摘 要：下花園發(fā)電廠#3機組是由東汽輪機廠生產(chǎn)的200 MW冷凝式汽輪機，DEH控制系統(tǒng)的設(shè)計借鑒了引進(jìn)型300/600 MW汽輪機的控制策略和運行經(jīng)驗，并吸收了國產(chǎn)200 MW機組的結(jié)構(gòu)與運行要求，其在應(yīng)用中不僅具有豐富的控制功能和優(yōu)良的控制性能，而且還具有很高的可靠性和可用性。

關(guān)鍵詞：DEH控系統(tǒng)制 汽輪機 功能

中圖分類號：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0120-02

1 下花園發(fā)電廠#3機組DEH系統(tǒng)概述

下花園發(fā)電廠#3機組數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）液壓部分采用了高壓抗燃油裝置，工作壓力為12～14 MPa，主要由MOOG閥、卸荷閥、進(jìn)油閥和油動機等組成；電子部分采用日立HIACS-5000控制系統(tǒng)，主要由上位機、DCM板、功放板、MOOG閥、LVDT反饋裝置及手操板組成。

#3機組數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH的控制策略是從引進(jìn)型300/600 MW機組移植過來的，它采取一對一的方式來實現(xiàn)對機組的控制，即DEH發(fā)出的閥位控制指令通過8塊DCM卡分別送到8個功放板然后送到8個調(diào)節(jié)汽門（4個高壓調(diào)節(jié)閥、4個中壓調(diào)節(jié)閥）的電液伺服閥（MOOG閥）上；MOOG閥將電氣信號轉(zhuǎn)換成液壓信號，由安裝在油動機上的高壓抗燃油執(zhí)行機構(gòu)直接帶動調(diào)節(jié)汽門的蒸汽閥頭開啟和關(guān)閉，不僅從根本上解決了機械液壓調(diào)節(jié)部分固有的弊病，提高了閉環(huán)閥位控制精度，而且實現(xiàn)了閥門管理，使機組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性得到有效的改善。

2 DEH控制系統(tǒng)的功能

DEH控制系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的功率和轉(zhuǎn)速，從而滿足電廠供電的要求，其功能主要有汽機掛閘/開主汽門，升速控制，同期與并網(wǎng)，超速試驗/超速保護(hù)，協(xié)調(diào)控制，一次調(diào)頻限制，汽壓保護(hù)，閥門切換，閥門試驗。其控I5iQYR27Cbutc+mA+GFDLQ==制原理如圖1所示

2.1 汽機掛閘/開主汽門

當(dāng)汽機保安系統(tǒng)動作后，保安油壓消失，與薄膜閥相通的高壓抗燃油亦排泄，汽機所有閥門全部關(guān)閉。再次啟動時，必須首先恢復(fù)保安油壓。保安油路上有掛閘電磁閥，當(dāng)運行人員發(fā)出掛閘指令時，該電磁閥帶電，關(guān)閉危急遮斷器滑閥排油；滑閥在壓力油的作用下復(fù)位。

掛閘后，AST油壓建立，具備了開啟主汽門條件。當(dāng)運行人員發(fā)出開啟主汽門指令后，控制高/中壓自動關(guān)閉器的4個開啟電磁閥失電動作，自動關(guān)閉器打開。此時，汽機具備了沖轉(zhuǎn)條件。

2.2 升速控制

轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制是DEH的基本控制功能。升速過程中，DEH將轉(zhuǎn)速給定與測速模件采集到的實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，如果有偏差，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器便產(chǎn)生一個閥位指令，經(jīng)MOOG閥轉(zhuǎn)換，控制調(diào)節(jié)汽門開度發(fā)生改變，使汽機實際轉(zhuǎn)速逐漸與給定值相等，消除轉(zhuǎn)速偏差。

轉(zhuǎn)速信號是十分重要的，因此安裝了三個測速探頭；三路轉(zhuǎn)速測量信號分別送到三塊測速模件中，經(jīng)過三取中邏輯處理后，得到DEH所需的轉(zhuǎn)速反饋信號。

2.3 同期與并網(wǎng)

DEH設(shè)有自動同期和手動同期兩種方式。自動同期是指DEH接受自動準(zhǔn)同期裝置發(fā)出的轉(zhuǎn)速增減脈沖信號，自動改變汽機轉(zhuǎn)速，控制機組并網(wǎng)。自動同期方式下，不需要運行人員干預(yù)。手動同期是指運行人員通過DEH操作站手動改變機組轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)并網(wǎng)。

2.4 超速試驗/超速保護(hù)

