DEH系統(tǒng)在小型汽輪機上的控制改造

陳付印

摘 要：DEH（Digital Electronic Hydraulic Control）數(shù)字電液控制系統(tǒng)的簡稱，汽輪機電液控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電氣部分和EH液壓系統(tǒng)兩部分組成，電氣部分采用DEH數(shù)字式控制器，EH液壓系統(tǒng)包括供油系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和保安系統(tǒng)等。由于伺服系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)采用低壓透平油作為工質(zhì)，所以老機組汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造，其供油系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)及保安系統(tǒng)都不需要更改，主要是為油系統(tǒng)配置電液轉(zhuǎn)換器以及一些附屬的部件即可完成改造。陽煤集團第二熱電廠C6-3.43/0.49型汽輪機集中控制改造，就是采用的DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)改造，文章詳細介紹本次改造工程中所采用DEH的配置的各項控制功能，并分別從汽輪機的調(diào)節(jié)控制功能、限制控制功能、試驗控制功能、保護控制功能四個方面敘述該系統(tǒng)的控制方案及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DEH；汽輪機；控制功能；自動調(diào)節(jié)

1 工程概況

陽煤集團第二熱電廠汽輪機集中控制改造。是對三臺C6-3.43/0.49型汽輪機組控制系統(tǒng)進行改造，將機組現(xiàn)有的純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造為低壓透平油純電調(diào)系統(tǒng)。在最大限度保證安全性與穩(wěn)定性的前提下，實現(xiàn)機組的自動控制。同時對輔助的凝結(jié)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、主汽系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)的隔離調(diào)節(jié)閥門改造為電動閥門，信號遠傳進入DCS系統(tǒng)，以便于遠程集中控制。

1.1 機組控制系統(tǒng)改造

改造前C6-3.14/0.49型汽輪機，具有一級可調(diào)抽汽，機組具有兩套油動機，一套控制機組進氣，一套控制機組抽汽。改造后液壓調(diào)節(jié)器取消，采用數(shù)字調(diào)節(jié)器，保留配汽杠桿、配汽機構(gòu)，將油動機改造為電液油動機，拆去調(diào)速器、調(diào)速器滑閥，保留危急保安器及危急保安器滑閥，增設(shè)超速限制滑閥（OPC），增設(shè)DEH控制器。

改造后DEH控制信號通過電液轉(zhuǎn)換器與油動機構(gòu)成的電液油動機接口，實現(xiàn)對機組的閉環(huán)控制。電液轉(zhuǎn)換器與油動機滑閥及油動機活塞緊密結(jié)合在一起，油動機脈動油直接由電液轉(zhuǎn)換器控制，構(gòu)成了電液伺服油動機。DEH伺服單元與電液伺服油動機、油動機行程傳感器LVDT組成位置隨動系統(tǒng)。將原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速丈量、同步器給定、調(diào)速器滑閥、中間滑閥、油動機反饋滑閥等全部排除在系統(tǒng)之外。實現(xiàn)固定模式閥門治理，治理模式為混合調(diào)節(jié)模式。

1.2 配套改造項目

在各輔助系統(tǒng)關(guān)鍵部位，保證原系統(tǒng)手動操作功能不變的情況下，加裝電動調(diào)節(jié)閥，在集控室安裝DCS控制系統(tǒng)，將閥門信號引入DCS控制系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門的遠程控制。

2 系統(tǒng)配置

通過改造汽輪機能夠?qū)崿F(xiàn)程控啟動、自動調(diào)節(jié)、抽汽自動控制、參數(shù)限制、保護、監(jiān)視及試驗功能。整套控制系統(tǒng)具備雙電源供電，以及UPS不間斷供電輸入回路接口。具有兩種互為跟蹤的運行方式，即自動和手動相互無擾自動切換的兩種運行方式。

