600MW汽輪機DEH調節系統的故障診斷技術分析

莫潤文

摘要：近年來，電廠為了提高生產效率，加快電能的高效輸出，汽輪機作為整體的重要設備，它關系到電廠的安全、平穩運轉，DEH系統在整個汽輪機中發揮著不可替代的功能，有利于維持汽輪機的高效運行。本文首先介紹了DEH調節系統的結構，然后重點分析了對應的故障診斷技術。

關鍵詞：汽輪機;DEH調節系統;故障診斷技術

0???? 前言

現階段，眾多發電廠都選擇了汽輪機組，其控制系統一般選擇DEH控制系統，之所以選擇此系統是由于此系統有著良好的調節轉速、功率與工況類似的功能，從而催促汽輪機高效啟動，也能讓機組實際工作中有效地控制各類參數，可以保證安全運行、平穩運轉，從而達到高效地并網。

1???? DEH系統結構和層次的劃分

DEH系統結構與層次的規劃如下圖1 所示：

1.1? 電子控制器

此設備內設I/O接口，模轉換通道，同時配設了控制輸出模塊、電源模塊，兼具小型計算機功能，屬于微型控制系統。可以收到汽輪機系統的一切信號、數據，經模數轉換、電氣隔離等傳輸某一格式規范的控制數據，從而調控后方通道內的主氣閥調控設備。

1.2? 執行機構

執行機構負責接收從操作盤傳來的控制命令，同時將其變成驅動指令，執行機構受此驅動將實現對應的控制動作。

1.3? 油系統

整體系統工作中，此系統發揮著十分主要作用，此系統負責為汽輪機的工作提供所需的動力，從而使得操作人員憑借操作盤、控制器等來控制油系統，有效地掌控動力平衡。同時，潤滑油系統也發揮著對系統的潤滑功能，確保汽輪機的安全、平穩、高效運轉。

1.4? 操作系統

在整個系統結構中，操作系統占據十分主要地位，屬于結構中心，利用操作系統可以達到對系統整體操作流程的有效控制，也能確保不同項目性能指標的優勢功能。操作人員由于可以控制操作系統，引導機器設備的高效、安全運行，也就可以達到對程序整體的運行控制。

1.5? 保護系統

控制系統內部，此系統可以安全、平穩、高效地運行，主要是借助保護系統良好的保護功能，提供優質的保障，可以精準地監測、控制系統工作過程中的各項電流數據、電壓參數等，同時，結合測試出的數據來達到各類保護程序，保護程序實際運轉過程中，通常也是根據不同部件的性質、功能等來加以區分。所以，保護方式會因為功能不同也對應不同。

2???? DEH調節系統故障診斷技術與應用

2.1? 基于FMEA和FTA的診斷技術

FMEA屬于科學的設計方法，主要圍繞DEH調節系統中的各種故障實施可靠性分析，從中找到薄弱環節，針對這些薄弱環節來對應設計出合理的防控措施，也能有效地優化、改進當前的落后管理模式，維持系統的安全平穩運行。FAT其全稱為：故障樹分析法，實際的應用時間更早，主要應用于更為復雜、繁瑣的系統的安全評估。以下圖2 為故障樹分析圖：

FTA可以參照故障是否重要來對應科學地排序，以此來確保診斷精度。

FMEA診斷技術具有一定的條理性，而且方便易于操作，現實應用中可能存在疏漏問題，后果的分類在某種程度上由主觀因素決定，使得分類合理性受影響，若選擇FTA診斷技術，則是自后果入手來識別成因，逐級地分析則能算出不同底事件的重要級別，根據重要級別高低來逐步排列，其診斷更為客觀、準確，為了發揮兩種診斷方法的雙重優勢，提倡將兩種方法配合使用。

2.2? 基于參數估算的故障診斷模型

建立在參數估算基礎上的故障機械模型，實際應用的主體思路為：將理論建模與參數辨識有效配合，如果需要結合參數的變化來描述故障，則要開發已有的參數估測方法對應檢測故障信息，參照參數估計值和常規數值之間的偏差對應明確系統中存在的故障。此診斷技術首當其沖是要創建研究對象的模型，再通過模塊化建模的思路來圍繞DEH系統的故障發生設備實施建模，例如：電液轉換器，深入剖析這些設備的運行原理，基本功能以及結構特點等，對應創建數學模型，再通過仿真工具于計算機系統來達到高度仿真的目標。

