600MW汽輪機(jī)DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)分析

莫潤文

摘要：近年來，電廠為了提高生產(chǎn)效率，加快電能的高效輸出，汽輪機(jī)作為整體的重要設(shè)備，它關(guān)系到電廠的安全、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，DEH系統(tǒng)在整個(gè)汽輪機(jī)中發(fā)揮著不可替代的功能，有利于維持汽輪機(jī)的高效運(yùn)行。本文首先介紹了DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)分析了對應(yīng)的故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng);故障診斷技術(shù)

0???? 前言

現(xiàn)階段，眾多發(fā)電廠都選擇了汽輪機(jī)組，其控制系統(tǒng)一般選擇DEH控制系統(tǒng)，之所以選擇此系統(tǒng)是由于此系統(tǒng)有著良好的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、功率與工況類似的功能，從而催促汽輪機(jī)高效啟動(dòng)，也能讓機(jī)組實(shí)際工作中有效地控制各類參數(shù)，可以保證安全運(yùn)行、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到高效地并網(wǎng)。

1???? DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次的劃分

DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與層次的規(guī)劃如下圖1 所示：

1.1? 電子控制器

此設(shè)備內(nèi)設(shè)I/O接口，模轉(zhuǎn)換通道，同時(shí)配設(shè)了控制輸出模塊、電源模塊，兼具小型計(jì)算機(jī)功能，屬于微型控制系統(tǒng)。可以收到汽輪機(jī)系統(tǒng)的一切信號(hào)、數(shù)據(jù)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換、電氣隔離等傳輸某一格式規(guī)范的控制數(shù)據(jù)，從而調(diào)控后方通道內(nèi)的主氣閥調(diào)控設(shè)備。

1.2? 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)接收從操作盤傳來的控制命令，同時(shí)將其變成驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)受此驅(qū)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的控制動(dòng)作。

1.3? 油系統(tǒng)

整體系統(tǒng)工作中，此系統(tǒng)發(fā)揮著十分主要作用，此系統(tǒng)負(fù)責(zé)為汽輪機(jī)的工作提供所需的動(dòng)力，從而使得操作人員憑借操作盤、控制器等來控制油系統(tǒng)，有效地掌控動(dòng)力平衡。同時(shí)，潤滑油系統(tǒng)也發(fā)揮著對系統(tǒng)的潤滑功能，確保汽輪機(jī)的安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4? 操作系統(tǒng)

在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)占據(jù)十分主要地位，屬于結(jié)構(gòu)中心，利用操作系統(tǒng)可以達(dá)到對系統(tǒng)整體操作流程的有效控制，也能確保不同項(xiàng)目性能指標(biāo)的優(yōu)勢功能。操作人員由于可以控制操作系統(tǒng)，引導(dǎo)機(jī)器設(shè)備的高效、安全運(yùn)行，也就可以達(dá)到對程序整體的運(yùn)行控制。

1.5? 保護(hù)系統(tǒng)

控制系統(tǒng)內(nèi)部，此系統(tǒng)可以安全、平穩(wěn)、高效地運(yùn)行，主要是借助保護(hù)系統(tǒng)良好的保護(hù)功能，提供優(yōu)質(zhì)的保障，可以精準(zhǔn)地監(jiān)測、控制系統(tǒng)工作過程中的各項(xiàng)電流數(shù)據(jù)、電壓參數(shù)等，同時(shí)，結(jié)合測試出的數(shù)據(jù)來達(dá)到各類保護(hù)程序，保護(hù)程序?qū)嶋H運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通常也是根據(jù)不同部件的性質(zhì)、功能等來加以區(qū)分。所以，保護(hù)方式會(huì)因?yàn)楣δ懿煌矊?yīng)不同。

2???? DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)與應(yīng)用

2.1? 基于FMEA和FTA的診斷技術(shù)

FMEA屬于科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，主要圍繞DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各種故障實(shí)施可靠性分析，從中找到薄弱環(huán)節(jié)，針對這些薄弱環(huán)節(jié)來對應(yīng)設(shè)計(jì)出合理的防控措施，也能有效地優(yōu)化、改進(jìn)當(dāng)前的落后管理模式，維持系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。FAT其全稱為：故障樹分析法，實(shí)際的應(yīng)用時(shí)間更早，主要應(yīng)用于更為復(fù)雜、繁瑣的系統(tǒng)的安全評估。以下圖2 為故障樹分析圖：

