600MW汽輪機控制系統調試中的問題分析及優化

余 俊, 龔卓敏

(茂名臻能熱電有限公司， 廣東茂名 525001)

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600MW汽輪機控制系統調試中的問題分析及優化

余 俊, 龔卓敏

(茂名臻能熱電有限公司， 廣東茂名 525001)

介紹了D600S型汽輪機數字電液控制系統的控制原理，對其在調試過程中存在的問題進行了分析，并提出優化方案和解決措施。實踐表明：系統調試中出現的故障基本是由人為錯誤造成的，糾正后就能使系統正確工作，保證整臺機組的安全穩定運行。

汽輪機； DEH控制系統； 控制品質

汽輪機數字電液(DEH)控制系統是DCS的重要組成部分，其系統正常是汽輪發電機安全穩定運行的重要保證。

某電廠600MW火電機組汽輪機為D600S型，其DEH控制系統采用與DCS一體化的Ovation控制系統，汽輪機的液壓控制油系統和潤滑油系統各自獨立。筆者對該600MW火電機組汽輪機在168h滿負荷試運前的調試過程發現的設計、組態、安裝中存在的問題進行分析，并進行了優化和整改。

1 DEH控制系統的組成及工作原理

1.1系統組成

高壓抗燃油純電調系統主要由計算機控制部分與液壓控制(EH)部分組成，其中DEH部分完成控制邏輯、算法及人機接口。根據對汽輪機、發電機采集的各種參數，通過一定的控制策略，最終輸出控制指令通過EH控制系統驅動閥門，完成對機組的控制[1]。

EH控制系統是DEH的執行機構，主要包括供油裝置(油泵、油箱)、油管路及附件、執行機構、危急保安(AST)系統等。供油系統為DEH控制系統提供壓力油。執行機構響應DEH的指令信號，控制油動機的位置，以調節汽輪機各蒸汽進汽閥的開度，從而控制汽輪機運行[2]。

1.2基本原理

DEH控制系統是一個多參數、多回路的反饋控制系統，按功能劃分為給定部分、反饋部分、調節器、執行機構、機組對象(見圖1)。

2 DEH調試中的問題分析及處理

2.1掛閘異常

掛閘也可以稱為復位，汽輪機AST系統復位從而建立安全油壓。掛閘通常包含兩個部分：電氣部分(高壓部分)和機械部分(低壓部分)。電氣部分就是在掛閘過程中讓AST帶電復位；機械部分就是通過潤滑油推動AST裝置的杠桿復位，從而使高壓安全油與油箱的兩路回油同時切斷，壓力開關(三取二)發出信息，高壓保安油建立。

在該機組調試過程中，多次出現掛閘、打閘后，無法重新掛閘的現象，經過檢查是DEH繼電器柜中有一個保險(FA1)燒壞。該保險與汽輪機掛閘電磁閥、噴油電磁閥及隔離電磁閥相連，燒壞后導致掛閘電磁閥無法帶電復位AST系統低壓部分，從而導致高壓安全油無法建立。對與該保險相連的三個電磁閥線圈級回路進行檢查，電阻分別為48Ω、48Ω、138Ω，與原參數一樣，同時對地絕緣電阻合格，于是只能更換保險后進行測試，發現故障仍然存在。檢查發現DEH電源供電系統中直流電源柜有異常報警信號；DEH繼電器柜總共四路電源(兩路AC 220V、兩路DC 220V)，斷開DEH柜兩路DC 220V開關后直流電源柜報警信號消失，進一步檢查DEH兩路DC 220V電源回路電纜無異常；將兩路直流開關斷開后在負載側測量有320V直流電壓，斷開兩路AC 220V交流開關時直流開關負載側320V電壓消失；此時發現DEH柜內部接線有一處與圖紙不同，二極管(見圖2)的輸入(V2的3角)應該是直流負端(FD1-1)，而現場接線為交流L(FA1-2)，經DEH柜內直流回路和交流回路混接，AC 220V經過該二極管逆變為直流電，直流開關兩個接點上產生的電壓極性及大小相同，故直流電源兩線間電位差仍為220V，所以該故障在機組掛閘后不容易發現。經過更改接線后，故障得以消除，汽輪機掛閘恢復正常。

2.2調節閥振蕩

機組在帶負荷調試過程中，發現當總閥位指令大于92%時，4號高壓調節閥波動(其他幾個閥門穩定)，引起負荷波動；當閥位指令降低后一切正常(多次試驗仍然如此)。檢查了該調節閥的反饋、指令線的屏蔽等一切正常，均達到了相關標準。當負荷增大后，4號高壓調節閥EH油管路振動厲害，而油缸有緩慢滴油現象；后經檢查發現密封圈損壞。由于只有一個調節閥的油管振蕩，排除了因機組高負荷振蕩所致。進一步檢查發現該油管距離較長，而固定油管的支架少，當壓力升高引起油管振蕩，引起油缸振蕩，導致密封圈破損漏油。經增加油管固定支架，并加固其他管夾后故障消除。

