汽轮机DEH电液调节系统分析赵安川

汽轮机DEH电液调节系统分析赵安川

赵安川

（贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司贵州遵义564611）

摘要：习水二郎电厂汽轮机由东方汽轮机有限公司设计制造。型号为：N660-24.2/566/566，汽轮机型式：超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，最大出力为724MW（VWO工况），最大连续出力为695MW（T-MCR工况），额定出力660MW。汽轮机控制系统是由纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统（DEH），主要完成汽轮机的挂闸、冲转、并网、负荷控制和危急遮断等功能。DEH系统设有CCS协调控制、ATC自启动、操作员自动（OA）控制、手动控制等运行方式。

关键词：汽轮机；DEH；控制系统

1、汽轮机数字电液调节系统的组成及功能

1.1汽轮机数字电液调节系统的组成

现代600MW机组的汽轮机调节系统一般包括电子调节系统、电液转换器和液压执行机构三个部分。（1）液压执行机构。根据液压大小选择执行机构油缸尺寸，以及油路系统设计，保证力矩和执行的速度满足要求。（2）电液转换器。是电子调节系统与液压执行机构的中间转换装置，现代的电液转换装置有很多种，我国常见在大型机组中使用的有MOOG阀，以及MOOG公司的DDV阀门，它们直接将电信号转化成力信号并有放大功能。ABB公司的电液转换器，不但具有电液转换功能，还具有液压放大和阀门程序控制功能。动作特性好，对油质清洁度要求不高，可靠，工作容量也大，一般一只电液转换器可以控制一组阀门。（3）电子调节系统。无论是何种电调系统，其电子调节装置功能都基本相同，它必须满足汽轮机的启动、调节、管理和保护等功能。

1.2、DEH系统基本功能

数字电液控制系统应具有控制、保护、监视、数据通信等基本功能。（一）对机组的控制系统应具有汽轮机转速和负荷的全面控制功能，能实现机组的启动冲转、升速、暖机、并网、负荷控制、停机等各种情况下的有关控制，并能根据操作人员的要求和机组应力条件控制其升速率和负荷变化率；能适应机组在不同初始温度条件下的启动（即冷态、温态、热态、极热态启动）；能适应定压和滑压下的运行方式；系统具有阀门管理功能，可实现单阀控制和顺序阀控制方式，并能做到这两种阀门控制方式之间的相互无扰切换；具有阀位限制和阀门试验功能，以适应机组在不同运行条件下对安全经济的要求；系统能与CCS系统结合实现机炉协调控制；系统应具有汽轮机全自动控制、操作员自动、远方控制和手动控制等控制方式。

2汽轮机DEH控制的基本要求

2.1汽轮机控制的基本要求为控制汽轮机的转速与电网频率同步；控制汽轮机的功率满足电网负荷的需求。

2.2汽轮机启动升速过程的转速控制。汽轮机启动升速时的转速控制是根据转速设定值和升速率控制调节阀门开度。通常转速设定值分成数档，如“阀关闭”、“400r／min”、“800r／min”、“2200r／min”、“3000r／min”；升速率分“保持”、“慢”、“中”、“快”四档（如0、100r*min一1/min、150r•min一1/min、300r/min一1/min）。汽轮机手动启动时由运行人员根据汽轮机启动状态选择转速设定值和升速率，汽轮机自启动时，由自启动程序自动选择。西屋DEH汽轮机在冲转到3000r／min额定转速时，采用了不同的阀门控制，在汽轮机冲转开始用主汽门控制转速，当转速达到2900r／min时切换到调节汽门控制。二郎电厂汽机中速暖机结束后，一直是中压调门控制汽轮机转速。

3．汽轮机的负荷和压力控制

3.1汽轮机负荷控制。

汽轮机的负荷控制通常有协调控制（CCS）、操作员自动控制和手动控制三种基本运行方式。在协调控制方式下，DEH根据CCS系统给出的负荷指令调节阀门开度，DEH相当于CCS系统的执行机构。操作员自动控制方式下，DEH根据操作员设定的目标负荷和负荷变化率自动地将机组负荷调整到操作员设定的目标负荷值，负荷变化率通常分为数档，如分为“保持”、“0．5％／min”、“1％／min”、“2％／min”、“3Y0／min”五档，目标负荷值由操作员在负荷给定器给定。在手动方式时，由运行人员操作负荷增减按钮手动调整负荷，这时的负荷控制为开环控制。①内环调节级压力（IMP）调节回路，调节器为P5I5，给定值REF2②中环功率（MW）调节回路，调节器为P4I4，给定值REF1；③外环转速（WS）一次调频回路，调节器为1／δ，给定值REFDMD。给定值变换过程：负荷参数（REFDMD）经一次调频修改后变为功率给定REFl；其值经功率调节器修正后变为调节级压力给定REF2；最后经过阀门管理变换后变为阀位指令（VP）。在额定工况下，REFDMD、REFl、REF2都为额定值，其相对值都为“1”。