#3機DEH設(shè)計了四道防止汽機超速的措施，即103%超速保護(hù)（OPC）、DEH110%電氣超速跳閘（AST）、ETS110%超速跳閘和機械超速跳閘。

2.5 協(xié)調(diào)控制

機組運行時，汽機運行人員要應(yīng)根據(jù)運行規(guī)程從負(fù)荷控制、主汽壓控制和閥位控制三個回路中進(jìn)行選擇；當(dāng)機爐協(xié)調(diào)運行時，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)會自動選擇DEH閥位控制回路，DEH接受CCS來的閥位給定來控制閥門的開度，不需要汽機運行人員干預(yù)。

2.6 一次調(diào)頻限制

為了使電網(wǎng)頻率趨于穩(wěn)定，在功率給定不變的情況下，機組功率隨電網(wǎng)頻率的變化而變化，參加一次調(diào)頻?？紤]到機組運行的穩(wěn)定性，有時要求機組在頻率變化范圍不大時不參加一次調(diào)頻，即機組的功率不隨電網(wǎng)頻率的波動而變化，這就是一次調(diào)頻限制。

#3機組DEH的轉(zhuǎn)速不等率設(shè)定為4.5%，用戶可根據(jù)需要在3%～6%內(nèi)調(diào)整。一次調(diào)頻限制范圍在±0.5 Hz之間。

2.7 汽壓保護(hù)

汽壓保護(hù)不同于汽壓控制，它實際上是一種單向的汽壓限制功能，并不對汽壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常運行過程中當(dāng)機前主蒸汽壓力由于某種原因降低到汽壓保護(hù)限值以下時，DEH將強迫高壓調(diào)節(jié)閥關(guān)小，使汽壓得以恢復(fù)；當(dāng)汽壓恢復(fù)到保護(hù)限值之上時，調(diào)節(jié)閥便不再關(guān)小，DEH繼續(xù)原先的調(diào)節(jié)控制。

2.8 閥門切換

閥門切換的實質(zhì)是閥門噴嘴配汽和節(jié)流配汽方式，也就是全周進(jìn)汽和部分進(jìn)汽的轉(zhuǎn)換，其目的是為了兼顧機組的經(jīng)濟(jì)性和快速性，解決變負(fù)荷過程中均勻加熱與部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的矛盾。閥門控制方式包括單閥和順序閥。冷態(tài)啟動或低參數(shù)下變負(fù)荷運行期間，采用單閥方式能夠加快機組的熱膨脹，減小熱應(yīng)力，延長機組壽命；額定參數(shù)下變負(fù)荷運行時，機組的熱經(jīng)濟(jì)性是電廠運行水平的考核目標(biāo)，采用順序閥方式能有效地減小節(jié)流損失，提高汽機熱效率。

#3機組DEH高調(diào)門開啟順序為GV#1/GV#2→GV#3→GV#4，即GV#1和GV#2同時開啟，然后是GV#3和GV#4。根據(jù)300/600MW引進(jìn)型汽輪機DEH設(shè)計經(jīng)驗和我廠#3機組的熱力計算數(shù)據(jù)，GV#1/GV2與GV#3的閥門重疊度為68.6%，這樣既能保證減小閥門開啟過程中節(jié)流損失，又可避免因重疊度過小導(dǎo)致閥位震蕩。單閥方式時4個高調(diào)門同時動作，不存在重疊度的問題。

2.9 閥門試驗

閥門試驗分為嚴(yán)密性試驗和在線活動試驗兩部分。閥門嚴(yán)密性試驗的目的是檢驗各個閥門的嚴(yán)密程度，在線活動試驗在于檢驗閥門及執(zhí)行機構(gòu)的靈活程度，防止卡澀。

主汽門嚴(yán)密性試驗除沖轉(zhuǎn)前靜態(tài)檢查外，還必須進(jìn)行在線嚴(yán)密性試驗。當(dāng)機組正常升速至3000RPM定速后，運行人員通過發(fā)出主汽門嚴(yán)密性試驗指令，DEH使相應(yīng)的主汽門開啟電磁閥帶電，主汽門關(guān)閉。此時，由于轉(zhuǎn)速反饋的作用，各個調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)。運行人員監(jiān)視機組轉(zhuǎn)速惰走情況，并根據(jù)相應(yīng)規(guī)程評價主汽門的嚴(yán)密性。試驗結(jié)束后，主汽門恢復(fù)開啟，轉(zhuǎn)速維持3000RPM。調(diào)節(jié)閥嚴(yán)密性試驗與此類似，其操作過程與執(zhí)行“停機”命令相同，即高/中壓主汽門保持打開狀態(tài)，所有調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，轉(zhuǎn)速惰走。調(diào)節(jié)閥嚴(yán)密性試驗結(jié)束后，需要恢復(fù)“啟機”狀態(tài)，重新進(jìn)行升速操作。

