汽輪發(fā)電機組DEH系統(tǒng)故障點分析及對策措施

（新疆石河子天富南熱電有限公司，石河子市，832000） 劉 靜

作為一套完整的汽輪機控制系統(tǒng)，通常包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、順控系統(tǒng)、熱應(yīng)力計算系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)。用于汽輪發(fā)電機組的DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)綜合固態(tài)電子學(xué)和高壓液壓系統(tǒng)的優(yōu)點，用來控制汽輪機的蒸汽流量。電液控制系統(tǒng)是大容量汽輪機必不可少的配套裝置，對于保證汽輪機的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。

1 DEH系統(tǒng)及其簡介

汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)歷了從機械調(diào)速器、全液壓調(diào)速器、模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AEH）、計算機為基礎(chǔ)的數(shù)字式電液控制系統(tǒng)這樣一個發(fā)展過程。DEH控制系統(tǒng)采用數(shù)字計算機作為控制器、電液轉(zhuǎn)換機構(gòu)，高壓抗燃油系統(tǒng)和油動機作為執(zhí)行器對汽輪機實行自動控制。

DEH系統(tǒng)是控制汽輪機啟動、停機及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，是大型汽輪發(fā)電機組實現(xiàn)機組協(xié)調(diào)控制、遠(yuǎn)方自動調(diào)度等功能必不可少的控制設(shè)備。機組在正常運行過程中，DEH控制系統(tǒng)接受運行人員通過負(fù)荷手操站所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率以及調(diào)節(jié)閥的位置反饋等信號，進行分析處理，綜合計算，輸出控制信號到各個電液伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。機組在升速過程中（即機組未并網(wǎng)），DEH控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路來控制機組的轉(zhuǎn)速；機組并網(wǎng)后，DEH控制系統(tǒng)可以通過協(xié)調(diào)和功率回路來控制機組負(fù)荷。

DEH系統(tǒng)由五大部分組成，一個固態(tài)電子控制器柜、操作系統(tǒng)、EH供油系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、保安系統(tǒng)。例如①某廠汽輪機控制系統(tǒng)由操作員站、工程師站、歷史站、輸出設(shè)備、過程控制處理單元（PCU）及I/O模塊、電源、機柜等組成。通過高速網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的局域網(wǎng)將這些設(shè)備連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在設(shè)備中的傳遞、交換與共享。②某廠汽輪機DEH主要由五個部分組成：電子控制器，人機接口，蒸汽伺服閥執(zhí)行機構(gòu)，EH供油系統(tǒng)，危急遮斷系統(tǒng)。

DEH控制系統(tǒng)由液壓伺服裝置和計算機控制裝置（電子部分）兩大部分組成。其電子部分主要由模擬部分和數(shù)字部分組成，接口部分則根據(jù)外部各種控制系統(tǒng)配置。數(shù)字系統(tǒng)是DEH控制系統(tǒng)的核心部分，它可以對機組運行參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)視與運算，并對機組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷進行控制，以及在CRT上顯示和由打印機進行打印。DEH系統(tǒng)對應(yīng)的外部系統(tǒng)有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、自動調(diào)度系統(tǒng)（ADS）、汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)（TSI）。

1.1 DEH系統(tǒng)基本的工作原理

數(shù)字控制器DE接受機組的轉(zhuǎn)速、發(fā)電機功率、調(diào)節(jié)級壓力三個反饋信號，輸出各閥門的位置給定值信號。電液伺服回路接受給定值和閥門開度信號，由電液伺服閥和油動機控制各閥門的開度，對于中間再熱機組，汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷由主汽門TV和調(diào)節(jié)汽門GV開度控制，由此控制機組的轉(zhuǎn)速和頻率。

DEH控制系統(tǒng)的控制功能由軟件實現(xiàn)，具有速度快、控制靈活和可靠性高等優(yōu)點，不僅可以實現(xiàn)汽輪機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)，還能按不同工況，根據(jù)汽輪機應(yīng)力及其它輔機條件在盤車的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動升速、并網(wǎng)、增減負(fù)荷，以及對汽輪機、發(fā)電機組及主輔機的運行參數(shù)進行監(jiān)測、監(jiān)視、報警、記錄和追憶。

