汽轮机DEH系统基本控制策略

张莹

摘 要：本文在对汽轮机DEH系统基本控制策略进行了分析，在保证机组安全稳定的前提下优化了部分DEH系统逻辑，可在较大程度上降低因逻辑问题造成的保护拒动和保护误动的可能性。并根据汽轮机DEH控制策略的几个基本控制系统包括主蒸汽压力限制和保护，负荷控制，转速控制系统，负荷限制与阀位限制，频率校正，单阀和顺序阀切换，对控制系统和生产工艺进行简单介绍，为相似的工程提供了借鉴。

关键词：汽轮机；控制策略；负荷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.199

0 引言

汽轮机DEH系统的基本控制主要包括压力控制、负荷控制、转速控制等，控制逻辑均采用冗余的控制方式。

1 主蒸汽压力限制和保护

DEH的汽压保护可实现在锅炉异常工况时，单元机组恢复稳定燃烧，可有效防止锅炉发生事故。当主蒸汽压力限制功能投入后，机前压力降低到保护定值以下时，高压调门将会关闭，直至机前压力恢复到保护定值以上，在机组投入汽压保护前，机组应满足主汽压大于 90%额定值，主汽压大于其保护限值，主汽压力变送器工作正常，油开关合闸，自动控制方式投入。

2 负荷控制

基本控制是DEH控制系统的核心部分，负荷控制是DEH控制系统的重要组成部分，有开环控制和闭环控制两种控制方式。开环控制方式下，运行人员要实时监视机组的负荷变化，高压调门的阀门流量特性曲线和当前运行机组的实际蒸汽参数决定着实际负荷与目标负荷的趋近程度。闭环控制方式下的负荷控制可将发电机有功功率、调节级压力作为反馈，在此方式下机组汽轮机的高压调门收到负荷控制PID控制器的调节或者调节级压力PID控制器的调节，在DEH选择负荷控制方式下，发电机功率采用闭环控制方式，此方式下负荷给定跟踪实际负荷，这样就保证了功率闭环时的无扰切换。机组投入负荷控制方式的允许条件主要有发电机侧有功功率变送器显示正常，调节级压力闭环控制未投入，阀位限制方式正常，未触发主汽压限制，未触发负荷高限，汽轮机未发生跳闸等等。

3 转速控制系统

DEH可选择高压缸启动、中压缸启动以及高中压缸联合启动多种启动方式，在不同的启动方式下主汽门与调门动作方式不同，在高压缸启动方式下，机组冲转是依靠高压主汽门来控制的，在机组满足汽轮机已挂闸、未进行阀门校验的状态下的状态下可进行指令的发送。此时汽轮机高压调门、中压调门全开，高压主汽门关闭。运行人员可通过DEH操作画面手动设定目标转速和升速率。在汽轮机转速升速过程中转速控制回路的PID在偏差的作用下输出会不断增加，打开高压主汽门，此时汽轮机转速可实现不断升高。直到汽轮机转速达到目标转速时可维持当前转速值。在运行人员发出新的目标转速时，汽轮机转速才会发生变化，依照以上过程实现目标转速。在汽轮机达到3000r/min后，可进行自动同期，此时通过DEH操作画面的自动按钮对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，可产生转速的目标值。通过限幅器将计算累加后的目标值限制在同期转速所要求的范围内。

4 负荷限制与阀位限制

一般情况下负荷限制分为负荷高限和负荷低限。阀位限制是指运行人员被允许设定的平均阀位的最大值，在ATC方式或汽机跳闸时阀位限制值设定为120%，在机组运行时平均阀位超过阀位限制值时，系统将会产生报警。

5 频率校正

为响应电网调度对机组一次调频的指令要求，系统提出频率校正。目前根据电网调度对机组运行的要求，在发电机组系统转速无故障时，机组必须要投入一次调频。但是运行中的机组为保持机组安全稳定不希望因电网调度的频繁调节而引起机组参数诸如给水量、给煤量、给风量、转速等参数的变化，因此系统设置了±2r/min 的死区。设置了频率校正后，系统发送给DEH的负荷指令就包括了频率校正的正分量，电网调度的频率若发生变化，则DEH侧和协调侧都要发生相应的变化。

6 单阀和顺序阀切换

机组运行期间，单阀和顺序阀的切换是通过喷嘴的节流配汽和喷嘴配汽的无扰切换来实现的，可解决机组运行时变负荷均匀加热和部分负荷经济性，单阀和顺序阀切换的目的是为了提高机组的快速性和经济性。机组在单阀方式下，蒸汽进入调节级动叶是通过高压调节阀和喷嘴室，使调节级动叶加热均匀，这样就使得调节级动叶的应力分配得到有效改善，但是此种方式下蒸汽的节流损失较大，降低了机组运行的经济性。顺序阀方式下，可使调节阀逐个开启和关闭，即在下一个顺控步骤调节阀开启之前，上一个步骤的调节阀保持关闭，这样蒸汽通过调节阀和喷嘴室是以部分进汽的方式完成的，可有效降低节流损失，使机组的经济性得到显著提高，但是此种方式下汽轮机叶片容易受到冲击，使负荷改变速度受到限制。基于以上两种方式下的特点，一般在低参数变负荷或冷态启动下选择单阀方式，可减小热应力，提高机组热膨胀。在变负荷运行额定参数下可采取顺序阀方式优化机组的经济性提高电厂运行水平，减小机组的节流损失。在汽机运行工况稳定的情况下进行阀门的切换，此时汽机的负荷由蒸汽流量决定，各个调节阀门控制着蒸汽流量，那么我们可将汽机负荷与阀门开度简化为单函数关系，用y表示汽机负荷，用x表示阀门开度，则在单阀方式下汽轮机负荷可表示为：，在顺阀方式下可表示为：，单阀和顺序阀切换的中间过程任意状态下：，在进行单阀方式和顺序阀方式下负荷无扰切换，则可认为：

又因为汽轮机的四个高压调节阀结构和设计相似，理想工况下可认为完全相同，在阀门曲线进行修正后，阀门开度和流量线性良好，成正比例关系。在机组实际运行中，存在着不可避免的负荷扰动，在加入功率闭合回路后，负荷扰动会得到相应的改善，即在实际功率与设定值相差一定数值时，单阀和顺序阀切换就会自动终止，在相差小范围内，可恢复单阀和顺序阀切换。

7 结语

通过对汽轮机DEH系统的基本控制策略进行分析，可使读者了解DEH 系统在生产现场的具体应用。可得DEH系统通过逻辑组态优化，并在机组不同的工况下进行控制方式和控制策略的选择可有效提高机组的稳定性和经济性。

参考文献：

[1]胡凤玺.DEH 控制系统常见故障分析及处理措施[J].河北电力技术，2012（s1）：37-39.

[2]余彪.600MW超临界机组DEH的逻辑策略[J].电力与能源，2013，37（07）：414-415.

[3] 王超.DEH系统分析与优化[D].保定：华北电力大学，2013.