DEH系统电源故障分析处理与预控

DEH系统电源故障分析处理与预控

孟丹

中电永新运营有限公司

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电机组的应用也越来越广泛。在现代电力系统中，有功测量对于发电机组的稳定运行和供电可靠性至关重要。有功信号是实时监测电力系统负荷状况的关键指标之一。DEH（DigitalElectro-Hydraulic）系统是汽轮发电机组一种常用的负荷控制系统，是汽轮机启动、停止、转速控制、功率控制、机组正常运行和事故工况下的调节控制器，在电厂控制系统中有着十分重要的地位，而有功信号的准确性和可靠性将直接影响到DEH系统是否能够正确对发电机组进行调节和控制，对于发电机组运行和安全至关重要。

关键词：DEH；电源故障；预控

引言

火电厂汽轮机控制采用数字电液调节（Digital Electro-Hydraulic，DEH）系统，该系统主要具有汽轮机阀门控制、转速控制、汽轮机监视及保护等功能，即从汽机挂闸、冲转、暖机、进汽阀切换、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个过程，同时具备防止汽机超速的保护逻辑。DEH 控制功能分别由两对冗余的控制器实现，即超速保护、基本控制。这两部分既相互独立，同时又通过控制总线交换控制信息或状态。DEH 阀门控制指令信号经伺服阀放大器放大后输出电流信号，通过伺服阀转换为液压信号来控制高压抗燃油进入和排出阀门的油缸，使活塞上移或下移从而实现阀门的开、关动作，阀门位置反馈装置由线性可变差动传感器（Linear Variable Differential Transducer，LVDT）回送位置信号实现阀门闭环控制。

1设备及存在的问题

（1）当弹簧力不足，不能克服滑阀的摩擦力时，就会产生拒动现象，故造成突然动作。（2）由于电液转换器为动圈式的，力量小，克服摩擦力小，容易出现卡涩现象。（3）此电液转换器的环节多：线圈带动小阀，小阀带动大阀，大阀带动杠杆，杠杆带动滑阀等。（4）电液转换器的动态响应时间长，易卡涩。（5）电液转换器与错油门滑阀的对中性不好，产生拒动。虽然该液压控制系统配有独立控制油源，但也只是提供进入电液转换器SVA9的控制油压，而油动机的工作油压仍为主油泵的供油，由于该油源对油质的清洁度无法保证，一样会带来油动机卡涩迟缓的问题。同时整套伺服机构（油动机+SVA9）都无法满足阀门的阻力特性的要求，从而导致冲转时由于调节系统的稳定性差，调节精度差带来的转速波动大，从而加大了机组并列难度。

2DEH系统电源故障分析

（1）不满足火电厂热工系统可靠性配置、防止电力生产事故的二十五项重点要求等相关规程的要求：热工重要保护及调节信号必须设置三重冗余配置。（2）功率变送器任何一台本身故障，不便于在线更换，存在安全风险。（3）功率变送器至DEH模拟量由于某种原因增高或者冒尖时， 由于1-6号机组DEH控制系统没有设置阀控调节方式，无法实现开环调节，将会导致汽轮机调阀、主汽压力大幅摆动，机组各调节参数异常，从而致使机组停运或造成设备损坏，严重影响机组安全稳定运行。（4)设备维护管理不够深入，对设备非停事件影响的严重性认识不足，停机检修仅做冗余切换试验及输出电压测量，未能检测电源模件性能变化，及时发现电源下降的安全隐患。

3电源可靠性预控

3.1电源配置需合理

电源配置的可靠性需要人员持续关注，双路电源设计，经常为一路保安和一路 UPS，但均来自同一段保安段电源。当该段保安电源故障时就会直接导致 DCS、DEH、ETS、TSI 等系统失电，因此要保证二路电源来自非同一段电源，防止因共用的保安段电源故障，UPS 装置切换故障或二路电源间的切换开关故障时，导致控制系统两路电源失去。对于保护联锁回路失电控制的设备，如 AST 电磁阀、磨煤机出口闸阀、抽气逆止门、循泵出口蝶阀等，若采用交流电磁阀控制，应保证电源的切换时间满足快速电磁阀的切换要求。

