DEH系统在孤 15MW凝汽机组中的运用

数字电液控制系统简称DEH（Digital Electric_Hydraulic Control System），它是当今汽轮机必不可少的控制系统，它集计算机控制技术与液压控制技术于一体，通过组态控制软件实现各种复杂的控制策略。

大连西咀热力有限公司为华粮集团北良公司园区内自备电厂，公司使用的汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的一台C15-4.9/1.27型凝式汽轮机，及一台B15-4.9/1.27型背压式汽轮机，配置了三台130t/h煤粉炉，母管制运行。

背压式汽轮机负责维持园区内的工业用的蒸汽压力，发电量决定于热 负荷，凝汽式汽轮机负责调节园区内及厂用电负荷的变化调节。背压式汽轮机使用传统的纯液压机械式调速系统，为了保证机组生产的稳定运行，凝汽式汽轮机的调速系统采用了和利时公司的DEH系统。

DEH系统组成及原理

DEH系统主要由计算机控制部分与液压控制部分(EH)组成。

1 计算机控制部分

计算机控制部分完成各种控制回路、控制逻辑的运算，通过操作员站等人机接口设备完成运行操作、监控及系统管理。根据对汽轮机、发电机运行参数的实时采集，经过各种控制策略、控制回路的运算，将最终的阀门控制指令输出到执行机构，通过EH系统由液压执行部件驱动阀门完成对机组的负荷、转速、压力等被调节变量的控制。操作员通过操作员站对DEH进行操作，给出汽轮机的运行方式、控制目标值等各种控制指令，完成各种试验，进行回路投切等。

大连西咀热力有限公司的DEH系统主要包括以下几个功能：

（1）转速控制：实现转速的大范围控制功能，从机组启动到3000r/min定转速，到110%超速试验，其目标转速及升速率可在DEH主控画面上设定。

（2）阀位控制：发电机带负荷后可实现阀位控制，操作员可通过设置目标阀位或通过阀位控制的增、减按钮来改变调门开度。

（3）主汽压力低限制：若投入“低汽压限制”，当主汽压力低于低汽压限制值时，限制动作，逐渐关小调门恢复汽压。

（4）低真空限制：当低真空限制投入时，若负荷高于当前真空所允许的负荷值，限制动作，逐渐关小调门使负荷降到允许的范围之内。

（5）OPC超速限制：OPC超速限制的功能是当汽轮发电机组甩负荷以及超速3030r/min时，将OPC电磁阀打开，快速关闭高、中压调节阀，防止汽轮发电机组超速。

（6）超速保护：超速保护的功能是当汽轮发电机组转速超过3300r/min时，发出打闸信 。

（6）紧急手动：伺服单元在通讯故障后，转为紧急手动方式。操作员可通过手操盘的增、减按钮控制高、中压油动机。

2 EH部分

EH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（油动机）、危急遮断系统等。供油系统为系统提供压力油。执行机构响应DEH的指令信 ，控制油动机的位置，以调节汽轮机蒸汽进汽阀的开度，从而控制汽轮机运行。

危急遮断系统响应控制系统或汽轮机保护系统发出的指令，当DEH发出超速控制信 时，紧急关闭调节阀；当汽轮机保护系统发出停机信 或机械超速等动作引起汽轮机安全油泄去时，危急遮断系统紧急关闭全部汽轮机蒸汽进汽门，使机组安全停机。

以下为EH系统原理图:

图1 EH系统原理图

孤 运行控制方式

孤 运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电 频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能。运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调整孤 频率，使之维持在额定频率的附近。

这种调整通过操作调速系统的给定机构来完成，称为二次调频。由于孤 容量较小，其中旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应。

1 一次调频

一次调频功能主要是根据电 频率的变化，按照一次调频预定的曲线，对机组负荷进行调整，其核心是在电 负荷发生变化的时候，利用锅炉蓄能，根据转速变化调整汽机功率，以达到在有限功率变化的前提下实现功率与负荷平衡。

西咀热力公司的DEH系统通过软件组态控制逻辑来实现孤 运行的一次调频。软件一次调频将给定转速和实际转速比较，得到转速偏差信 ，用于调节调门的大小，控制机组负荷增减，维持频率恒定。

为了机组的稳定运行，当电 频率基本稳定在额定值时，机组对频率的微小波动不产生调节作用，因此在额定转速附近设置了死区。死区大小为±2rpm，即机组转速在2998r/min到3002r/min的范围内，一次调频不动作。超出这个范围区域称为一次调频动作区域。

2 二次调频

二次调频主要是为了保证电 的频率维持在恒定值，在孤 运行的汽轮机中二次调频将给定转速和实际转速比较，得到转速偏差信 ，在进行积分运算，与一次调频迭加，共同作用于调节调门的大小，控制机组负荷增减，维持频率恒定。

图2 一、二次调频原理

经过一、二次调频的叠加运算，输出能适应小电 内的负荷变化的阀位值。精确有效的达到控制目的。运用和利时公司的监控软件FacView的历史趋势功能可以清晰的看到在电负荷变化的过程中计算机阀位输出与EH的动作过程，以下为机组在电 中有负荷波动中的DEH调节过程：

图3 DEH调节过程趋势图

在电 出现甩负荷时汽轮机的转速上升超过目标转速3000r/min时，经过一、二次调频的自动运算算出转速的偏差对应的阀位值，输出到油动机控制集成块内的DDV阀上，DDV阀接收指令减少进油量，使脉动油压降低，错油门下移，使油动机油缸下腔接通排油，上腔接通压力油，在上腔油压力及蒸汽力的作用下，阀门关小，油动机行程反馈装置将其行程信 反馈至计算机。

反之，在电 出现增负荷时汽轮机的转速低于目标转速，经过计算输出到DDV阀上，DDV阀增大进油，使脉动油压升高，错油门上移，使油动机油缸下腔接通压力油，上腔接通排油，则下腔油压力克服蒸汽力作用使阀门开大，油动机行程反馈装置将其行程信 反馈至计算机。

结论

这样设计的DEH系统能够在电 负荷大幅度波动时快速响应快、EH系统快速动作，较好地适应了外 变化带来的负荷波动，能够满足孤 运行的电负荷变化要求。