1、200MW 汽轮机 DEH 数字电液调节系统应用分析【摘 要】 本文着重介绍了 DEH-A 型纯电液调节系统的优越性及在国产 200MW 汽轮机液压调节系统上实施改造的具体情况，并针对改造后暴露出来的问题提出了解决办法。【关键词】 DEH 200MW 汽轮机 应用一、概述：该电厂是一个特大型发电企业，设计总装机容量为 1200MW。曾先后安装投产了六台东方汽轮机厂生产的 N200130535/535 型超高压中间再热、三缸、三排汽冷凝式汽轮机组，每台机组额定功率 200MW。为了提高机组的效率与出力，六台机组都在近几年的大修中进行了汽轮机通流部分的改造，改造后每台机组的出力为 220MW，全厂
2、总装机容量达到1320MW。六台汽轮机组原来采用的都是液压调节系统，它在快速性、可靠性、精确性等方面都存在着不少问题，大多采用液压调节系统的 200MW 汽轮机组都曾因调节系统的原因发生过各种各样的问题。再加上液压调节系统检修、维护的工作量大，调试困难；因此，该厂决定于 1999 年 1011月份，在#3 机组的第五次大修中首次对汽轮机调节系统进行 DEH 改造。设备选用上海新华控制工程有限公司的 DEH-A 型纯电液调节系统。改造后机组运行性能良好，受到了运行人员的欢迎。于是，该厂在总结了#3 机调节系统改造的经验基础上，又先后在后来的几次大修中对其余四台机组进行了 DEH 改造，设备全部选
3、用 DEH-A 型系统，改造后的汽轮机纯电液调速系统性能良好，剩下的一台机组（#4 机）的 DEH 改造工作，也将在今年下半年进行。二、DEH 系统介绍：DEH-A 型汽轮机数字式数字电液控制系统，由计算机控制部分和EH 液压部分组成。在实施 DEH 改造的机组中取消了原液压调节系统的下述部套：调速油泵、调速器滑阀、中间滑阀、静态试验阀、一次油滤油器、超速滑阀、超速限制滑阀、电磁控制阀、防火滑阀、防火转换阀、放油滑阀、所有一、二、三次油管路、凸轮配汽机构、高中压油动机、高中压自动关闭器；保留了危急遮断器、危急遮断器滑阀、杠杆滑阀，喷油试验阀，主油泵和排油滑阀。增加了 EH 液压控制系统和计算机
4、控制系统。EH 液压系统包括抗燃油供油系统、执行机构和危急遮断系统。供油系统用来提供高压抗燃油，它主要由油箱、EH 油泵、滤油泵、冷却油泵、电加热器、控制块、滤油器、溢油阀、蓄能器、冷油器、油再生装置等部件组成。执行机构有 12 只，分别控制高中压主汽门和调速汽门，每一个高中压主汽门和调速汽门分别由一个独立的油动机驱动，油动机直接与汽门阀杆连接，在各调速汽门的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感器 LVDT，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至DEH 与给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率。危急遮断系统主要用来在危急状态下迅速关闭主调门，实现停机，以保护汽轮机的安全。它主要由
5、AST 电磁阀（用来快速关闭主调门） 、OPC 电磁阀（用来迅速关闭高中压调速汽门，防止机组超速） 、隔膜阀（当汽轮机危急遮断器击出、就地打闸或 ETS 动作后，危急遮断器滑阀落下时，使之联开通过 EH 油系统遮断汽轮机） 、单向阀等组成。计算机控制系统主要包括操作员站、工程师站、DPU、通讯接口站、各种 I/O 卡件及冗余电源等。DEH-A 型主要功能有：汽轮机转速控制、自动同期控制、负荷控制、一次调频、协调控制、快速减负荷、主汽压控制、单多阀控制、阀门试验、OPC 控制、汽轮机程序启动、甩负荷工况控制等。三、DEH-A 型电调的主要特点：汽轮机数字电液调节系统，有着液压调节系统无可比拟的许
