600MW汽轮机控制系统调试中的问题分析及优化

余 俊, 龚卓敏

(茂名臻能热电有限公司， 广东茂名 525001)



600MW汽轮机控制系统调试中的问题分析及优化

余 俊, 龚卓敏

(茂名臻能热电有限公司， 广东茂名 525001)

介绍了D600S型汽轮机数字电液控制系统的控制原理，对其在调试过程中存在的问题进行了分析，并提出优化方案和解决措施。实践表明：系统调试中出现的故障基本是由人为错误造成的，纠正后就能使系统正确工作，保证整台机组的安全稳定运行。

汽轮机； DEH控制系统； 控制品质

汽轮机数字电液(DEH)控制系统是DCS的重要组成部分，其系统正常是汽轮发电机安全稳定运行的重要保证。

某电厂600MW火电机组汽轮机为D600S型，其DEH控制系统采用与DCS一体化的Ovation控制系统，汽轮机的液压控制油系统和润滑油系统各自独立。笔者对该600MW火电机组汽轮机在168h满负荷试运前的调试过程发现的设计、组态、安装中存在的问题进行分析，并进行了优化和整改。

1 DEH控制系统的组成及工作原理

1.1系统组成

高压抗燃油纯电调系统主要由计算机控制部分与液压控制(EH)部分组成，其中DEH部分完成控制逻辑、算法及人机接口。根据对汽轮机、发电机采集的各种参数，通过一定的控制策略，最终输出控制指令通过EH控制系统驱动阀门，完成对机组的控制[1]。

EH控制系统是DEH的执行机构，主要包括供油装置(油泵、油箱)、油管路及附件、执行机构、危急保安(AST)系统等。供油系统为DEH控制系统提供压力油。执行机构响应DEH的指令信号，控制油动机的位置，以调节汽轮机各蒸汽进汽阀的开度，从而控制汽轮机运行[2]。

1.2基本原理

DEH控制系统是一个多参数、多回路的反馈控制系统，按功能划分为给定部分、反馈部分、调节器、执行机构、机组对象(见图1)。

2 DEH调试中的问题分析及处理

2.1挂闸异常

挂闸也可以称为复位，汽轮机AST系统复位从而建立安全油压。挂闸通常包含两个部分：电气部分(高压部分)和机械部分(低压部分)。电气部分就是在挂闸过程中让AST带电复位；机械部分就是通过润滑油推动AST装置的杠杆复位，从而使高压安全油与油箱的两路回油同时切断，压力开关(三取二)发出信息，高压保安油建立。

在该机组调试过程中，多次出现挂闸、打闸后，无法重新挂闸的现象，经过检查是DEH继电器柜中有一个保险(FA1)烧坏。该保险与汽轮机挂闸电磁阀、喷油电磁阀及隔离电磁阀相连，烧坏后导致挂闸电磁阀无法带电复位AST系统低压部分，从而导致高压安全油无法建立。对与该保险相连的三个电磁阀线圈级回路进行检查，电阻分别为48Ω、48Ω、138Ω，与原参数一样，同时对地绝缘电阻合格，于是只能更换保险后进行测试，发现故障仍然存在。检查发现DEH电源供电系统中直流电源柜有异常报警信号；DEH继电器柜总共四路电源(两路AC 220V、两路DC 220V)，断开DEH柜两路DC 220V开关后直流电源柜报警信号消失，进一步检查DEH两路DC 220V电源回路电缆无异常；将两路直流开关断开后在负载侧测量有320V直流电压，断开两路AC 220V交流开关时直流开关负载侧320V电压消失；此时发现DEH柜内部接线有一处与图纸不同，二极管(见图2)的输入(V2的3角)应该是直流负端(FD1-1)，而现场接线为交流L(FA1-2)，经DEH柜内直流回路和交流回路混接，AC 220V经过该二极管逆变为直流电，直流开关两个接点上产生的电压极性及大小相同，故直流电源两线间电位差仍为220V，所以该故障在机组挂闸后不容易发现。经过更改接线后，故障得以消除，汽轮机挂闸恢复正常。

2.2调节阀振荡

机组在带负荷调试过程中，发现当总阀位指令大于92%时，4号高压调节阀波动(其他几个阀门稳定)，引起负荷波动；当阀位指令降低后一切正常(多次试验仍然如此)。检查了该调节阀的反馈、指令线的屏蔽等一切正常，均达到了相关标准。当负荷增大后，4号高压调节阀EH油管路振动厉害，而油缸有缓慢滴油现象；后经检查发现密封圈损坏。由于只有一个调节阀的油管振荡，排除了因机组高负荷振荡所致。进一步检查发现该油管距离较长，而固定油管的支架少，当压力升高引起油管振荡，引起油缸振荡，导致密封圈破损漏油。经增加油管固定支架，并加固其他管夹后故障消除。