2.3AST在線試驗不成功

AST電磁閥是汽輪機保護系統的重要執行機構。當機組正常運行時如出現任何一個危及安全的條件時，緊急停機系統(ETS)總邏輯控制回路使AST電磁閥失電而打開，使危急油總管迅速泄油，從而快速關閉所有的進汽閥，實現汽輪機緊急停機。為了保證AST電磁閥能夠正常動作，該600MW汽輪機提供了在線試驗功能，在機組正常運行過程中可以對單個AST電磁閥試驗。機組在正常運行過程中如出現故障，可以通過兩個回路動作AST電磁閥；兩個回路是串聯關系，一路通過ETS柜保護動作，一路通過DEH柜保護動作，兩路中任何一路動作都會使機組打閘停機，所以在線試驗包括兩個回路。圖3為高壓保安電磁閥繼電器邏輯圖，其右上為ETS回路，右下為DEH回路。該機組在進入168h試運調試前，進行在線試驗AST電磁閥時，ETS回路中電磁閥(5YV)試驗失敗。

圖4為電磁閥ETS繼電器動作原理圖。

由圖4可知：HPT1(5YV)進行在線試驗時，R139、R239繼電器動作電磁閥失電。當時在ETS柜中發現繼電器動作正常，但是用萬用表測量HPT1仍然帶電。發現與R139、R239繼電器常閉觸點反向并聯一個二極管(該二極管的作用是防止回路斷開后時，在電磁閥內產生的一個極高的反向自感電勢燒蝕觸點)。將二極管拆下檢查發現，該二極管故障失去單向導電特性(相當于旁路導電)，進而導致試驗過程中即使繼電器動作也不能使HPT1(5YV)斷電動作。更換該二極管后重新多次試驗成功。

2.4DEH側一次調頻試驗中出現的問題及優化

2.4.1調節閥控制方式全部變為手動

該機組在一次調頻試驗時，在DEH邏輯中強制信號過程突然發現所有調節閥固定不動，且發現所有調節閥控制方式均切為手動方式。經過分析得知，在調節閥指令輸出的組態中沒有切手動的邏輯，但是在Ovation中的Mastation算法塊中當輸入信號是壞質量時會將控制方式切為手動。一次調頻試驗模擬轉速偏差信號時，關閉轉速偏差信號，瞬間系統會自動判斷該點的質量變為壞質量，在Ovation中信號如果沒有進過特殊處理質量會進行傳遞，將使閥門控制方式會強制變成手動控制模式。查明原因后，將所有調節閥轉為自動模式后機組運行正常。因此在Ovation控制組態中進行模擬量強制信號時要注意以下兩點：(1)先將該點強制為好點再進行強制輸出，這樣可以避免因質量判斷將閥門控制模式切為手動方式；(2)組態中任何一個被多次引用的信號，在任何一個被引用的邏輯頁中強制后將會導致所有被引用的邏輯頁中該信號的值與狀態被修改。

2.4.2一次調頻動作時調節閥和功率波動大

該機組一次調頻由CCS側一次調頻和DEH側一次調頻共同組成，一次調頻主要在DEH側完成，CCS側一次調頻進行補償。DEH側一次調頻沒有投退按鈕，當負荷大于60MW后自動投入。在調試過程中發現一次調頻動作時調節閥、負荷波動。分析DEH側一次調頻邏輯后發現：一次調頻邏輯中的切換選擇模塊(見圖5)沒有設置好，在一次調頻邏輯圖中的切換選擇模塊的功能是當判斷一次調頻動作后(控制信號)，將一次調頻量(根據頻差信號進行計算的信號即輸入1)輸出疊加到總閥位指令后，實現調節閥開關進而調節頻率，當一次調頻復位后，將常數零(輸入2)輸出到總閥位指令上。但是制造廠在設置組態時雖然設置切換速率(圖5中的速率限制1、2)，但并沒有設置參數，導致一次調頻動作后疊加在總閥位指令上的信號產生突變，從而導致閥門波動、功率波動[3]。

3 結語

隨著發電機組容量不斷增大，對機組安全穩定性的要求也越來越高，DEH安全穩定運行不但關系到整臺機組運行的經濟性，更對機組的安全運行至關重要。筆者對一臺600MW超臨界機組在調試過程中出現的問題進行的分析表明：這些故障基本上是由人為錯誤引起的，因此有必要提高工廠的質量控制水平，執行Ovation組態中強制信號注意事項，可以避免因強制信號導致自動控制異常。

[1] 包錦華, 黃勇. 1000MW超超臨界機組汽輪機DEH調試簡介[J]. 熱力透平, 2008, 37(4): 289-291.

[2] 李獻忠, 郭巧菊, 倪桂杰. DEH高壓遮斷電磁閥短路造成機組跳閘的原因分析及改進[J]. 儀表技術, 2009(12): 74-75, 78.

[3] 楊云珍. 汽輪機DEH系統故障實例分析和處理[J]. 發電設備, 2008,22(3): 258-260.

Problem Analysis and Optimization of a 600MW Steam Turbine Control System During Commissioning

Yu Jun, Gong Zhuomin

(Maoming Zhenneng Thermal Power Co., Ltd., Maoming 525001, Guangdong Province, China)

An introduction was presented to the control principle of digital electrohydraulic (DEH) control system for a D600S steam turbine, with focus on analysis of the problems occurring in commissioning of the control system, based on which corresponding countermeasures were proposed. It has been found that the faults were basically caused by manual misoperation. The DEH system was then able to work safely and stably after above countermeasures had been taken.

steam turbine; DEH control system; control quality

2016-03-22

余 俊(1982—)，男，工程師，長期從事火力發電廠熱控設備檢修調試工作。

E-mail: 05_zdh@163.com

TK323

A

1671-086X(2016)06-0429-03