DEH 系统简介分析

□霍海鹏

一、引言

电网的频率是一定的，其取决于汽轮机发电机组的转速，在中国，电源频率为50H，为了保证供电质量和机组的安全，要求发电机组转速维持在额定转速一定范围内(±1.5 ～3.0r/min)。如果超过这一范围波动，那么会造成并网困难。为了使机组符合条件，需要给机组配备可靠的自动控制装置。先前的控制系统被称为MHC(机械液压调节系统液压式控制系统)，它是通过机械液压机构实现转速的自动调节和负荷的手动调节。随着计算机在工业领域的不断发展，新型的控制系统——数字式电液控制系统，也就是DEH 系统应运而生。在DEH 系统的发展初期，小型机作为其组成的核心占一大部分，当以微机作为其基础的分散控制系统(DCS系统)出现以后，就逐步转向了由分散控制系统组成。

DEH 系统种类繁多，功能各异，但总体来说都是以多功能控制器(MFP)为核心，采集机组的一些核心参数后，经过系统分析和内部计算来控制电液伺服阀，通过各油动机控制高、中压调节阀。它具有精度高，速度快，延迟性小等特点，控制灵活，可靠性高。

二、机组负荷控制方式

负荷的控制方式可以概括为两类:机炉分别控制方式以及机炉协调控制方式。

(一)机炉分别控制方式。所谓分别控制，是指一个被调量对应只有一个调节量对其控制。机炉分别控制方式分两种，即锅炉跟随的负荷控制方式和汽轮机跟随的负荷控制方式，这两种方式是基本的控制方式。

1.锅炉跟随的负荷控制方式。锅炉跟随的负荷控制方式，其基本工作原理为:汽机调节机组的输出功率、锅炉来调节汽压。锅炉跟随方式的特点是，当负荷要求指令改变时，由于利用了锅炉的蓄热能力，具有较好的负荷适应性，对机组调峰调频有利，但汽压波动较大;当有内扰(燃烧率扰动)时，汽压波动较大。单元机组中，锅炉主辅设备运行正常时，发电机组的输出功率如果因为汽轮机的从属设备工作异常而受到影响时，可以用锅炉跟随的方式。

2.汽轮机跟随的负荷控制方式。对于汽轮机跟随方式，其基本原理是:锅炉调节机组的输出功率、汽机调节汽压。一旦负荷指令变化，汽机主控装置首先给出改变调门开度指令，使其增大或减小汽机进汽量，使机组输出电功率与负荷指令趋于一致。调门开度改变后汽压随即变化，此时，锅炉主控装置根据汽压给定值的偏差作出反应，改变锅炉燃烧率值，使当前压力恢复到给定值压力。当机组中汽机主辅设备正常运行，如果锅炉部分设备工作异常，机组输出功率因此而受限时，可以采用汽机跟随的方式。

(二)机炉协调控制方式。一般的机炉协调控制方式分为三种:一种是以锅炉跟随方式为基础的，一种是以汽机跟随方式为基础的，还有一种就是综合协调控制方式。

1.锅炉跟随为基础的协调控制方式。这种控制方式需要机侧保持输出功率与机组给定功率一致，炉侧保持当前汽压为给定值，其特点是汽压控制指令质量显著提高，而输出功率响应性能有所降低。

2.汽机跟随为基础的协调控制方式。这种控制方式要求锅炉调节机组输出功率、汽机侧调节汽压。负荷指令发生变化时，锅炉主控制装置发出调整锅炉燃烧率的指令，待机前压力改变后，汽机主控制装置给出一个控制调节门开度的指令，使进入汽轮机的蒸汽流量通过调门得以调整，改变机组的输出功率，与负荷指令趋于一致。

3.综合协调控制方式。这种控制方式需要锅炉控制装置以及汽机控制装置同时作出调节。调节对象要同时包括功率和压力，调节汽压维持在一定范围，以适应外界对机组不同的负荷要求。