2.3AST在线试验不成功

AST电磁阀是汽轮机保护系统的重要执行机构。当机组正常运行时如出现任何一个危及安全的条件时，紧急停机系统(ETS)总逻辑控制回路使AST电磁阀失电而打开，使危急油总管迅速泄油，从而快速关闭所有的进汽阀，实现汽轮机紧急停机。为了保证AST电磁阀能够正常动作，该600MW汽轮机提供了在线试验功能，在机组正常运行过程中可以对单个AST电磁阀试验。机组在正常运行过程中如出现故障，可以通过两个回路动作AST电磁阀；两个回路是串联关系，一路通过ETS柜保护动作，一路通过DEH柜保护动作，两路中任何一路动作都会使机组打闸停机，所以在线试验包括两个回路。图3为高压保安电磁阀继电器逻辑图，其右上为ETS回路，右下为DEH回路。该机组在进入168h试运调试前，进行在线试验AST电磁阀时，ETS回路中电磁阀(5YV)试验失败。

图4为电磁阀ETS继电器动作原理图。

由图4可知：HPT1(5YV)进行在线试验时，R139、R239继电器动作电磁阀失电。当时在ETS柜中发现继电器动作正常，但是用万用表测量HPT1仍然带电。发现与R139、R239继电器常闭触点反向并联一个二极管(该二极管的作用是防止回路断开后时，在电磁阀内产生的一个极高的反向自感电势烧蚀触点)。将二极管拆下检查发现，该二极管故障失去单向导电特性(相当于旁路导电)，进而导致试验过程中即使继电器动作也不能使HPT1(5YV)断电动作。更换该二极管后重新多次试验成功。

2.4DEH侧一次调频试验中出现的问题及优化

2.4.1调节阀控制方式全部变为手动

该机组在一次调频试验时，在DEH逻辑中强制信号过程突然发现所有调节阀固定不动，且发现所有调节阀控制方式均切为手动方式。经过分析得知，在调节阀指令输出的组态中没有切手动的逻辑，但是在Ovation中的Mastation算法块中当输入信号是坏质量时会将控制方式切为手动。一次调频试验模拟转速偏差信号时，关闭转速偏差信号，瞬间系统会自动判断该点的质量变为坏质量，在Ovation中信号如果没有进过特殊处理质量会进行传递，将使阀门控制方式会强制变成手动控制模式。查明原因后，将所有调节阀转为自动模式后机组运行正常。因此在Ovation控制组态中进行模拟量强制信号时要注意以下两点：(1)先将该点强制为好点再进行强制输出，这样可以避免因质量判断将阀门控制模式切为手动方式；(2)组态中任何一个被多次引用的信号，在任何一个被引用的逻辑页中强制后将会导致所有被引用的逻辑页中该信号的值与状态被修改。

2.4.2一次调频动作时调节阀和功率波动大

该机组一次调频由CCS侧一次调频和DEH侧一次调频共同组成，一次调频主要在DEH侧完成，CCS侧一次调频进行补偿。DEH侧一次调频没有投退按钮，当负荷大于60MW后自动投入。在调试过程中发现一次调频动作时调节阀、负荷波动。分析DEH侧一次调频逻辑后发现：一次调频逻辑中的切换选择模块(见图5)没有设置好，在一次调频逻辑图中的切换选择模块的功能是当判断一次调频动作后(控制信号)，将一次调频量(根据频差信号进行计算的信号即输入1)输出叠加到总阀位指令后，实现调节阀开关进而调节频率，当一次调频复位后，将常数零(输入2)输出到总阀位指令上。但是制造厂在设置组态时虽然设置切换速率(图5中的速率限制1、2)，但并没有设置参数，导致一次调频动作后叠加在总阀位指令上的信号产生突变，从而导致阀门波动、功率波动[3]。

3 结语

随着发电机组容量不断增大，对机组安全稳定性的要求也越来越高，DEH安全稳定运行不但关系到整台机组运行的经济性，更对机组的安全运行至关重要。笔者对一台600MW超临界机组在调试过程中出现的问题进行的分析表明：这些故障基本上是由人为错误引起的，因此有必要提高工厂的质量控制水平，执行Ovation组态中强制信号注意事项，可以避免因强制信号导致自动控制异常。

[1] 包锦华, 黄勇. 1000MW超超临界机组汽轮机DEH调试简介[J]. 热力透平, 2008, 37(4): 289-291.

[2] 李献忠, 郭巧菊, 倪桂杰. DEH高压遮断电磁阀短路造成机组跳闸的原因分析及改进[J]. 仪表技术, 2009(12): 74-75, 78.

[3] 杨云珍. 汽轮机DEH系统故障实例分析和处理[J]. 发电设备, 2008,22(3): 258-260.

Problem Analysis and Optimization of a 600MW Steam Turbine Control System During Commissioning

Yu Jun, Gong Zhuomin

(Maoming Zhenneng Thermal Power Co., Ltd., Maoming 525001, Guangdong Province, China)

An introduction was presented to the control principle of digital electrohydraulic (DEH) control system for a D600S steam turbine, with focus on analysis of the problems occurring in commissioning of the control system, based on which corresponding countermeasures were proposed. It has been found that the faults were basically caused by manual misoperation. The DEH system was then able to work safely and stably after above countermeasures had been taken.

steam turbine; DEH control system; control quality

2016-03-22

余 俊(1982—)，男，工程师，长期从事火力发电厂热控设备检修调试工作。

E-mail: 05_zdh@163.com

TK323

A

1671-086X(2016)06-0429-03