...科院授课资料 汽轮机数字电液控制系统.pdf

曲景波

[摘 要]汽轮机DEH在运行的过程中具有固定的扫描周期，主要针对连续系统的使用情况进行合理的控制，能够对汽轮机进行有效的调节，为其正常运行提供基本保障。由此可见，对DEH扫描周期大小的研究是非常必要的。本文通过仿真的手段，对DEH扫描周期对汽轮机控制系统运行的影响展开深入探讨，明确DEH扫描周期对汽轮机的保护作用，为日后汽轮机的改良与更新提供了可靠的參考依据。

[关键词]DEH；扫描周期；汽轮机；控制系统

中图分类号：TU436 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0138-01

一、汽轮机DEH的优势与劣势

DEH也叫数字电液控制系统，是一种以计算机为基础的数字式离散控制系统，在汽轮机运行的过程中发挥着至关重要的作用，能够利用自身性能的优势对汽轮机进行调节、控制与监测，自主的进行输入信号的采样，为汽轮机的安全运行提供有效保障。汽轮机DEH在应用过程中，具有以下几个优势：

①汽轮机DEH与传统的模拟量控制系统相比，在测量精度上有了很大程度的提升，能够更加准确的进行输入信号的检测，确保汽轮机的安全运行。

②DEH采用数字格式进行信号的传输，与传统的模拟量控制系统相比具有极强的抗干扰能力，在通信的过程中其数字信号基本不会受到外界因素的干扰，在一定程度上提高了数据通信的可靠性。

③DEH打破了采用现场总线进行系统控制的模式，能够借助现代化的科学技术进行研究，采用同一信道传送多路信号。

④DEH在使用过程中具有一定的灵活性，即使面对较为复杂的系统运行逻辑，也能够很好的进行有效控制，为汽轮机控制系统的安全性和易用性提供基本保障。

但是，DEH在使用的过程中不仅具有这些优势，还具有一定的劣势，具体表现为：

①DEH在进行连续模拟量转换的过程中，数字量之间产生了一定的时间间隔，在一定程度上降低了汽轮机控制系统的可靠性。

②DEH主要针对连续系统进行控制，其执行机构的动作方式也是连续的，要想确保DEH对汽轮机正常运行的控制情况，需要提前进行模拟量的转换，而转换的过程中很容易造成信息丢失的情况，难以确保DEH对汽轮机系统的有效控制。

DEH在使用过程中具有固定的扫描周期，其扫描周期的大小将会直接影响到汽轮机控制系统的运行情况，因此，有关部门对DEH扫描周期的大小做出了明确的规定：控制器的处理周期应满足模拟量控制系统不大于250ms，开关量控制系统不大于100ms。如果在扫描周期的范围内无法对汽轮机进行合理的控制，就会给汽轮机的使用性能造成一定的影响，甚至还会出现汽轮机故障的情况，导致严重的安全事故。

二、汽轮机PLU功能的基本介绍

随着科学技术的不断完善，很多汽轮机DEH中都开始设置PLU功能，其主要目的是为了防止汽轮机在运行的过程中突然出现甩负荷的情况，造成汽轮机大幅度加速，进而造成无法预计的安全事故。汽轮机PLU功能的工作原理比较复杂，将再热器出口压力作为汽轮机的机械功率信号，将发电机电流作为汽轮机电功率信号，当汽轮机电功率突然发生变化的时候，并且汽轮机机械功率与电功率的差值大于预先设定值时，快关高、中压调门，进而实现汽轮机正常使用的目标。在没有使用DEH之前，汽轮机的PLU功能借助专用硬件来实现，难以为汽轮机控制系统的安全运行提供有效保障，在企业中的应用也不是非常的广泛。随着科学技术的不断完善，DEH在汽轮机控制系统中的作用逐渐提升，能够有效改善汽轮机在运行中的各种问题，确保汽轮机的正常使用。

三、DEH扫描周期对汽轮机PLU功能的影响

在汽轮机运行的过程中，经常会出现输电线路开关重合闸的情况，尤其是在一些雷电多发地区，这种现象更加的显著。在汽轮机正常使用的情况下，输电线路开关重合闸的时间一般在100ms以内，采用软件回路搭建的PLU控制电路扫描周期也在同一数量级。从采样定理的角度进行分析，信号测量频率应该是采样频率的2倍，其测量时间也控制在100ms左右，而这种形式就会进一步加大采样误差，难以准确的进行汽轮机使用的有效控制。

电功率的变化是一项判断汽轮机PLU功能的重要参考依据，如果DEH扫描周期大小发生变化，汽轮机控制系统的运行情况也会做出适当的调整，还需要深入进行汽轮机PLU功能的分析。利用仿真技术对汽轮机PLU功能进行仿真测量，其测量结果如图1、图2所示：

在汽轮机PLU功能仿真的过程中，假设电功率变送器的时间常数为100ms，采样系统保持在零阶的范围内，当电功率下降至0.100ms的情况下，开关重合闸成功，功率恢复，建立电功率测量回路模型。在同一信号源的条件下，如果采样时刻与事故时刻相同，那么DEH扫描周期的大小就会降低，电功率变化率的计算结果随之增大。如果DEH扫描周期大小不发生变化的时候，采样时刻与事故时刻相比存在延迟的情况，电功率变化率的计算结果会随之减小。由此可见，在汽轮机PLU功能中，DEH扫描周期的大小将会直接影响汽轮机电功率变化的实际情况。

四、DEH扫描周期对于汽轮机甩负荷的影响

并不是所有类型汽轮机都会受到DEH扫描周期的影响，采用超速保护控制预关调门的方式设计的汽轮机，在实际应用过程中能够对汽轮机超速的情况进行有效的保护，DEH扫描周期大小对这一类型汽轮机的影响并不是很大。但是，如果是采用纯转速控制汽轮机超速的机组，DEH扫描周期大小对汽轮机正常运行的影响就比较显著。图3为汽轮机甩负荷工况模型示意图，假设转子时间常数为8s，汽轮机时间常数为0.3s，阀门时间常数为0.3s。适当的进行DEH扫描周期大小的改变，汽轮机甩负荷工况下的仿真结果也会出现变化，从而对不同DEH扫描周期下的汽轮机控制系统运行状况进行判断，明确DEH扫描周期对汽轮机控制系统的影响。

另外，再热器容积环节和转子惯性环节作为汽轮机主要容积环节中的重要组成部分，其相关参数的合理控制也会对DEH扫描周期的调节造成一定的影响。一般情况下，再热器时间常数控制在10s以上，转子时间常数控制在6s以上，只要处于这一范围之内，就能够为DEH扫描周期的使用效果提供基本保障，对汽轮机的正常运行提供有效的控制。

结论

综上分析可知，DEH扫描周期的合理控制对汽轮机的安全运行有很大的帮助，在使用过程中需要参照相应的规定进行系统控制，尽可能满足汽轮机在实际应用中的个性化需求。汽轮机PLU功能需要利用专业化的硬件设备来实现，在进行改造的时候，应该慎重的考虑汽轮机控制系统中的各方面需求，合理的进行电功率变化定值的确定，尽可能缩小DEH扫描周期，确保汽轮机控制系统的效果能够最大限度的发挥出来。