汽轮机数字电液控制系统DEH介绍及控制方式讨论(4)讲解

汽轮机数字电液控制系统DEH介绍及控制方式讨论一、DEH系统介绍1、DEH系统各部分介绍1．1、DEH系统慨述汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric-Hydraulic Control System，以下简称DEH）是当今汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统，是电厂自动化系统最重要的组成部分之一。

现代DEH系统由于采用计算机控制技术为核心的分散控制系统结构，提高了控制精度，并且能够方便地实现各种复杂的控制算法。

其执行部分由于采用了液压控制系统，具有响应快速、安全、驱动力强的特点。

1．2 、DEH系统计算机控制部分硬件配置（1）基本控制计算机柜主要由电源、1对冗余DPU、3个基本控制I/O站、1个OPC超速保护站及1个伺服控制系统站组成，完成对汽轮机的基本控制功能。

转速测量卡（MCP卡）、模拟量测量卡（AI卡）、开关量输入卡（DI卡）、回路控制卡（LC卡）、开关量输出卡（DO卡）组成基本控制的信号输入部分。

输入I/O卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。

由三块测速卡（MCP卡）和OPC卡组成超速保护控制功能块，基本控制DPU软件中，同时也具有OPC控制功能，达到硬件、软件的双重保护。

由多块阀门控制卡（VCC卡）组成阀门伺服控制系统部分，每一块VCC卡用于一个阀门的控制，相互独立，在VCC卡件的设计上保证了即使在主机故障情况下，也能通过后备手操盘，手动控制机组阀门开度。

DPU主控制机是2台完全相同的、互为冗余的计算机组成。

DPU的整机面板如下图所示：每台计算机有五个指示灯和一个电源钥匙开关，说明如下：电源指示灯：接上电源，该灯亮，否则暗。

主控指示灯：当系统正常运行时，此时电源灯和运行灯都亮，如该机处于主控状态，主控灯亮；如处于跟踪和初始状态，主控灯暗。

运行指示灯：当计算机正在运行应用程序时，该灯亮。

停机指示灯：当应用程序出现故障或人为地不运行应用程序时，停机指示灯亮，运行指示灯暗。

组态指示灯：当对该DPU运行下装或拷贝组态时，该灯亮。

钥匙开关：该开关有三档：停机、运行和复位。

（2）基本控制端子柜现场信号先接到端子柜，经端子板变换，通过内部预制电缆接到对应的I/O 卡件。

另外，DEH仿真器与DEH的连接插头也在端子柜中。

（3）操作员站由一台Pentium 3工业控制计算机和一台三星（20″）彩色显示器组成。

操作员站是运行操作人员与DEH的人机接口。

操作人员可通过键盘和鼠标，对DEH进行各种允许的操作。

（4）工程师站配置与操作员站相同，可由热工人员通过工程师站对DEH控制系统进行组态、维护。

可以在现场对系统进行在线或离线修改。

同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看。

可用做操作员站的备用机。

1．3、DEH控制系统软件配置DPU计算机上不接硬盘和软盘，所有软件都放在电子盘上。

软件配置如下：（1） A盘中主要存放系统运行时不作修改的文件，所有DPU上各台计算机A盘上的程序是一样的。

（2） C盘中主要存放系统的配置和组态文件，这些文件在系统配置和运行时需要修改，各个DPU都不一样，主要有以下几个文件：1．4、EH液压部分EH液压系统包括供油系统,执行机构和危急遮断系统,供油系统的功能是提供高压抗燃油,并由它来驱动伺服执行机构,执行机构响应从DEH送来的电指令信号,以调节汽轮机各调门开度.危急遮断系统是由汽轮机的遮断参数控制,当这些参数超过其运行限制值时,该系统就关闭汽轮机全部进汽阀门,或关闭调门,以保证汽轮机的安全运行.（1）供油系统EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。

供油装置的工作原理：由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。

（1）供油装置的主要部件包括：油箱、油泵、控制块、磁性过滤器、蓄能器、冷油器、电器箱、浮子型液位报警装置、回油过滤器、抗燃油与再生装置、自循环滤油装置、自循环冷却系统、油管路系统（由一套油管及附件和四个高压蓄能器组成）。

（2）执行机构电-液饲服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分，它将计算机来的电信号转化为油信号来控制调门的开启。

包括截止阀，滤网，伺服阀，位移传感器，快速卸荷阀，逆止阀等部件。

（3）危急遮断系统为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的器轮机发生重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统。

危急遮断系统监视汽机的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时该系统就送出遮断信号关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。

包括四只AST电磁阀，两只OPC电磁阀，危急遮断控制块，两个单向阀，隔膜阀，空气引导阀等部件。

2、DEH控制系统框图（见图一）二、DEH系统的特点：1、EH液压系统的特点：1、1、EH系统的优点（1）配置一套抗燃油的独立油源，将原液压调节系统中的所有调节部套去掉，更换调节阀操纵座，在调节阀的操纵座上放置抗燃油油动机，直接拖动调节阀阀杆来调节阀门的开度。