2.1 調(diào)節(jié)控制功能

汽輪機狀態(tài)及轉(zhuǎn)速控制：運行人員通過DEH控制畫面發(fā)出遙控指令，對汽輪機沖轉(zhuǎn)前的狀態(tài)進行控制，控制啟動器的電動馬達，進行遙控復(fù)置汽輪機，建立安全油，在沖轉(zhuǎn)條件滿足后，開啟主汽門。運行人員通過CRT選擇啟動方式，設(shè)定目標轉(zhuǎn)速及升速率，將現(xiàn)場測得的轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速比較，經(jīng)PID無差調(diào)節(jié)，完成從盤車轉(zhuǎn)速到同期轉(zhuǎn)速或超速試驗轉(zhuǎn)速的全程閉環(huán)控制。在升速過程中，司機也可通過修改目標轉(zhuǎn)速、升速率、轉(zhuǎn)速保持時間等手段來控制機組的升速過程。

通過改造實現(xiàn)了自動同期，機組在3000r/min定速后，在DEH控制下由運行人員通過DEH操作畫面切換到自動同步控制，接受電氣自動準同期裝置增/減信號，控制汽輪機的轉(zhuǎn)速，完成機組并網(wǎng)帶負荷。機組并網(wǎng)后，升負荷中司機可根據(jù)需要采用閥控方式，功控方式，壓控方式或CCS方式通過給定的目標值及負荷變化率自動調(diào)節(jié)機組的電負荷，直至滿負荷。并可隨時調(diào)節(jié)機組的負荷，以滿足電網(wǎng)的負荷要求。

2.2 限制控制功能

改造后實現(xiàn)了負荷及閥位限制，功率反饋限制，主汽壓力低限制，加速度限制，具有快、中、慢三擋快卸負荷限制，超速限制，低真空限制等限制功能。

2.3 試驗控制功能

改造后司機可通過CRT畫面操作，實現(xiàn)超速試驗、假并網(wǎng)試驗、閥門活動試驗、閥門嚴密性試驗、停機可以進行仿真試驗等各種實驗控制功能的遠程控制，極大地提高了工作效率。

（1）超速試驗：運行人員通過CRT畫面操作，提升轉(zhuǎn)速使超速保護動作檢查撞擊子及電氣超速保護的動作轉(zhuǎn)速。在做機械超速試驗時，DEH電氣超速保護的動作值自動由3300r/min改為3390r/min，作為后備超速保護使用。

（2）假并網(wǎng)試驗：DEH收到假并網(wǎng)試驗隔離刀閘斷開信號后，可自動配合電氣完成假并網(wǎng)試驗。

（3）閥門活動試驗和嚴密性試驗：運行人員通過CRT畫面操作，可對高、低壓調(diào)速汽門進行部分行程活動調(diào)節(jié)和嚴密性試驗。

（4）停機可以進行仿真試驗：在DEH仿真模式下，可仿真模擬機組調(diào)節(jié)、保護、實驗等項目功能，進行組態(tài)調(diào)試和培訓(xùn)員工。

2.4 保護控制功能

（1）當機組解列當轉(zhuǎn)速超速到額定轉(zhuǎn)速的110%時，DEH發(fā)出信號，遮斷系統(tǒng)動作，快速關(guān)閉主汽門和高、低壓調(diào)速汽門。機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。

（2）當自容式執(zhí)行器控制系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)仍能控制高低壓調(diào)速氣門、自動主氣門迅速關(guān)閉，機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。

（3）當事故狀態(tài)下，運行人員就地打閘（操作危急保安器），控制系統(tǒng)能夠接受打閘信號，控制高低壓調(diào)速氣門、自動主氣門迅速關(guān)閉，機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。

3 效果及效益

（1）通過改造機組在負荷控制方面精度明顯提高，運行人員可在100kW以內(nèi)，對機組負荷作出調(diào)節(jié)。改變了全液壓調(diào)節(jié)時，機組負荷波動大的問題，機組安全性提升。

（2）機組控制實現(xiàn)程序化，運行人員可以按照預(yù)訂程序，實現(xiàn)機組的啟動、停止，降低了手動操作的失誤率，使操作更加精準。

（3）改造后各種調(diào)節(jié)，運行人員只要在控制系統(tǒng)進行操作即可，避免了過去操作時人員接觸高溫、高壓設(shè)備管道，提高了運行人員操作時的人身安全性。

（4）通過改造以往必須由男同志或幾個男同志共同操作才能完成的內(nèi)容，現(xiàn)在一個女同志輕點鼠標就可以完成，大大降低了運行人員的勞動強度。

（5）通過改造可以降低人力資源投入10%，減人提效的同時，大大提高了人工效率。