楊進(jìn)升

（山西神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

1 概述

數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH(digital electric hydraulic control)是以計(jì)算機(jī)作為控制裝置，執(zhí)行部分應(yīng)用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它結(jié)合了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),而這種技術(shù)的結(jié)合更加適合火電廠汽輪機(jī)的控制,在火電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理及方框圖

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率，機(jī)組在并網(wǎng)前，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)速控制回路來(lái)控制機(jī)組的轉(zhuǎn)速，在并網(wǎng)后，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)功率控制回路來(lái)控制機(jī)組的功率，其中轉(zhuǎn)速作為一次調(diào)頻信號(hào)參與控制。DEH系統(tǒng)通過(guò)指令選擇回路形成指令，采集汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率、閥位等信號(hào)進(jìn)行分析處理，綜合運(yùn)算輸出閥門(mén)指令信號(hào)，通過(guò)HSS03模件與LVDT檢測(cè)的閥位信號(hào)比較運(yùn)算處理，輸出控制信號(hào)到電液伺服閥，通過(guò)改變高壓、中壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速和功率的控制。DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖見(jiàn)圖1。

圖1 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖

3 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由五大部分構(gòu)成。

3.1 電子控制器部分

主要包括控制計(jì)算機(jī)、I/O摸件、電源設(shè)備、通訊接口部分等，主要用于接收現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回的信號(hào)、邏輯運(yùn)算、發(fā)出指令等。

3.2 計(jì)算機(jī)軟件部分和硬件部分

計(jì)算機(jī)軟件部分包括工程師站和操作員站的控制系統(tǒng)軟件和一些應(yīng)用軟件等，計(jì)算機(jī)硬件部分包括工程師站和操作員站的主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等。主要是為熱控工程師提供邏輯組態(tài)、故障分析等和為運(yùn)行人員提供對(duì)控制機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、信息、監(jiān)視、操作等功能。

3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分

主要由電液伺服閥、油動(dòng)機(jī)等部分組成，負(fù)責(zé)完成對(duì)控制指令的執(zhí)行。

3.4 保護(hù)系統(tǒng)

包括2個(gè)OPC電磁閥和4個(gè)AST電磁閥，完成超速等故障緊急情況下對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的停機(jī)保護(hù)功能。

3.5 高壓抗燃油系統(tǒng)

負(fù)責(zé)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分提供動(dòng)力油，一般設(shè)有兩臺(tái)抗燃油泵，正常情況下1臺(tái)工作，1臺(tái)備用。

4 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能

DEH系統(tǒng)的功能主要有以下幾方面：

4.1 掛閘功能

通過(guò)司機(jī)在操作員站操作完成遠(yuǎn)方自動(dòng)掛閘功能。

4.2 應(yīng)力計(jì)算功能

由轉(zhuǎn)子的應(yīng)力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高、中壓轉(zhuǎn)子的應(yīng)力計(jì)算和控制。在投入應(yīng)力控制方式時(shí)，暖機(jī)時(shí)間由高壓轉(zhuǎn)子中心溫度值和中壓轉(zhuǎn)子中心溫度值的最小值所對(duì)應(yīng)的暖機(jī)時(shí)間確定。

4.3 轉(zhuǎn)速檢測(cè)及控制功能

完成對(duì)機(jī)組的轉(zhuǎn)速功能，控制系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)接收三路轉(zhuǎn)速信號(hào)，在邏輯中經(jīng)過(guò)三取中邏輯得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)速，用于轉(zhuǎn)速控制邏輯中。在并網(wǎng)前機(jī)組，運(yùn)行人員設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，機(jī)組可以自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前的熱狀態(tài)（冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)）完成升速、暖機(jī)、過(guò)臨界，3000rpm定速。

4.4 自動(dòng)同期功能

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以與自動(dòng)同期裝置配合，自動(dòng)將機(jī)組轉(zhuǎn)速帶到同期轉(zhuǎn)速，投入自動(dòng)同期功能后機(jī)組將接受自動(dòng)同期裝置來(lái)的轉(zhuǎn)速指令。

4.5 并網(wǎng)帶初負(fù)荷功能

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，DEH系統(tǒng)自動(dòng)增加給定指令，使發(fā)電機(jī)自動(dòng)帶上初負(fù)荷以避免發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作。

4.6 負(fù)荷控制功能

負(fù)荷控制回路完成對(duì)機(jī)組負(fù)荷的閉環(huán)控制，根據(jù)運(yùn)行人員設(shè)定的目標(biāo)負(fù)荷和負(fù)荷變化速率并綜合其他限制條件形成負(fù)荷給定值，以發(fā)電機(jī)組實(shí)際電功率作為反饋，對(duì)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行閉環(huán)控制。

