汽輪機DEH系統順閥控制解決方案研究

穆斌濤

摘要：DEH系統作為目前大型汽輪發電機組調速系統，對機組安全運行至關重要。首先闡述了DEH及伺服閥的原理，其次結合實際案例分析了伺服閥故障原因，并詳細介紹了處理方法。

關鍵詞：汽輪機;DEH系統;控制策略

在火力發電廠，汽輪機是重要設備之一。為了維持電網額定頻率值（50HZ），要求汽輪機轉速必須穩定在額定轉速附近，通常規定范圍為±（1.5-3.O）r/min。為保護汽輪機設備的安全運行，需要對汽輪機各部件進行嚴密監視和保護，特別是在汽輪機變換不同工況的情況之下，控制系統需要進行調控的因素有很多，必要時自動打閘停機，防止重大事故的發生。為滿足上述要求，汽輪機必須配備完善可靠的自動控制系統。隨著在電子技術、網絡技術、信息技術的快速發展，20世紀80年代出現了新型的數字電液調節系統（DEH），集計算機技術、自動控制理論和液壓控制理論的應用于一體。近年來機組容量不斷增大，參數不斷提高，汽輪機具有的結構更為復雜，且更為緊湊。因此，要應用發展并分析優化DEH系統，使其具備較高的運行可靠性，快速響應各種突發事件，對不同工況的參數及算法進行迅速運算，及時輸出正確，安全的操作指令，以實現對汽輪機的監視、控制和保護。

一、DEH系統概述

某有限責任公司現役四臺600MW超臨界汽輪發電機組，汽輪機是由哈爾濱汽輪機廠生產。汽輪機控制系統采用FOXBORO的DEH控制系統，有兩個高壓主汽閥油動機，四個高壓調節閥油動機，二個中壓主汽閥油動機，四個中壓調節閥油動機，油動機為單側進油，開閥由EH油壓力驅動，關閥是依靠操縱座上的彈簧力。油動機由位移傳感器、油缸和一個控制塊構成。高壓調節閥油動機、高壓主汽閥油動機和中壓調節閥油動機是連續控制型油動機，在控制塊上裝有伺服閥、卸載閥、關斷閥、遮斷電磁閥和測壓接頭，而中壓主汽閥油動機是開關控制型油動機，不需要伺服閥。

二、故障原因分析

汽輪機正常運行汽門不正常擺動時，排除LVDT故障或伺服卡故障，多為伺服閥卡澀。EH油顆粒度保持在NAS1638標準6級以上，酸值保持在0.2mgKOH/g以下，EH油系統運行時，進入伺服閥的EH油先經過網孔為10 μm的濾網，如果油質顆粒度不合格，伺服閥的噴嘴最容易堵塞，NAS1638標準6級EH油每lOOml允許有16000個5-15μm、2850個15-25μm、506個25-50μm.90個50-lOOμm、16個>lOOμm的顆粒，而伺服閥噴嘴和擋板間隙為30μm，合格的EH油有許多導致伺服閥卡澀的顆粒，造成滑閥只能處在兩端位置，油動機卡在全開或全關的位置，導致汽門全開或全關失去控制。當出現更嚴重的情況，例如油動機供回油管震動加劇，油管溫度較其他油管溫度高，EH主油泵運行電流不正常升高，說明伺服閥損壞嚴重，導致供回油流量異常增大，要及時進行隔離更換。

三、汽輪機DEH系統基本控制策略及優化

（一）轉速控制

轉速控制指機組從盤車、暖機、升速、同步、并網前試驗直到并網前的轉速控制，調速范圍為50-3300轉/分，調節精度范圍為±（1-2）轉/分。轉速控制為閉環無差調節系統，啟動方式分為高壓缸啟動、中壓缸啟動或高中壓缸聯合啟動（帶旁路啟動）。調節方式有兩種，一以轉速為被調量，將實際轉速與轉速給定值比較，轉速偏差信號送至轉速控制器，計算產生閥門的流量指令，該指令通過閥門流量曲線分配給各高調門和中調門的開度指令;二以升速率為被調量，將實際轉速微分計算出實際升速率與給定升速率比較，得出升速率偏差信號與轉速偏差信號同時送至低選環節控制轉速的上升。大部分DEH系統采用第一種方式。

某公司3、4號機組在2017年機組通流改造中改為高中壓缸聯合啟動方式，與原高壓缸啟動方式相比，高中缸聯合啟動能充分保證管道的疏水，減小汽輪機及管道的熱應力。排汽流量可通過調整旁路達到冬季防凍最小流量要求，適合于寒冷工況下啟動運行。高中壓缸聯合啟動方式進汽前的要求為：（l）機組在盤車狀態。（2） DEH在操作員自動（OA）方式。（3）主蒸汽和再熱蒸汽要有56℃以上的過熱度。（4）高壓內缸第一級下半金屬溫度和中壓缸第一級持環下半金屬溫度，大于204℃時，汽輪機采用熱態啟動模式;小于204℃時，汽輪機采用冷態啟動模式。（5）汽輪機并網運行時，持續運行允許的最大背壓（絕對壓力）嚴格按照廠家排汽壓力限制表執行，以免導致葉片損壞或汽輪機動、靜部件之間的摩擦，從而造成汽輪機零部件的嚴重損傷。

（二）負荷控制

負荷控制指機組并網后對機組負荷進行的控制。負荷控制可按手動、自動控制方式劃分，自動方式下有四種負荷控制方式：功率反饋控制方式、調速級壓力反饋方式、閥位控制方式、協調控制方式;也可按閉環、開環控制方式劃分：閉環控制引入發電機有功功率反饋或主蒸汽壓力反饋，開環控制運行人員通過閥位設定操作改變閥門的開度，需要人為注意實際負荷變化。開環控制是各閉環控制方式的后備，當閉環回路出現故障時，DEH實現無擾切換。當同期條件滿足，油開關合閘后，機組自動加初負荷直到實際負荷升到5%為止。操作員可選擇投入功率控制回路、調節級壓力控制回路、主汽壓控制回路進行負荷閉環控制（一般情況下選擇功率控制回路），待升負荷結束負荷穩定后投入協調控制回路，也可以通過手動設定閥位指令來進行增、減負荷。

四、結語

DEH控制系統是汽輪發電機組最重要的系統之一，因此越來越受到重視。要求DEH系統功能完善、設計可靠、控制精確，除了加強日常的維護保養、定期檢修外，還需對DEH系統控制策略進行分析和優化，提高控制軟、硬件配合及電液系統配合的嚴密性。本文以320MW汽輪發電機組DEH控制系統為例，與當前其它型號機組DEH控制系統大同小異，希望能夠為運行及維護人員提供借鑒。

參考文獻：

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