论述汽轮机DEH系统一次调频的若干研究

论述汽轮机DEH系统一次调频的若干研究

傅国刚

南山集团有限公司山东龙口265713

摘要：本文主要针对汽轮机DEH系统一次调频展开分析，思考了汽轮机DEH系统一次调频的一些关键性的问题和重点需要思考的问题，希望可以为今后的研究提供借鉴。

关键词：汽轮机;DEH系统;一次调频

前言

随着我国经济的快速发展，汽轮机的发展也极为快速，所以，当前为了进一步提高汽轮机的使用效果，有必要对汽轮机DEH系统一次调频的各个方面和各个环节进行分析。

1、汽轮机DEH概述

汽轮机DEH系统具有自动调节、程序控制、监视、保护等方面的功能。主要功能如下：转速控制、负荷控制、主汽压控制、同步控制、协调控制、快速减负荷、OPC控制、工况监视、汽轮机热应力计算和监视、阀门管理、阀门在线试验、超速保护、ATC自启停控制等。

EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置、油管路系统构成。组成供油装置的构件有：油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器、EH油箱加热器、EH端子箱和一些实时显示油位、油温、油压等信息的标准设备以及一套抗燃油再生过滤系统和自循环冷却系统。该装置主要为控制部分提供液压动力，保持液压油的运行特性。由此可见，DEH液压调速控制系统的安全运行是确保整机安全运行的重要前提。

2、汽轮机DEH系统的基本结构组成

数字式电液调速系统DEH主要由五个部分组成，具体分析如下：

2.1电子控制器

电子控制器实际上是一个具有微型计算机功能的小型控制系统，内含完整的I/O接口，模数转换通道，以及必要的控制输出模块、电源模块等。电子控制器的主要功能是接收来自汽轮机控制系统中的给定的或者反馈信号，经过模数转换或者电气隔离输出一定格式规范的控制信号，用于控制后向通道中的主汽阀调节装置，实现对汽轮机相关阀门的控制。

2.2操作系统

操作系统实际上就是完成人机交互功能的窗口，操作系统主要由操作盘、图像显示窗口及键盘等构建组成。操作系统用于实现人机对话及必要的控制操作功能。对DEH系统的通信功能的设置也是在操作系统中完成的。

2.3油系统

油系统主要包括高压油控制系统和润滑油系统，二者是完全独立分开的。高压油控制系统主要是为汽轮机控制系统提供必要的动力，它主要接收来自操作盘或者来自电子控制器发出的调节指令，以实现对控制系统供油动力压力的调节。润滑油系统主要实现对DEH控制系统的润滑，为润滑系统提供透平油。

2.4执行机构

执行机构主要接收来自操作盘或者电子控制器发出的控制指令，将其转换为模拟量驱动指令，并驱动执行机构完成相应的控制动作。执行机构主要包括电液伺服阀、伺服阀放大器，具有驱动能力的油动机组，主要负责完成对高压调节气阀和中压调节气阀的驱动控制。

2.5保护系统

保护系统主要用于实现对DEH控制系统的保护，分为电路保护、油路保护及其他常规控制保护。保护系统主要采用电磁阀实现保护功能，根据DEH系统中的电流、电压、油压等参数的实时监测结果发出相应的保护动作，确保整个DEH系统的稳定可靠工作。

3、DEH一次调频功能的实现

在国内汽轮机DEH系统中，一次调频功能一般利用DEH的功率开环和有功功率来调控负荷。

DEH一次调频功能是先将汽轮机转速额定值与实际值的差转化为负荷值，再将其进一步叠加在控制回路中，其中汽轮机的额定转速为3000r/min。换而言之，汽轮机的转速差值在转化为负荷值的过程中利用了一个折线函数f（x），然后通过修正处理，再在DEH给定功率上进行直接叠加，从而实现对调门开度进行控制。其中，一次调频的修正值包括转速不等率δ、发电机组特征等要素；在设定折线函数f（x）时，应以发电机组一次调频的预设值为依据，即：死区（AMFRQDEAD）为±2r/min及其对应负荷为0；调频转速差的极值AMFRQMIN、AMFRQMAX为±17r/min及其对应调频负荷的极值△N为额定负荷的10%；调频负荷值在±2-17r/min区间呈线性关系。一般来讲，可在3%-6%区间修改转速的不等率δ，其中在相同频差下，δ值与汽轮机调门变化幅值呈负相关。

