于防止滑阀卡涩，进而提高系统的可靠性；
（6）采用4~20mA标准控制信号，无需功率放大环节，易于接受任何控制系统的控制信号；
（7）可实现REXA执行器的在线维修或更换；
（8）当MEH控制器故障或控制系统失电时，具有自动保位功能，保持阀位不变，因而在控制系统故障工况下，运行人员可通过后备操作远方控制或就地手操控制REXA执行器，对给泵汽轮机转速实施开环控制。
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