牵联解耦自动调节技术在热电厂抽背机组DEH电调系统的研究与应用

任卫兵

（中石油乌鲁木齐石化分公司热电厂，新疆 乌鲁木齐 830019）

牵联解耦自动调节技术在热电厂抽背机组DEH电调系统的研究与应用

任卫兵

（中石油乌鲁木齐石化分公司热电厂，新疆 乌鲁木齐 830019）

热电联产生产方式中的抽气背压式汽轮发电机组可稳定运行，其供热、供气的品质直接关系到石油化工装置的安全、稳定运行。抽背汽轮机DEH电调系统因其具有功率自动调节、中压抽气压力自动调节、背压抽气压力自动调节和温度自动调节，基于以热定电、热电联产以及自动调节回路的相互牵联等作用，DEH电调系统的自整性能的调节稳定极具复杂性和难度。因此，对抽背汽轮机的DEH电调系统的功率、中压抽气和被压抽气的牵联解耦调节进行了研究，对牵联调节的解耦系数、阀门的流量特性进行了分析，阐述了牵联解耦调节的创新应用，实现了抽背机组的热电联产。

电调系统；解耦；抽汽；启停控制

乌石化热电厂五号抽背式汽轮发电机组型号为CB25-8.83/4.21/1.27，于2010-02正式投入运行。其汽机控制系统DEH电调采用了TRICON三冗余系统，自机组投运以来，DEH存在着机抽汽功能无法投运、抽汽和功率不能牵联调节、无解耦系数等诸多问题，影响了机组的正常运行，也给系统维护带来了困难。通过对牵联解耦自动调节技术的创新应用以及对DEH电调系统进行合理优化改造，解决了抽背机组在运行中存在的问题。

1 技术特性

1.1 系统配置

热电厂原四、五号发电机组汽轮机DEH电调控制系统是随发电机组设备配套供货的。该套系统于2008年投用，现已投用近9年时间。DEH电调控制系统主要功能有机组启停控制、发电机并网、抽气控制、机组监测、机组联锁等控制功能等。系统软件为：下位编程软件TrSt V4.1.4人机界面软件 Intouch V9.5；硬件版本为V10.2，模件共计16块；系统I/O点数共计104点。

1.2 抽背DEH电调热负荷调节特性

抽背式汽轮机的热负荷特性，因其目标控制功率、背压排汽、抽汽的压力温度的稳定，热电之间的协调控制是背压式汽轮机调节系统的关键技术。当热负荷工作时，抽汽量变化如增加$De时，抽汽压力降低，如果抽汽调节回路使高压调节阀V1开大，低压调节阀V2关小或不变，抽汽量增加为$De=$D1+$D2（$D2≈0），从而得$Db$D2=0；当抽汽量减少时，其工作原理相同，高低压调节阀门动作相反。其功率、抽汽、背压调节回路之间存在牵联解耦调节。

1.3 抽背机组的牵联解耦调节

在抽背机组DEH电调牵联调节方式下，高、中、低压油动机之间存在相互影响。通过设置合适的解耦系数，可以实现高、低压油动机按一定协调关系同时动作，抽汽压力、背压排汽压力温度均按特定的静态特性线运行，保证了热网的参数稳定，从而实现了以热定电、热电联调自整的目标。

2 解耦系数的调试与完善

负荷、中压抽汽投自动控制，低压抽汽投阀控手动加动态扰动，依据电负荷、高调阀位和高压抽汽压力、中调阀位变化情况，修改K1和K2值。

中压抽汽、低压抽汽投自动，高调门投阀控手动加动态扰动，依据高压抽汽压力和高压抽汽阀位变化，修改K5和K6等值。低压抽汽和负荷投自动，中压抽汽投阀控加动态扰动，依据低抽流汽量、压力、阀位变化和负荷、高调阀位变化，修改KB值。

3 关系公式和K系数的确定

牵连解耦运算的关系公式为：HP=K1S+K2P1+K3P2+K4，MP=K5S+K6P1+K7P2+K8，BP=K9S+K10P1+K11P2+K12.

K系数的确定：通过代数矩阵方程式模型，插入控制系数，确定K1～K12数值。对牵联调节解耦系数进行自动的主要是依据抽背机组的热力特性，经过调试后使解耦功能得到验证与完善。汽轮机的工况图是汽轮机安全运行区，其控制过程应符合机组的工况图。控制以工况图为边界，将对应的参数输入系统，满足机组的控制要求。

4 DEH电调系统热电牵联解耦控制优化

根据机组运行工况图，调整功率和抽汽压力牵联调节的初始解耦系数，并在投入热电牵联调节后进行热电负荷的扰动试验，优化解耦系数，使系统能够在各种工况下稳定运行。

4.1 DEH系统顺序阀控制系统优化

根据汽机热力特性中的单阀/多阀流量特性，重新调整重叠度，提高机组效率，并尽量使多阀方式时流量和开度保持基本线性。采用了模糊控制技术对调节阀门的流量曲线优化。DEH电调控制信号在经过解耦运算后，信号输出至阀门管理逻辑，对控制阀门的开度进行调节。在应用中，阀门的实际流量特性与理论计算值存在偏差，进而对系统的调节性能造成影响，造成系统振荡等不稳定现象发生，无法达到稳定的调节性能。因此，在抽汽背轮机控制上采用了模糊控制技术，实现了高性能的调节。

4.2 调门控制系统、主汽门控制系统优化

应进行主汽门活动试验，恢复活动试验过程可控功能；DEH系统调门控制系统优化中，进行多次调试、试验，消除阀门突开突关现象。对于出现波动的阀门，应优化PID参数，改善调节性能。

4.3 VC卡功能、报警和参数显示功能优化

DEH系统中VC卡是连接电、液系统的重要环节，在机组静态时，调节参数PID值、抗积分饱和等组态调试，以保证VC卡支持在线双通道的LVDT反馈，以及冗余的双线圈输出功能，并实现系统VC卡冗余功能和系统通讯冗余功能。在趋势画面上，完善DEH系统相关画面；增加光字牌报警系统，完善DEH系统参数报警；在DEH画面上增加和完善部分重要的数据采集功能。

5 结论

对抽背机组DEH电调系统的控制逻辑重新设计，对相关模块采用牵联解耦组态、参数设置等创新应用，热、电负荷实现了有效的牵联解耦控制，并在后期机组运行中得到了验证，实现了热电联产生产过程中的机组背压、抽汽压力和电功率的自整调节，极大地改善了供气的调解品质。牵联解耦的成功应用也为今后热电厂抽背机组的DEH电调系统维护奠定了基础。

［1］黄树红.汽轮机原理［M］.北京：中国电力出版社，2008.本文部分参考文献因著录项目不全被删除

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.149

2095－6835（2018）02－0149－02

任卫兵（1967—），男，山东平度人，本科，高级工程师，主要研究方向为自动化及仪表。

张思楠〕