基于T 3000系统的西门子汽轮机DEH控制策略优化

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摘 要：总结了某电厂上汽-西门子型超超临界百万千瓦汽轮机控制系统发生的问题和存在的安全隐患。从汽轮机数字电液控制系统（DEH）的控制策略出发，分析阀门测量、控制等方面的薄弱环节，并提出了相关优化建议，以供同类型火电机组参考。

关键词：汽轮机数字电液控制系统；逻辑优化；西门子汽轮机；SPPA-T3000

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.232

1 引言

某电厂1×1000MW汽轮机组是上海汽轮机厂引进西门子技术生产的N1000-28/600/620型超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。机组配置2个高主阀、2个高调阀、2个中主阀、2个中调阀及1个补汽阀。汽轮机数字电液控制系统（DEH）与紧急停机系统（ETS）为软、硬件一体化设计，控制系统为SPPA-T3000，采用西门子汽轮机控制策略，在实现最短启动时间和最高可用性的经济要求的同时又保证了汽轮机的安全可靠。

但是，由于西门子deh控制系统是按照标准的模块设计的，对机组、设备、系统的要求很高，为了充分发挥西门子DEH控制系统的性能优势，必须结合实际，因地制宜的进行一些改进，以提高机组的安全性和经济性。本文从报警功能、阀门控制等方面进行分析，并提出了相关建议，以供参考。

2 加强重要设备的运行状态监视

DEH系统采用冗余化与分散布置相结合的设计方式，确保设备故障对整个系统的影响最小，设备故障不易察觉。因此，应将220VAC电源、交直流转换器、各路模件电源、电磁阀电源等重要设备的状态监视接入控制系统，并设置报警。应增加DEH重要测点异常报警，包括冗余测点偏差越限、速率变化过快、超量程、断线、阀门指令反馈偏差大、服务器异常、硬件故障、GPS时钟异常、网络或交换机异常等，及时发现并处理异常事件。

3 阀门快关保护的逻辑优化

该系统设计有诸多条件触发进汽阀门关闭。其中一项为，阀门流量指令比实际阀门的流量小25%以上触发快关，直接打开遮断阀，关闭阀门。此种情况在转速/负荷控制器输出大幅振荡，或LVDT反馈大幅往上跳变时发生。这项保护用于防止并网前转速失控，并网后触发该项保护极易引发调节系统失控，存在安全风险。对此，可在该项保护中增加“未并网”信号、转速超过额定值等限制条件，防止非转速失控情况下误动作，导致异常扩大。

4 阀门管理曲线优化

高调门开度高于65%以后，调节能力较弱[1]， 此时应开启补汽阀辅助调节，但考虑到补汽阀开启后对热耗及机组振动带来的负面影响，补汽阀处于强制关闭或限开度投入状态，与原设计存在较大偏差[2]。为了在机组的控制系统中实现最优的运行方式和参数，应通过负荷变动试验，在兼顾机组经济性和负荷响应能力的前提下，优化阀门管理曲线。

5 一次调频功能

一次调频功能并网后应自动投入，同时限制一次调频在最低稳燃负荷至最大连续运行负荷之间动作，避免负荷扰动使汽轮发电机组在不稳定区或超负荷运行。

6 防止油动机故障漏油优化

由于快关电磁阀断线、电磁阀进油节流孔堵塞、或者单向阀卡涩将引起单向阀通路，使油动机进油和回油接通，油动机关闭。同时，由于阀门开度指令还存在，而阀位反馈为零，使阀门控制卡的输出电流进一步增加直至最大，使EH压力油直通回油。一个伺服阀的流量最大可达200L/min，远超油泵的出力，使EH母管油压下降，直至EH油压低保护动作停机。为防止这种情况，可通过“断线检测”、“指令反馈偏差大”等信号综合判断阀门异常关闭，将该阀门的阀位限制值置零，防止油压进一步下降，维持机组运行。

7 单阀位传感器存在安全隐患

每支进汽阀门安装一支磁致伸缩位移传感器，用于阀位测量、控制。磁致伸缩位移传感器具有量程大、非接触、精度高、速度快、防护等级高等卓越特性，广泛用于工业控制领域。

但由于磁致扭转波的反射波、外界电磁干扰、机械振动等影响均会引入噪声，导致测量信号不稳定，具体表现为阀位信号的边沿抖动[3]。阀位信号不准确直接影响汽轮机转速/负荷控制系统的正常运行，甚至导致汽轮机单侧进汽、超速、超额定参数运行等不安全事件。因此，单阀位测量装置是DEH系统中的一个薄弱环节，应参照传统设计，更改为双阀位测量装置，并在DEH系统中进行阀位信号高选处理，做为最终的阀位测量值。

8 防止超速保护装置误动

汽轮机超速保护采用两套独立的BRAUN E16系列电子超速保护装置实现，每套超速保护由硬回路“三选二”后输出超速遮断。该装置设置有定期自检功能，“通道故障”消失（30s）后重新进行超速通道测试，通道测试期间发生故障极易导致超速保护误动。应结合实际，慎重考虑该系统的参数设定，并完善报警功能，避免超速保护误动或拒动[4]。

9 结语

上海汽轮机厂生产的超超R界汽轮发电机组设计理念与以往机型存在较大差异，控制策略更加复杂，上述几点建议供使用同类型系统的同行参考。

参考文献：

[1]费惟庆.1000mw超超临界汽轮机配汽方式优化试验[J].热力透平，2015，44（02）：90-93.

[2]彭泽瑛，顾德明.补汽调节阀技术在百万千瓦全周进汽汽轮机中的应用[J].热力透平，2004，33（04）：223-227.

[3]于希文，赵辉，刘伟文，张永杰.磁致伸缩位移传感器感应信号的分析调理[J].大连交通大学学报，2013，34（03）：56-60.

[4]林N.SPPA-T3000系统超速保护装置性能分析与改进[J].发电设备，2013，27（02）：105-108.