汽輪機純電液調節系統是電廠自動控制系統的重要組成部 分，是機組自動化的基本內容之一。目前汽輪機電液控制系統有，透平油DEH系統和高壓抗燃油DEH系統。電液轉換裝置是DEH系統的關鍵部件，目前透平油DEH系統主要采用的電液轉換裝置有DDV閥和REXA執行器，DDV閥易受油質污染，對油質的要求相對較高，已是DEH系統運行可靠性的薄弱環節。為提高機組自動化水平、進一步簡化系統結構，提高電液轉換裝置和系統的抗污染能力，根據各類汽輪機調節系統的結構特點，采用以自容式執行器(REXA執行器)為轉換裝置，組成無液壓控制工質的汽輪機REXA執行器DEH系統。

1、概況

　　DDV閥為MOOG公司生產的直接驅動式伺服閥，這種閥用集成電路實現閥芯位置的閉環控制。由于其結構相對簡單，響應速度快，價格相對較低，在低壓透平油DEH系統發展中曾得到較為廣泛的應用。REXA執行器作為電液轉換器的引進，在DEH系統發展中起到了革新的作用，REXA執行器無需外供控制油源，由于提高了油動機錯油門的跟蹤力，利于防止滑閥卡澀，提高了系統抗油質污染能力。因而對透平油供油系統的油質清潔度無特殊要求，與機組常規油質清潔度標準相同。REXA執行器大大簡化了DEH系統的結構，提高了系統的可靠性和穩定性，得到用戶的廣泛認可，并得到廣泛的應用。

2、兩種液壓系統的工作原理

　　2.1、DDV閥電液放大機構的結構及原理

　　DDV閥電液伺服放大機構由DDV閥、精密濾油器、可調節流閥等液壓設備組成。如圖1所示，壓力油經過精密雙筒濾油器進入DDV閥，雙冗余的LVDT作為油動機行程反饋信號，與DEH閥位指令比較運算，經過伺服卡將信號放大，作用于DDV閥。DDV閥將電信號轉變為液壓信號，改變油動機脈動油壓(P)，從而改變錯油門的位置使油動機動作，通過LVDT反饋形成閉環，實現閥門開度的控制。OPC電磁閥動作時，快速泄放脈動油，油動機實現快速關閉功能。同時，脈動油與危急遮斷滑閥連接，機組跳閘時同時泄放脈動油，快速關閉調門，實現停機。

　　2.2、REXA執行器力驅動機構系統結構及原理

圖1 DDV閥電液伺服放大機構原理圖

　　2.2.1、REXA執行器

　　REXA執行器是將電信號轉換為力輸出的轉換裝置，是該系統改造的關鍵設備，REXA執行器是美國REXA公司生產的智能型機、電、液一體化執行器(簡稱REXA執行器)，由控制器和動力模塊兩部分組成，圖2為REXA執行器結構示意圖。由智能可控電機和獨立的、封閉的、無閥液壓控制系統組成。采用高度集成化、模塊化、小型化設計，所有組件內部集成，一體化結構。智能可控電機接受控制模塊的功能指令，控制動力模塊，以線性位移大力矩輸出驅動被控對象，同時通過自身位移反饋，完成調節過程，實現各種功能控制。

　　2.2.2、REXA執行器驅動機構的結構

圖2 REXA執行器示意圖

1-DEH控制信號;2-可編程鍵盤;3-控制箱;4-電源;5-反饋傳感器;6-伺服電機;7-動力組件;8-油缸;9-輸出端

　　REXA執行器力驅動機構由REXA執行器、杠桿反饋機構、錯油門和油動機組成。如圖3所示，杠桿一端通過滑動鉸鏈與油動機活塞桿聯接，杠桿另一端與通過鉸鏈與錯油門滑閥控制連桿聯接，控制連桿作用在錯油門滑閥上部，REXA執行器通過鉸鏈作用在近于控制連桿側的杠桿上。固定的壓力油作用在錯油門滑閥下部。