1.2 DEH系統(tǒng)的主要功能

1.2.1 控制功能

運行方式控制功能、閥門管理功能、主蒸汽壓力控制功能、超速保護控制功能。①自動調(diào)節(jié)控制功能：升速、自動同期、并網(wǎng)帶初負(fù)荷、升負(fù)荷、閥控方式、功控方式、壓控方式、CCS方式、一次調(diào)頻、自整性控制、閥門管理（高壓抗燃油系統(tǒng)）。②限制控制功能：負(fù)荷及閥位限制、主汽壓力低限制、低真空限制、快卸負(fù)荷、OPC限制。③試驗控制功能：假并網(wǎng)試驗、超速試驗、閥門嚴(yán)密性試驗、遮斷電磁閥試驗（高壓抗燃油系統(tǒng)）。④保護控制功能：緊急手動、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視報警、超速保護。

1.2.2 監(jiān)視、保護功能

監(jiān)視與報警功能、危急遮斷保護功能。

1.2.3 通信功能

DEH系統(tǒng)可以通過接口，與外界各種相關(guān)的控制系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)不同的控制方式。

1.2.4 試驗功能

在運行過程中，可以通過DEH控制系統(tǒng)對閥門進行在線試驗，也可以進行OPC試驗等。

2 DEH畫面汽機啟動方式的操作

檢查汽機高啟油泵，抗燃油泵運行正常，出口壓力正常，隔膜閥（上部油壓0.7MPa）關(guān)閉。點擊“控制模式”，投入操作員自動。點擊“閥門控制”方式，投入單閥控制。點擊“閥位限制器”設(shè)定：輸入閥門位置限制100。點擊“旁路模式”，選擇旁路模式。控制沖轉(zhuǎn)參數(shù)符合沖轉(zhuǎn)要求。點擊掛閘，檢查中壓主氣門自動開啟（再熱器壓力高，中主門打不開時，可開大低旁泄壓，待中主門前壓力小于0.12MPa，中主門打開后在回復(fù)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力）。高壓調(diào)門（GV1-6）聯(lián)開，中低壓聯(lián)通蝶閥聯(lián)開，就地AST,ASP,OPC壓力表指示正常。點擊“控制設(shè)定”，輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速600rpm，升速率100rpm/min，點擊運行。檢查中壓調(diào)門開啟，（轉(zhuǎn)速由中調(diào)控制，高主未開啟）盤車已脫開。轉(zhuǎn)速600rpm，手動按停機按鈕，汽機打閘進行摩擦檢查，檢查中主門，高調(diào)門，中調(diào)門，中低壓聯(lián)通蝶閥自動關(guān)閉。點擊掛閘，“控制設(shè)定”，重新輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速600rpm，升速率100rpm/min，點擊運行。轉(zhuǎn)速600rpm，計時240s,檢查機組振動，脹差，軸向位移等正常。輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速2100rpm，升速率100rpm/min，點擊運行（此時轉(zhuǎn)速由高主門，中調(diào)門控制，過臨界轉(zhuǎn)速時，檢查振動，脹差，軸向位移等正常）。轉(zhuǎn)速620rpm時，檢查頂軸油泵聯(lián)停。轉(zhuǎn)速2 100rpm時，保持中主門前氣溫260，進行高中壓缸暖機，當(dāng)中壓持環(huán)溫度達(dá)到121℃，高中壓缸膨脹值≥6mm，暖機結(jié)束，記錄暖機時間。轉(zhuǎn)速2600rpm時，檢查低壓缸噴水應(yīng)自動投入。點擊“控制設(shè)定”，輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速2900rpm，升速率100rpm/min，點擊運行。轉(zhuǎn)速2 900rpm時，（計時240s，中調(diào)保持開度維持再熱壓力不變，轉(zhuǎn)速由高主控制轉(zhuǎn)速，不確定）。轉(zhuǎn)速2 950rpm時，計時240s，檢查機組振動，脹差，軸向位移等正常。點擊“閥門控制”方式，投入“TV/GV”閥切換，確認(rèn)后，高調(diào)門聯(lián)關(guān)，高主門聯(lián)開，維持2 950rpm不變。點擊“控制設(shè)定”，輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速3 000rpm，升速率50rpm/min，點擊運行。轉(zhuǎn)速3 000rpm時，定速暖機等待電氣并網(wǎng)（升速期間，若發(fā)生異常需保持轉(zhuǎn)速，點擊“控制設(shè)定”中的“保持”。

