300MW燃煤发电机组DEH控制系统基本原理与故障分析苏键

300MW燃煤发电机组DEH控制系统基本原理与故障分析苏键

苏键

（广东湛江电力有限公司524099）

摘要：主要以湛江电力有限公司（以下简称我司）330MW燃煤发电机组DEH控制系统为例，分析300MW燃煤发电机组DEH控制系统基本结构与原理。从转速自动控制、阀位开环控制、负荷反馈闭环控制、调节级压力反馈闭环控制、主汽压力控制以及机组启动控制等方面分析了DEH控制系统的控制功能，并针对日常出现的故障，提出基本的处理方法，以提高发电厂机组运行的安全与稳定性。

关键词：DEH；结构原理；功能；故障分析

引言：DEH控制系统是电厂DCS系统的重要组成部分，我司330MW燃煤机组DEH系统是采用美国贝利公司的INFI90功能模件和系统软件构成的一个INFI90分布式控制系统。从1996年投产至今，对DEH系统日常维护与故障处理，积累了丰富的经验。

一、DEH控制系统的基本结构

我司每台机组DEH控制系统主要由两个DCS控制柜组成，一个卡件柜，一个I/O端子接线柜。卡件柜由一对MPSIII电源模块，三对BRC300控制器，6块IMHSS03模件卡，3块FCS卡（DEH转速卡），两对环路通信卡以及常用的I/O卡等组成，而接线柜则由卡件柜相对应的端子板组成。简单结构图如下：

二、DEH控制系统工作原理：

我司330MW汽轮机是双缸、双排汽中间再热式机组,它由两只高压主汽阀和四只高压调节阀,两只中压主汽、调节联合阀分别控制高、中压进汽,以多功能控制器(MFP)为核心的DEH控制系统,采集机组的转速、功率和有关参数后,经过分析、鉴别、计算,控制电液伺服阀,通过各自的油动机使四只高压调节阀和两只中压调节阀,按启动运行要求工作。液压动力油以磷酸脂抗燃油为工质,工作油压12.8Mpa,由集装式抗燃油箱供油。

三、DEH控制系统的主要功能

（1）转速自动控制功能

当机组并网运行之前，DEH系统的设定点为给定转速，此时其属于转速闭环无差调节系统，给定与实际转速之间的差值经过PID运算之后，再利用伺服装置对油动机开度的控制，便可以使实际的转速随着给定转速的变化而变化。在目标转速给定的前提下，给定转速会以预先设定好的升速率自动向目标转速接近，当进入到临界转速区域内以后，系统能够自动将升速率调整为400r/min。在转速上升的整个过程中，DEH系统能够对机组进行中高速暖机，从而进一步减少了热应力，有效提高了机组的运行稳定性。并根据一次调频动作，稳定控制转速在3000r/min，同时进行超速保护，转速超103%时，高调自动关闭控制转速，转速超110%时，自动停机。

（2）阀位开环控制

此种控制方式下，机组阀门的开度可以直接由操作人员进行设定，当所要求的开度设定完成之后，DEH系统便可将阀门开度的给定信号传输给液压伺服卡，再用该信号与阀位反馈信号进行比较，随后输出控制信号给电液伺服阀，由此便可以对阀门的开度进行实时控制，从而满足机组运行所需的功率要求。

（3）负荷反馈闭环控制

该控制方式下，起主要作用的是负荷回路调节装置，当DEH系统接收到来自于现场的功率信号和给定功率之后会自动对差值进行放大，此时，PID会对阀门开度进行调节并输出至液压伺服卡，并与阀位反馈信号进行比较，随后向电液伺服阀传输控制信号，对阀门的开度进行控制，以此来满足机组运行所需的功率要求。

（4）调节级压力反馈闭环控制

在这种控制方式下，起主要作用的是调节级压力回路调节装置。当DEH系统接收到来自于机组调节级压力信号与给定信号之后，会自动对两个信号进行比较，随后传输给压力回路调节装置，对差值进行放大、运算，此时，PID会自行对阀门开度进行调节，并输出至液压伺服卡，与阀位反馈信号进行比较，再向电液伺服阀输出控制信号，以此来对阀门的开度进行有效控制。

（5）主汽压力控制

主汽压力控制器为PI，它的主要作用是对设定值与实际值进行比较，再进行综合运算，然后由PID负责对阀门开度进行调节，在传输至液压伺服卡，与阀位反馈信号进行比较之后，输出控制信号至电液伺服阀，以此来对阀门的开度进行控制。在主汽压力控制投入运行的过程中，设定点通常可以用额定主汽压力的百分比形式表示。