FTA可以參照故障是否重要來對應(yīng)科學(xué)地排序，以此來確保診斷精度。

FMEA診斷技術(shù)具有一定的條理性，而且方便易于操作，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中可能存在疏漏問題，后果的分類在某種程度上由主觀因素決定，使得分類合理性受影響，若選擇FTA診斷技術(shù)，則是自后果入手來識(shí)別成因，逐級(jí)地分析則能算出不同底事件的重要級(jí)別，根據(jù)重要級(jí)別高低來逐步排列，其診斷更為客觀、準(zhǔn)確，為了發(fā)揮兩種診斷方法的雙重優(yōu)勢，提倡將兩種方法配合使用。

2.2? 基于參數(shù)估算的故障診斷模型

建立在參數(shù)估算基礎(chǔ)上的故障機(jī)械模型，實(shí)際應(yīng)用的主體思路為：將理論建模與參數(shù)辨識(shí)有效配合，如果需要結(jié)合參數(shù)的變化來描述故障，則要開發(fā)已有的參數(shù)估測方法對應(yīng)檢測故障信息，參照參數(shù)估計(jì)值和常規(guī)數(shù)值之間的偏差對應(yīng)明確系統(tǒng)中存在的故障。此診斷技術(shù)首當(dāng)其沖是要?jiǎng)?chuàng)建研究對象的模型，再通過模塊化建模的思路來圍繞DEH系統(tǒng)的故障發(fā)生設(shè)備實(shí)施建模，例如：電液轉(zhuǎn)換器，深入剖析這些設(shè)備的運(yùn)行原理，基本功能以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，對應(yīng)創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，再通過仿真工具于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來達(dá)到高度仿真的目標(biāo)。

2.3? DEH建模與仿真技術(shù)

此技術(shù)作為一種先進(jìn)的技術(shù)，主要用于分析汽輪機(jī)控制質(zhì)量、設(shè)備故障對系統(tǒng)的干擾、診斷故障等方面，而且以物理對象為核心來創(chuàng)建模型，其中的物理對象就是系統(tǒng)中的實(shí)體結(jié)構(gòu)部件。DEH系統(tǒng)高壓汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)際建模過程中把系統(tǒng)參照其功能結(jié)構(gòu)部件對應(yīng)規(guī)劃為：電壓伺服閥、快速卸載閥、油動(dòng)機(jī)等多個(gè)獨(dú)立的物理對象，圍繞各個(gè)物理對象來對應(yīng)建模，描述不同物理對象模型的關(guān)系式，并通過中性方式表達(dá)出來，也就是選擇了無因果聯(lián)系建模方式，通過此方式創(chuàng)建的虛擬物理對象彼此相對，無任何彼此依附的關(guān)系，各個(gè)物理對象都配設(shè)了屬于自己的數(shù)據(jù)、特征、構(gòu)造等，用戶實(shí)際使用過程中非常方便地把不同的虛擬物理對象根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的流程等來聯(lián)系起來，對應(yīng)創(chuàng)建起所需的系統(tǒng)仿真模型。此時(shí)，用戶是需要十分熟識(shí)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、部件以及連帶關(guān)系等，明確不同部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)就能對系統(tǒng)建模仿真，無需借助數(shù)學(xué)關(guān)系式。

3???? 結(jié)語

DEH控制系統(tǒng)是電廠中的重要系統(tǒng)，它關(guān)系到電廠的運(yùn)行，影響到電廠工作的安全性、平穩(wěn)性，此系統(tǒng)能夠發(fā)揮故障診斷功能，可以鎖定故障發(fā)生區(qū)域，并對故障區(qū)進(jìn)行深入、細(xì)致地分析，進(jìn)而得出故障的路線以及參數(shù)特點(diǎn)，也可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來對可能出現(xiàn)故障的設(shè)備創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，以此來通過模擬仿真的方式來監(jiān)測故障出現(xiàn)部位，達(dá)到故障的高效解除，維持電廠的安全、平穩(wěn)工作。事實(shí)證明DEH控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用過程中依然存在多種問題和不足，需要持續(xù)地發(fā)展并完善此控制系統(tǒng)，從而完善此系統(tǒng)的相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 張學(xué)延.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)診斷[M].中國電力出版社，2008.

[2]?? 孫曉輝.數(shù)字液壓電調(diào)（DEH）技術(shù)改造方案及實(shí)施[D].華北電力大學(xué)（北京），2010.

[3]?? 李寶玉，魏毓璞編著.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)疑難問題解析[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]?? 上海新華控制技術(shù)（集團(tuán)）有限公司編著.電站汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)——DEH[M].中國電力出版社，2005.

[5]?? 孫文杰，何方.東芝60OMW汽輪機(jī)DEH性能對比分析[J].熱力發(fā)電，2010，11（1）：332-334.

