汽轮机 DEH数字电液调节系统控制策略研究

汽轮机 DEH数字电液调节系统控制策略研究

朱艳通

华电宁夏灵武发电有限公司 宁夏 银川市 750000

摘要：传统的汽轮机发电组存在可靠性较差、DEH系统调节精度较低、运行过程不稳定等问题，现代化汽轮机的调节控制系统由机械液压调节转变为以计算机为主要核心的数字电液调节。本文浅析了DEH系统的控制策略，弥补了传统调节模式在功率和频率方面的不足之处，提升了调节精度及控制效率，为相关工作提供有力依据。

关键词：汽轮机；DEH系统；数字电液调节；控制策略

1.前言

汽轮机数字电液调节系统即DEH系统，是用来对火力发电机组进行实时控制的系统，火力发电机组在正常运行时，能够对其功率及转速进行自主调节，以确保机组发电和供电的频率品质；如果发生机组发生紧急事故时，能够立即切断主、再热蒸汽的供给，为避免事故扩大再次造成损坏，给机组的安全运行提供一定的保障。目前在我国火电机组的改造过程中，因其能够在很大程度上简化液压控制回路，提升汽轮机调节系统的可靠性，故DEH系统被广泛使用。随着技术水平逐渐娴熟，发电机组的单机容量不断扩大，转子的惯性质量逐渐降低，机组甩负荷等事故工况下的转速飞升逐渐变快，因此需要对系统的调节控制机制更加灵活和简便。

2DEH系统的组成结构及工作原理

（1）组成结构：汽轮机DEH系统可分为监视系统、液压伺服系统、汽轮机自启停控制系统、热应力控制系统、保护系统及调节系统。

监视系统通过数据采集系统（DAS）和安全监视系统（TSI）实现，对运行中汽轮机机械量和热工量的变化进行监视，并将监视结果运送到调节系统用作限制条件，运送到保护系统用作保护条件，运送到顺序控制系统用作控制条件。

液压伺服系统包含供油系统和电液执行系统。其中供油系统被用来为电液执行机构提供稳定的高压抗燃油；电液执行机构用来控制机组的阀门。

汽轮机自启停控制系统实质上是一个数字系统，能够不用任何额外操作实现汽轮机启动准备、冲转、升速并网到带满负荷的全部操作。

热应力控制系统负责对高压缸调节级和转子热应力的监视和限制。

保护系统能够在汽轮机发生异常时，立即将所有的进汽门关闭，切断汽源，阻隔危机，避免更重大的事故发生，实现了保护汽轮组设备的安全。

调节系统负责对转速、负荷、主汽压力、阀门和异常状态下负荷载进行控制。

（2）工作原理

汽轮机DEH控制系统的工作原理主要是由自动化数字调节系统发出调节指令，将调节指令转换成电信号，送至电液转换器，使油动机的液压缸和高压油结合在一起，进而驱动油动机，最终实现相应调节的目的；实现调节的目的后，系统的反馈机制将停止调节过程。

3汽轮机DEH系统的主要功能

3.1DEH系统的基本控制功能

数字电液调节系统以计算机为控制核心，取得很大进展，解决了大部分液调系统无法实现的难题。DEH系统的功能主要包含：

（1）转速控制。该项功能是DEH系统最基础的功能，通过对设定值进行调整，可实现机组的启动、升速或维持转速，当前火电厂的DEH系统对于转速通常都能达到0.1%的控制精度。除此之外，通过DEH的人机交互界面也可实现对机组的升速率进行设定，机组经过临界点时，可根据事先设定好的升速率自动冲破临界转速。并且控制精度较高，DEH系统转速控制的超调量均在0.15%以下，这样能够在很大程度上减轻相关工作人员的劳动强度，提升机组运行的安全性和稳定性。

（2）自动同期。当机组转速提升到额定转速的时候，汽轮机的各种控制系统都能够自动与同期装置进行接口。按照同期装置的指令，将发电机组的转速进行适应的匹配，保证发电机能够自主并网，令机组自动带有初负荷。

（3）压力控制。在机组进行定压运行时，DEH控制系统能够通过压力调节器将汽压固定在一定范围内。

（4）负荷控制。该项功能是DEH系统的基础功能。在发电机组处于负荷运行的状态下，控制系统能够根据既定负荷指令和变负荷率自主变换相应的负荷给定值，进而实现对机组负荷的改变。