2.3? DEH建模與仿真技術

此技術作為一種先進的技術，主要用于分析汽輪機控制質量、設備故障對系統的干擾、診斷故障等方面，而且以物理對象為核心來創建模型，其中的物理對象就是系統中的實體結構部件。DEH系統高壓汽門執行機構，實際建模過程中把系統參照其功能結構部件對應規劃為：電壓伺服閥、快速卸載閥、油動機等多個獨立的物理對象，圍繞各個物理對象來對應建模，描述不同物理對象模型的關系式，并通過中性方式表達出來，也就是選擇了無因果聯系建模方式，通過此方式創建的虛擬物理對象彼此相對，無任何彼此依附的關系，各個物理對象都配設了屬于自己的數據、特征、構造等，用戶實際使用過程中非常方便地把不同的虛擬物理對象根據現實系統的流程等來聯系起來，對應創建起所需的系統仿真模型。此時，用戶是需要十分熟識現實系統的結構、部件以及連帶關系等，明確不同部件的結構參數就能對系統建模仿真，無需借助數學關系式。

3???? 結語

DEH控制系統是電廠中的重要系統，它關系到電廠的運行，影響到電廠工作的安全性、平穩性，此系統能夠發揮故障診斷功能，可以鎖定故障發生區域，并對故障區進行深入、細致地分析，進而得出故障的路線以及參數特點，也可以借助計算機系統來對可能出現故障的設備創建數學模型，以此來通過模擬仿真的方式來監測故障出現部位，達到故障的高效解除，維持電廠的安全、平穩工作。事實證明DEH控制系統在實際運用過程中依然存在多種問題和不足，需要持續地發展并完善此控制系統，從而完善此系統的相關功能，實現系統各項功能的有效發揮。

參考文獻：

[1]?? 張學延.汽輪發電機組振動診斷[M].中國電力出版社，2008.

[2]?? 孫曉輝.數字液壓電調（DEH）技術改造方案及實施[D].華北電力大學（北京），2010.

[3]?? 李寶玉，魏毓璞編著.汽輪機調節系統疑難問題解析[M].化學工業出版社，2006.

[4]?? 上海新華控制技術（集團）有限公司編著.電站汽輪機數字式電液控制系統——DEH[M].中國電力出版社，2005.

[5]?? 孫文杰，何方.東芝60OMW汽輪機DEH性能對比分析[J].熱力發電，2010，11（1）：332-334.

[6]?? 包錦華，黃勇.1000MW超超臨界機組汽輪DEH調試簡介[J].熱力透平，2008（4）：290-292.

莫潤文

摘要：近年來，電廠為了提高生產效率，加快電能的高效輸出，汽輪機作為整體的重要設備，它關系到電廠的安全、平穩運轉，DEH系統在整個汽輪機中發揮著不可替代的功能，有利于維持汽輪機的高效運行。本文首先介紹了DEH調節系統的結構，然后重點分析了對應的故障診斷技術。

關鍵詞：汽輪機;DEH調節系統;故障診斷技術

0???? 前言

現階段，眾多發電廠都選擇了汽輪機組，其控制系統一般選擇DEH控制系統，之所以選擇此系統是由于此系統有著良好的調節轉速、功率與工況類似的功能，從而催促汽輪機高效啟動，也能讓機組實際工作中有效地控制各類參數，可以保證安全運行、平穩運轉，從而達到高效地并網。

1???? DEH系統結構和層次的劃分

DEH系統結構與層次的規劃如下圖1 所示：

1.1? 電子控制器

此設備內設I/O接口，模轉換通道，同時配設了控制輸出模塊、電源模塊，兼具小型計算機功能，屬于微型控制系統。可以收到汽輪機系統的一切信號、數據，經模數轉換、電氣隔離等傳輸某一格式規范的控制數據，從而調控后方通道內的主氣閥調控設備。

1.2? 執行機構

執行機構負責接收從操作盤傳來的控制命令，同時將其變成驅動指令，執行機構受此驅動將實現對應的控制動作。

1.3? 油系統

整體系統工作中，此系統發揮著十分主要作用，此系統負責為汽輪機的工作提供所需的動力，從而使得操作人員憑借操作盤、控制器等來控制油系統，有效地掌控動力平衡。同時，潤滑油系統也發揮著對系統的潤滑功能，確保汽輪機的安全、平穩、高效運轉。

1.4? 操作系統

在整個系統結構中，操作系統占據十分主要地位，屬于結構中心，利用操作系統可以達到對系統整體操作流程的有效控制，也能確保不同項目性能指標的優勢功能。操作人員由于可以控制操作系統，引導機器設備的高效、安全運行，也就可以達到對程序整體的運行控制。