[6]?? 包錦華，黃勇.1000MW超超臨界機(jī)組汽輪DEH調(diào)試簡介[J].熱力透平，2008（4）：290-292.

莫潤文

摘要：近年來，電廠為了提高生產(chǎn)效率，加快電能的高效輸出，汽輪機(jī)作為整體的重要設(shè)備，它關(guān)系到電廠的安全、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，DEH系統(tǒng)在整個(gè)汽輪機(jī)中發(fā)揮著不可替代的功能，有利于維持汽輪機(jī)的高效運(yùn)行。本文首先介紹了DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)分析了對應(yīng)的故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng);故障診斷技術(shù)

0???? 前言

現(xiàn)階段，眾多發(fā)電廠都選擇了汽輪機(jī)組，其控制系統(tǒng)一般選擇DEH控制系統(tǒng)，之所以選擇此系統(tǒng)是由于此系統(tǒng)有著良好的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、功率與工況類似的功能，從而催促汽輪機(jī)高效啟動(dòng)，也能讓機(jī)組實(shí)際工作中有效地控制各類參數(shù)，可以保證安全運(yùn)行、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到高效地并網(wǎng)。

1???? DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次的劃分

DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與層次的規(guī)劃如下圖1 所示：

1.1? 電子控制器

此設(shè)備內(nèi)設(shè)I/O接口，模轉(zhuǎn)換通道，同時(shí)配設(shè)了控制輸出模塊、電源模塊，兼具小型計(jì)算機(jī)功能，屬于微型控制系統(tǒng)?？梢允盏狡啓C(jī)系統(tǒng)的一切信號(hào)、數(shù)據(jù)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換、電氣隔離等傳輸某一格式規(guī)范的控制數(shù)據(jù)，從而調(diào)控后方通道內(nèi)的主氣閥調(diào)控設(shè)備。

1.2? 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)接收從操作盤傳來的控制命令，同時(shí)將其變成驅(qū)動(dòng)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)受此驅(qū)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的控制動(dòng)作。

1.3? 油系統(tǒng)

整體系統(tǒng)工作中，此系統(tǒng)發(fā)揮著十分主要作用，此系統(tǒng)負(fù)責(zé)為汽輪機(jī)的工作提供所需的動(dòng)力，從而使得操作人員憑借操作盤、控制器等來控制油系統(tǒng)，有效地掌控動(dòng)力平衡。同時(shí)，潤滑油系統(tǒng)也發(fā)揮著對系統(tǒng)的潤滑功能，確保汽輪機(jī)的安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4? 操作系統(tǒng)

在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)占據(jù)十分主要地位，屬于結(jié)構(gòu)中心，利用操作系統(tǒng)可以達(dá)到對系統(tǒng)整體操作流程的有效控制，也能確保不同項(xiàng)目性能指標(biāo)的優(yōu)勢功能。操作人員由于可以控制操作系統(tǒng)，引導(dǎo)機(jī)器設(shè)備的高效、安全運(yùn)行，也就可以達(dá)到對程序整體的運(yùn)行控制。

1.5? 保護(hù)系統(tǒng)

控制系統(tǒng)內(nèi)部，此系統(tǒng)可以安全、平穩(wěn)、高效地運(yùn)行，主要是借助保護(hù)系統(tǒng)良好的保護(hù)功能，提供優(yōu)質(zhì)的保障，可以精準(zhǔn)地監(jiān)測、控制系統(tǒng)工作過程中的各項(xiàng)電流數(shù)據(jù)、電壓參數(shù)等，同時(shí)，結(jié)合測試出的數(shù)據(jù)來達(dá)到各類保護(hù)程序，保護(hù)程序?qū)嶋H運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通常也是根據(jù)不同部件的性質(zhì)、功能等來加以區(qū)分。所以，保護(hù)方式會(huì)因?yàn)楣δ懿煌矊?yīng)不同。

2???? DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)與應(yīng)用

2.1? 基于FMEA和FTA的診斷技術(shù)

FMEA屬于科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，主要圍繞DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各種故障實(shí)施可靠性分析，從中找到薄弱環(huán)節(jié)，針對這些薄弱環(huán)節(jié)來對應(yīng)設(shè)計(jì)出合理的防控措施，也能有效地優(yōu)化、改進(jìn)當(dāng)前的落后管理模式，維持系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。FAT其全稱為：故障樹分析法，實(shí)際的應(yīng)用時(shí)間更早，主要應(yīng)用于更為復(fù)雜、繁瑣的系統(tǒng)的安全評估。以下圖2 為故障樹分析圖：

