DEH 汽轮机控制系统与DCS 系统的集成技术研究

一、汽轮机DEH 控制系统的原理及特征

汽轮机 DEH 控制系统作为 DCS 控制系统的基本组成部分，同时也是汽轮机组的大脑和心脏，使用电驱动油动机来控制阀门开度，而且是专门用来调节汽轮机的转速并使之维持稳定。汽轮机DCS 控制系统的工作原理是，由自动数字调节系统(或操作人员)发出调节指令的电信号经过电液转换器，使油动机的液压缸与高压油相互连通，从而实现驱动油动机的运作，以达到相关调节的目的；而当系统的调节达到相应的要求后，系统的反馈装置使调节过程自动停止。DEH 控制系统具有数字系统的灵活性、模拟系统的快速性和液压系统的可靠性。它的运用不仅使得高、中压调门的控制精度得到相应的提高，而且还为CCS 协调控制的实现及整个机组的控制水平的提高提供了基本保障，从而更有利于汽轮机的运行。

二、基于DCS 汽轮机DEH 控制系统结构组成

1、调节系统该系统的作用表现在获取系统所需的静态特性、保证汽轮机组的稳定运行两个方面。调节系统按系统组成环节功能的不同可划分为控制器和执行器两部分，其中，控制器执行系统控制策略相关运算的操作，而执行器则是根据控制器(调节器)的运算结果来驱动、定位相关的调节机构。

2、保安系统该系统的作用表现在，当汽轮机组的运行出现状况时维护相关机组的安全。它是汽轮机DEH 控制系统必不可少的部分，主要包括危急遮断系统、急速保护系统、挂闸系统及各种试验系统。

三、基于DCS 汽轮机DEH 控制系统的优化

1、阀门管理的优化阀门管理，在汽轮机 DEH 控制系统中占据着十分重要的地位。因为无论是汽轮机启动时的转速控制，还是汽轮机正常工作时负荷的调节和主蒸汽压力的控制，都需要通过控制汽轮机高、中压调节阀和高压主汽门的阀位来实现的。阀门管理的突出作用表现为：在操作人员的参与下，将从系统调节器输出的蒸汽流量控制信号转换为相关阀门开度的请求值，并依据汽轮机组的安全、变负荷的要求和运行的经济性来实现单阀、顺序阀相关控制方式间的相互切换。阀门管理功能作为汽轮机DEH控制系统的重要功能，精确确定阀门开度指令和负荷指令之间的关系是机组稳定运行的基础保证，而且对于系统的操作和维护具有重要意义。因此，阀门管理的优化可从以下两方面着手进行。根据汽轮机DEH 控制系统运行的实际要求，对阀门管理设计单阀控制和多阀控制两种控制方式。其中，单阀控制方式为一般冷态启动或带基本负荷运行，将高压阀门进行节流管理，要求全周进汽：而多阀控制方式为机组带部分负荷运行，要求部分进汽：并且二者间可以进行无干扰的切换操作。

2、电源系统的优化。汽轮机 DEH 控制系统的安全可靠性直接影响整个发电系统运行的安全可靠性。而电源系统作为汽轮机DEH 控制系统的重要组成部分，其运行的安全性、可靠性及稳定性也成为汽轮机DEH 控制系统可靠运行的基础和保障。由于电源系统向汽轮机 DEH 控制系统设备提应电源，关系到系统能否正常运行，一旦系统的供电电源模块出现故障，容易烧毁系统卡件、热控DPU 电源等相关设备，甚至可能直接造成汽轮机组的停机。因此，汽轮机DEH 控制系统单独设计供电系统，并采用合理的电源供电方式，对保证机组的安全、稳定和经济的运行具有重要意义。电源系统的优化可采用以下两个方法。 ① 更换质量相对可靠的新型电源。汽轮机DEH 控制系统的电源一般都是由于集成度过高而导致故障频繁发生的，因此针对这种情况应直接更换质量相对可靠的新型电源。新型电源在电子线路上做了一些改进，使得平均无故障时间得到延长，从而保证了系统可靠性。 ② 改进系统的供电方式。当MPS 卡的电源从系统中的13V 电源分离出去，同时采用其他更可靠的电源进行供电时，一定程度上，不仅可以使13V电源的负担得到减轻，而且使得MPS 卡供电的可靠性和稳定性随之得到相应的提高。因此进行更换MPS 卡、并直接采用220V 交流的供电方式，是电源系统优化的有效方法。另外，电源系统采用冗余配置的方法，大大降低了汽轮机DEH 控制系统的误动作率。

3、挂闸系统的优化。汽轮机的挂闸是汽轮机 DEH 控制系统最基本的应用操作环节，其系统能否正常运行直接影响汽轮机运行的安全经济性。通过汽轮机挂闸的操作油路与控制逻辑的分析，造成汽轮机挂闸系统的异常的因素有两方面，即挂闸操作过程中汽轮机跳闸信号的出现、低压保安油压与挂闸油压的建立。其中，造成汽轮机挂闸系统异常的根本原因是挂闸操作过程中低压保安油压与挂闸油压不能正常稳定的建立。因此，最终可知引起汽轮机挂闸系统异常的最根本原因是透平油油质问题和危急遮断器滑阀上移缓慢的问题。根据挂闸异常出现的最根本原因，对挂闸系统实施优化的措施可从以下两方面进行： ① 提高挂闸系统中油系统清洗的积极性。通过透平油体外循环的加强，以提高油质的清洁度，从而避免挂闸系统异常问题的出现。 ② 提高挂闸系统逻辑设计修改的积极性。通过对复位电磁阀(1W)的带电复位时间进行适当的延长调整，以保证危急遮断器滑阀到达上止点的时间足够；而待系统挂闸指令发出后，挂闸的控制回路检测到低压保安油的建立，同时适当的延时使复位电磁阀(1W)失电。

4、调节系统的优化。为了实现汽轮机DEH 控制系统控制功能的优化，可采取的相关措施具体如下： ① 对于调节系统中的控制器，运用纯电调式的数字式控制器； ② 对于系统的供油，采用低压的透平油，无需配置独立的油动机，由系统机组的供油系统供应即可； ③ 对于系统中油动机的位置，采用LVDT(位移传感器)的反馈回路，可有效减少伺服系统的迟缓率，并使得伺服系统的定位精确度得到相应的提高，因而，在克服伺服回路内部各种干扰的同时，也可使整个汽轮机DEH 控制系统的稳定性、控制的精确度得到有效地提高； ④ 对于电液调节装置和执行机构的接口，电液转换装置可采用无滑阀卡涩部件且抗油污染性能良好。

结语：

随着DCS 控制系统的迅速发展和基于DCS 汽轮机DEH 控制系统普遍运用，结合相应的现实需求情况，不断优化系统的功能及相关硬、软件结构，将系统的可靠性、安全性及经济性不断地提高，使其实用性更强，以符合生产领域发展的实际要求。

参考文献：

［1］黄志晶.DEH 系统改造中的控制逻辑优化［J］.工业控制计算机，2023，30（10）：17-19

［2］张伟伟.西门子 T3000 系统通讯故障案例分析及应急预案［J］.机电工程技术，2023，45（12）：19-23.