汽轮机DEH系统顺阀控制解决方案研究

穆斌涛

摘要：DEH系统作为目前大型汽轮发电机组调速系统，对机组安全运行至关重要。首先阐述了DEH及伺服阀的原理，其次结合实际案例分析了伺服阀故障原因，并详细介绍了处理方法。

关键词：汽轮机;DEH系统;控制策略

在火力发电厂，汽轮机是重要设备之一。为了维持电网额定频率值（50HZ），要求汽轮机转速必须稳定在额定转速附近，通常规定范围为±（1.5-3.O）r/min。为保护汽轮机设备的安全运行，需要对汽轮机各部件进行严密监视和保护，特别是在汽轮机变换不同工况的情况之下，控制系统需要进行调控的因素有很多，必要时自动打闸停机，防止重大事故的发生。为满足上述要求，汽轮机必须配备完善可靠的自动控制系统。随着在电子技术、网络技术、信息技术的快速发展，20世纪80年代出现了新型的数字电液调节系统（DEH），集计算机技术、自动控制理论和液压控制理论的应用于一体。近年来机组容量不断增大，参数不断提高，汽轮机具有的结构更为复杂，且更为紧凑。因此，要应用发展并分析优化DEH系统，使其具备较高的运行可靠性，快速响应各种突发事件，对不同工况的参数及算法进行迅速运算，及时输出正确，安全的操作指令，以实现对汽轮机的监视、控制和保护。

一、DEH系统概述

某有限责任公司现役四台600MW超临界汽轮发电机组，汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产。汽轮机控制系统采用FOXBORO的DEH控制系统，有两个高压主汽阀油动机，四个高压调节阀油动机，二个中压主汽阀油动机，四个中压调节阀油动机，油动机为单侧进油，开阀由EH油压力驱动，关阀是依靠操纵座上的弹簧力。油动机由位移传感器、油缸和一个控制块构成。高压调节阀油动机、高压主汽阀油动机和中压调节阀油动机是连续控制型油动机，在控制块上装有伺服阀、卸载阀、关断阀、遮断电磁阀和测压接头，而中压主汽阀油动机是开关控制型油动机，不需要伺服阀。

二、故障原因分析

汽轮机正常运行汽门不正常摆动时，排除LVDT故障或伺服卡故障，多为伺服阀卡涩。EH油颗粒度保持在NAS1638标准6级以上，酸值保持在0.2mgKOH/g以下，EH油系统运行时，进入伺服阀的EH油先经过网孔为10 μm的滤网，如果油质颗粒度不合格，伺服阀的喷嘴最容易堵塞，NAS1638标准6级EH油每lOOml允许有16000个5-15μm、2850个15-25μm、506个25-50μm.90个50-lOOμm、16个>lOOμm的颗粒，而伺服阀喷嘴和挡板间隙为30μm，合格的EH油有许多导致伺服阀卡涩的颗粒，造成滑阀只能处在两端位置，油动机卡在全开或全关的位置，导致汽门全开或全关失去控制。当出现更严重的情况，例如油动机供回油管震动加剧，油管温度较其他油管温度高，EH主油泵运行电流不正常升高，说明伺服阀损坏严重，导致供回油流量异常增大，要及时进行隔离更换。

三、汽轮机DEH系统基本控制策略及优化

（一）转速控制

转速控制指机组从盘车、暖机、升速、同步、并网前试验直到并网前的转速控制，调速范围为50-3300转/分，调节精度范围为±（1-2）转/分。转速控制为闭环无差调节系统，启动方式分为高压缸启动、中压缸启动或高中压缸联合启动（带旁路启动）。调节方式有两种，一以转速为被调量，将实际转速与转速给定值比较，转速偏差信号送至转速控制器，计算产生阀门的流量指令，该指令通过阀门流量曲线分配给各高调门和中调门的开度指令;二以升速率为被调量，将实际转速微分计算出实际升速率与给定升速率比较，得出升速率偏差信号与转速偏差信号同时送至低选环节控制转速的上升。大部分DEH系统采用第一种方式。

某公司3、4号机组在2017年机组通流改造中改为高中压缸联合启动方式，与原高压缸启动方式相比，高中缸联合启动能充分保证管道的疏水，减小汽轮机及管道的热应力。排汽流量可通过调整旁路达到冬季防冻最小流量要求，适合于寒冷工况下启动运行。高中压缸联合启动方式进汽前的要求为：（l）机组在盘车状态。（2） DEH在操作员自动（OA）方式。（3）主蒸汽和再热蒸汽要有56℃以上的过热度。（4）高压内缸第一级下半金属温度和中压缸第一级持环下半金属温度，大于204℃时，汽轮机采用热态启动模式;小于204℃时，汽轮机采用冷态启动模式。（5）汽轮机并网运行时，持续运行允许的最大背压（绝对压力）严格按照厂家排汽压力限制表执行，以免导致叶片损坏或汽轮机动、静部件之间的摩擦，从而造成汽轮机零部件的严重损伤。

（二）负荷控制

负荷控制指机组并网后对机组负荷进行的控制。负荷控制可按手动、自动控制方式划分，自动方式下有四种负荷控制方式：功率反馈控制方式、调速级压力反馈方式、阀位控制方式、协调控制方式;也可按闭环、开环控制方式划分：闭环控制引入发电机有功功率反馈或主蒸汽压力反馈，开环控制运行人员通过阀位设定操作改变阀门的开度，需要人为注意实际负荷变化。开环控制是各闭环控制方式的后备，当闭环回路出现故障时，DEH实现无扰切换。当同期条件满足，油开关合闸后，机组自动加初负荷直到实际负荷升到5%为止。操作员可选择投入功率控制回路、调节级压力控制回路、主汽压控制回路进行负荷闭环控制（一般情况下选择功率控制回路），待升负荷结束负荷稳定后投入协调控制回路，也可以通过手动设定阀位指令来进行增、减负荷。

四、結语

DEH控制系统是汽轮发电机组最重要的系统之一，因此越来越受到重视。要求DEH系统功能完善、设计可靠、控制精确，除了加强日常的维护保养、定期检修外，还需对DEH系统控制策略进行分析和优化，提高控制软、硬件配合及电液系统配合的严密性。本文以320MW汽轮发电机组DEH控制系统为例，与当前其它型号机组DEH控制系统大同小异，希望能够为运行及维护人员提供借鉴。

参考文献：

[1]余彪.600MW超临界机组DEH的逻辑策略[J]电力与能源，2013，37（07）：414-415.

[2]王超.DEH系统分析与优化[D]保定：华北电力大学，2013

[3]刘凯.600MW超临界机组高压调节气门伺服阀泄漏原因分析[J].电力建设，2013（8）：87-88