DEH系統在電廠的應用研究

【摘要】目前，DEH系統在電廠中的應用非常普遍，文章主要結合具體工程實例，對DEH系統在電廠機組改造過程中的應用進行分析，具有一定的實踐指導意義。

【關鍵詞】DEH系統；應用；改造

隨著人民生活水平的提高以及國民經濟的快速發展，對電廠供電品質提出了更高的要求，進而要求機組擁有更好的負荷適應能力和更快的響應速度。機組傳統的純液壓調節系統在可控性方面己無法滿足高品質供電要求，急需先進的數字式電液調節系統（DEH系統）的應用來實現機組的高效、穩定運行，以符合電廠安全性、經濟性、可靠性等方面的要求。目前我國電廠中DEH系統的應用主要包括兩種形式，一種是電廠新建機組DEH系統的應用，另一種是電廠原機組DEH系統的改造應用，這兩種形式以第二種較為復雜，需要考慮諸多方面的因素，而且應用也較為普遍，比較適合于我國目前電廠發展現狀，因此，文章主要結合具體實例對DEH系統在電廠原機組改造中的應用進行分析，可為類似DEH系統的應用實踐提供參考。

1.工程概況

某電廠一臺200MW的機組，建于20世紀80年代，鍋爐為自然循環鍋爐，汽輪機為冷凝式汽輪機，機組原熱控系統在功能、可靠性、控制水平等方面已不能滿足機組現代化控制的要求。因此，從機組安全性、穩定性、經濟性等方面考慮，有必要用自動化水平高、功能齊全、經濟性能指標好的DEH控制系統進行改造應用。目前在國內關于汽輪機調節系統的DEH改造應用有多種方案可供選擇，但是，不同的方案有其不同的適用范圍，該汽輪機在大修期間對其液壓調節系統進行DEH改造應用，采取什么樣的應用方案將是至關重要的一環，直接影響到改造后機組運行的經濟性、安全性和穩定性。

2.DEH改造應用方案的比選

根據該電廠機組的實際情況，在DEH改造過程中制定以下三種方案，并結合安全性、穩定性、經濟性、長遠性等指標選擇最佳方案。

2.1 電液并存方案

電液并存方案是在原有的機械液壓式控制系統基礎之上，增加切換閥、電氣回路、電液轉換器以及跟蹤部分。對于改造后的系統，電液控制部分的功能有所增加，但由于電液轉換器的限制，閥門的管理將無法實現。這種方案電調與液調獨立運行，相互跟蹤，無擾切換。由于有液調系統作為后備，可以適當降低電子設備的冗余度。無單獨的供油要求和供油設備，投資和檢修維護量明顯降低。機械配汽機構的保留將影響系統特性，有時會出現油質干擾現象。

2.2 汽輪機油純電液方案

汽輪機油純電液方案根據具體條件要求，以電氣液壓式控制系統取代原有機械液壓式控制系統，改造范圍有較大差別，其主要差別在于執行器和液壓源部分。對于執行器的改造，有兩種方法。一種是保留凸輪，用一個油動機控制兩個閥門；另一種是取消凸輪，由每個油動機控制一個閥門。對于液壓源部分的改造，采用直接使用原供油系統，或將原供油系統改為專供軸承潤滑油使用，系統增加兩臺專門用于電液控制系統的油泵。取消凸輪的改造方案工作量大，但有利于汽輪機油處理。由于國內機組原有的液壓控制系統中采用的是低壓油源，油品質要求較低，其潤滑油系統和控制系統使用同一油源，油系統受金屬顆粒、水等的污染比較嚴重。這種改造方案工作量和投資隨著改造范圍的不同而異，比電液并存的改造方案增多，適用于改造后能夠長期服役的機組。

2.3 抗燃油純電液方案

抗燃油純電液方案即將原液壓控制系統改造為高壓抗燃油數字式電液控制系統，控制系統基本上全部要進行改造，改為DEH控制系統的操作員站、工程師站、遙控接口給定的方式，將采用同步器、啟動閥給定的方式取消。將液壓測速改為磁阻測速，功率和壓力分別用功率變送器和壓力變送器進行測取。DEH的控制器采用多路PI控制器，并且將原有的低壓雙側油動機進行改造，改造成高壓單側油動機。驅動方式也進行改變，采用獨立油動機直接驅動閥門的方式。通過計算機采用單閥和多閥兩種配汽方式來完成閥門的管理。保留原有的機械危急遮斷系統，增加OPC超速控制、AST超速保護，以實現OPC-AST-機械遮斷三重保護。