3.2方案设计

在机组协调控制方式下，为维持机组负荷，调门动作较为频繁，可导致 LVDT 反馈杆变形，从而导致测量的阀位值出现偏差，为有效地解决机组运行过程中指令反馈偏差大的问题，方案设计流程如下：增加滑套与万向节，滑套具有中心孔，中心孔与移动端同轴设置，拉杆穿过中心孔，且拉杆与滑套可移动连接，设置滑套之后，滑套的中心孔与移动端同轴设置，可使得拉杆也与移动端同轴设置，工作过程中，保证拉杆在移动端的轴线方向移动，以在移动端的轴线方向驱动移动端，可避免移动端偏移，从而避免位移传感器的移动端与内部结构件之间由于偏移造成的磨损，同时可避免移动端偏移对位移传感器的其他结构件产生较大的应力，从而有效防止因应力集中导致位移传感器的结构件断裂。

3.3关注UPS切换试验

目前 UPS 装置回路切换试验，通过断电切换的方法进行，但在运行中出现电源切换很可能发生在低电压时，正常电压下的断电切换成功，不等于电压低发生切换时控制系统能正常工作。因此，检修期间需做好冗余电源的切换试验工作，规范电源切换试验方法，明确质量验收标准。

3.4DCS逻辑的优化

由模拟量采集块送至“三取二”比较块的三路功率值参与比较，取中间值作为实际功率值参与机组转速和功率的自动调节。此时某一路功率变送器至DEH控制柜模拟量信号出现断线故障时，“三取二”比较块接收到来自模拟量采集块的报警信号，“三取二”比较块出口该路功率的品质报警，同时该功率值维持断线前的功率值参与三取中的比较，不再触发偏差报警；当某一路功率变送器至DEH控制柜模拟量信号收到干扰或者其他原因功率出现较大波动时，仍然以当前实际值参与三取中的比较，当功率波动幅值超过40MW时触发偏差报警，一路功率值功率值的大幅度波动不再影响DEH系统的调节，有效避免了一路功率值大幅度增高时DEH系统异常调节导致机组非停的可能。

3.5加强电源装置硬件管理

UPS 装置、双路电源切换装置和各控制系统电源模块均为电子硬件设备，这些部件可称之为发热部件，发热部件中的某些元器件的工作动态电流和工作温度要高于其它电子硬件设备，发热部件的寿命通常要短于其它电子硬件设备。控制系统硬件劣化情况检验，目前没有具体的方法和标准，都是通过硬件故障后更换，这给机组的安全稳定运行带来了不确定性，在此建议 ：1）应建立电源部件定期电压测试制度，确保热控控制系统电源满足硬件设备厂家的技术指标要求。2） 建立电源记录台账，通过台账溯源比较数据的变化，提前发现电源设备的性能变化。3）建立电源故障统计台账，通过故障率逐年增加情况分析判断，同时结合电源记录台账溯源比较数据的变化，实施电源模件在故障发生前定期更换。4）涉及到机组主保护控制系统的电源模块应记录电源的使用年限，建议在 5 年～ 8 年内定期更换。

结语

随着自动化程度的日益提高，大型火力发电机组对控制系统的依赖性也越来越高。电源可靠性是 DEH 及热控系统可靠性的基础。在日常维护中要加强相关方面问题的排查，定期组织巡检并对汽轮机各个调阀相关参数进行记录，比如阀门开度、VC卡输出电压等，通过历史趋势进行分析判断，发现问题及早处理，防止事故进一步扩大。

参考文献

[1]刘友亮,杨晓东,刁怀礼.DEH系统电源模块故障导致机组跳闸事件分析[J].电力安全技术,2015,17(07):22-23.

[2]李爱红,朱建峰.DEH系统常见故障分析及处理[J].中国电力教育,2006(S3):200-203.

[3]殷海峰，电厂DEH系统常见故障分析与处理[J].设备管理与改造，2020（20）：60-61.