汽轮机数字电液控制(DEH)技术

李华龙

摘要：电能生产的过程中，火电厂是非常重要的场所。汽轮机是火电站中的关键动力设备，在运行过程中具有转速变化范围大、转速高等诸多优点。由于当前热控技术的逐步发展和应用，汽轮机组的整体性能和可靠性大幅度提高，逐步开始实现了自动化。因此，重点分析研究汽轮机控制系统的优化设计，以供参考。

关键词：汽轮机;DEH系统;应用

前言

快速发展的科学技术为工业质量和效率的提升提供了有力支撑，汽轮机以其独特的优势受到众多工业领域的认可，得以在电力、石化、造纸、环保等工业领域广泛应用。作为大型高转速机械的一种汽轮机中的数字电液控制系统（DEH）起着重要作用，机组的安全性与可靠性受到DEH控制性能的直接影响，机组的稳定高效运转则是提高工业企业的经济效益的基本保障。

1汽轮机DEH控制系统的工作原理、特征以及结构

1.1基于DCS汽轮机DEH控制系统的工作原理和特征

从汽轮机DEH控制系统的角度出发，需要注意加强控制的效果，这是DCS控制系统的重要组成部分，主要通过电驱动油动机控制阀门开度。在操作过程中，它主要用于调节汽轮机的转速，加强核心系统的管理。这样可以有效保证汽轮机处于稳定的状态，避免出现疏漏。计算机DCS控制系统使用自动化调节系统进行数据分析，并且对电信号进行控制。

1.2基于DCS控制系统的汽轮机DEH控制系统的结构

1.2.1调节系统

调节系统可以分成执行器和控制器两部分。执行器在运用过程中，主要依照控制器获得的运算结果进行相应机构的执行。而控制系统作为控制终端，对执行系统的运行策略进行指挥。

1.2.2保安系统

汽轮机组运行的过程中如果发现安全问题，需要注意采取合理的措施进行控制，并且保证系统的安全性。保安系统可以对整个机组的稳定运行进行保障。保安系统是汽轮机DEH控制系统重的要组成部分，主要包含危急遮断系统、急速保护系统等。

2改造背景

2.1汽轮机液压系统运行中存在的问题

1）汽轮机调门运行的不稳定性对DEH控制系统的影响越来越大。由于机组投运时间较长，调门的机械液压反馈系统逐渐出现磨损、精度差等问题，调门的控制效果一直不稳定，而DEH系统内部进行热电联产牵联解耦运算，对调门稳定性和线性关系有很高的要求，但调门的问题限制了DEH控制性能的发挥，加剧了机组的不稳定性，加减负荷缓慢，负荷波动大甚至出现跳车事故发生。

2）汽轮机电液伺服系统中油动机的控制未纳入到伺服闭环回路中，采用的是机械反馈方式。且控制油压通过调节滑阀上的平衡弹簧来稳定，调节精度差。

3）汽轮机液压反馈结构、部件环节多，运行中容易卡涩，控制系统就会受到滑阀摩擦力的影响。使油动机在加减负荷过程中不容易准确到位，运行人员很难掌握。

4）汽轮机伺服调节阀的流量特性差，且油动机输出刚度差并存在卡涩现象，使系统的稳定性变差并存有滑负荷现象。

2.2汽輪机DEH系统运行中存在的问题

1）DEH数字电液调节系统卡件故障率逐渐增高，且当前控制系统卡件Woodward公司已停产，新一代产品卡件无法替代当前卡件。一旦卡件出现故障，将导致发电机无法开机或发电机停机事故发生。同时DEH控制系统上位机监控软件版本较老，仅支持Windows2000操作系统平台，而目前市场已无法购买到支持Windows2000操作系统的计算机，操作站计算机出现故障后电脑主机需要订做，且采购周期较长，影响DEH系统的正常运行。

2）DEH无法实现功率、抽汽压力的自整性控制功能。

3系统改造方案

3.1液压系统改造

1）对原液压调节系统中的调速油动机、I段油动机、Ⅳ段油动机及其反馈装置、调节滑阀、CPC、节流孔调节装置及相关联的油管路拆除并进行封堵。

2）对原液压调节系统中的OPC快关电磁阀进行拆除。

3）保留原系统中的安保控制部分，包括危急遮断器、主汽阀自动关闭器、磁力断路油门装置、挂闸、打闸等装置，保留配汽机构和机头手打停机装置及危急遮断器喷油试验装置。

4）对原液压系统低压透平油调节系统进行更换，增加高压调节阀油动机、I段（中压）抽汽调节阀油动机和Ⅳ段（低压）抽汽调节阀油动机各1套，并为其配有带独立高压透平油油源的电液伺服系统，每台油动机电液伺服系统包含油缸1套、美国Parker进口密封液压缸1个、ATOS插装阀组件1套、美国MOOG电液伺服阀1个、OPC电磁阀1个、无锡河埒LVDT位移传感器2个。

5）加装采用控制油压为14MPa抗磨液压油为独立油源站1套，油源站由油箱、高压油泵、马达、美国UE低压压力开关组件、调压电磁阀和蓄能器等部件组成。分散并集成到各电液执行器上，并加装与电液转换器配套的伺服油动机

（3套）OPC快关组件、隔膜阀、无锡河埒CS一1磁阻式测速传感器。

3.2DEH系统改造：

此次改造将原美国Woodward公司的MicroNetTMSimplex控制系统拆除，更换为性能更加稳定的浙江中控ECS一700控制系统，该系统主控卡、所有I/O卡件均冗余配置，专用伺服模块、测速模块冗余配置，高、中、低调门回路具备输出电流信号检测功能。该系统配置一台工程师站，一台操作员站，软件平台为Windows7操作系统，具有操作灵活、人机界面友好、监控信息丰富的优点，能够完成机组的升速、暖机、冲临界、定速、同期、并网等操作，并能实现汽轮机的超速保护、负荷限制保护、联锁停机等控制功能。

具体改造步骤如下：

1）对原DEH系统有用的测点及此次改造新增的测点提前做好统计。做好位号标记，将新的DEH控制机柜、操作台按图纸就位固定，并结合I/O点表对信号线进行接线。

2）接线完成后对系统进行上电，对所有I/O点进行打点校验，保证无误后对控制回路、联锁回路进行试验，并做好调试记录。

3）调试完成后结合工艺进行试车。

结束语

当前技术快速进步，汽轮机DCS控制系统得到了相应的发展，在操作过程中效率逐步提高，逐步在社会各个领域得到广泛的应用。在汽轮机运行过程中，一定要注意对汽轮机的控制系统进行优化，进一步提高系统的安全性和稳定性，保证电力系统快速发展。

参考文献

[1]戴少石.小汽机数字电液控制系统的优化设计与实施[D].北京：华北电力大学，2016.

[2]涂环，陈辉.基于多目标遗传算法的汽轮机转速PI控制器参数优化[J].武汉理工大学学报，2018，（2）：67-71.

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