4.7 主汽壓力控制功能

主汽壓力控制回路完成對(duì)機(jī)組主汽壓力的閉環(huán)控制，運(yùn)行人員設(shè)定目標(biāo)壓力，以機(jī)組實(shí)際主汽壓力作為反饋，對(duì)機(jī)組壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。

4.8 閥門(mén)手動(dòng)控制功能

運(yùn)行人員通過(guò)設(shè)定目標(biāo)閥位指令，直接控制調(diào)門(mén)開(kāi)度來(lái)控制機(jī)組的負(fù)荷。

4.9 一次調(diào)頻功能

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有一次調(diào)頻功能，調(diào)頻特性根據(jù)不同的機(jī)組而不同，可以修改。神頭二電廠#1機(jī)組的一次調(diào)頻特性是轉(zhuǎn)速偏差在±2轉(zhuǎn)之內(nèi)，一次調(diào)頻輸出值為0，轉(zhuǎn)速偏差超過(guò)±10.1轉(zhuǎn)，一次調(diào)頻輸出±30 MW（最大）的負(fù)荷量。

4.10 超速保護(hù)OPC功能及超速試驗(yàn)功能

由兩個(gè)OPC電磁閥并聯(lián)組成，目的是防止拒動(dòng)。神頭二電廠#1機(jī)組由原來(lái)的電液并存調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造為高壓抗燃油純電調(diào)系統(tǒng)，其中保留了原來(lái)的機(jī)械超速保安系統(tǒng)，其超速系統(tǒng)設(shè)計(jì)有OPC超速、電超速、WOODWARD超速、機(jī)械超速共4級(jí)超速控制功能。

4.11 危急遮斷控制功能（ETS）

由4個(gè)AST電磁法組成，采用2串2并，目的是既防誤動(dòng)又防拒動(dòng)。為保護(hù)汽輪機(jī)的安全，神頭二電廠#1機(jī)組的ETS系統(tǒng)觸發(fā)條件有：DEH轉(zhuǎn)速大于3 180 RPM，PIS汽機(jī)保護(hù)，主機(jī)WOODWARD保護(hù)，抗燃油壓力低，主機(jī)AST油壓低，主機(jī)臺(tái)盤(pán)緊挺，主機(jī)就地緊停，DEH轉(zhuǎn)速系統(tǒng)故障，當(dāng)以上任一條件達(dá)到該系統(tǒng)動(dòng)作，應(yīng)關(guān)閉汽輪機(jī)各進(jìn)汽閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

4.12 與CCS接口功能

具有與CCS接口功能，由CCS進(jìn)行控制時(shí)，DEH系統(tǒng)直接根據(jù)CCS系統(tǒng)給出的指令進(jìn)行控制。

4.13 與旁路站的接口功能

具有與旁路站的接口功能，旁路站在機(jī)組啟停和故障情況下的協(xié)同控制功能。

4.14 閥門(mén)管理功能

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)組需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的單閥、順閥無(wú)擾切換和控制。

4.15 閥門(mén)在線試驗(yàn)功能

在機(jī)組正常運(yùn)行中，為防止主汽門(mén)和調(diào)汽門(mén)卡澀，可以分別對(duì)主汽門(mén)和調(diào)汽門(mén)進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)。

4.16 ATC功能

ATC即汽輪機(jī)自啟?？刂乒δ?，完成汽輪機(jī)從啟動(dòng)開(kāi)始至帶滿負(fù)荷的全部自動(dòng)控制。但現(xiàn)階段各個(gè)廠家由于其機(jī)組的不同和電調(diào)控制系統(tǒng)的不同，其控制功能和范圍都有較大的差別。

4.17 其他功能

可以實(shí)現(xiàn)比較完善的自診斷功能、參數(shù)的趨勢(shì)記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、SOE記錄等功能。

除上述功能外，還可以根據(jù)不同的機(jī)組情況進(jìn)行特殊功能的實(shí)現(xiàn)。

5 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)在火電機(jī)組應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

5.1 電液伺服閥堵塞

某電廠在2007年3月18日晚9點(diǎn)30分左右，#1機(jī)組正常運(yùn)行中，抗燃油壓力突然有明顯降低，聯(lián)啟另一臺(tái)抗燃油泵后抗燃油壓力恢復(fù)正常，發(fā)現(xiàn)#3高調(diào)門(mén)在指令為98%的情況下，位返顯示全關(guān)。首先就地檢查#3高調(diào)門(mén)確認(rèn)是否已全關(guān)，檢查位返正常，檢查指令正常，而調(diào)門(mén)全關(guān)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是伺服閥故障所致，由汽機(jī)部更換#3高調(diào)伺服閥后恢復(fù)正常運(yùn)行。

