探析汽輪機(jī)數(shù)字電液控制DEH系統(tǒng)

劉建剛 孫懷彬 阮玲輝 陳龍明

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)也在不斷地優(yōu)化升級(jí)，汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)也更加的復(fù)雜，需要功能強(qiáng)，性能廣的新型汽輪機(jī)控制系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)字化電液控制技術(shù)，能夠有效地調(diào)解汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率，進(jìn)而滿足電網(wǎng)的供電需求?；诖?，本文分析了熱控設(shè)備常見故障和處理方法，并從運(yùn)行控制、仿真控制以及DEH保護(hù)功能三個(gè)方面探究DEH主要功能，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);數(shù)字電液;DEH系統(tǒng)

目前，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組配備的控制系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字電液控制系統(tǒng)，數(shù)字電液控制DEH系統(tǒng)主要的運(yùn)行任務(wù)是對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速以及功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，DEH系統(tǒng)主要控制的對(duì)象是汽輪機(jī)的進(jìn)氣閥門，能夠更好地提升蒸汽的參數(shù)以及機(jī)組的容量更好地滿足電網(wǎng)的需求。在20世紀(jì)中葉以電液控制的汽輪機(jī)被引用到火電廠中，隨著時(shí)代的發(fā)展，逐漸由液壓技術(shù)為主的電子控制系統(tǒng)升級(jí)為數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH），現(xiàn)階段DEH系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各種大型汽輪發(fā)電機(jī)組上。

一、熱控設(shè)備常見故障分析與處理

（一）EH油溫升高的原因及處理

現(xiàn)象：當(dāng)EH油溫上升到55℃時(shí)，需要聯(lián)合開啟EH油循環(huán)泵。當(dāng)油溫長(zhǎng)時(shí)間處于60℃時(shí)，就會(huì)升高EH油的酸值，進(jìn)而使EH油的質(zhì)量受到影響。產(chǎn)生的原因主要有以下四點(diǎn)：1.冷卻器的冷卻效果下降;2.EH油減溫水調(diào)門并沒有處于正常的工作狀態(tài);3.溢流閥開得過大致使出現(xiàn)溢流現(xiàn)象;4.冷卻水的溫度過高。處理方法：1.需要安排機(jī)務(wù)人員及時(shí)對(duì)冷卻器進(jìn)行維修;2.EH油減溫水調(diào)門調(diào)節(jié)線性度進(jìn)行重新分析，是否狀態(tài)良好。可以調(diào)解該閥門的PID參數(shù)，并對(duì)閥門調(diào)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化;3.需要安排機(jī)務(wù)人員對(duì)溢流閥的開度進(jìn)行重新調(diào)整或者是重新安裝一個(gè)閥門;4.重新調(diào)解冷卻水的溫度，并加強(qiáng)控制。

（二）EH油壓低產(chǎn)生的原因及處理

現(xiàn)象：當(dāng)一臺(tái)EH油泵處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，EH母管油壓會(huì)在11.2Mpa以下，并延時(shí)3秒，聯(lián)合啟動(dòng)備用的EH油泵，這時(shí)EH母管油壓會(huì)低于11.8Mpa，進(jìn)而導(dǎo)致EH母管油壓低而報(bào)警。產(chǎn)生原因：當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)在跳閘的狀態(tài)下時(shí)，閥門的指令與反饋就會(huì)出現(xiàn)一定的負(fù)偏差，即偏差大于4%，就會(huì)造成伺服閥內(nèi)漏的情況，高壓油至回油的截止閥也會(huì)出現(xiàn)內(nèi)流大的情況，處理方法：1.需要機(jī)務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)GV、IV、TV閥門回油管的溫度進(jìn)行檢查，倘若相應(yīng)閥門回油管的溫度偏高，那么就表示該閥門的伺服閥存在內(nèi)漏的情況。因此，需要及時(shí)關(guān)閉該閥門的油動(dòng)機(jī)高壓進(jìn)油手動(dòng)門，這時(shí)EH油壓就會(huì)上升，這時(shí)的EH油壓會(huì)比11.8MPa要高。機(jī)務(wù)人員在完成掛閘汽輪發(fā)電機(jī)掛閘后，需要手動(dòng)操作油動(dòng)機(jī)高壓進(jìn)油手動(dòng)門將其關(guān)閉，熱工人員再整定閥門。為進(jìn)一步確保汽輪發(fā)電機(jī)跳閘后，閥門能夠保持嚴(yán)密性的效果，需要在邏輯上將閥門指令由“0”改為“-3”。2.需要將高壓油至回油的截止閥關(guān)嚴(yán)。

二、DEH主要功能

（一）運(yùn)行控制

一般情況下，運(yùn)行控制主要包含轉(zhuǎn)速控制、汽機(jī)復(fù)位、電功率控制回路等。

1.功率控制回路

功率控制回路主要是通過對(duì)機(jī)組進(jìn)行各種變工況的調(diào)節(jié)，DEH系統(tǒng)會(huì)依照機(jī)務(wù)人員設(shè)定好的負(fù)荷變化率與負(fù)荷目標(biāo)值減少或者是增加機(jī)組的負(fù)荷，該回路能夠與閥位控制回路以及后備手動(dòng)操作進(jìn)行無縫切換。在電氣的控制室中，能夠?qū)ω?fù)荷目標(biāo)值或閥位給定值進(jìn)行“加/減”的操控，而控制權(quán)的切換主要需要在汽機(jī)的控制室中進(jìn)行，在電氣控制室中，需要增加具備“控制允許/控制禁止”的指示燈以及“負(fù)荷目標(biāo)值/閥位”的指示表。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)前，在上述的“加/減”操作主要為實(shí)現(xiàn)動(dòng)期的“加/減”的操作準(zhǔn)備，當(dāng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)下，需要由操作人員操作閥門中的“增、減”鍵直接對(duì)負(fù)荷的升高和降低進(jìn)行控制。當(dāng)DEH系統(tǒng)存在故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換到后備硬手操盤中，并操作閥門中的“增”、“減”鍵，并利用伺服卡來控制氣閥的開度值，進(jìn)一步確保汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.轉(zhuǎn)速控制回路