6、多优点，其 DEH-A 型纯电液调节系统突出的优点表现在以下几个方面：1、DEH-A 电液调节系统具有快速、准确、灵敏度高的特点，其迟缓率不大于 0.06%，而模拟电液调节系统的迟缓率为 0.1%，液压调节系统的迟缓率高达 0.3%0.5%；故其调节精度高。在蒸汽参数稳定的情况下，可以保证功率偏差小于 1MW，转速偏差小于 1r/min。 2、DEH-A 电液调节系统为多回路，多变量调节系统，综合运算能力强，具有较强的适应外界负荷变化和抗内扰能力，可方便地实现机炉协调控制，有利于电网的稳定运行。3、DEH-A 电液调节系统，能使汽轮机的转速或功率的实际值准确地等于给定值，静态特性良好。机组甩负
7、荷时，由于功率回路的切除可以防止反调，使汽轮机的转速迅速稳定在 3000r/min 上。电液调节系统的动态飞升转速较液压调节系统减少一个速度变动率值，所以其动态振荡少，飞升转速低，动态特性很好。就我厂改造了 DEH 系统的机组而言，从发生的几次发电机甩负荷掉闸事件来看，机组的动态飞升转速均在 3140rpm 以下，这说明 DEH 改造后可以有效地抑制机组的动态飞升。4、DEH-A 电液调节系统可提供调频、带基本负荷、定汽压、定功率和机炉协调等多种运行方式。而液压调节系统在这方面却受到了很大的限制，这就使机组的工况适应性大大提高。 。5、利用计算机可方便地实现厂级集中控制和远方遥调控制，可在线修
8、改各种调节参数，有利于自动化水平的提高。 6、可以降低热耗，提高机组的经济性。DEH 改造后，新增阀门管理功能，在启动过程中及低负荷工况下，可以实现全周进汽，以便于机组暖体或减少金属热应力；在大负荷运行时，可以实现喷嘴调节方式，以减少不必要的节流损失；此外，DEH 还具有电子凸轮效应，使阀门的开启更加线性化；能够合理地设置调速汽门的重叠度，提高了机组的热经济性。7、由于 DEH-A 控制系统的硬件采用积木式结构，系统扩展灵活，维护测试方便，也便于采用冗余控制手段与保护措施。四、机组改造后的运行情况：该厂五台汽轮机已进行了 DEH 改造，经过多次开停机及长周期运行考验，使用情况良好，在机组启动升
9、速、跨越临界转速、超速试验、并网升降负荷、变工况运行、抗扰动能力以及主调门活动等试验方面，都显示了液压调节系统无可比拟的优越性，且具有在线检修维护、调试方便快捷等优点，达到了良好的预期效果。但使用中也暴露了一些问题，现概括如下：1、DEH 系统卡件故障。改造后的#3 机组，在运行中进行#2 中压主汽门活动试验时，曾三次出现机组跳闸现象，通过对现象和历史数据的分析，发现汽轮机的危急遮断系统 ETS 和 DEH 并未发出跳闸停机的指令。ETS 与 DEH 保护的逻辑关系为：ETS 中发出任一停机指令后（ETS 保护项目包括：凝汽器真空低、轴向位移大、润滑油压低、发电机故障、电超速和 EH 油压低）
10、 ，解脱滑阀动作的同时，又通过硬接线把停机指令发送到 DEH 中的危急遮断系统，使 AST 电磁阀失电停机；DEH 发生电源丧失或机组转速达到额定转速的 110%时， AST 电磁阀动作的同时，也通过硬接线发送到 ETS，使解脱滑阀动作停机。其中 ETS 中的“EH 油压低停机”保护所取信号较为特殊，该油压低信号是由四个压力开关按图一所示逻辑在 DEH 内形成的，并通过 LC 端子板的 DO 通道送给 ETS。由#3 机跳闸时的历史数据显示：当时 EH 油压正常，个 LP 压力开关均未动作，但 ETS 的记录却显示接收到了“EH 油压低”信号。所以推断 LC 端子板的 DO 通道瞬间误动，发出
11、了“EH 油压低”的虚假信号。在#3 机停机小修期间，把油压低信号改在了 DO 板的 DO 通道输出。DO 板的DO 通道比较可靠，没有发现坏通道，小修结束后至今，经多次做主汽门的活动试验，均未发生异常。现在虽然解决了 LC 板 DO 通道误动带来的不良影响，但是我们认为最根本的解决办法，还是直接把四个 EH 油压低压力开关的输出送到 ETS（在以后进行改造的#6 机 DEH 即是如此） ，由ETS 直接判断 EH 油压是否降低，以增加机组的安全性。2、机组运行期间，多次出现调门晃动现象。其特征是：调速汽门的开度指令保持不变，而调速汽门的开关程度忽大忽小、反复振荡，造成负荷随之波动，相应的 E
