DEH在300 MW机组的运用及存在问题分析

吉永财

DEH在300 MW机组的运用及存在问题分析

吉永财

(山西兴能发电有限责任公司，山西 古交 030200)

介绍了古交电厂300 MW机组高压抗燃油数字电液控制系统(DEH)的组成及主要功能。汽轮机的DEH系统采用的是东方汽轮机厂与美国西屋公司合作生产的DEH电调型汽轮机数字电液控制系统。针对古交电厂调试及运行中存在的问题，提出了改进措施，使系统功能更趋完善，可靠性增加。实践证明，改进效果良好。分析了DEH系统运行中的一些常见故障及产生的原因并推荐了常规的处理方法，对电厂运行检修人员正确使用和维护DEH系统具有指导作用。

数字电液控制系统(DEH);阀定位卡;位移传感器;故障现象;处理方法

古交电厂300 MW机组高压抗燃油数字电液控制系统(DEH)包括汽轮机控制液压系统和电控系统两部分。液压控制系统作为调节系统的动力单元，用于驱动阀门，使阀门的开度指令按着阀门的指令而改变;电控部分实现各种控制功能，如转速控制、功率控制、阀位控制等，并最终形成各个阀门的阀位指令。该厂气轮机高压缸配有4个高压调节阀。中压进汽口配有2个中压调节汽阀与1个高压主汽阀，用电液伺服阀和DEH的微机接口卡实现连续模拟量控制。其余2个中压主汽阀和1个高压主汽阀采用电磁阀与DEH接口实现两位式开关量控制。气轮机控制系统包括：监测系统(TSI)和控制系统(DEH)。

1 DEH控制系统的组成

DEH系统由电控和电液系统(Electronic Hydraulic)组成，简称EH系统。EH液压控制系统的组成：供油系统、液压执行机构、危机遮断系统。

1)供油系统。该厂供油系统是抗燃油EH主要组成：主油泵、循环油泵、再生泵、冷却系统、加热器、畜能器、EH油箱。

2)液压执行机构。该厂液压执行机构共10套：高压主气阀2套，高压调节阀4套，中压主气阀2套，中压调节阀2套;其中高压主气阀2套，高压调节阀，中压调节阀，接受DEH来的4－20MA电信号通过电液伺服阀转换为液压信号实现连续控制相应阀门，属于调节式执行机构。各执行器由油动机，电液伺服阀，快关遮断电磁阀，卸荷阀，线性差动变送器LVDT等组成。其中，高压主气阀和中压主气阀执行机构通过快关电磁阀实现阀门全关全开，属于两位式执行机构。各执行器由油动机，快关电磁阀，卸荷阀，实验电磁阀，行程开关等组成。阀门配置见图1。

图1 阀门配置示意图

3)危机遮断系统。危机遮断系统也就是汽轮机的保护系统，为了保证汽轮机的正常运行，当汽轮机检测系统TSI检测到参数达到保护值时，汽轮机保护动作跳闸，汽轮机快速关闭所有进汽阀。危机遮断系统分为低压保安系统(低压遮断系统)和高压遮断系统。低压保安系统由危机遮断装置，危机遮断器，机械遮断电磁铁3YV，复位实验阀组，导油环，手动停机机构等组成。高压遮断系统由高压遮断电磁阀实现。

2 超速保护和ETS遮断

1)超速保护是汽轮机保护中最为重要的保护之一，如果不能控制汽轮机的转速，当汽轮机超出规定转速时，保护不能及时动作可能导致汽轮机的飞车。汽轮机超速保护分为103%、110%，和机械超速保护。古交电厂OPC 103%超速保护由2只超速遮断电磁阀5AYV和5BYV专用于OPC超速保护控制，当汽轮机的转速高于额定转速的103%时，经过逻辑判断后激活电磁阀5AYV和5BYV使其带电动作，从而接通OPC超速油和无压回油，使所有调节阀快速关闭防止继续超速。103%超速保护是电气110%超速和机械超速保护的预保护，无论是处于速度控制阶段还是负荷控制阶段，一旦检测到超过103%，系统将发出高压、中压调节汽阀的请求信号快速关闭调节阀，当汽轮机转速低于103%时调节阀开启。110%超速保护是：转速达到额定转速110%时保护动作，高压遮断电磁阀6YV－9YV和机械遮断电磁阀同时动作跳闸，汽轮机关闭所有进汽阀门。此保护的动作使用了两套双重保护，分别是DEH继电器硬回路和DCS逻辑软回路控制。在做电气110%超速和机械超速时，OPC保护必须切除。机械超速保护是：当汽轮机的转速高于额定转速的110%～111%时低压保安系统中飞环飞出，使危机遮断装置的撑勾脱扣卸掉高压抗燃油压力油，快速关闭所有进汽阀，实现汽轮机打闸停机。

