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宁电1000MW机组DEH功能简介

摘要：本文介绍了数字电液控制系统在宁海电厂二期百万机组上的应用，详细阐述了转速/负荷控制，X准则，汽轮机自启动等核心控制策略以及具体的实现方法，对于大型火力发电机组DEH系统的运行和维护有一定的借鉴意义。 关键词：数字电液控制系统，X准则，压力控制器

1 系统概述

宁海电厂二期工程装机容量为2×1000MW，汽轮机为上海汽轮机有限公司与德国西门子公司合作生产制造的 1000MW 超超临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。汽轮机本体通流部分由高、中、低压三部分组成，汽轮机采用全周进汽、滑压运行的调节方式，同时采用补汽阀技术，改善汽轮机的调频性能。全机设有两只高压主汽门、两只高压调节汽门、一只补汽调节阀、两只中压主汽门和两只中压调节汽门，补汽调节阀分别由相应管路从高压主汽阀后引至高压第 5 级动叶后，补汽调节阀与主、中压调节汽门一样，均是由高压调节油通过伺服阀进行控制。

汽轮机的数字电液控制系统DEH，即Digital Electro-Hydraulic Control System 的缩写。宁海电厂二期的DEH系统采用西门子公司的 T3000 控制系统，它是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个电站生产过程的控制系统。液压部分是采用高压抗燃油的电液伺服控制系统。DEH系统采集汽轮机及其相关设备的状态，接受来自汽轮机组的反馈信号（转速、功率、主蒸汽压力等）及运行人员的指令，经过计算机控制系统组态软件的判断和分析，而后发出控制指令，输出信号至伺服油动机，通过电液转换机构（伺服阀、伺服放大器）将指令信号转换为液压执行机构能够执行的液压信号，改变主汽阀和调节汽阀的位置，从而改变进汽量，完成对汽轮机的转速及负荷实时控制，同时参与电网一次调频。T3000 控制系统同时也提供了汽轮发电机组跳闸保护功能（ETS）。

2蒸汽阀门控制模块

宁电B厂DEH控制系统的蒸汽阀门控制逻辑是DEH系统最主要的模块，他分以下几个部分：转速/负荷控制器、启动限制控制器(TAB)、自动阀门试验(ATT)、压力控制器、高排温度控制器。 2.1转速/负荷控制器。

转速/负荷控制器具有升速率监视、同步功能、变负荷、甩负荷控制、频率控制等功能。

转速闭环控制是DEH在并网前的基本控制功能，其中有转速给定控制逻辑、临界转速识别与控制逻辑、超速试验控制逻辑等。自动升速是指DEH根据高压内缸金属温度自动从冷态、温态、热态或极热态四条升速曲线中选择相应的升速率，并自动确定低速暖机和中速暖机的转速及暖机停留时间，自动冲转直到3000rpm定速。

负荷控制器采用汽轮机允许的负荷率升负荷。负荷可以由运行人员手动设定，或由外部系统（协调控制器或负荷分配器）自动设定，最大的升降负荷率根据锅炉能力，同时还受应力（TSE）限制。在锅炉故障时或负荷指令变化太快，则由应力限制器对汽轮机控制阀进行节流。为了改善动态稳定性，负荷设定值的比例系数可调，并对负荷控制器直接进行控制。

同期方式是转速控制阶段的一种特殊运行方式，根据电气同期装置来的同期增减信号调整汽轮机的转速，采集发电机出口电压交流信号和电网电压交流信号，通过幅值比较，控制励磁机电压增或减，最后进行相位比较控制发电机主开关闭合，实现同期并网。

机组并网后，进入负荷控制阶段，在负荷控制回路投入时，目标和给定值均以MW形式表示。在设定目标后，给定值自动以设定的负荷率向目标值逼近。给定值与实际值之差，经PI调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度。 2.2启动限制控制器(TAB)

汽轮机启动装置（TAB)的功能主要是确保汽轮机具有阀门开启/关闭的正确指令，确保汽轮机的安全运行及停机。启动装置实际上是一个设定值调整器，根据设定值的不同，巧妙实现了汽机的复置过程，反过来则还具备保护功能。

在起动前，当遮断信号释放时，启动装置将阀位信号置零，保证调节阀可靠关闭。在汽轮机启动时，起动装置TAB的信号开始升高，使转速控制器进行转速控制，当汽机达到正常速度，并且发电机已同步，起动装置设定在100%位置，这样主控制器信号不再受限制。 2.3自动阀门试验(ATT) 模块

自动阀门试验(ATT) 模块主要功能是确认汽轮机设备的可靠性，阀门试验分

为严密性试验和在线活动试验两部分。阀门试验的严密性的目的是检验各个阀门的严密程度，在线活动试验在于检验阀门及执行机构的灵活程度，防止卡涩。自动阀门试验(ATT) 模块在机组运行期间，可以选择单个阀门进行线活动试验，当故障时，自动退出试验。自动阀门试验(ATT) 模块还可以测阀门的最大关闭时间。 2.4主汽压力控制器模块

主气压力控制器有两个方式，压力限制方式和初压控制方式。

压力限制方式时，负荷控制仍起作用，压力控制器仅是作为限制器，在主蒸汽压力降低时支持锅炉压力控制，如果主蒸汽压力低于某个可调限制值，如低于正常压力10bar，汽机调节阀将节流以防止主蒸汽压力进一步降低，在此方式压力会很快恢复。

压力限制方式是单向的汽压限制功能，当机前主蒸汽压力由于某种原因降低到汽压保护限值以下时，DEH将强迫高压调节阀关小，使汽压得以恢复；当汽压恢复到保护限值之上时（主蒸汽压力大于限值0.07MPa），调节阀便不再关小，DEH继续原先的调节控制。汽压保护动作期间，高压调节阀关小，汽机负荷必然也随之减小，出现实际负荷小于给定的现象。为了避免因汽压保护动作使阀门完全关闭，当通过高压调节阀的蒸汽流量小于额定流量的10%时，自动解除汽压保护动作，即阀门不再继续关小，维持10%流量的开度。

初压控制方式，当从压力限制方式切到初始压力方式，转速/负荷控制器切换到压力控制器，此时负荷保持不变，在初始压力方式，HP压力由调节阀控制维持在某个设定值，即锅炉负荷的变化使汽机调节阀位变化。 2.5高压缸排汽温度控制器

高压缸排汽温度控制器是一个限制控制器，当高压缸排汽温度超过定值时，控制器输出负值，使中压调门朝关闭方向偏移，它通过中压调门的开度来控制蒸汽流量，从而使高压缸排汽温度不出现不允许的值。运行人员可在OM画面上选择该功能是否投入。

3 应力计算及温度准则

3.1应力监视（TSE）模块

用于计算及监视汽机热应力，通过温差来决定相应部件的热应力，将此温差与允许温差比较来计算允许的温升率，并设定指令控制点，使机组的转速和负荷