12、H 油管剧烈晃动，给机组的安全运行带来了较大的威胁。经观察分析，引起调速汽门晃动的原因主要有以下几个方面：(1） 、位移传感器 LVDT 故障，反馈信号失真，主要表现在航空插头松动、脱落，LVDT 线圈开路或短路，LVDT 接长杆松动；（2） 、伺服阀指令线松动，导致伺服阀频繁动作；（3） 、调速汽门重叠度设置不合理；（4） 、阀门控制 VCC 卡内部的两路 LVDT 频率接近，造成振荡；（5） 、VCC 卡内部的增益设置不合理。针对以上原因，可采取的处理方法如下：（1） 、造成 LVDT 故障的主要原因之一是安装不当，安装时只能靠目测确定安装位置，没有合适的仪器来校准。处理故障时可拧紧接线螺
13、丝，将故障的一支 LVDT 拆除，若两路都故障，必须在线更换。在线更换时，必须先退出协调运行，可投入功率回路，视情况切为单阀运行，然后将对应的调速汽门强制关严。拆除 LVDT 的引线时应按 1-2-3 的顺序进行，恢复时要按相反顺序 3-2-1 接线，否则会产生虚假的阀位信号，引起系统不必要的扰动；（2） 、拧紧伺服阀指令线的接线螺丝；（3） 、根据试验结果重新设定阀门管理曲线；（4） ；分别调整 VCC 卡内部的两路 LVDT 的频率，使两路频率的偏差超过 50HZ；（5） 、调整 VCC 卡内部的增益电位器 W8为 19.34 K。3、专用键盘的问题。为了运行人员操作方便，可通过专用键盘输
14、入目标值等指令，但运行中有时会出现使用键盘不能输入数值的现象。原因是由于运行人员的操作不当，按下了专用键盘上的某个键而没有察觉到（如 Ctrl 键） ，造成在需要用键盘输入数值的时候而无法输入。由于不知道专用键盘上的键与标准键盘的功能键如何对应，只能重新启动MMI，该故障才可消除。建议厂商明确标识这些功能键的作用和排列情况，或把专用键盘上的一些与操作控制无关紧要的功能键删除。 4、机组启动时，挂闸失效。#3 机和#6 机在开机过程中，均发生过挂闸后几秒内复又掉闸的现象。无论在集控远方挂闸或就地手动挂闸，此种现象均有发生。经观察发现：当延长挂闸时间待危急遮断器滑阀恢复油压基本到零时，再终止挂闸过
15、程，可以避免挂闸失效现象的发生。初步分析认为：挂闸失效现象的发生与危急遮断器滑阀研磨面的贴合程度有关，而透平油质和研磨面的光洁程度又直接影响其贴合效应。5、功率突变控制逻辑设置不合理。在 DEH 的控制逻辑中，设计了当发生功率变化率大于 60MW/200mS 时，DEH 由自动切为手动。#6 机曾发生过因发电机失磁导致 OPC 动作，引发功率突变，使 DEH 由自动切为手动；此时恰好高调门已开启而中调门尚未开启，造成再热器严重超压的事件。此次事件后，我厂重新设计了功率突变后的控制逻辑：当发生功率突变后，DEH 自动退出遥控和功率回路，但不由自动切为手动方式，随之自动投入一次调频，而一次调频的死
16、区设置为12rpm，以稳定机组转速和电网频率。6、DEH 对锅炉灭火的控制处理。运行中若锅炉灭火后，仅靠运行人员手动降负荷，则速度较慢，不利于锅炉灭火后的恢复运行，处理不当还有可能造成停机。根据经验及历史数据，重新设计了 DEH 的 RB 功能：当锅炉灭火（MFT）事件发生时，DEH 自动将负荷目标值置为 10MW，降负荷率置为 80MW/min；若协调在投入状态，则将协调自动切除，并自动降低机组负荷；此时若要人工干预，可通过 DEH 画面上的“暂停” 、 “进行”按钮对降负荷过程实施控制，以免因减负荷过快而导致锅炉安全阀动作或其它不良现象的发生。五、结束语从该电厂 200MW 汽轮机调节系统实施 DEH 改造以来的情况看，其改造是成功的，效果是良好的。虽然使用中也出现了一些问题，但这只是新生事物成长过程中的自然现象。随着科学的进步，技术的完善以及使用单位人员对 DEH 认识的提高，汽轮机 DEH 纯电液调节系统的优越性将体现得更加充分。
