DEH 系統簡介分析

□霍海鵬

一、引言

電網的頻率是一定的，其取決于汽輪機發電機組的轉速，在中國，電源頻率為50H，為了保證供電質量和機組的安全，要求發電機組轉速維持在額定轉速一定范圍內(±1.5 ～3.0r/min)。如果超過這一范圍波動，那么會造成并網困難。為了使機組符合條件，需要給機組配備可靠的自動控制裝置。先前的控制系統被稱為MHC(機械液壓調節系統液壓式控制系統)，它是通過機械液壓機構實現轉速的自動調節和負荷的手動調節。隨著計算機在工業領域的不斷發展，新型的控制系統——數字式電液控制系統，也就是DEH 系統應運而生。在DEH 系統的發展初期，小型機作為其組成的核心占一大部分，當以微機作為其基礎的分散控制系統(DCS系統)出現以后，就逐步轉向了由分散控制系統組成。

DEH 系統種類繁多，功能各異，但總體來說都是以多功能控制器(MFP)為核心，采集機組的一些核心參數后，經過系統分析和內部計算來控制電液伺服閥，通過各油動機控制高、中壓調節閥。它具有精度高，速度快，延遲性小等特點，控制靈活，可靠性高。

二、機組負荷控制方式

負荷的控制方式可以概括為兩類:機爐分別控制方式以及機爐協調控制方式。

(一)機爐分別控制方式。所謂分別控制，是指一個被調量對應只有一個調節量對其控制。機爐分別控制方式分兩種，即鍋爐跟隨的負荷控制方式和汽輪機跟隨的負荷控制方式，這兩種方式是基本的控制方式。

1.鍋爐跟隨的負荷控制方式。鍋爐跟隨的負荷控制方式，其基本工作原理為:汽機調節機組的輸出功率、鍋爐來調節汽壓。鍋爐跟隨方式的特點是，當負荷要求指令改變時，由于利用了鍋爐的蓄熱能力，具有較好的負荷適應性，對機組調峰調頻有利，但汽壓波動較大;當有內擾(燃燒率擾動)時，汽壓波動較大。單元機組中，鍋爐主輔設備運行正常時，發電機組的輸出功率如果因為汽輪機的從屬設備工作異常而受到影響時，可以用鍋爐跟隨的方式。

2.汽輪機跟隨的負荷控制方式。對于汽輪機跟隨方式，其基本原理是:鍋爐調節機組的輸出功率、汽機調節汽壓。一旦負荷指令變化，汽機主控裝置首先給出改變調門開度指令，使其增大或減小汽機進汽量，使機組輸出電功率與負荷指令趨于一致。調門開度改變后汽壓隨即變化，此時，鍋爐主控裝置根據汽壓給定值的偏差作出反應，改變鍋爐燃燒率值，使當前壓力恢復到給定值壓力。當機組中汽機主輔設備正常運行，如果鍋爐部分設備工作異常，機組輸出功率因此而受限時，可以采用汽機跟隨的方式。

(二)機爐協調控制方式。一般的機爐協調控制方式分為三種:一種是以鍋爐跟隨方式為基礎的，一種是以汽機跟隨方式為基礎的，還有一種就是綜合協調控制方式。

1.鍋爐跟隨為基礎的協調控制方式。這種控制方式需要機側保持輸出功率與機組給定功率一致，爐側保持當前汽壓為給定值，其特點是汽壓控制指令質量顯著提高，而輸出功率響應性能有所降低。

2.汽機跟隨為基礎的協調控制方式。這種控制方式要求鍋爐調節機組輸出功率、汽機側調節汽壓。負荷指令發生變化時，鍋爐主控制裝置發出調整鍋爐燃燒率的指令，待機前壓力改變后，汽機主控制裝置給出一個控制調節門開度的指令，使進入汽輪機的蒸汽流量通過調門得以調整，改變機組的輸出功率，與負荷指令趨于一致。

3.綜合協調控制方式。這種控制方式需要鍋爐控制裝置以及汽機控制裝置同時作出調節。調節對象要同時包括功率和壓力，調節汽壓維持在一定范圍，以適應外界對機組不同的負荷要求。