掛閘后，高調(diào)門，中主門，中調(diào)門，EGV,打開，轉(zhuǎn)速由高主門控制升速到2 950rpm，點擊“閥門控制”方式，投入“TV/GV”閥切換，確認(rèn)后，高調(diào)門聯(lián)關(guān)，高主門聯(lián)開，維持2 950rpm不變。（切換前無計時）。并網(wǎng)操作旁路模式和非旁路模式相同。

3 DEH事故故障點分析

3.1 DEH電源故障

DEH電源系統(tǒng)故障處理，接線方式不可靠造成機組停運。

DEH為雙電源供電方式，主電源為UPS，輔電源為保安電源，通過兩個接觸器進行切換，DEH失電信號為兩個接觸器常閉接點串聯(lián)，直接將此信號發(fā)至ETS跳閘。DEH有兩路電源，失電有可能轉(zhuǎn)換不好，一路電源失去，“DEH失電”光字報警，兩路電源同時失去使自動停機遮斷電磁閥失電開啟，使危急遮斷油總管油壓消失，高、中壓自動主汽門、調(diào)門關(guān)閉停機。DEH和AST電磁閥用同一電源，DEH失電AST同時也失電。DEH失電，AST電磁閥，自動主汽門泄油關(guān)閉，機電聯(lián)跳。

DEH對汽輪機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷進行控制，失電本身后將使汽輪機失去有效控制（并且在失電后鍋爐和電網(wǎng)的各種參數(shù)仍是不斷變化的），為了確保汽輪機安全，一般設(shè)置了DEH失電使汽輪機跳閘停機的保護。

電液轉(zhuǎn)換器是由DEH供電的，DEH失電后，即使不同時給出跳閘信號去ETS，電液轉(zhuǎn)換器也會使得調(diào)節(jié)閥向關(guān)閉的方向運動。如果DEH不給ETS發(fā)跳閘信號，因為電液轉(zhuǎn)換器失電也會使主汽門調(diào)門關(guān)閉。電液轉(zhuǎn)換器只能操控調(diào)閥，在DEH失電后既失去對調(diào)閥的操控能力，電液轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是失電后打開排油口，泄掉油動機的壓力油，在彈簧作用下調(diào)閥逐漸關(guān)閉，這個過程比跳閘過程要慢。主汽門是由安全油路控制的，只有經(jīng)由ETS使停機電磁閥組失電，既所謂的跳閘塊，或手動機械打閘才能關(guān)閉主汽門。

3.2 DEH柜一臺交換機故障（交換機已燒壞）

網(wǎng)絡(luò)集線器（或網(wǎng)絡(luò)交換機），實現(xiàn)DEH系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊物理接口。汽輪機DEH系統(tǒng)兩臺交換機，一主一備，一臺交換機已燒壞，另一臺備用交換機已投入正常，如果投入不正常，將造成DEH無法正常工作而停機。

3.3 DEH SD轉(zhuǎn)速卡故障

每臺機組使用2塊SD卡。2臺機組共有2塊SD卡備用。

DEH系統(tǒng)OPC邏輯為：并網(wǎng)OPC動作值：3 090轉(zhuǎn)；OPC恢復(fù)值：3 060轉(zhuǎn)；未并網(wǎng)OPC動作值：3 090轉(zhuǎn)；OPC恢復(fù)值：2 995轉(zhuǎn)。

DEH系統(tǒng)SD轉(zhuǎn)速卡為老版本卡件，OPC邏輯為硬件固化，OPC定值如需修改需返廠維修。SD轉(zhuǎn)速卡為新版本卡件，OPC邏輯可修改，OPC定值需離線修改。AST動作值：3 300轉(zhuǎn)