閥門試驗分為高壓調(diào)節(jié)閥試驗、中壓調(diào)節(jié)閥試驗。高壓調(diào)節(jié)閥的試驗是逐個進(jìn)行的，而中壓調(diào)節(jié)閥則是同時進(jìn)行試驗的，各種閥門的試驗不得同時進(jìn)行，即試驗高壓調(diào)節(jié)閥時禁止對中壓調(diào)節(jié)閥試驗；反之亦然。

3 DEH控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的故障分析

在機組運行過程中，DEH控制系統(tǒng)的常見故障有很多，其中調(diào)門擺動的主要現(xiàn)象為當(dāng)綜合閥位在73%左右，負(fù)荷在170 MW時，工況無變化的情況下，負(fù)荷及調(diào)門出現(xiàn)等幅震蕩現(xiàn)象，當(dāng)越過這一區(qū)間后，震蕩現(xiàn)象又自動消失。異常震蕩影響了機組的安全運行，若再有擾動發(fā)生則可能引起震蕩發(fā)散，將嚴(yán)重威脅機組的安全，震蕩趨勢如圖2所示。

通過大量歷史趨勢分析，可以看出調(diào)門震蕩將直接引起負(fù)荷波動，伺服閥控制回路中任一環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)問題，都會引起調(diào)門震蕩，原因主要有閥門特性曲線在蒸汽流量靈敏區(qū)的線性度不好，當(dāng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)升降負(fù)荷時，同樣的負(fù)荷指令會有不同的調(diào)門流量來響應(yīng)。對于重疊度而言，重疊度大對機組控制的穩(wěn)定性有益、但影響經(jīng)濟(jì)性。重疊度過小則會造成閥位與總蒸汽流量曲線不平滑，在后續(xù)調(diào)節(jié)閥門開啟的瞬時出現(xiàn)負(fù)荷波動現(xiàn)象，從而引起調(diào)節(jié)閥門的波動，主要出現(xiàn)在順序閥方式下后續(xù)調(diào)節(jié)閥門即將開啟時刻。流量特性曲線如圖3所示

從圖3可以明顯看到，當(dāng)綜合閥位在0%～67.9%范圍內(nèi)變化時，GV1、GV2特性曲線呈較好的線性，GV3特性曲線基本保持穩(wěn)定在預(yù)啟閥位12%左右；而當(dāng)綜合閥位從69%上升到74%時，由于特性參數(shù)導(dǎo)致的調(diào)門流量的配置非線性，GV1、GV2特性曲線變化劇烈，且此時由于重疊度設(shè)置與實際流量不匹配，當(dāng)GV1、GV2開至71%已接近有效行程的上限時，GV3只開大了5%，對于動態(tài)變負(fù)荷時，同樣的負(fù)荷指令會有不同的調(diào)門流量來響應(yīng)，往往負(fù)荷不能快速跟蹤指令，或者負(fù)荷在一定時間后嚴(yán)重超出指令，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)糾正偏差造成欠調(diào)和過調(diào)成對出現(xiàn)。靜態(tài)時，由于調(diào)門特性參數(shù)的不合理十分容易引起負(fù)荷的自擺動。而且在AGC調(diào)節(jié)中，調(diào)門特性參數(shù)不合理的機組往往表現(xiàn)為不是負(fù)荷響應(yīng)過快和超調(diào)就是負(fù)荷響應(yīng)過慢欠調(diào)，同時負(fù)荷控制精度亦難以保證。而AGC指令的快速反向變化，加劇了機組反復(fù)拉鋸調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致機組震蕩調(diào)節(jié)。

對于以上故障經(jīng)高調(diào)門流量特性曲線優(yōu)化后，得到了很大的改善，消除了威脅機組穩(wěn)定運行的隱患，提高了機組運行的可靠性。

4 結(jié)語

在電廠的控制系統(tǒng)中，DEH控制系統(tǒng)作為整個電廠的一個子系統(tǒng)，直接控制汽輪機裝置，直接與電廠的負(fù)荷和汽輪機保護(hù)回路相關(guān)，DEH控制系統(tǒng)作為一個已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的汽輪機控制系統(tǒng)，在引進(jìn)、消化、發(fā)展的過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過多種形式，將其應(yīng)用在200 MW機組中極大提高了發(fā)電機組運行的安全可靠性。

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