在機(jī)組電調(diào)系統(tǒng)改造投產(chǎn)前5個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，有兩個(gè)高調(diào)門(mén)，1個(gè)中調(diào)門(mén)的電液伺服閥發(fā)生了4次堵塞。分析問(wèn)題后發(fā)現(xiàn)，主要是抗燃油系統(tǒng)運(yùn)行初期，高壓抗燃油清潔度沒(méi)有達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行一段時(shí)間后便出現(xiàn)了電液伺服閥堵塞，濾網(wǎng)堵塞的問(wèn)題，通過(guò)清理濾網(wǎng)，更換不合格濾網(wǎng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)電液伺服閥堵塞現(xiàn)象。在更換電液伺服閥時(shí)需要注意以下方面：①將需要更換電液伺服閥的調(diào)門(mén)指令給定為0，小心拔下更換電液伺服閥的航空插頭。②將去油動(dòng)機(jī)的截止閥關(guān)嚴(yán)。③確認(rèn)截止閥關(guān)嚴(yán)并確認(rèn)調(diào)門(mén)全關(guān)后，拆下堵塞的電液伺服閥，在拆下電液伺服閥時(shí)要注意安全問(wèn)題。④拆下堵塞的電液伺服閥后，將安裝的底座清潔干凈。⑤將新的電液伺服閥安好O形密封圈后安裝在底座上，緊固好固定螺釘。⑥插好電液伺服閥的航空插頭并擰緊。⑦運(yùn)行人員給電液伺服閥指令信號(hào)，要逐漸開(kāi)大，不要突然全開(kāi)，同時(shí)觀察電液伺服閥及閥門(mén)動(dòng)作情況，恢復(fù)正常工作。

5.2 LVDT故障

LVDT故障的主要原因是連接LVDT鐵芯與LVDT線圈內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，將鐵芯或線圈磨壞，另外是LVDT鐵芯折斷。這種情況比較復(fù)雜，原因很多。調(diào)門(mén)震動(dòng)，調(diào)門(mén)與LVDT的固定支架膨脹不均，固定支架與LVDT的連接問(wèn)題，LVDT鐵芯與線圈固定不正等都會(huì)導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題，一開(kāi)始采取的措施是注意將LVDT鐵芯與線圈固定同心，將固定支架與LVDT連接好，做了這些措施后有一定效果，但不明顯，主要是調(diào)門(mén)震動(dòng)較大，后采取的措施是用彈簧連接LVDT的鐵芯，另外加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行中的巡檢，效果比較明顯。

5.3 電纜問(wèn)題

由于高調(diào)門(mén)附近溫度很高，而普通電纜無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在這樣的高溫環(huán)境下使用，有的電廠曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)由于高溫原因?qū)е码娎|線短路故障，采取耐高溫電纜效果很好，另外要有對(duì)調(diào)門(mén)附近的電纜采取保護(hù)措施，比如使用耐高溫電纜槽等。

5.4 接線問(wèn)題

控制回路指令線接線松動(dòng)、航空插頭松動(dòng)、LVDT接線松動(dòng)等都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)異常而引起調(diào)門(mén)擺動(dòng)，需要對(duì)這些環(huán)節(jié)認(rèn)真檢查處理。

5.5 干擾問(wèn)題

以下幾項(xiàng)都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)干擾而引發(fā)DEH控制系統(tǒng)異?；蚬收蠁?wèn)題：

（1）在機(jī)組運(yùn)行中在調(diào)門(mén)附近使用強(qiáng)電磁設(shè)備。

（2）電液伺服閥指令線屏蔽線沒(méi)有接好或接觸不好。

（3）LVDT屏蔽線沒(méi)有接好或接觸不好。

（4）兩個(gè)LVDT共用一根電纜。

要對(duì)信號(hào)干擾而引發(fā)DEH控制系統(tǒng)異?；蚬收系膯?wèn)題逐項(xiàng)檢查處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

從DEH系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)表明，其控制功能完善，控制系統(tǒng)成熟、可靠，因而在國(guó)內(nèi)火電機(jī)組上得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)我們也看到DEH系統(tǒng)在應(yīng)用中遇到的一些問(wèn)題，這就需要廣大熱控人員不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、深入研究，進(jìn)一步完善DEH控制系統(tǒng)，努力提高熱控系統(tǒng)的可靠性。