　　2.2.3、REXA執行器力驅動機構工作原理

圖3 REXA執行器力驅動機構原理圖

　　機組加負荷時，REXA執行器接受DEH控制信號向上動作，杠桿以油動機活塞桿為支點，帶動控制連桿向上移動，錯油門滑閥在其下部高壓油的作用下跟隨上移偏離中間位置，使油動機在壓力油的作用下向開啟方向位移，控制調速汽門，在油動機向上動作的過程中，杠桿以REXA執行器為支點，帶動控制連桿下移，使錯油門滑閥回中，完成加負荷過程。減負荷過程相反。機組甩負荷或緊急停機時，通過OPC電磁閥及過渡閥迅速泄放錯油門滑閥下部油壓，錯油門滑閥在其上、下油壓差的作用下，以及在REXA執行器置零、向減負荷方向快速動作的過程中，使其迅速偏離中間位置，關閉調速汽門，抑制機組轉速的過渡飛升。

3、 兩種液壓驅動系統的比較

　　3.1、系統結構比較

　　REXA執行器為自容式、閉式循環執行機構，無需外供控制油源，無需油凈化裝置等，通過杠桿形成剛性反饋結構，系統結構簡單。REXA執行器接受4-20mA標準信號，不需要伺服放大板卡，與任何控制系統都能兼容。

　　從系統結構原理圖看，DDV閥液壓系統明顯要繁雜，系統附有濾油裝置、冗余LVDT、可調節流閥、伺服卡等設備，系統結構相對復雜。

　　3.2、抗油質污染能力比較

　　REXA執行器無需外供控制油源，由于提高了油動機錯油門的跟蹤力，利于防止滑閥卡澀，提高了系統抗油質污染能力。因而對透平油供油系統的油質清潔度無特殊要求，與機組常規油質清潔度標準相同。

　　采用DDV閥作為電液轉換器的電液放大執行機構，需外供控制油源，由于DDV閥受內部結構的制約，對油質要求相對較高，易受油質污染，發生卡澀、拒動，并可致使執行機構擺動、突關、突開或拒動等故障，因而，系統抗油質污染能力相對較弱。

　　3.3、抗油源波動干擾能力比較

　　REXA執行器液壓系統為機械力傳遞控制信號的力平衡系統，無傳統液壓放大機構脈動油傳遞控制信號，為無液壓控制工質調節系統。在錯油門滑閥下部設置固定的高壓油，作用在錯油門滑閥下部的油壓作用力，遠大于作用在滑閥上部的油壓作用力，滑閥的靜態平衡僅受控于REXA執行器的輸出力，系統油壓的波動對滑閥的靜態平衡無任何影響。因而具有較高的抗油壓干擾能力和工作穩定性。

　　DDV閥電液放大執行機構，采用脈動油傳遞控制信號，LVDT彈性反饋系統，要求系統具有穩定的工作油源，因而，抗油壓干擾能力相對較差。

　　3.4、定位精度與系統穩定性比較

　　圖4為DDV閥液壓執行機構方框圖，圖5為REXA執行器力驅動執行機構方框圖。

圖4 DDV閥液壓放大執行機構方框圖

圖5 REXA執行器力驅動執行機構方框圖

　　如圖所示，在DDV閥電液伺服閥液壓放大執行機構中，其電液轉換裝置在油動機環節的環內，而REXA力驅動執行機構的電液轉換裝置在油動機環節的環外，REXA執行器的位置輸出僅受控于DEH控制器，與油動機環節環內的工作狀態無關，因而，對轉換裝置響應速度的要求相對較低，所以REXA執行器的響應速度遠能夠滿足DEH的各種控制功能，并且在實際應用中已經驗證，該系統完全可以滿足機組一次調頻和孤網運行等特殊工況的要求。由于力驅動執行機構采用杠桿反饋、大力矩平衡系統，力驅動執行機構似為剛性結構，定位精度不受機械摩擦、電源、油壓及油溫等條件的影響。另外，REXA執行器出現任何故障，油動機環節均不受影響，仍能穩定維持閥位。因而，REXA執行器力驅動執行機構具有高定位精度高、穩定性好、抗干擾能力強以及系統運行可靠性高等特點。

