DEH系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用研究

【摘要】目前，DEH系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用非常普遍，文章主要結(jié)合具體工程實(shí)例，對DEH系統(tǒng)在電廠機(jī)組改造過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】DEH系統(tǒng)；應(yīng)用；改造

隨著人民生活水平的提高以及國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電廠供電品質(zhì)提出了更高的要求，進(jìn)而要求機(jī)組擁有更好的負(fù)荷適應(yīng)能力和更快的響應(yīng)速度。機(jī)組傳統(tǒng)的純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)在可控性方面己無法滿足高品質(zhì)供電要求，急需先進(jìn)的數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH系統(tǒng)）的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)機(jī)組的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，以符合電廠安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面的要求。目前我國電廠中DEH系統(tǒng)的應(yīng)用主要包括兩種形式，一種是電廠新建機(jī)組DEH系統(tǒng)的應(yīng)用，另一種是電廠原機(jī)組DEH系統(tǒng)的改造應(yīng)用，這兩種形式以第二種較為復(fù)雜，需要考慮諸多方面的因素，而且應(yīng)用也較為普遍，比較適合于我國目前電廠發(fā)展現(xiàn)狀，因此，文章主要結(jié)合具體實(shí)例對DEH系統(tǒng)在電廠原機(jī)組改造中的應(yīng)用進(jìn)行分析，可為類似DEH系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐提供參考。

1.工程概況

某電廠一臺200MW的機(jī)組，建于20世紀(jì)80年代，鍋爐為自然循環(huán)鍋爐，汽輪機(jī)為冷凝式汽輪機(jī)，機(jī)組原熱控系統(tǒng)在功能、可靠性、控制水平等方面已不能滿足機(jī)組現(xiàn)代化控制的要求。因此，從機(jī)組安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，有必要用自動化水平高、功能齊全、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)好的DEH控制系統(tǒng)進(jìn)行改造應(yīng)用。目前在國內(nèi)關(guān)于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的DEH改造應(yīng)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(jī)在大修期間對其液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行DEH改造應(yīng)用，采取什么樣的應(yīng)用方案將是至關(guān)重要的一環(huán)，直接影響到改造后機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。

2.DEH改造應(yīng)用方案的比選

根據(jù)該電廠機(jī)組的實(shí)際情況，在DEH改造過程中制定以下三種方案，并結(jié)合安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、長遠(yuǎn)性等指標(biāo)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(jī)械液壓式控制系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，增加切換閥、電氣回路、電液轉(zhuǎn)換器以及跟蹤部分。對于改造后的系統(tǒng)，電液控制部分的功能有所增加，但由于電液轉(zhuǎn)換器的限制，閥門的管理將無法實(shí)現(xiàn)。這種方案電調(diào)與液調(diào)獨(dú)立運(yùn)行，相互跟蹤，無擾切換。由于有液調(diào)系統(tǒng)作為后備，可以適當(dāng)降低電子設(shè)備的冗余度。無單獨(dú)的供油要求和供油設(shè)備，投資和檢修維護(hù)量明顯降低。機(jī)械配汽機(jī)構(gòu)的保留將影響系統(tǒng)特性，有時(shí)會出現(xiàn)油質(zhì)干擾現(xiàn)象。

2.2 汽輪機(jī)油純電液方案

汽輪機(jī)油純電液方案根據(jù)具體條件要求，以電氣液壓式控制系統(tǒng)取代原有機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，改造范圍有較大差別，其主要差別在于執(zhí)行器和液壓源部分。對于執(zhí)行器的改造，有兩種方法。一種是保留凸輪，用一個(gè)油動機(jī)控制兩個(gè)閥門；另一種是取消凸輪，由每個(gè)油動機(jī)控制一個(gè)閥門。對于液壓源部分的改造，采用直接使用原供油系統(tǒng)，或?qū)⒃┯拖到y(tǒng)改為專供軸承潤滑油使用，系統(tǒng)增加兩臺專門用于電液控制系統(tǒng)的油泵。取消凸輪的改造方案工作量大，但有利于汽輪機(jī)油處理。由于國內(nèi)機(jī)組原有的液壓控制系統(tǒng)中采用的是低壓油源，油品質(zhì)要求較低，其潤滑油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)使用同一油源，油系統(tǒng)受金屬顆粒、水等的污染比較嚴(yán)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(jī)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(tǒng)改造為高壓抗燃油數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)基本上全部要進(jìn)行改造，改為DEH控制系統(tǒng)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(jìn)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(cè)油動機(jī)進(jìn)行改造，改造成高壓單側(cè)油動機(jī)。驅(qū)動方式也進(jìn)行改變，采用獨(dú)立油動機(jī)直接驅(qū)動閥門的方式。通過計(jì)算機(jī)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(jī)械危急遮斷系統(tǒng)，增加OPC超速控制、AST超速保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)OPC-AST-機(jī)械遮斷三重保護(hù)。

以上各種改造方案各有其特點(diǎn)，經(jīng)過對改造方案的全面論證，決定采用第三種方案，將該機(jī)組的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)改為高壓抗燃油純數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)。

