自备电厂汽轮机DEH系统应用研究

李世刚

摘 要：汽轮机作为发电机组的重要设备，尤其是在自备电厂中汽轮机发挥着重要作用，随着技术不断革新DEH系统在自备电厂汽轮机中的应用已经相当广泛。经过多年的发展汽轮机系统逐渐成熟，数字式电液控制（DEH）系统逐渐用于汽轮机系统中，并且取得了良好的成效。文章针对汽轮机DEH系统应用情况进行探究，进一步分析DEH系统在自备电厂汽轮机系统中的应用效果。

关键词：自备电厂；汽轮机；DEH；应用

DEH（汽轮机数字电液控制系统），简称数字电调，也是DCS系统重要组成部分。数字电液控制系统随着计算机技术的快速发展，其在自动化领域中的应用日益广泛，自从上个世纪80年代，数字计算机在自动化领域逐渐推广，数字式电气液压控制系统慢慢出现。文章主要针对自备电厂汽轮机DEH系统应用情况进行研究，对DEH系统进行深入分析，为提升DEH系统认识提供参考。

1 汽轮机控制系统相关技术现状

1.1 各类控制系统技术

1.1.1 机械液压式调节系统。国内自从60年代初就开始使用前苏联大容量汽轮机和机械液压式调节系统。目前国内使用的液压式调节系统大约有200多台200MW汽轮机，因此液压式调节控制汽轮机已经相当普遍。机械液压调节系统的相应速度较慢，机械之间的间隙较大引起动作迟缓，静态特性固定无法根据具体需求做出灵活变动。

1.1.2 电液并存控制系统。电液并存控制系统其主要是近年来为了针对机械液压系统存在着的问题，而制定的相应解决方案。电调系统运行时，液压调节系统自动跟踪，液压调节系统运行电调行动实现自动跟踪，两者系统之间实现无干扰切换，所有系统可以独立完成汽轮机启动、升降、并网以及带负荷调节等控制。

1.1.3 模拟电液控制系统。模拟电液控制系统伴随着电子元件可靠性的增加，在20世纪60年代中期由模拟电路组成。模拟电调系统的调速器部分随着电子元件组成执行部件仍然液压器执行，电调电子部分非常容易对信号进行综合处理，对于系统的控制精度较高。

1.2 汽轮机控制系统发展

1.2.1 数字式电调系统被广泛应用。随着计算机技术水平不断发展，汽轮机控制系统也逐渐朝着数字化方向发展。目前数字式电调主要有专用型数字式电调和通用型数字式电调，而专用型数字式电调在维护过程中比较麻烦，要求维修人员的专业技术能力较高。因此目前的专用型电调系统的全部功能还未完全发挥。通用型数字式电调控制系统的软件比较直观、透明，硬件的通用性较强。具体工作中可以使工作人员深入了解系统，并且还可以熟练寻找出问题所在，并且提出相应的解决措施。

1.2.2 通用型DEH系统发展。通用型DEH系统采用分散型控制系统DCS组成，通信模式采用串行通信、以太网通信网络。这些通信均符合国际标准协议，通讯速率从Kbps上升到Mbps。硬件采用通用Intel和PTCPU，过程控制板的互换性和通用性非常高，通用型的DEH发展特点主要由软件和硬件标准化产品控制。

1.2.3 控制思路发展。从最新的技术资料研究来看，一些先进的设计思路已经得到了应用，如美国MCS开发的DEB协调控制属于一种先进的控制设计思路。其通过负荷的改变来自动调节控制器的参数，其适应性相当广，能够根据系统数据负荷变化而改变，具有改变负荷下单元机组的特性。具体实践中可以很好消除单元机组对象动态特性随着负荷改变而变化情况，可以有效提高单元机组在不同负荷下的性能。

2 DEH在自备电厂汽轮机系统中的应用

2.1 基本构成

DEH主要由电子控制柜、现场执行单元以及软件系统等组成，此三个部分构成了DEH在自备电厂汽轮机自控系统。DEH系统还包含了关主汽门电磁阀、ASAT遮断电磁阀、压力变送器、压力开关、磁阻式转速变送器、DEH控制系统以及相关操作员站和工程师站，这些新增的仪表设备共同构成了电厂汽轮机控制系统。自备电厂汽轮机现场控制站主要由MACS-MCS构成的一个I/O处理系统，由主控单元各种I/O模块和现场电源组件构成。

DEH系统控制现场主控站，主要负责转速控制、伺服放大，阀位移测量和调节。现场控制站的主控单元接受到网络数据之后，随即对其进行数据运算，并输出结果。如果主控单元出现故障，则备份的主控单元进入到工作状态，备用主控单元和现役主控单元可进行随时无障碍切换。DEH控制装置的控制功能主要由软件来完成，软件分为两个基本结构即软件平台和应用软件系统。软件平台决定了DEH控制系统的实用性、先进性和灵活性，应用软件系统则决定了DEH系统的控制功能。DEH使用MACS-DCS作为系统编码平台，主控单元采用专用多任务实时控制软件，此软件主要在固化现场控制站的主控单元上，可以完成信号转换、控制运算、信号处理、通信、诊断、自动切换以及输出等功能。

2.2 控制CPU负荷

主循环周期额定时间内必须完成CPU输出控制、处理控制以及自控网络通信等一系列任务。系统时间Ts=50ms～5s之间，控制站的每个循环周期内消耗CPU时间和该控制站的实际处理任务情况有关。即控制站的循环周期和控制信息处理相关。可以通过实际信息处理工作量来估算CPU内每个额定时间周期内的实际消耗值。系统的平均内核消耗时间为10000us，除去诊断自诊时间余下的最大消耗时间为5000us。网络通信平均时间消耗为5000us，控制站内的网络通信信息量为4100字节。CPU负荷计算为额定周期内的CPU实际消耗值和系统消耗比值。

3 结语

随着汽轮机技术日益成熟，自控系统越来越多，其中DEH作为一种非常先进的自控系统，其在实际应用中相当广泛。以前的老式机械调节系统存在着一些严重的缺陷，使得机械在运行过程中迟缓较大、运行稳定性较差以及常会出现负荷大幅度滑移波动等现象。而这些问题在实际控制中难以进行控制和调节，通过人工调节方法难以跟上负荷变化，对于生产供气平稳结构造成严重影响。文章针对汽轮机DEH系统在自备电厂中的应用进行概述，针对相关的技术现状和发展以及具体应用情况进行讨论，为进一步认识DEH系统提供参考。

参考文献

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