3.2机前压力控制。

机前压力控制用来防止主蒸汽压力变化过快时，湿蒸汽进入汽轮机。当主汽压力下降速度达到某一定值（如7．4％／min）时，控制回路的输出将取代阀门流量指令，阀门开度即由机前压力控制回路的控制值控制，其控制值的大小取决于主汽压力与设定值的偏差，阀门开度就随偏差的增大而关小。

3.3自动同步（AS）

在发电机并网前，自动同步控制回路通过对电网频率和发电机频率的偏差比较，自动校正汽轮机转速设定值，使发电机频率始终随电网频率变化且保持大于电网频率0．05Hz，直至并网完成。

3.4手动控制系统

手动控制系统是通过阀门控制卡，用阀门增、减按钮直接控制各阀门的开度。手动有一次手动和二次手动两种方式。一次手动与二次手动的区别在于：一次手动增减阀门开度，还有一些逻辑条件，起到防止误操作的作用；二次手动是DEH最末级硬件备用，通过操作台上的增／减按钮，对每个阀门进行增／减操作，无其他逻辑条件。另外，一次手动精度高于二次手动精度。因而一般情况下只需用一次手动。当自动系统故障时，由容错系统使自动切到一次手动，一次手动故障时由操作员切到二次手动。自动、一次手动、二次手动三者中任何一路控制，其他两路自动跟踪，如图。

4.DEH对机组的超速保护功能

DEH系统具有超速保护功能（OPC），至少能够当汽轮机转速超过额定转速的l03％（即3090r／min）时，迅速关闭高／中压调节阀门，延时一定时间后再开启调节阀门，防止汽轮机超速；DEH系统还提供110％（即3300r／min）超速保护信号，由用户选用；还能接收RUNBACK信号，自动减负荷，以适应锅炉及其他辅机的故障工况；还应能接收FCB信号，当发电机油开关跳闸后自动减负荷至带厂用电或空载运行（此项功能由用户选用）。机组OPC超速保护系统有两条回路可以启动。（1）中压缸排汽压力大于30％（即机组运行在30％负荷以上），油断路器跳闸同时出现时，启动触发器，输出0PC全关信号去关高压调节汽门（GV）和中压调节汽门（IV），延时5～10s后，当转速小于103％时，触发器复位，允许GV和IV开启。（2）任何情况下，只要转速n>103％额定转速，则关GV和IV，n％103％额定转速时恢复。为了提高可靠性，0PC控制逻辑采用三选二方式。0PC信号或汽轮机紧急跳闸系统（ETS）动作信号可以直接送到伺服回路，通过电液伺服阀，将阀门关闭，防止机组超速。ETS发出的停机信号经AST电磁阀快速关闭所有的阀门。ETS的保护逻辑也可以做在DEH系统中，即ETS的保护逻辑由DEH的计算机来完成，或另设ETS装置，保护的执行部分由DEH来完成。为了能有效地防止机组超速，电磁阀回路阀门关闭时问要求尽可能地短，如在0．15s内。

5.结束语

目前DEH还具有完善的监视功能，设有专门的终端，运行监视用CRT可连续地进行各种工况参数、画面、报警状态、数字和模拟量趋势的显示，为运行人员提供DEH全面的监视。运行人员还可以在CRT、键盘（鼠标、球标）上进行汽轮机的转速和负荷的手动控制。DEH还可以取得运行记录数据对机组运行工况和事故原因进行分析。此外，DEH还可以具有汽轮机自动控制（自动汽轮机控制，ATC）功能，能对机组的应力进行估算，并进行机组的寿命消耗管理。

参考文献：

[1]谷俊杰，热工控制系统[M].北京：中国电力出版社，2011

[2]《习水二郎电厂集控主机运行规程》2016