2)喷油实验。为了确保超速保护的可靠性，一般都设有超速实验，在做超速实验之前为了确保实验的安全性，先做喷油实验。喷油实验图见图2。在飞环喷油试验情况下，如图2所示，喷油实验ON后，点击GO，首先4YV电磁阀带电动作遮断高压安全油与无压回油的管道，当ZS4开关信号闭合时，说明油路已经遮断，这时喷油实验电磁阀2YV动作，开始喷油使飞环击出，ZS2跳闸信号闭合这时喷油实验完成，复位电磁阀1YV带电重新挂闸。

图2 喷油实验图

3)ETS遮断保护。ETS遮断包括低压保安和高压遮断电磁阀等组成。高压遮断系统由1个带有4只自动停机遮断电磁阀6YV、7YV、8YV、9YV和2只超速保护电磁阀5AYV和5BYV的危急遮断控制块、隔膜阀、2个单向阀和5只压力开关等组成。4只高压遮断电磁阀6YV、7YV、8YV、9YV接受ETS的停机信号。正常运行中高压遮断电磁阀关闭，线圈常带电。高压遮断电磁阀两两串联后并联，必须每组中的一个动作后才遮断。当汽轮机的保护条件满足时，高压遮断电磁阀失电动作快速卸掉安全油，关闭所有进汽阀门，实现汽轮机跳闸。高压遮断电磁阀示意图见图3。

图3 高压遮断电磁阀示意图

3 一次调频投入后对机组的影响

根据古交电厂300 MW机组按相当于20 MW扰动幅度(6.67%额定负荷)所做的汽机调门扰动和锅炉负荷指令扰动的机组响应特性试验，进行分析，得出以下结论。

1)机组调门阶跃时，汽压变化速率只在初始瞬间较大 0.1 ～0.2 MPa/s，平滑段汽压变化率均在0.35 MPa/min以下;汽压变化幅度很大，当负荷变化13～24 MW 时，汽压变化幅度达1.1～1.8 MPa。汽压变化幅度过大，会对机组稳定性产生影响;但限制汽压变化幅度过多，也会影响机组的一次调频能力。

2)在汽包水位自动投入状态下，水位波动并不大，在±40 mm范围内。

3)机组调门阶跃时，主汽温变化不大。阶跃开调门，主汽温先下降后上升，稳定值与阶跃前略有上升;阶跃关调门，主汽温先上升后下降，稳定值与阶跃前略有下降;总体变化幅度不大，在3℃ ～4℃以内。

4)机组调门阶跃时，再热汽温变化不大。阶跃开关调门，再热汽温均略有下降，总体变化幅度不大，在4℃ ～5℃以内。

5)机组调门阶跃时，高压第一级温差变化较大。阶跃开关调门，高压第一级汽温变化较大，从而使高压第一级汽温与金属温度的温差变化较大，对汽机热应力有一定影响。尤其在关调门动作时，第一级汽温是呈下降趋势，低负荷工况有可能出现负温差，产生负应力，而汽轮机承受负应力的能力相对弱的多，应进一步加以关注。

6)在汽机调门凸轮特性拟合不好的区段，产生负荷超调现象。

7)锅炉燃烧率试验的纯迟延响应时间约为2.5 min。

在以上试验过程中，分别记录机组有功功率、主汽压力和温度、调节级压力和温度、第一级金属温度、汽机参考指令、调门开度、汽包水位、蒸汽流量、给水流量、除氧器水位、燃料量、风量等主要参数的变化，分析机组的响应特性。

4 DEH运行中出现的问题分析及处理过程

1)故障现象：机组调试中做DEH阀门活动时有部分调门不动作。故障处理过程：检查DEH控制柜发现阀门定位卡VP卡上指示“I”灯亮，说明此卡件出现内部故障，当“I”灯亮后该卡禁止操作。经过查阅OVATION手册中I灯亮的原因，发现VP卡有机组从并网到脱网后，硬件快速输出关闭汽门的功能，由于没有组态该功能，系统一直处于扫描该点状态，所以出现“I”灯亮报警。短接A17－A4、A18－B4后报警消除，所有阀门动作正常。

