汽輪機數字電液控制(DEH)技術

李華龍

摘要：電能生產的過程中，火電廠是非常重要的場所。汽輪機是火電站中的關鍵動力設備，在運行過程中具有轉速變化范圍大、轉速高等諸多優點。由于當前熱控技術的逐步發展和應用，汽輪機組的整體性能和可靠性大幅度提高，逐步開始實現了自動化。因此，重點分析研究汽輪機控制系統的優化設計，以供參考。

關鍵詞：汽輪機;DEH系統;應用

前言

快速發展的科學技術為工業質量和效率的提升提供了有力支撐，汽輪機以其獨特的優勢受到眾多工業領域的認可，得以在電力、石化、造紙、環保等工業領域廣泛應用。作為大型高轉速機械的一種汽輪機中的數字電液控制系統（DEH）起著重要作用，機組的安全性與可靠性受到DEH控制性能的直接影響，機組的穩定高效運轉則是提高工業企業的經濟效益的基本保障。

1汽輪機DEH控制系統的工作原理、特征以及結構

1.1基于DCS汽輪機DEH控制系統的工作原理和特征

從汽輪機DEH控制系統的角度出發，需要注意加強控制的效果，這是DCS控制系統的重要組成部分，主要通過電驅動油動機控制閥門開度。在操作過程中，它主要用于調節汽輪機的轉速，加強核心系統的管理。這樣可以有效保證汽輪機處于穩定的狀態，避免出現疏漏。計算機DCS控制系統使用自動化調節系統進行數據分析，并且對電信號進行控制。

1.2基于DCS控制系統的汽輪機DEH控制系統的結構

1.2.1調節系統

調節系統可以分成執行器和控制器兩部分。執行器在運用過程中，主要依照控制器獲得的運算結果進行相應機構的執行。而控制系統作為控制終端，對執行系統的運行策略進行指揮。

1.2.2保安系統

汽輪機組運行的過程中如果發現安全問題，需要注意采取合理的措施進行控制，并且保證系統的安全性。保安系統可以對整個機組的穩定運行進行保障。保安系統是汽輪機DEH控制系統重的要組成部分，主要包含危急遮斷系統、急速保護系統等。

2改造背景

2.1汽輪機液壓系統運行中存在的問題

1）汽輪機調門運行的不穩定性對DEH控制系統的影響越來越大。由于機組投運時間較長，調門的機械液壓反饋系統逐漸出現磨損、精度差等問題，調門的控制效果一直不穩定，而DEH系統內部進行熱電聯產牽聯解耦運算，對調門穩定性和線性關系有很高的要求，但調門的問題限制了DEH控制性能的發揮，加劇了機組的不穩定性，加減負荷緩慢，負荷波動大甚至出現跳車事故發生。

2）汽輪機電液伺服系統中油動機的控制未納入到伺服閉環回路中，采用的是機械反饋方式。且控制油壓通過調節滑閥上的平衡彈簧來穩定，調節精度差。

3）汽輪機液壓反饋結構、部件環節多，運行中容易卡澀，控制系統就會受到滑閥摩擦力的影響。使油動機在加減負荷過程中不容易準確到位，運行人員很難掌握。

4）汽輪機伺服調節閥的流量特性差，且油動機輸出剛度差并存在卡澀現象，使系統的穩定性變差并存有滑負荷現象。

2.2汽輪機DEH系統運行中存在的問題

1）DEH數字電液調節系統卡件故障率逐漸增高，且當前控制系統卡件Woodward公司已停產，新一代產品卡件無法替代當前卡件。一旦卡件出現故障，將導致發電機無法開機或發電機停機事故發生。同時DEH控制系統上位機監控軟件版本較老，僅支持Windows2000操作系統平臺，而目前市場已無法購買到支持Windows2000操作系統的計算機，操作站計算機出現故障后電腦主機需要訂做，且采購周期較長，影響DEH系統的正常運行。

2）DEH無法實現功率、抽汽壓力的自整性控制功能。

3系統改造方案

3.1液壓系統改造

1）對原液壓調節系統中的調速油動機、I段油動機、Ⅳ段油動機及其反饋裝置、調節滑閥、CPC、節流孔調節裝置及相關聯的油管路拆除并進行封堵。

2）對原液壓調節系統中的OPC快關電磁閥進行拆除。

3）保留原系統中的安?？刂撇糠?，包括危急遮斷器、主汽閥自動關閉器、磁力斷路油門裝置、掛閘、打閘等裝置，保留配汽機構和機頭手打停機裝置及危急遮斷器噴油試驗裝置。

4）對原液壓系統低壓透平油調節系統進行更換，增加高壓調節閥油動機、I段（中壓）抽汽調節閥油動機和Ⅳ段（低壓）抽汽調節閥油動機各1套，并為其配有帶獨立高壓透平油油源的電液伺服系統，每臺油動機電液伺服系統包含油缸1套、美國Parker進口密封液壓缸1個、ATOS插裝閥組件1套、美國MOOG電液伺服閥1個、OPC電磁閥1個、無錫河埒LVDT位移傳感器2個。

5）加裝采用控制油壓為14MPa抗磨液壓油為獨立油源站1套，油源站由油箱、高壓油泵、馬達、美國UE低壓壓力開關組件、調壓電磁閥和蓄能器等部件組成。分散并集成到各電液執行器上，并加裝與電液轉換器配套的伺服油動機

（3套）OPC快關組件、隔膜閥、無錫河埒CS一1磁阻式測速傳感器。

3.2DEH系統改造：

此次改造將原美國Woodward公司的MicroNetTMSimplex控制系統拆除，更換為性能更加穩定的浙江中控ECS一700控制系統，該系統主控卡、所有I/O卡件均冗余配置，專用伺服模塊、測速模塊冗余配置，高、中、低調門回路具備輸出電流信號檢測功能。該系統配置一臺工程師站，一臺操作員站，軟件平臺為Windows7操作系統，具有操作靈活、人機界面友好、監控信息豐富的優點，能夠完成機組的升速、暖機、沖臨界、定速、同期、并網等操作，并能實現汽輪機的超速保護、負荷限制保護、聯鎖停機等控制功能。

具體改造步驟如下：

1）對原DEH系統有用的測點及此次改造新增的測點提前做好統計。做好位號標記，將新的DEH控制機柜、操作臺按圖紙就位固定，并結合I/O點表對信號線進行接線。

2）接線完成后對系統進行上電，對所有I/O點進行打點校驗，保證無誤后對控制回路、聯鎖回路進行試驗，并做好調試記錄。

3）調試完成后結合工藝進行試車。

結束語

當前技術快速進步，汽輪機DCS控制系統得到了相應的發展，在操作過程中效率逐步提高，逐步在社會各個領域得到廣泛的應用。在汽輪機運行過程中，一定要注意對汽輪機的控制系統進行優化，進一步提高系統的安全性和穩定性，保證電力系統快速發展。

參考文獻

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[2]涂環，陳輝.基于多目標遺傳算法的汽輪機轉速PI控制器參數優化[J].武漢理工大學學報，2018，（2）：67-71.

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