3.DEH改造應(yīng)用方案

汽輪機(jī)DEH改造時(shí)將取消原系統(tǒng)凸輪配汽機(jī)構(gòu)，更換高壓油動機(jī)、中壓油動機(jī)和閥門操縱座，改造后每個(gè)調(diào)節(jié)汽門配有單獨(dú)的高壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采取一對一的方式來實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的控制，即DEH發(fā)出的閥位控制指令通過8個(gè)VCC卡分別送到8個(gè)調(diào)節(jié)汽門（4個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽門、4個(gè)中壓調(diào)節(jié)汽門）的電液伺服閥（MOOG閥）上；MOOG閥將電氣信號轉(zhuǎn)換成液壓信號，控制安裝在油動機(jī)上的高壓抗燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直接開啟和關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門的蒸汽閥頭。這種方式使得機(jī)械液壓調(diào)節(jié)部套固有的弊病從根本上得到了解決，提高了閉環(huán)閥位控制精度。高壓抗燃油系統(tǒng)（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(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)保護(hù)功能。汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)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(jī)危急遮斷系統(tǒng)是通過薄膜閥與高壓抗燃油系統(tǒng)相聯(lián)系的。系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過隔膜閥將高壓抗燃油和低壓透平油隔離開來，當(dāng)機(jī)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(guān)閉，從而隔斷高壓抗燃油和低壓透平油的聯(lián)系，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)動作時(shí)，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(diào)速汽門和同時(shí)關(guān)閉所有的主汽門。

另外，為實(shí)現(xiàn)單元制機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，必須將汽輪機(jī)本身的控制回路上加入?yún)f(xié)調(diào)控制回路中。協(xié)調(diào)控制未投入時(shí)，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)可以獨(dú)立控制轉(zhuǎn)速、功率等被調(diào)量；當(dāng)投入?yún)f(xié)調(diào)控制回路時(shí)，DEH退出功率等控制回路，接受協(xié)調(diào)控制發(fā)出的指令，處于開環(huán)狀態(tài)，功率調(diào)節(jié)通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)完成。

采用先進(jìn)的DEH系統(tǒng)對汽輪機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以實(shí)現(xiàn)汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制、自動同期控制、負(fù)荷控制、協(xié)調(diào)控制、快速減負(fù)荷控制、多閥（順序）控制、閥門試驗(yàn)、OPC控制、超速保護(hù)及超速保護(hù)試驗(yàn)、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(jī)組的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行和維護(hù)上將有重大改善。

4.DEH改造應(yīng)用問題

該機(jī)組DEH改造運(yùn)行了一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)在協(xié)調(diào)控制方式下，DEH系統(tǒng)綜合閥位在72%～74%區(qū)間運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷時(shí)常出現(xiàn)較大幅度的異常波動，且波動是等幅震蕩，尤其在機(jī)組變負(fù)荷的動態(tài)過程更加明顯。經(jīng)多方面查找原因，分析認(rèn)為是閥門特性曲線不合理引起的調(diào)節(jié)閥門波動，當(dāng)線性度不好，在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)升降負(fù)荷時(shí)，同樣的負(fù)荷指令會有不同的調(diào)門流量來響應(yīng)。對于重疊度而言，重疊度大對機(jī)組控制的穩(wěn)定性有益，但影響經(jīng)濟(jì)性。重疊度過小則會造成閥位與總流量曲線不平滑，在后續(xù)調(diào)節(jié)閥門主閥丌啟的瞬時(shí)出現(xiàn)負(fù)荷波動現(xiàn)象，從而引起調(diào)節(jié)閥門的波動，于是采取了以下調(diào)門曲線優(yōu)化措施：測取多閥方式下，閥門重疊度為零時(shí)，高壓調(diào)門行程和流量特性原始數(shù)據(jù)；根據(jù)以上測取的閥門流量特性原始數(shù)據(jù)，對各個(gè)調(diào)門進(jìn)行流量特性進(jìn)行整定并優(yōu)化；通過試驗(yàn)測試、整定、優(yōu)化計(jì)算，提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)能力。在優(yōu)化調(diào)門流量特性曲線后，沒有再出現(xiàn)高壓調(diào)速汽門擺動現(xiàn)象，表明這次的處理是成功的，達(dá)到了預(yù)期效果。對同類型的機(jī)組出現(xiàn)類似故障的處理具有一定的借鑒意義。

5.結(jié)語

通過對該電廠汽輪機(jī)的DEH改造應(yīng)用，降低了汽輪機(jī)的熱耗，延長了轉(zhuǎn)子的壽命，提高了機(jī)組的安全運(yùn)行水平，減少了機(jī)組停機(jī)檢修的次數(shù)，改善了機(jī)組調(diào)節(jié)精度，減輕運(yùn)行人員工作強(qiáng)度，充分說明了改造方案的合理性，具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]增弘，徐豐.汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)[M].北京：中國水利電力出版社，2003.