三、控制系統原理

機械液壓控制系統由離心飛錘、杠桿、調節氣門、錯油門、油動機等組成，共有轉速、功率、調速級壓力、主汽壓力4個調節器。在大部分火力發電廠中，DEH 系統是一個無差、閉環的調節系統。通過PID 調節，將機組給定轉速值與實際轉速值之差放大運算，信號用來控制油動機，改變伺服閥開度，從而起到控制轉速的作用，最終使實際轉速接近給定值。機組運行人員設置好升速率、目標轉速等參數后，汽機轉速以運行人員設定好的升速率向給定轉速靠近，實際汽機轉速也在變化。在轉速穩定機組并網后，DEH 系統可在單閥控制、順序閥控制、一次調頻控制幾種方式之間選擇。在機組處于單閥或多閥控制下，運行人員通過DCS 給定一個開度的閥位或按增大、減小閥位開關改變伺服閥對油量的控制，以達到控制閥門的效果。當LVDT 反饋值為固定值時，機組負荷的升降變化由機組蒸汽參數決定。當機組負荷為一固定值時，LVDT 反饋值隨著機組各參數變化而變，目的是使機組負荷保持在某一固定值。在以主汽壓力為主要參數的控制方式下，運行人員將輸入主汽壓力變化率、主汽壓力設定值來確定一個壓力給定值，給定值與實際值通過DCS 計算出偏差，偏差經比例積分(PI)調節，計算后將開度信號輸出給油動機。在主汽壓力給定值固定時，調節門開度隨著機組各參數變化而變，目的是維持主汽壓力在一個固定值。機組調門位置給定信號與就地LVDT 信號進行偏差計算，經比例積分(PI)調節后，將經過轉換的信號輸出至伺服閥，調整進油口開度，達到調門開大或減小的目的。當LVDT 閥位反饋信號與給定位置信號偏差為零時，油動機的進油口被堵住，油動機活塞位置固定，調節閥位置固定。在保證火電機組安全方面，設計了DEH 系統OPC 超速、DEH 系統110%超速、TSI 系統110%超速等超速限制，在電氣回路中設置了各種負荷限制，還在操作員站操作臺和就地設計了打閘保護按鈕。其中還有一部分設計為雙保護試驗通道，確保其動作準確。

四、常見的DEH 系統故障原因及解決辦法

機組在運行中有時會發現很難準確地維持在3，000r/min，經常波動，對機組并網造成一定影響。另外還有主汽門開關故障和調門位置反饋頻繁波動，對機組的正常運行都存在影響。例如某機組正以某一負荷運行中，機組以主汽壓力為主要參數調節，此時在DCS 中出現高調門反饋跳變、觀察就地高調門擺動、主汽壓力波幅較大。運行人員將控制方式從協調改為DEH，同時投入功率反饋回路。出現以上現象時應立即找出故障原因，查看相關參數進行分析。調節系統擺動的原因有很多，典型的原因有如下幾種:

(一)伺服閥故障。伺服閥出現故障，其結果就是調門就不能正常工作，不能精確地開或關到位，給機組安全運行帶來隱患。造成伺服閥故障的原因有可能是油質不好、有臟物堵塞等。

(二)閥門行程突變引起輸出指令變化。閥門突跳造成流量變化，由于反饋信號的參與調節，DEH 發出相反的調節指令，閥門繼續動作，又會造成突跳，流量繼續發生變化，DEH 同樣發出反方向的指令，如此反復造成擺動。

(三)熱工信號問題。這里就把可能出現的熱工信號問題羅列出來。LVDT(位移傳感器)故障，反饋信號與真實值存在出入，主要現象表現為插頭脫落、端子排接線錯誤等;伺服閥信號線接線錯誤、松動，導致伺服閥不動作或反饋異常;閥門控制內部VCC 卡出現震蕩故障或VCC 卡內部增益設置不合理。這些問題都會導致DEH 系統出現故障。

(四)解決辦法。如果是由于油質引起的問題，那么解決辦法就是加強油質的過濾，尤其是在檢修期前后，在油質化驗合格前不要讓其流經伺服閥，以免再次因異物形成堵塞，可以等油質合格后再將伺服閥投入使用。對于熱工信號造成的問題，現將所有現場的信號屏蔽，信號線均接地，與電源分開。如果是VCC 卡出現故障的情況，先查明是由于VCC卡本身的故障還是與其他部件出現短路的故障。如果是本身的故障，考慮現場情況更換。如果是短路故障，做好隔離，消除短路。

五、結語

DEH 系統與CCS 之間信號的穩定、安全、快速傳輸很大程度上使機組協調控制得以實現。DEH 系統具備了很多優點:不僅保證了系統的穩定，在系統穩定的前提下，對負荷的指令傳遞方式也非常準確、及時，這樣可以提高整個系統的整體執行、反應速度，滿足了電網快速調節的要求。以我國大多數運行機組的實踐經驗來看，DEH 系統的傳輸方式安全、有效，獲得了很好的調節效果。綜上，DEH 系統相比于傳統的MFP 系統，也就是傳統的汽輪機液調系統、電液共存式控制系統來說，優點很多。它控制精度高、執行機構線性度好，主要的優點在于各機械部件之間的傳動環節得以簡化，減小了出現由于機械部件產生故障的概率，減少了因遲緩率和控制死區的影響，使發電機組的負荷控制性能得到了很大的改善。只有DEH 系統的正常投入，才能使協調控制系統(CCS)和機組發電控制(AGC)更穩定、更安全地投入，這樣才能使機組對于值班人員給出的指令更快速、穩定地作出響應。

［1］陳如玲.在線硅表防堵研究［J］.華東電力，1998

［2］曹杰玉等.發電廠化學儀表檢驗規程、中華人民共和國電力行業標準DL/T677 -2009