汽輪機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，調(diào)節(jié)汽閥開度波動大且擺動頻繁，機務(wù)設(shè)備異常引起調(diào)門波動的原因，常見的有：伺服閥故障。連接間隙引起LVDT組件連接件受損。機械原因造成故障（機械安裝不當(dāng)）等引起。是否由于管網(wǎng)壓力波動一起的調(diào)速汽門波動。調(diào)速汽門PID參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的調(diào)速汽門波動。系統(tǒng)油壓波動引起的調(diào)速汽門波動。系統(tǒng)負(fù)載負(fù)荷波動引起的汽輪機負(fù)荷波動，導(dǎo)致調(diào)速汽門波動。油壓波動。儀表PID參數(shù)調(diào)整不對。

4 對策措施

4.1 DEH電源故障

首要措施是在單臺UPS電源供電情況下恢復(fù)DEH手操盤功能。2個DEH控制站機柜內(nèi)。一組主控電源失電,另一組主控電源運行正常.機柜內(nèi)的各種硬件運行正常。

由于此接線方式不可靠，且與DEH系統(tǒng)實際工作不符，為避免保護再次誤動作，現(xiàn)已將此信號解除。確定技改方案，拆除原DEH失電信號，即DEH電源柜電源切換裝置（兩個接觸器常閉接點）。在DEH電源柜的兩路電源母線上分別接入中間繼電器，接入點在KB1（UPS電源）、KB2（保安電源）斷路器下側(cè)，繼電器分別定義為R1、R2。將R1、R2繼電器的常閉接點串聯(lián)，通過原接線端子（X3-5-1、X3-5-2）接入ETS柜。將原DEH失電信號接點接入DCS，作為語音和光字報警，以提醒運行人員。#3機接入通道為 DCS26號站32塊開關(guān)量輸入卡15通道，#4機接入通道為DCS26號站32塊開關(guān)量輸入卡15通道。名稱定義為DEH電源異常。

技改由檢修負(fù)責(zé)，包括敷設(shè)電纜、接線、增加報警點、調(diào)試試驗等工作，運行人員配合。要求技改后現(xiàn)場回路號與圖紙保持一致，具體接線方式見附圖。熱控人員巡回檢查工作時對DEH柜新增的R1、R2繼電器運行情況進行檢查，并做好記錄，繼電器正常時電源指示燈是亮的，若繼電器的電源指示燈不亮必須及時查明原因。運行人員在機組正常運行時，若發(fā)現(xiàn)DEH電源異常信號及語音報出，及時通知熱控人員查明原因。要求熱控專業(yè)，對DEH系統(tǒng)全面學(xué)習(xí)，并重點學(xué)習(xí)電源分配原理，各電源作用，并負(fù)責(zé)現(xiàn)場的圖紙?zhí)鎿Q工作。

4.2 DEH柜一臺交換機故障（交換機已燒壞）

交換機故障，為保證機組正常運行應(yīng)采取的措施：熱控在沒更換好熱交換機前，必須安排好能處理工作的值班員值班，做到有問題能及時處理。運行人員加強監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時聯(lián)系熱控值班人員來處理。如DEH柜另一臺交換機也出現(xiàn)故障時，DEH畫面既不能監(jiān)視又不能操作，此時運行人員可監(jiān)視電氣盤上或汽機DCS上功率；值長協(xié)調(diào)好鍋爐保持穩(wěn)定燃燒，不做任何調(diào)整。待熱控更換完新交換機后，DEH才能正常操作。如在熱控處理過程中，機組出現(xiàn)異常需緊急停機時，必須到就地手打危機保安器，確認(rèn)主汽門及高調(diào)門等關(guān)閉。

4.3 DEH SD轉(zhuǎn)速卡故障

SD轉(zhuǎn)速卡定值修改方案：將2塊備用SD卡返廠修改定值。

汽輪機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，調(diào)節(jié)汽閥開度波動大且擺動頻繁。對轉(zhuǎn)速不穩(wěn)進行分析，針對性的逐一排除出現(xiàn)問題的原因，采取有針對性的措施，消除故障點。

5 結(jié)束語

DEH系統(tǒng)是汽輪機正常運行中非常重要的系統(tǒng)，其運行情況直接關(guān)系到機組的安全運行，因此，通過汽輪機DEH系統(tǒng)故障點的分析，找出危險點及其造成的原因，解決了生產(chǎn)實際問題。