牽聯解耦自動調節技術在熱電廠抽背機組DEH電調系統的研究與應用

任衛兵

（中石油烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

牽聯解耦自動調節技術在熱電廠抽背機組DEH電調系統的研究與應用

任衛兵

（中石油烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

熱電聯產生產方式中的抽氣背壓式汽輪發電機組可穩定運行，其供熱、供氣的品質直接關系到石油化工裝置的安全、穩定運行。抽背汽輪機DEH電調系統因其具有功率自動調節、中壓抽氣壓力自動調節、背壓抽氣壓力自動調節和溫度自動調節，基于以熱定電、熱電聯產以及自動調節回路的相互牽聯等作用，DEH電調系統的自整性能的調節穩定極具復雜性和難度。因此，對抽背汽輪機的DEH電調系統的功率、中壓抽氣和被壓抽氣的牽聯解耦調節進行了研究，對牽聯調節的解耦系數、閥門的流量特性進行了分析，闡述了牽聯解耦調節的創新應用，實現了抽背機組的熱電聯產。

電調系統；解耦；抽汽；啟停控制

烏石化熱電廠五號抽背式汽輪發電機組型號為CB25-8.83/4.21/1.27，于2010-02正式投入運行。其汽機控制系統DEH電調采用了TRICON三冗余系統，自機組投運以來，DEH存在著機抽汽功能無法投運、抽汽和功率不能牽聯調節、無解耦系數等諸多問題，影響了機組的正常運行，也給系統維護帶來了困難。通過對牽聯解耦自動調節技術的創新應用以及對DEH電調系統進行合理優化改造，解決了抽背機組在運行中存在的問題。

1 技術特性

1.1 系統配置

熱電廠原四、五號發電機組汽輪機DEH電調控制系統是隨發電機組設備配套供貨的。該套系統于2008年投用，現已投用近9年時間。DEH電調控制系統主要功能有機組啟停控制、發電機并網、抽氣控制、機組監測、機組聯鎖等控制功能等。系統軟件為：下位編程軟件TrSt V4.1.4人機界面軟件 Intouch V9.5；硬件版本為V10.2，模件共計16塊；系統I/O點數共計104點。

1.2 抽背DEH電調熱負荷調節特性

抽背式汽輪機的熱負荷特性，因其目標控制功率、背壓排汽、抽汽的壓力溫度的穩定，熱電之間的協調控制是背壓式汽輪機調節系統的關鍵技術。當熱負荷工作時，抽汽量變化如增加$De時，抽汽壓力降低，如果抽汽調節回路使高壓調節閥V1開大，低壓調節閥V2關小或不變，抽汽量增加為$De=$D1+$D2（$D2≈0），從而得$Db$D2=0；當抽汽量減少時，其工作原理相同，高低壓調節閥門動作相反。其功率、抽汽、背壓調節回路之間存在牽聯解耦調節。

1.3 抽背機組的牽聯解耦調節

在抽背機組DEH電調牽聯調節方式下，高、中、低壓油動機之間存在相互影響。通過設置合適的解耦系數，可以實現高、低壓油動機按一定協調關系同時動作，抽汽壓力、背壓排汽壓力溫度均按特定的靜態特性線運行，保證了熱網的參數穩定，從而實現了以熱定電、熱電聯調自整的目標。

2 解耦系數的調試與完善

負荷、中壓抽汽投自動控制，低壓抽汽投閥控手動加動態擾動，依據電負荷、高調閥位和高壓抽汽壓力、中調閥位變化情況，修改K1和K2值。

中壓抽汽、低壓抽汽投自動，高調門投閥控手動加動態擾動，依據高壓抽汽壓力和高壓抽汽閥位變化，修改K5和K6等值。低壓抽汽和負荷投自動，中壓抽汽投閥控加動態擾動，依據低抽流汽量、壓力、閥位變化和負荷、高調閥位變化，修改KB值。

3 關系公式和K系數的確定

牽連解耦運算的關系公式為：HP=K1S+K2P1+K3P2+K4，MP=K5S+K6P1+K7P2+K8，BP=K9S+K10P1+K11P2+K12.

K系數的確定：通過代數矩陣方程式模型，插入控制系數，確定K1～K12數值。對牽聯調節解耦系數進行自動的主要是依據抽背機組的熱力特性，經過調試后使解耦功能得到驗證與完善。汽輪機的工況圖是汽輪機安全運行區，其控制過程應符合機組的工況圖。控制以工況圖為邊界，將對應的參數輸入系統，滿足機組的控制要求。

4 DEH電調系統熱電牽聯解耦控制優化

根據機組運行工況圖，調整功率和抽汽壓力牽聯調節的初始解耦系數，并在投入熱電牽聯調節后進行熱電負荷的擾動試驗，優化解耦系數，使系統能夠在各種工況下穩定運行。

4.1 DEH系統順序閥控制系統優化

根據汽機熱力特性中的單閥/多閥流量特性，重新調整重疊度，提高機組效率，并盡量使多閥方式時流量和開度保持基本線性。采用了模糊控制技術對調節閥門的流量曲線優化。DEH電調控制信號在經過解耦運算后，信號輸出至閥門管理邏輯，對控制閥門的開度進行調節。在應用中，閥門的實際流量特性與理論計算值存在偏差，進而對系統的調節性能造成影響，造成系統振蕩等不穩定現象發生，無法達到穩定的調節性能。因此，在抽汽背輪機控制上采用了模糊控制技術，實現了高性能的調節。

4.2 調門控制系統、主汽門控制系統優化

應進行主汽門活動試驗，恢復活動試驗過程可控功能；DEH系統調門控制系統優化中，進行多次調試、試驗，消除閥門突開突關現象。對于出現波動的閥門，應優化PID參數，改善調節性能。

4.3 VC卡功能、報警和參數顯示功能優化

DEH系統中VC卡是連接電、液系統的重要環節，在機組靜態時，調節參數PID值、抗積分飽和等組態調試，以保證VC卡支持在線雙通道的LVDT反饋，以及冗余的雙線圈輸出功能，并實現系統VC卡冗余功能和系統通訊冗余功能。在趨勢畫面上，完善DEH系統相關畫面；增加光字牌報警系統，完善DEH系統參數報警；在DEH畫面上增加和完善部分重要的數據采集功能。

5 結論

對抽背機組DEH電調系統的控制邏輯重新設計，對相關模塊采用牽聯解耦組態、參數設置等創新應用，熱、電負荷實現了有效的牽聯解耦控制，并在后期機組運行中得到了驗證，實現了熱電聯產生產過程中的機組背壓、抽汽壓力和電功率的自整調節，極大地改善了供氣的調解品質。牽聯解耦的成功應用也為今后熱電廠抽背機組的DEH電調系統維護奠定了基礎。

［1］黃樹紅.汽輪機原理［M］.北京：中國電力出版社，2008.本文部分參考文獻因著錄項目不全被刪除

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.149

2095－6835（2018）02－0149－02

任衛兵（1967—），男，山東平度人，本科，高級工程師，主要研究方向為自動化及儀表。

張思楠〕