600MW汽輪機DEH調節系統故障診斷分析

摘 要：隨著經濟的快速發展，對電能的需求量呈不斷上升的趨勢，電廠作為電能的輸出端，其保持正常的生產經營對于保證供電的穩定性具有極其重要的意義。汽輪機作為電廠的重要生產設備，對電廠的穩定經營具有重要作用，而數字電液控制系統簡稱DEH系統其作為汽輪機不可或缺的控制系統，對于保證汽輪機的正常運轉有著關鍵作用。DEH調節系統充分利用了計算機的精確性及液壓控制系統的控制性，二者綜合于一體，并依靠組態控制軟件來實現各種復雜控制策略。其可以有效的保證汽輪發動機的安全運行。

關鍵詞：DEH調節系統；故障診斷；方法研究

前言

目前在很多發電廠的汽輪機機組中，都采用DEH控制系統來作為汽輪機組的主要控制系統，這主要是由于DEH系統擁有諸多優點，對于汽輪機的轉速、功率及運行工況都具有非常好的調節作用，使汽輪機具有啟動快，運行可靠及穩定性高，同時能夠自動進行升速和并網，同時還能在機組運行的全過程中對參數進行監控。所以在當前各電廠中，DEH控制系統得到了廣泛的應用。

1 概況

陽城電廠二期工程2×600MW機組系哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的N600-16.7/538/538型亞臨界一次中間再熱、高中壓合缸單軸三缸四排汽凝汽式汽輪發電機組，系統為單元制熱力系統，發電機為哈爾濱電機廠QFSN-600-2發電機。汽輪機調節系統為高壓抗燃油數字電液調節系統（簡稱DEH），電子設備采用德國SIEMENS公司的PCS7過程控制系統，液壓系統采用了哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓抗燃油EH裝置。

2 DEH系統結構及層次劃分

2.1 電子控制器

電子控制器實際上是一個具有微型計算機功能的小型控制系統，內含完整的I/O接口，模數轉換通道，以及必要的控制輸出模塊、電源模塊等。電子控制器的主要功能是接收來自汽輪機控制系統中的給定的或者反饋信號，經過模數轉換或者電氣隔離輸出一定格式規范的控制信號，用于控制后向通道中的主汽閥調節裝置，實現對汽輪機相關閥門的控制。

2.2 操作系統

操作系統是整個結構中的核心部分，通過操作系統實現對整個系統的操作程序的控制，所以操作系統非常的重要，要保證各項性能指標的優越性。工作人員通過對操作系統的控制，指揮機器的正常運轉，從而實現對整個程序的運行控制。在操作系統中，主要是由操作盤、圖像顯示窗口及鍵盤等構建組成。

2.3 油系統

油系統對于整個程序的運行有著至關重要的作用，其中的高壓油系統為汽輪機的運行提供必要的動力，通過操作盤或者控制器對高壓油系統進行控制，從而掌握動力的平衡。潤滑油系統主要是為程序的正常運行提供潤滑作用，保證汽輪機能夠安全穩定的運行。

2.4 執行機構

執行機構主要接收來自操作盤或者電子控制器發出的控制指令，將其轉換為模擬量驅動指令，并驅動執行機構完成相應的控制動作。執行機構主要包括電液伺服閥、伺服閥放大器，具有驅動能力的油動機組，主要負責完成對高壓調節氣閥和中壓調節氣閥的驅動控制。

2.5 保護系統

保護系統為整個控制系統的安全穩定運行提供基礎的保障，對于系統運行中的電流電壓等參數進行監測，然后根據監測所得的數據對其實現保護程序。在保護程序運行中，是根據各個部分的功能來區分的，功能不同，保護的方式也不相同。

3 DEH系統故障模式

在DEH系統中，電子控制裝置發生故障的幾率比較小，因為其使用的元器件具有比較高的可靠性，計算機的應用也會比較穩定，所以由硬件導致的故障可能性比較低，主要是發生在軟件部分的系統故障比較常見，表現在主機的通訊故障或者是卡件的基礎不良造成的。在這些部分中發生故障后，可以比較容易的作出診斷，從而快速的排除。此外，發生故障較多的部位為執行機構和EH油系統，因為二者的運行可靠性比較低，并且運行的環境比較惡劣，對于系統的穩定運行存在極大的影響。所以說在DEH系統出現故障時，首先應該對執行機構和EH油系統進行故障診斷，此處是發生故障幾率比較大的地方。

4 DEH系統故障診斷方法及應用

4.1 基于FMEA和FTA的故障診斷技術

FMEA在實質上是一種設計方法，對于系統中出現的復雜的故障能夠進行可靠性的分析，然后對于系統運行中比較薄弱的環節進行分析，從而設計出有效的預防措施，對于現有的落后模式進行改進，為系統的穩定運行提供基礎的條件。FAT應用的時間比較早，它是一種對于復雜的系統進行可靠性與安全性的評價，從而分析出故障的原因，也稱為故障樹。

FMEA在實際應用中，運行比較簡便，分析的結果具有一定的條理性，但是卻比較繁瑣，也比較容易出現疏漏。因為在對后果進行分類的過程中，主觀因素占據了很大的成分，所以后果的可靠性受到很大的影響。利用FTA進行故障分析，能夠從眾多的故障中進行重要性的排序，保證了診斷的精度。在實際的應用中，二者各有優點和缺點，所以說在目前的企業中，都是將二者綜合使用，補長取短，發揮各自的優勢。

4.2 基于參數估計的解析模型故障診斷

基于參數估計的解析模型故障診斷方法其基本思想是把理論建模和參數辨識結合起來，當故障由參數的顯著變化來描述時，可以利用已有的參數估計方法來檢測故障信息，根據參數估計值與正常值之間的偏差情況來判定系統的故障。首先是建立研究對象的模型。然后借助模塊化建模的思想，對DEH系統的主要故障發生部件--電液轉換器和柱塞泵進行建模，在詳細分析電液轉換器和柱塞泵的原理、功能、結構的基礎上，建立其數學模型，然后利用仿真工具Simulink在計算機中實現仿真。

4.3 汽輪機數字電液控制系統（DEH）建模與仿真

汽輪機數字電液控制系統（DEH）建模與仿真是研究汽輪機控制品質、部件故障對系統的影響、故障診斷和技術培訓等的有效技術手段。面向物理對象的建模是一種以物理對象為中心的建模方法，所謂物理對象即實際系統的組成部件。DEH系統高壓汽門執行機構，建模時將實際系統按功能組成部件劃分為電液伺服閥、油動機、伺服放大器、快速卸載閥、線性位移差動變送器等一組相互獨立的物理對象，對于每個物理對象分別進行建模，描述各物理對象模型的方程式應該以一種中性的形式表達。用戶在使用時，直接將各虛擬物理對象按照實際系統流程那樣連接起來，就可以建立起需要的系統仿真模型。

5 結束語

近年來，電廠的發展速度較快，為了適應社會發展的不斷變化的需求，電廠加快了改造和建設的步伐。隨著電廠現代化設備及技術的不斷應用，電廠運行的穩定性得以進一步的提高。DEH控制系統對電廠運行的穩定性有著直接的影響，所以就針對當前DEH控制系統中故障的主要發生區域進行詳細的分析，從而確定故障的線索及特征參數。同時還可以充分的利用計算機來對容易發生故障的部件進行數學模型的建立，從而實現仿真或是模仿仿真的方法來對容易發生故障的部位進行監測，從而使故障得以有效的解決，保證電廠的穩定運行。

參考文獻

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