（2）抗燃油纯电调系统由于其工作压力大大提高，提升力得到有效保证，对目前各种容量机组可以实现可变阀门管理，这一方面可以最大限度减少液压环节，提高动态调节品质。

另一方面可以在机组启动运行的不同阶段进行全周进汽和部分进汽选择，使机组以更为经济的方式运行（母管制机组除外）。

（3）控制用油的独立型和抗燃油的使用避免统一用油存在一定的油质干扰，最大限度消除了油质影响和火灾隐患。

（4）采用高压抗燃油EH液压系统能减小油动机关闭时间，能将甩负荷的转速超调量控制在不超标的范围内。

（5）液压调节系统的迟缓率高达0.3%～0.5%；故其调节精度高。

1．2、采用高压抗燃油EH液压系统的缺点：（1）抗燃油是一种化学合成的三芳基磷酸脂液体。

具有轻微毒性，不会自行分解，对环境有危害，废液不能简单掩埋，必需送交生产厂集中处理。

（2）在使用过程中高温环境会加速它的劣化，造成酸值升高和固体颗粒物的增多。

酸值升高会对液压部件产生腐蚀，颗粒污染会使液压部件卡涩和磨损，这些问题是液压系统运行中的主要故障；（3）因油动机体积小，部套体积和动静间隙较小，对抗燃油油质要求高；由于油压高，易造成压力油管路焊接处、管壁、蓄能器内胆破裂。

（4）抗燃油供油及再生装置的使用使系统更加复杂，系统价格、调试维护量、备品备件量以及相应费用都显著提高。

2、DEH控制系统的特点：2．1、汽轮机数字电液调节系统，有着液压调节系统无可比拟的许多优点，其DEH--ⅢA型纯电液调节系统突出的优点表现在以下几个方面：（1）DEH---ⅢA电液调节系统具有快速、准确、灵敏度高的特点，其迟缓率不大于0.06%，而模拟电液调节系统的迟缓率为0.1%，故其调节精度高。

在蒸汽参数稳定的情况下，可以保证功率偏差小于1MW，转速偏差小于1r/min。

（2）DEH---ⅢA电液调节系统为多回路，多变量调节系统，综合运算能力强，具有较强的适应外界负荷变化和抗内扰能力，可方便地实现机炉协调控制，有利于电网的稳定运行。

（3）DEH---ⅢA电液调节系统，能使汽轮机的转速或功率的实际值准确地等于给定值，静态特性良好。

机组甩负荷时，由于功率回路的切除可以防止反调，使汽轮机的转速迅速稳定在3000r/min上。

电液调节系统的动态飞升转速较液压调节系统减少一个速度变动率值，所以其动态振荡少，飞升转速低，动态特性很好。

发电机甩负荷掉闸后，机组的动态飞升转速能控制在3140rpm以下，这说明DEH 控制系统可以有效地抑制机组的动态飞升。

（4）DEH---ⅢA电液调节系统可提供调频、带基本负荷、定汽压、定功率和机炉协调等多种运行方式。

而液压调节系统在这方面却受到了很大的限制，这就使机组的工况适应性大大提高。

（5）利用计算机可方便地实现厂级集中控制和远方遥调控制，可在线修改各种调节参数，有利于自动化水平的提高。

（6）可以降低热耗，提高机组的经济性。

增加阀门管理功能，在启动过程中及低负荷工况下，可以实现全周进汽，以便于机组暖机或减少金属热应力；在大负荷运行时，可以实现喷嘴调节方式，以减少不必要的节流损失；此外，DEH还具有电子凸轮效应，使阀门的开启更加线性化；能够合理地设置调速汽门的重叠度，提高了机组的热经济性。

（7）由于DEH---ⅢA控制系统的硬件采用积木式结构，系统扩展灵活，维护测试方便，也便于采用冗余控制手段与保护措施。

2．2、 DEH控制系统的主要功能DEH控制系统具有自动调节、监视、保护等功能。

2．2．1、自动调节功能DEH控制系统就其自动调节功能来说，它是多参数、多回路的反馈控制系统。

其功能环节主要有：给定部分、反馈部分、调节器、执行机构、机组对象等。

给定部分：DEH控制系统接受不同方式给出的指令，进行运算及控制（1）给定方式：操作员给定，通过人机接口站的键盘和鼠标，输入数据及控制方式；遥控给定通过I/0接口输入。

（2）给定内容：转速、功率、主汽压的目标值和变化率。

（3）数值运算回路：（如下图）目标值是需要达到的最终目标数据，给定值是控制回路中当前的输入值。

在闭环情况下，任何时候实际值应跟踪给定值。

基本控制测量参数主要有：转速（WS）、功率（MW）等。

信号测量环节如下图所示：为了提高可靠性，功率、调节级压力、主汽压都是由变送器送到三块模拟量采集板进行A/D转换，三路转换信号在计算机内三选二后进入控制回路。

转速信号是用三个变送器分别送三块MCP板，转换后，在计算机内进行三选二，再进入控制回路。

所有模拟量输入都有隔离放大器进行隔离。

基本控制开关量如：挂闸（ASL）、并网（BR）等均由二路或三路现场信号输入，DEH中由三个不同通道输入，进行三选二处理。

检测回路：二级隔离回路。

输入和输出开关量都是常开，无源触点，闭合有效。

检测回路如下图所示：伺服控制回路：DEH--ⅢA的控制输出，最终由阀门管理程序分配到各个阀门，给出每个阀门的开度指令，阀门开度指令送到每个阀门控制卡（VCC卡）。

阀门控制卡中的阀门伺服控制回路原理如下图所示：其中：OFFSEL---偏置调整、G---回路总增益LVDTG---LVDT增益调整、LVDT0---LVDT0增益调整每个调门有一个伺服回路控制卡（VCC卡），典型的200MW机组共8块。

工作原理：DEH输出的信号首先经函数变换（凸轮特性）到VCC卡，转换为阀位指令，经功率放大输出去控制伺服阀油动机。

油动机位移经LVDT变送器转换为电压信号反馈到综合放大器与阀位指令相比较，当其两者相等时，油动机稳定在某一位置上。

调节器及控制对象由以上的给定及输入，即可构成DEH的调节回路。

调节器输出最终转换为伺服系统指令，由伺服系统控制油动机，从而控制阀门的开度，最终达到控制汽轮机转速及功率的目的。