以上各種改造方案各有其特點，經過對改造方案的全面論證，決定采用第三種方案，將該機組的液壓調節系統改為高壓抗燃油純數字電調系統。

3.DEH改造應用方案

汽輪機DEH改造時將取消原系統凸輪配汽機構，更換高壓油動機、中壓油動機和閥門操縱座，改造后每個調節汽門配有單獨的高壓伺服執行機構，采取一對一的方式來實現對機組的控制，即DEH發出的閥位控制指令通過8個VCC卡分別送到8個調節汽門（4個高壓調節汽門、4個中壓調節汽門）的電液伺服閥（MOOG閥）上；MOOG閥將電氣信號轉換成液壓信號，控制安裝在油動機上的高壓抗燃油執行機構，直接開啟和關閉調節汽門的蒸汽閥頭。這種方式使得機械液壓調節部套固有的弊病從根本上得到了解決，提高了閉環閥位控制精度。高壓抗燃油系統（EH）供油由EH供油裝置及管路和附件組成。新增加了OPC電磁閥組及AST電磁閥組等部套，實現汽輪機保護功能。汽輪機危急遮斷系統保留了傳統的透平油危急遮斷裝置，由危急遮斷器、危急遮斷器杠桿等部件組成。汽輪機危急遮斷系統是通過薄膜閥與高壓抗燃油系統相聯系的。系統的特點是通過隔膜閥將高壓抗燃油和低壓透平油隔離開來，當機組安全油壓建立起來后，隔膜閥在安全油壓的作用下自動關閉，從而隔斷高壓抗燃油和低壓透平油的聯系，保證機組的正常運行。當保護系統動作時，泄掉安全油壓，隔膜閥打開，高壓抗燃油直接泄到抗燃油箱調速汽門和同時關閉所有的主汽門。

另外，為實現單元制機組的協調控制，必須將汽輪機本身的控制回路上加入協調控制回路中。協調控制未投入時，汽輪機控制系統可以獨立控制轉速、功率等被調量；當投入協調控制回路時，DEH退出功率等控制回路，接受協調控制發出的指令，處于開環狀態，功率調節通過協調控制系統完成。

采用先進的DEH系統對汽輪機控制系統進行改造，可以實現汽機轉速控制、自動同期控制、負荷控制、協調控制、快速減負荷控制、多閥（順序）控制、閥門試驗、OPC控制、超速保護及超速保護試驗、手動控制等多種功能，并具有硬件手動操作功能作為備用手段。整體方案對于整臺機組的經濟、安全運行和維護上將有重大改善。

4.DEH改造應用問題

該機組DEH改造運行了一段時間后，發現在協調控制方式下，DEH系統綜合閥位在72%～74%區間運行時，負荷時常出現較大幅度的異常波動，且波動是等幅震蕩，尤其在機組變負荷的動態過程更加明顯。經多方面查找原因，分析認為是閥門特性曲線不合理引起的調節閥門波動，當線性度不好，在協調控制系統升降負荷時，同樣的負荷指令會有不同的調門流量來響應。對于重疊度而言，重疊度大對機組控制的穩定性有益，但影響經濟性。重疊度過小則會造成閥位與總流量曲線不平滑，在后續調節閥門主閥丌啟的瞬時出現負荷波動現象，從而引起調節閥門的波動，于是采取了以下調門曲線優化措施：測取多閥方式下，閥門重疊度為零時，高壓調門行程和流量特性原始數據；根據以上測取的閥門流量特性原始數據，對各個調門進行流量特性進行整定并優化；通過試驗測試、整定、優化計算，提高機組的運行穩定性和機網協調能力。在優化調門流量特性曲線后，沒有再出現高壓調速汽門擺動現象，表明這次的處理是成功的，達到了預期效果。對同類型的機組出現類似故障的處理具有一定的借鑒意義。

5.結語

通過對該電廠汽輪機的DEH改造應用，降低了汽輪機的熱耗，延長了轉子的壽命，提高了機組的安全運行水平，減少了機組停機檢修的次數，改善了機組調節精度，減輕運行人員工作強度，充分說明了改造方案的合理性，具有一定的借鑒價值。

參考文獻

[1]增弘，徐豐.汽輪機數字式電液調節系統[M].北京：中國水利電力出版社，2003.