（6）机组启动控制

通常情况下，300MW机组在启动的过程中，可以选择以下两种方式的任意一种，即中压缸启动和高中压联合启动。当机组选择高中压联合的方式启动时，高中压调节阀之间的开度为1：3；当机组选择中压缸的方式启动时，阀切换系数为零，高调阀的开度也为零，这样一来阀门开度信号便会传输至中压调节阀控制回路，并对其开度进行控制，以此来满足中压缸的气动要求。就300MW机组而言，调节阀开度与蒸汽流量存在着非线性的关系。故此，需要对阀门进行线性修正，DEH系统可以通过相关的修正函数对机组阀门进行线性修正。

四、故障分析与处理方法

（1）调节系统摆动

①现象：机组DEH控制系统在升速时，汽轮机转速很难稳定在3000r/min，有±5r/min的波动，调节汽阀开度波动大且摆动频繁。

②原因分析：（1）信号干扰屏蔽问题。（2）伺服阀故障。（3）位移传感器LVDT故障，反馈信号失真。（4）伺服阀指令线松动。（5）阀门控制伺服卡内部的两路LVDT频率接近，造成振荡。（6）伺服卡内部的增益设置不合理。

③解决方法：（1）我司#2机组CV3调门运行中有小幅摆动，检查发现伺服卡中LVDT变送器外壳与电路板之间存在短路现象，在变送器外壳与电路板上加装上隔离片，消除了伺服卡中的线路短路。（2）油质问题引起的调节系统摆动，解决的方法是加强滤油、保证油质。（3）对位移传感器LVDT信号回路进行紧线排查，对安装存在的偏差给予重新定位和紧固。（4）对指令线进行回路检查并进行紧固，在每次检修期间作为例行工作来完成。（5）调整LVDT及伺服卡板件，避免频率接近，造成振荡。（6）调整伺服卡内部电位器，改变增益设置至合理位置。

（2）LVDT传感器故障

①现象：LVDT发故障报警，主、副杆自动切换。

②原因分析及解决方法：（1）现场LVDT接线松脱或接接杆螺丝松脱，导致LVDT信号偏差大报警并主副杆自切切换，处理方法，现场加强巡视，及时恢复松脱接线或螺丝；每次开机前，对LVDV接线进行坚固，静态试验后，及时调整主、副杆的位置偏差。（2）机械原因造成故障。连接LVDT铁芯与线圈内壁产生径向摩擦，将铁芯或线圈磨坏，导致调门波动。安装时尽量保证铁芯与连接板孔垂直，将铁芯提起对准线圈孔洞与连接板孔让铁芯自由落体直至顺利通过。（3）接线问题。2只LVDT导线用同1根电缆线造成信号干扰；LVDT导线与金属接触，极易造成导线磨损接地，致使位置反馈跳变，造成调节门摆动。正确的方法应当是每个LVDT单独采用1根屏蔽电缆。

（3）DEH硬软件的故障

①现象：机组高调门在运行中突然失控，调门阀芯变形或松动。

②原因分析及解决方法：（1）伺服卡损坏。应当首先确认该伺服卡的故障是否可以通过在线调整解决。如在线更换伺服卡时，应按以下方法进行：1）当伺服卡控制的阀门处于全关位置，且DEH输出指令为0时，可将机组DEH控制切至手动位置，然后拔下该伺服卡，确认新的伺服卡型号、跳线及软件版本与原伺服卡相同。按照伺服卡LVDT调整方法，整定零位、满度、V放大倍数及偏置电压等。确认控制系统工作正常、状态正确、跟踪良好后，投入自动。2）当该伺服卡控制的阀门不处于全关状态或DEH输出指令不为0时，必须通过阀门全行程试验，强制DEH指令使阀门开度逐渐到0后，再更换伺服卡。（2）阀芯变形或松动，如果还能在DCS控制，则在逻辑强制关闭调门，当DCS无法控制时，则通过机械调节抗燃油泄油阀，缓慢关闭调门，在进行处理。或通过更改阀序，暂时停用此阀。

结束语：

DEH控制系统是机组运行的不可有缺的重要组成部分，通过系统的控制功能，不但可以确保机组安全、稳定、可靠运行，而且还能进一步提高机组的运行效率。而想要使DEH系统的控制功能得以充分发挥，就必须做好系统的维护与试验调整等工作。

参考文献：

（1）温铭康.汽轮机数字电液控制系统转速和功率控制回路的优化2014.5

（2）韩英昆300MW火电机组DEH一次调频控制方式应用与探讨2011.9

（3）李鑫.国产引进型300MW机组数字电调系统应用若干问题的探讨2011.7

（4）何映霞.3OOMW机组数字电液控制系统整定参数的最优化2013.6