另外，在协调情况下，汽轮机DEH一次调频又将表现出如下情况：发电机组一般在正常运行中会投入机炉协调，此时汽轮机将变成一个执行结构，而在DCS的协调逻辑中，一次调频逻辑的加入并不代表DEH一次调频无用，下面将进一步分析这一论断：在协调的一次调频下，汽轮机的响应时间无法满足“负荷值在2min内达到规定标准并保持稳定”的要求，因此DEH也应参与调节，即先修正折线函数f（x），再将输出值转化为阀位，最后再将其加在总阀位的给定上。如此一来，当频差超出±2r/min，DEH将快速做出响应，并通过协调指令的引导，逐渐恢复稳定。

综上，汽轮机DEH系统一次调频是维护电网稳定的重要手段。因此，在满足DEH一次调频的投入条件下，可采取如下措施来提高一次调频的控制精度和控制系统的稳定性：一是在DEH系统中，通过缩短其信号的延迟时间，可实现对一次调频动态响应的有效改善，具体做法为：独立完成系统的一次调频转速反馈回路算法。二是在一次调频中，适当进行转速微分调节，可改善其动态响应，具体做法为：在伺服模件上加入测速模件的转速微分信号，以发挥硬件转速的微分调节作用。三是为了改善系统的动态响应，可通过缩短油动机的时间来实现，具体做法为：调大伺服控制的开环。四是当一次调频的死区过大时，将会对频率的稳定性产生不利影响，因此应按需对一次调频的死区进行缩小处理。

汽轮机数字电液控制系统(DEH)建模与仿真是研究汽轮机控制品质、部件故障对系统的影响、故障诊断和技术培训等的有效技术手段。面向物理对象的建模是一种以物理对象为中心的建模方法，所谓物理对象即实际系统的组成部件。DEH系统高压汽门执行机构，建模时将实际系统按功能组成部件划分为电液伺服阀、油动机、伺服放大器、快速卸载阀、线性位移差动变送器等一组相互独立的物理对象，对于每个物理对象分别进行建模，描述各物理对象模型的方程式应该以一种中性的形式表达，即采用无因果联系建模，这样建立起的虚拟物理对象相互对立，没有依赖关系，每个物理对象都封装了自身的数据、特性和结构。用户在使用时，直接将各虚拟物理对象按照实际系统流程那样连接起来，就可以建立起需要的系统仿真模型，这样用户只需熟悉实际系统的组成部件和连接关系，知道各组成对象的结构参数数据，就可以进行系统建模仿真，而不必考虑各种数学关系式，不必考虑计算的顺序。

汽轮机是广泛应用在火力发电厂、水力发电厂等热工循环控制组中的重要热工设备之一，对汽轮机的优化控制直接影响到整个热工循环控制的效率及控制系统的可靠性。本论文结合目前国内电厂中广泛使用的基于串级PID控制实现的汽轮机DEH系统进行了参数优化探讨，并结合实际的应用给出了优化的具体方案，对于进一步提高汽轮机的参数化设计及其控制系统的设计、提高控制系统的热工循环效率及控制的稳定性和可靠性，都有着较好的理论指导和借鉴意义。

4、结束语

综上所述，针对汽轮机DEH系统一次调频的各个环节的要点问题，本文进行了进一步的总结，提出了要求和对策，希望可以为今后的汽轮机DEH系统一次调频的研究提供借鉴。

参考文献：

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[2]刘婧艳.基于DCS汽轮机DEH控制系统的优化研究分析[J].价值工程，2016（28）.89