2)故障现象：机组调试过程中出现过保护拒动。汽轮机在冲转过程中其中一个轴振值超过保护定值，虽然DEH首出的画面中显示机组跳闸，但实际汽轮机没有跳闸，后来运行人员就地手打停机。故障处理过程：经过线路检查，发现ETS控制柜开关量输出模块电源DC24 V电源保险熔断，导致ETS继电器柜中24 V继电器未动作，未能把停机信号送到高压遮断电磁阀和机械遮断电磁铁及各个快关电磁阀上，最终未能实现电气打闸。具体整改措施如下：a)增加1套停机硬回路。重运行操作盘并拉1根电缆直接到DEH机柜的停机继电器上，实现了运行手打电气停机，以解决应急问题。b)增加ETS控制机柜开关量输出模块。c)增加报警。在BTG的声光报警中增加失去DC110 V和DC24 V电源报警，同时在DEH画面中软回路也增加此报警。

3)故障现象：#2机组做主机保护传动试验时，每次打闸后都要就地手动拉停机杠杆，ZS2停机信号才能返回。发现每次跳机后电磁阀3YV没有动作(3YV带电动作后弹起，平时是放下的)。故障处理过程：首先测量去3YV电磁阀接线端子的电压，但是没有测到110 VDC电压(该厂3YV是110 VDC电磁阀)，检查DEH继电器柜线路发现：空开处可以测到，但是过了保险后就测不到了，测量保险正常，测量二极管也正常。后来发现保险有根线松动了，处理后空开带电，但就地电磁阀没电，测量继电器126的6线断线了，经处理就地电磁阀动作正常了。

4)故障现象：#1机启动前做主保护传动试验时，每做一次跳机保护，24 VDC的保险就跳一次。故障处理：经过检查线路发现接线错误，其中DC24 V的一个继电器的线圈接到了此继电器容量为110 VDC的接点上，导致每次跳机都烧毁24 VDC。

5)故障现象：#1机组启动前做机械超速试验，当再次挂上闸后，点击运行主汽阀全开，但当设置目标转速点击GO后准备冲转时，发现所有调节阀都没有动作。故障处理：a)检查调节阀的指令是否发出去，经过检查已经发出为－2 V的电压信号(正电压为阀门关，负电压为阀门开)，且各个调节阀的VP卡上都没有故障信号显示。b)检查就地油系统，经过查看油系统后分析OPC超速电磁阀有问题。c)处理了5AYV和5BYV超速电磁阀后所有调节阀都恢复正常。主要原因为超速限制电池阀卡，卸掉了超速油。

6)故障现象：调门反馈摆动，归零，或最大。处理方法(该厂反馈变送器是LVDT)：a)首先检查线路是否松动，检查LVDT和VP卡上的接线，确保接线牢固无松动。再检查固定LVDT的螺丝是否松动，该厂#2机一个调门反馈曾出现归零，检查为固定LVDT的阀芯脱落。后来机组检修中把所有LVDT原来的接线改为焊接，从此没出现此现象。b)判断LVDT的好坏。在VP卡测量端子B12、C12之间直流电压，或直接测量LVDT的电阻即可判定LVDT是否正常。c)运行中#2调门反馈摆动处理。检查线路和固定螺丝均无松动，且LVDT元件完好，最后查明为电液伺服阀卡导致阀门摆动，停机更换正常。

5 结束语

汽轮机的DEH系统采用了东方汽轮机厂与美国西屋公司合作生产的全电调型汽轮机数字电液控制系统。系统配置、软件设计均采用了先进的集成块，使机组运行过程中具有较高的可靠性，功能更加完善，保证了机组的安全运行。

DEH Application and Existing Problems Analysis in 300 MW Units

Ji Yong－cai

Introduces the composition and the main function of high pressure fire－resistant oil digital electric hydraulic control system(DEH)in Gujiao power plant 300 MW units.The DEH system of steam turbine uses Oriental steam turbine factory and USA Westinghouse coproduction the DEH electric－tuning type steam turbine digital electric hydraulic control system.According to the existing problems in the commissioning and operation of Gujiao power plant，puts forward the improvement measures，makes the system function more perfect，increases reliability.Practice proves that the improvement effect is good.Analyses some common faults and the causes in the operation of the DEH system and recommends the conventional processing methods，to the power plant overhaul workers properly use and maintenance DEH system is of guiding role.

Digital electric hydraulic control system(DEH);Valve positioning card;Displacement sensor;Fault phenomenon;Processing methods

TD612

A

1672－0652(2011)10－0011－04

2011－08－26

吉永财(1985—)，男，山西阳高人，2010年毕业于华北电力大学，工程师，主要从事电厂热控维护工作，(E－mail)xnpcjyc@126.com