　　DDV閥液壓執行機構定位精度易受機械摩擦、電源、油壓、油溫等條件的影響，其必須具有高的響應速度，才能與油動機的速度相匹配，滿足油動機的正常工作。DDV閥就響應速度而言，完全滿足系統要求，這也是DDV閥的基本特點。

　　從圖4方框圖可以看出，DDV閥一旦發生故障，會使油動機全關而甩負荷，特殊情況還會導致油動機全開而超負荷。對發生故障的DDV閥進行處理和調整時，會對油動機造成擾動，所以需要拆下來檢修，而一旦拆除DDV閥，油動機就會全關，所以，必須要停機處理。

　　3.5、系統調試、維護工作的比較

　　REXA執行器DEH液壓系統調試時間約0.5個工作日，日常免維護。而DDV閥液壓系統在調試階段需要反復調整和校正油壓，所以，調試時間至少需要3個工作日，而且需要經常更換濾芯等繁雜的日常維護。

　　REXA執行器可以實現在線維修或更換，DDV閥電液伺服液壓放大執行機構尚不能實現DDV閥的在線維修或更換。

　　3.6、自動保位功能

　　當DEH控制器故障、控制系統失電或REXA執行器故障時，REXA執行器具有自動保位功能，保持閥位不變，并具有在就地通過旋轉REXA執行器本體上的手輪，手動調整REXA執行器的閥位，進而調整調門的開度，滿足運行工況的要求。因而，在控制系統故障工況下，仍能保證機組正常發供電。而且，在故障保位期間，當停機或甩負荷指令到達時，仍然可以正常執行調門快關保護。

　　DDV閥電液伺服液壓放大執行機構尚不具有保位功能和就地操作功能，任何故障均需要停機處理，增加發電廠非計劃停機的概率。

4、實際應用比較

　　采用REXA執行器作為電液轉換裝置的DEH系統，在新機組的設計和汽輪機調節系統的改造中已被廣泛應用。目前，已經有上百套成功應用業績。而且REXA執行器在高壓抗燃油系統改造中也得到很好的應用，取得良好的效果。以下為電廠實際應用案例介紹：

　　某熱電廠5、6、7號機組為哈爾濱汽輪機廠生產的100MW凝汽式汽輪機，5、6號機組采用REXA執行器力驅動機構、FOXBORO分散控制系統組件控制器、透平油DEH系統，7號機組采用以DDV閥為電液轉換裝置、FOXBORO分散控制系統組件控制器、透平油DEH系統。該廠對兩種類型的系統進行了對比，認為：5、6號機組DEH系統運行穩定、可靠性高;對油質無要求，維護工作量小;REXA執行器力驅動機構安裝完畢即可投入運行，調整工作量小;7號機組調整、維護工作量大，在機爐協調運行方式下DEH系統擺動，限制了機爐協調運行方式的正常投入。通過比較分析，7號機組于2007年采用REXA執行器力驅動機構取代了DDV閥，對DDV閥DEH系統進行了改造。取得了預期的改造效果。

5、結論

　　DDV閥DEH液壓系統，在油質維護良好及系統油壓平穩的情況下，可以保證機組的良好運行，實現DEH的各項功能。但是，一旦出現油質下降、油壓波動以及電信號干擾的情況，系統就會不穩定，甚至導致事故發生，而且其系統復雜、維護量大、抗污染能力差以及無法實現保位及在線更換等，這些因素制約了它的進一步發展。

　　相反，REXA執行器作為一種新型的電液轉換器，有其獨特的優點，在實踐中不斷得到驗證，它的應用提高了DEH系統的各項品質，為DEH系統的發展注入了新的活力。