FTA可以參照故障是否重要來對應(yīng)科學(xué)地排序，以此來確保診斷精度。

FMEA診斷技術(shù)具有一定的條理性，而且方便易于操作，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中可能存在疏漏問題，后果的分類在某種程度上由主觀因素決定，使得分類合理性受影響，若選擇FTA診斷技術(shù)，則是自后果入手來識(shí)別成因，逐級(jí)地分析則能算出不同底事件的重要級(jí)別，根據(jù)重要級(jí)別高低來逐步排列，其診斷更為客觀、準(zhǔn)確，為了發(fā)揮兩種診斷方法的雙重優(yōu)勢，提倡將兩種方法配合使用。

2.2? 基于參數(shù)估算的故障診斷模型

建立在參數(shù)估算基礎(chǔ)上的故障機(jī)械模型，實(shí)際應(yīng)用的主體思路為：將理論建模與參數(shù)辨識(shí)有效配合，如果需要結(jié)合參數(shù)的變化來描述故障，則要開發(fā)已有的參數(shù)估測方法對應(yīng)檢測故障信息，參照參數(shù)估計(jì)值和常規(guī)數(shù)值之間的偏差對應(yīng)明確系統(tǒng)中存在的故障。此診斷技術(shù)首當(dāng)其沖是要?jiǎng)?chuàng)建研究對象的模型，再通過模塊化建模的思路來圍繞DEH系統(tǒng)的故障發(fā)生設(shè)備實(shí)施建模，例如：電液轉(zhuǎn)換器，深入剖析這些設(shè)備的運(yùn)行原理，基本功能以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，對應(yīng)創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，再通過仿真工具于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來達(dá)到高度仿真的目標(biāo)。

2.3? DEH建模與仿真技術(shù)

此技術(shù)作為一種先進(jìn)的技術(shù)，主要用于分析汽輪機(jī)控制質(zhì)量、設(shè)備故障對系統(tǒng)的干擾、診斷故障等方面，而且以物理對象為核心來創(chuàng)建模型，其中的物理對象就是系統(tǒng)中的實(shí)體結(jié)構(gòu)部件。DEH系統(tǒng)高壓汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)際建模過程中把系統(tǒng)參照其功能結(jié)構(gòu)部件對應(yīng)規(guī)劃為：電壓伺服閥、快速卸載閥、油動(dòng)機(jī)等多個(gè)獨(dú)立的物理對象，圍繞各個(gè)物理對象來對應(yīng)建模，描述不同物理對象模型的關(guān)系式，并通過中性方式表達(dá)出來，也就是選擇了無因果聯(lián)系建模方式，通過此方式創(chuàng)建的虛擬物理對象彼此相對，無任何彼此依附的關(guān)系，各個(gè)物理對象都配設(shè)了屬于自己的數(shù)據(jù)、特征、構(gòu)造等，用戶實(shí)際使用過程中非常方便地把不同的虛擬物理對象根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的流程等來聯(lián)系起來，對應(yīng)創(chuàng)建起所需的系統(tǒng)仿真模型。此時(shí)，用戶是需要十分熟識(shí)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、部件以及連帶關(guān)系等，明確不同部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)就能對系統(tǒng)建模仿真，無需借助數(shù)學(xué)關(guān)系式。

3???? 結(jié)語

DEH控制系統(tǒng)是電廠中的重要系統(tǒng)，它關(guān)系到電廠的運(yùn)行，影響到電廠工作的安全性、平穩(wěn)性，此系統(tǒng)能夠發(fā)揮故障診斷功能，可以鎖定故障發(fā)生區(qū)域，并對故障區(qū)進(jìn)行深入、細(xì)致地分析，進(jìn)而得出故障的路線以及參數(shù)特點(diǎn)，也可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來對可能出現(xiàn)故障的設(shè)備創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，以此來通過模擬仿真的方式來監(jiān)測故障出現(xiàn)部位，達(dá)到故障的高效解除，維持電廠的安全、平穩(wěn)工作。事實(shí)證明DEH控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用過程中依然存在多種問題和不足，需要持續(xù)地發(fā)展并完善此控制系統(tǒng)，從而完善此系統(tǒng)的相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

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[4]?? 上海新華控制技術(shù)（集團(tuán)）有限公司編著.電站汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)——DEH[M].中國電力出版社，2005.

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[6]?? 包錦華，黃勇.1000MW超超臨界機(jī)組汽輪DEH調(diào)試簡介[J].熱力透平，2008（4）：290-292.