基于T 3000系統的西門子汽輪機DEH控制策略優化

賈昌磊

摘 要：總結了某電廠上汽-西門子型超超臨界百萬千瓦汽輪機控制系統發生的問題和存在的安全隱患。從汽輪機數字電液控制系統（DEH）的控制策略出發，分析閥門測量、控制等方面的薄弱環節，并提出了相關優化建議，以供同類型火電機組參考。

關鍵詞：汽輪機數字電液控制系統；邏輯優化；西門子汽輪機；SPPA-T3000

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.232

1 引言

某電廠1×1000MW汽輪機組是上海汽輪機廠引進西門子技術生產的N1000-28/600/620型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機。機組配置2個高主閥、2個高調閥、2個中主閥、2個中調閥及1個補汽閥。汽輪機數字電液控制系統（DEH）與緊急停機系統（ETS）為軟、硬件一體化設計，控制系統為SPPA-T3000，采用西門子汽輪機控制策略，在實現最短啟動時間和最高可用性的經濟要求的同時又保證了汽輪機的安全可靠。

但是，由于西門子DEH控制系統是按照標準的模塊設計的，對機組、設備、系統的要求很高，為了充分發揮西門子DEH控制系統的性能優勢，必須結合實際，因地制宜的進行一些改進，以提高機組的安全性和經濟性。本文從報警功能、閥門控制等方面進行分析，并提出了相關建議，以供參考。

2 加強重要設備的運行狀態監視

DEH系統采用冗余化與分散布置相結合的設計方式，確保設備故障對整個系統的影響最小，設備故障不易察覺。因此，應將220VAC電源、交直流轉換器、各路模件電源、電磁閥電源等重要設備的狀態監視接入控制系統，并設置報警。應增加DEH重要測點異常報警，包括冗余測點偏差越限、速率變化過快、超量程、斷線、閥門指令反饋偏差大、服務器異常、硬件故障、GPS時鐘異常、網絡或交換機異常等，及時發現并處理異常事件。

3 閥門快關保護的邏輯優化

該系統設計有諸多條件觸發進汽閥門關閉。其中一項為，閥門流量指令比實際閥門的流量小25%以上觸發快關，直接打開遮斷閥，關閉閥門。此種情況在轉速/負荷控制器輸出大幅振蕩，或LVDT反饋大幅往上跳變時發生。這項保護用于防止并網前轉速失控，并網后觸發該項保護極易引發調節系統失控，存在安全風險。對此，可在該項保護中增加“未并網”信號、轉速超過額定值等限制條件，防止非轉速失控情況下誤動作，導致異常擴大。

4 閥門管理曲線優化

高調門開度高于65%以后，調節能力較弱[1]， 此時應開啟補汽閥輔助調節，但考慮到補汽閥開啟后對熱耗及機組振動帶來的負面影響，補汽閥處于強制關閉或限開度投入狀態，與原設計存在較大偏差[2]。為了在機組的控制系統中實現最優的運行方式和參數，應通過負荷變動試驗，在兼顧機組經濟性和負荷響應能力的前提下，優化閥門管理曲線。

5 一次調頻功能

一次調頻功能并網后應自動投入，同時限制一次調頻在最低穩燃負荷至最大連續運行負荷之間動作，避免負荷擾動使汽輪發電機組在不穩定區或超負荷運行。

6 防止油動機故障漏油優化

由于快關電磁閥斷線、電磁閥進油節流孔堵塞、或者單向閥卡澀將引起單向閥通路，使油動機進油和回油接通，油動機關閉。同時，由于閥門開度指令還存在，而閥位反饋為零，使閥門控制卡的輸出電流進一步增加直至最大，使EH壓力油直通回油。一個伺服閥的流量最大可達200L/min，遠超油泵的出力，使EH母管油壓下降，直至EH油壓低保護動作停機。為防止這種情況，可通過“斷線檢測”、“指令反饋偏差大”等信號綜合判斷閥門異常關閉，將該閥門的閥位限制值置零，防止油壓進一步下降，維持機組運行。

7 單閥位傳感器存在安全隱患

每支進汽閥門安裝一支磁致伸縮位移傳感器，用于閥位測量、控制。磁致伸縮位移傳感器具有量程大、非接觸、精度高、速度快、防護等級高等卓越特性，廣泛用于工業控制領域。

但由于磁致扭轉波的反射波、外界電磁干擾、機械振動等影響均會引入噪聲，導致測量信號不穩定，具體表現為閥位信號的邊沿抖動[3]。閥位信號不準確直接影響汽輪機轉速/負荷控制系統的正常運行，甚至導致汽輪機單側進汽、超速、超額定參數運行等不安全事件。因此，單閥位測量裝置是DEH系統中的一個薄弱環節，應參照傳統設計，更改為雙閥位測量裝置，并在DEH系統中進行閥位信號高選處理，做為最終的閥位測量值。

8 防止超速保護裝置誤動

汽輪機超速保護采用兩套獨立的BRAUN E16系列電子超速保護裝置實現，每套超速保護由硬回路“三選二”后輸出超速遮斷。該裝置設置有定期自檢功能，“通道故障”消失（30s）后重新進行超速通道測試，通道測試期間發生故障極易導致超速保護誤動。應結合實際，慎重考慮該系統的參數設定，并完善報警功能，避免超速保護誤動或拒動[4]。

9 結語

上海汽輪機廠生產的超超臨界汽輪發電機組設計理念與以往機型存在較大差異，控制策略更加復雜，上述幾點建議供使用同類型系統的同行參考。

參考文獻：

[1]費惟慶.1000mw超超臨界汽輪機配汽方式優化試驗[J].熱力透平，2015，44（02）：90-93.

[2]彭澤瑛，顧德明.補汽調節閥技術在百萬千瓦全周進汽汽輪機中的應用[J].熱力透平，2004，33（04）：223-227.

[3]于希文，趙輝，劉偉文，張永杰.磁致伸縮位移傳感器感應信號的分析調理[J].大連交通大學學報，2013，34（03）：56-60.

[4]林昇.SPPA-T3000系統超速保護裝置性能分析與改進[J].發電設備，2013，27（02）：105-108.