1.5? 保護系統

控制系統內部，此系統可以安全、平穩、高效地運行，主要是借助保護系統良好的保護功能，提供優質的保障，可以精準地監測、控制系統工作過程中的各項電流數據、電壓參數等，同時，結合測試出的數據來達到各類保護程序，保護程序實際運轉過程中，通常也是根據不同部件的性質、功能等來加以區分。所以，保護方式會因為功能不同也對應不同。

2???? DEH調節系統故障診斷技術與應用

2.1? 基于FMEA和FTA的診斷技術

FMEA屬于科學的設計方法，主要圍繞DEH調節系統中的各種故障實施可靠性分析，從中找到薄弱環節，針對這些薄弱環節來對應設計出合理的防控措施，也能有效地優化、改進當前的落后管理模式，維持系統的安全平穩運行。FAT其全稱為：故障樹分析法，實際的應用時間更早，主要應用于更為復雜、繁瑣的系統的安全評估。以下圖2 為故障樹分析圖：

FTA可以參照故障是否重要來對應科學地排序，以此來確保診斷精度。

FMEA診斷技術具有一定的條理性，而且方便易于操作，現實應用中可能存在疏漏問題，后果的分類在某種程度上由主觀因素決定，使得分類合理性受影響，若選擇FTA診斷技術，則是自后果入手來識別成因，逐級地分析則能算出不同底事件的重要級別，根據重要級別高低來逐步排列，其診斷更為客觀、準確，為了發揮兩種診斷方法的雙重優勢，提倡將兩種方法配合使用。

2.2? 基于參數估算的故障診斷模型

建立在參數估算基礎上的故障機械模型，實際應用的主體思路為：將理論建模與參數辨識有效配合，如果需要結合參數的變化來描述故障，則要開發已有的參數估測方法對應檢測故障信息，參照參數估計值和常規數值之間的偏差對應明確系統中存在的故障。此診斷技術首當其沖是要創建研究對象的模型，再通過模塊化建模的思路來圍繞DEH系統的故障發生設備實施建模，例如：電液轉換器，深入剖析這些設備的運行原理，基本功能以及結構特點等，對應創建數學模型，再通過仿真工具于計算機系統來達到高度仿真的目標。

2.3? DEH建模與仿真技術

此技術作為一種先進的技術，主要用于分析汽輪機控制質量、設備故障對系統的干擾、診斷故障等方面，而且以物理對象為核心來創建模型，其中的物理對象就是系統中的實體結構部件。DEH系統高壓汽門執行機構，實際建模過程中把系統參照其功能結構部件對應規劃為：電壓伺服閥、快速卸載閥、油動機等多個獨立的物理對象，圍繞各個物理對象來對應建模，描述不同物理對象模型的關系式，并通過中性方式表達出來，也就是選擇了無因果聯系建模方式，通過此方式創建的虛擬物理對象彼此相對，無任何彼此依附的關系，各個物理對象都配設了屬于自己的數據、特征、構造等，用戶實際使用過程中非常方便地把不同的虛擬物理對象根據現實系統的流程等來聯系起來，對應創建起所需的系統仿真模型。此時，用戶是需要十分熟識現實系統的結構、部件以及連帶關系等，明確不同部件的結構參數就能對系統建模仿真，無需借助數學關系式。

3???? 結語

DEH控制系統是電廠中的重要系統，它關系到電廠的運行，影響到電廠工作的安全性、平穩性，此系統能夠發揮故障診斷功能，可以鎖定故障發生區域，并對故障區進行深入、細致地分析，進而得出故障的路線以及參數特點，也可以借助計算機系統來對可能出現故障的設備創建數學模型，以此來通過模擬仿真的方式來監測故障出現部位，達到故障的高效解除，維持電廠的安全、平穩工作。事實證明DEH控制系統在實際運用過程中依然存在多種問題和不足，需要持續地發展并完善此控制系統，從而完善此系統的相關功能，實現系統各項功能的有效發揮。

參考文獻：

[1]?? 張學延.汽輪發電機組振動診斷[M].中國電力出版社，2008.

[2]?? 孫曉輝.數字液壓電調（DEH）技術改造方案及實施[D].華北電力大學（北京），2010.

[3]?? 李寶玉，魏毓璞編著.汽輪機調節系統疑難問題解析[M].化學工業出版社，2006.

[4]?? 上海新華控制技術（集團）有限公司編著.電站汽輪機數字式電液控制系統——DEH[M].中國電力出版社，2005.

[5]?? 孫文杰，何方.東芝60OMW汽輪機DEH性能對比分析[J].熱力發電，2010，11（1）：332-334.

[6]?? 包錦華，黃勇.1000MW超超臨界機組汽輪DEH調試簡介[J].熱力透平，2008（4）：290-292.