（5）超转速保护控制（OPC）。该项功能是DEH系统特定的功能，OPC回路能够随时对机组转速进行监测，当汽轮机转速达到程序设定值时，超转速保护控制电磁阀能够关闭阀门中的高压和中压阀门，进而实现调节汽门的目的，当转速回归正常时，高压和中压阀门被重新开启，并维持固定转速，这样能够对处于甩负荷等暂态工况下的转速飞升起到抑制作用。

（6）超转速跳闸保护（OPT）。当汽轮机机组转速超过超转速遮断保护动作值时，DEH系统发出停止活动的指令，并将主汽门和调节汽门关闭，令整个机组跳闸，以达到保护机组的目的。DEH系统的电超速保护回路大部分为三冗余配置，其可靠性较高，且结构简洁，便于后续的维护工作。

（7）阀门在线试验。在该项功能下，可直接对各个汽阀进行全过程试验，同时能够令机组负荷处于试验过程时避免剧烈波动。

（8）阀门管理。DEH系统中，对于各项阀门的控制都是相互独立的，各个阀门是由油动机和伺服系统进行驱动的，其中相应的控制软件能够对阀门的特性曲线和控制策略起到决定性作用，故能够实现汽轮机组在全周进汽和部分进汽之间相互转换。

（9）汽轮机自动启动。当汽轮机处于自动启动的运行方式时，相应的操作人员只需要将DEH系统的启动键按下，机组能够实现自动启动、升速、并网、带负荷等过程，在此项活动运行时，目标转速、过临界转速升速率的设定、升速率、暖机控制及汽阀相互切换等过程可通过程序中预定的汽轮机自动启动曲线实现。

（10）参数监视。汽轮机机组的运行状态等重要的相关参数能够通过DEH 系统的阴极射线管(Cathode Ray Tube)显示器显示出来，为工作人员提供相应指导。除此之外，DEH 系统还能够定时打印和对事故进行回忆功。

（11）与汽轮机其他系统的接口。当前现代化发电厂采用的监控系统大部分为分散控制系统（DCS），在DEH系统的配合下，DCS系统可通过DEH系统提供的接口对机组实现完全控制和远程AGC控制。

3.2DEH系统的调节控制功能

DEH控制系统是以感应器作为信号感应装置，完成信号指令等相关操作，是决定系统控制效率的核心。DEH系统调节方式为差动变压器式位移传感器，是汽轮机工作状态的反馈系统，能够及时反馈出汽轮机运行时的状态；伺服放大器是采用位移传感器将指令信号传送至调节中心，令主控单元更加灵敏，便于输出和输入信号指令，同时也是维持汽轮机高效运转的必要条件。

DEH控制系统通常是以集成控制子系统为调节方案，采用该方式能够在很大程度上提升数字液体调节的效率，进而改变人工调节的方式。集成控制子系统能够为使用者提供较为先进的电子设备、虚拟网络、控制平台等多样化结构方式，能够进一步促进DEH系统层次的最佳发展。

3.3DEH系统的辅助控制功能

DEH系统中各项监测平台都统一到同一个监测平台中，使用者可以任选随机时刻下某一机组的有效振动测点，DEH系统在运行过程中，不能仅靠调控模块作为主要操控，还需配备相关的辅助系统功能，能够在DEH系统运行过程中提供各个方面的帮助。通常而言，辅助系统功能需要由DEH控制的活动进行设定，确保火电厂内、外设备的一体化运行。目前，DEH辅助功能主要包含：数字计算机是数字传输的平台，对DEH系统信号传输进行优化，实现DEH系统功能的最大化；辅助信号传输方式包括点对点、点对多点等方式，通常根据DEH机组运行功能要求进行配置。除此之外，信号传输系统在运行过程中，可实现对火电厂信号进行自动化检测，并及时纠正出现的问题。

4结语

当前火电厂汽轮机控制正逐步走向系统集散化、数字化、科技化发展，传统的机械液压式调节系统技术较为落后，机组设备结构较为复杂，并且处于不稳定状态，比较容易卡顿、晃动，不能够接受电网调度指令信号，无法实现AGC控制，而DEH控制系统恰好能够弥补不足之处，并且是火电厂正常运行的必要系统之一，故该项系统备受重视。

参考文献

[1]高小岚. 汽轮机DEH数字电液调节系统控制策略分析[J]. 电子世界, 2017, 000(012):93-95.

[2]万忠海, 陈文, 蔡文,等. DEH系统调节阀重叠度辨识及规范化整定方法[J]. 中国电力, 2020.

[3]景怀刚. 热电厂汽轮机DEH控制系统改造分析[J]. 应用能源技术, 2019, 254(02):19-22.