轉(zhuǎn)速控制回路作為DEH的基本控制功能，主要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制，轉(zhuǎn)速信號(hào)會(huì)通過現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)3選2獲得，當(dāng)汽輪機(jī)掛閘后，可以利用程序控制啟動(dòng)方式，提高升速率或者是由操作員設(shè)置目標(biāo)的轉(zhuǎn)速等方式，幫助高、低壓調(diào)節(jié)汽門聯(lián)合控制汽輪機(jī)完成低速暖機(jī)、過臨界轉(zhuǎn)速、3000r/min定速以及自動(dòng)同期并網(wǎng)。并且在升速過程中，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組也能夠快速的通過預(yù)置的臨界轉(zhuǎn)速。

（二）仿真控制

模擬仿真運(yùn)行控制能夠在離線狀態(tài)下對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掛閘開自動(dòng)主汽門（實(shí)際動(dòng)作）、升速（模擬仿真）、開啟調(diào)節(jié)汽門（實(shí)際動(dòng)作）、超速限制實(shí)驗(yàn)（模擬仿真）、切換運(yùn)行控制方式等各類故障的試驗(yàn)，進(jìn)而通過試驗(yàn)個(gè)更好的在開機(jī)前做好相應(yīng)的控制策略的測(cè)試以及項(xiàng)目的檢查和驗(yàn)收等工作。

（三）DEH保護(hù)功能

DEH保護(hù)功能主要分為超速保護(hù)和DEH自診斷保護(hù)功能，具體分析如下：

1.超速保護(hù)

在進(jìn)行DEH系統(tǒng)的超速保護(hù)時(shí)，要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，DEH系統(tǒng)主要設(shè)置了轉(zhuǎn)速超102%（3060r/min），或109%（3270r/min），超112%（3360r/min）以及機(jī)械危急遮斷器超速等保護(hù)的功能，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于3060r/min時(shí)，DEH就會(huì)立刻按OPC電磁閥，并且會(huì)在第一時(shí)間按照一定的比例關(guān)閉閥門，從而達(dá)到阻礙轉(zhuǎn)速快速提升的作用。當(dāng)速度低于3000r/min以后，就會(huì)恢復(fù)到平穩(wěn)狀態(tài)，此時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)速就會(huì)維持在3000r/min;倘若轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到達(dá)110%時(shí)，DEH就會(huì)發(fā)出指令，使AST電磁閥動(dòng)作能夠同時(shí)連跳OPC電磁閥，進(jìn)而確保汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。不僅如此，DEH也自帶控制機(jī)組完成超速試驗(yàn)的功能，當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速定速后，還需要進(jìn)行超速試驗(yàn)，這時(shí)可以操作命令“超速試驗(yàn)”啟動(dòng)該項(xiàng)功能，接著以此按照轉(zhuǎn)速102%（3060r/min）， 109%（3270r/min）以及機(jī)械危急遮斷器進(jìn)行試驗(yàn)，輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速后汽輪機(jī)會(huì)開始進(jìn)入升速狀態(tài)，進(jìn)一步完成超速試驗(yàn)。此外，當(dāng)機(jī)組在進(jìn)行危急遮斷器超速試驗(yàn)時(shí)，DEH系統(tǒng)也會(huì)將測(cè)速卡的定值設(shè)置到112%即3360r/min，也會(huì)屏蔽110%的保護(hù)功能，這樣一來，能夠有效的確保機(jī)械超速試驗(yàn)的開展。

2.DEH自診斷保護(hù)功能

DEH工作站會(huì)與DCS系統(tǒng)進(jìn)行整合，因此，可以利用與DCS其他控制站中的通訊功能在最短的時(shí)間內(nèi)將模板級(jí)、通道級(jí)信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)出來，并利用邏輯判斷功能檢查操作人員的操作命令，防止出現(xiàn)誤操作的情況，特別是當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組處于啟動(dòng)或者升速狀態(tài)時(shí)，必須要對(duì)機(jī)組真空、主汽壓力以及上下缸壁溫差等信號(hào)進(jìn)行仔細(xì)的核對(duì)。

結(jié)論

總的來說，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)與汽輪機(jī)的運(yùn)行控制，仿真控制以及DEH保護(hù)功能有著密切的關(guān)聯(lián)，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)需要由汽輪機(jī)廠負(fù)責(zé)相關(guān)的設(shè)計(jì)，并與主機(jī)配套進(jìn)行配套。通過對(duì)熱控設(shè)備常見故障進(jìn)行分析，需要重視汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組存在的問題原因，從而進(jìn)一步優(yōu)化DEH系統(tǒng)。

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