三、控制系统原理

机械液压控制系统由离心飞锤、杠杆、调节气门、错油门、油动机等组成，共有转速、功率、调速级压力、主汽压力4个调节器。在大部分火力发电厂中，DEH 系统是一个无差、闭环的调节系统。通过PID 调节，将机组给定转速值与实际转速值之差放大运算，信号用来控制油动机，改变伺服阀开度，从而起到控制转速的作用，最终使实际转速接近给定值。机组运行人员设置好升速率、目标转速等参数后，汽机转速以运行人员设定好的升速率向给定转速靠近，实际汽机转速也在变化。在转速稳定机组并网后，DEH 系统可在单阀控制、顺序阀控制、一次调频控制几种方式之间选择。在机组处于单阀或多阀控制下，运行人员通过DCS 给定一个开度的阀位或按增大、减小阀位开关改变伺服阀对油量的控制，以达到控制阀门的效果。当LVDT 反馈值为固定值时，机组负荷的升降变化由机组蒸汽参数决定。当机组负荷为一固定值时，LVDT 反馈值随着机组各参数变化而变，目的是使机组负荷保持在某一固定值。在以主汽压力为主要参数的控制方式下，运行人员将输入主汽压力变化率、主汽压力设定值来确定一个压力给定值，给定值与实际值通过DCS 计算出偏差，偏差经比例积分(PI)调节，计算后将开度信号输出给油动机。在主汽压力给定值固定时，调节门开度随着机组各参数变化而变，目的是维持主汽压力在一个固定值。机组调门位置给定信号与就地LVDT 信号进行偏差计算，经比例积分(PI)调节后，将经过转换的信号输出至伺服阀，调整进油口开度，达到调门开大或减小的目的。当LVDT 阀位反馈信号与给定位置信号偏差为零时，油动机的进油口被堵住，油动机活塞位置固定，调节阀位置固定。在保证火电机组安全方面，设计了DEH 系统OPC 超速、DEH 系统110%超速、TSI 系统110%超速等超速限制，在电气回路中设置了各种负荷限制，还在操作员站操作台和就地设计了打闸保护按钮。其中还有一部分设计为双保护试验通道，确保其动作准确。

四、常见的DEH 系统故障原因及解决办法

机组在运行中有时会发现很难准确地维持在3，000r/min，经常波动，对机组并网造成一定影响。另外还有主汽门开关故障和调门位置反馈频繁波动，对机组的正常运行都存在影响。例如某机组正以某一负荷运行中，机组以主汽压力为主要参数调节，此时在DCS 中出现高调门反馈跳变、观察就地高调门摆动、主汽压力波幅较大。运行人员将控制方式从协调改为DEH，同时投入功率反馈回路。出现以上现象时应立即找出故障原因，查看相关参数进行分析。调节系统摆动的原因有很多，典型的原因有如下几种:

(一)伺服阀故障。伺服阀出现故障，其结果就是调门就不能正常工作，不能精确地开或关到位，给机组安全运行带来隐患。造成伺服阀故障的原因有可能是油质不好、有脏物堵塞等。

(二)阀门行程突变引起输出指令变化。阀门突跳造成流量变化，由于反馈信号的参与调节，DEH 发出相反的调节指令，阀门继续动作，又会造成突跳，流量继续发生变化，DEH 同样发出反方向的指令，如此反复造成摆动。

(三)热工信号问题。这里就把可能出现的热工信号问题罗列出来。LVDT(位移传感器)故障，反馈信号与真实值存在出入，主要现象表现为插头脱落、端子排接线错误等;伺服阀信号线接线错误、松动，导致伺服阀不动作或反馈异常;阀门控制内部VCC 卡出现震荡故障或VCC 卡内部增益设置不合理。这些问题都会导致DEH 系统出现故障。

(四)解决办法。如果是由于油质引起的问题，那么解决办法就是加强油质的过滤，尤其是在检修期前后，在油质化验合格前不要让其流经伺服阀，以免再次因异物形成堵塞，可以等油质合格后再将伺服阀投入使用。对于热工信号造成的问题，现将所有现场的信号屏蔽，信号线均接地，与电源分开。如果是VCC 卡出现故障的情况，先查明是由于VCC卡本身的故障还是与其他部件出现短路的故障。如果是本身的故障，考虑现场情况更换。如果是短路故障，做好隔离，消除短路。

五、结语

DEH 系统与CCS 之间信号的稳定、安全、快速传输很大程度上使机组协调控制得以实现。DEH 系统具备了很多优点:不仅保证了系统的稳定，在系统稳定的前提下，对负荷的指令传递方式也非常准确、及时，这样可以提高整个系统的整体执行、反应速度，满足了电网快速调节的要求。以我国大多数运行机组的实践经验来看，DEH 系统的传输方式安全、有效，获得了很好的调节效果。综上，DEH 系统相比于传统的MFP 系统，也就是传统的汽轮机液调系统、电液共存式控制系统来说，优点很多。它控制精度高、执行机构线性度好，主要的优点在于各机械部件之间的传动环节得以简化，减小了出现由于机械部件产生故障的概率，减少了因迟缓率和控制死区的影响，使发电机组的负荷控制性能得到了很大的改善。只有DEH 系统的正常投入，才能使协调控制系统(CCS)和机组发电控制(AGC)更稳定、更安全地投入，这样才能使机组对于值班人员给出的指令更快速、稳定地作出响应。

［1］陈如玲.在线硅表防堵研究［J］.华东电力，1998

［2］曹杰玉等.发电厂化学仪表检验规程、中华人民共和国电力行业标准DL/T677 -2009