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[摘 要]DEH系统是汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统，是电厂自动化系统最重要的组成部分之一
[关键词]DEH、主汽门、油动机、高压调节阀、PID调节器
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0322-02
一、概述
隨着汽轮发电机组装机容量的提高，蒸汽的温度、压力等参数大幅提升，对汽轮发电机组控制系统的要求也更加严格，需要更加稳定、精准、高效。伴随着计算机技术的发展及其在自动化领域中的应用，目前广泛使用的控制系统为汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic control system），以下简称DEH系统。
DEH系统是大型汽轮机必不可少的控制系统，是电厂自动化系统最重要的组成部分之一，DEH系统的主要任务就是调节汽轮发电机组的转速、功率，使其满足电网的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽轮发电机组，它通过控制汽轮机进汽阀门的开度来改变进汽流量，从而控制汽轮发电机组的转速和功率。在紧急情况下，其保安系统迅速关闭进汽阀门，以保护机组的安全。由于液压油动机独特的优点，驱动力大、响应速度快、定位精度高，汽轮机进汽阀门均采用油动机驱动。汽轮机控制系统与其液压调节保安系统是密不可分的。汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制部分和液压调节保安部分。电子控制主要由分布式控制系统DCS及DEH专用模件组成，它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成，它将电气控制信号转换为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进汽阀门的开度。
台山电厂一期的DEH&MEH控制系统是上海新华控制公司的产品，型号为DEH-ⅢA。汽轮机由上海汽轮机有限公司提供，并带ETS系统；小汽轮机是杭州汽轮机公司的产品，保护系统在DCS中组态。
二、DEH控制系统的组成及原理
DEH控制系统主要由数字控制器和EH油系统两大部分组成。
DEH控制系统的原理：
（一）保护原理
为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽机重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统监视汽机的一些运行参数，当这些参数超过运行限制值时，该系统就送出遮断信号关闭全部汽机蒸汽阀门。
被监视的对象有：凝汽器真空低，轴向位移大，润滑油压低，EH油压低，轴承振动大，汽机电超速，胀差大，炉MFT动作。
危急遮断系统的主要执行元件由一个带有四只停机遮断电磁阀（20/AST）和二只超速保护控制阀（20/OPC），隔膜阀，压力开关等组成。
（二）保护执行系统
保护执行系统主要包括：ETS紧急跳闸系统（Emergence Trip System）、AST自动停机系统（Automatic Stop Turbine）、OPC超速保护系统（Over Speed Protection Control）
1、四只电磁阀（20/AST）
在正常运行时，它们是被通电励磁关闭的，从而封闭了自动停机危急遮断母管上的搞燃油泄油通道，使所有蒸汽阀执行机构活塞下腔的同压能够建立起来，当电磁阀失电打开，则总管泄油，导致所有汽阀关闭而使汽轮机停机，四只（20/AST）是串，并联布置，有多重保护性和可靠性，每个通道中至少有一只（20/AST）打开，才可导致停机，四只AST中任一只动作均不会引起停机。
2、二只电磁阀（20/OPC）
OPC电磁阀是超速保护控制电磁阀，它们是受DEH控制器的OPC部分控制。正常运行时，该二个电磁阀是不带电常闭的，封闭了OPC总管油液的泄放通道，使调节汽阀的执行机构活塞下部能建立油压，当转速达103%额定转速时，该二个阀就通电找开，泄去OPC母管油，相应的执行机构上的卸荷阀就快速开启，使高、中压调门快速成关闭。当转速降到额定转速时，OPC失电关闭，调节阀重新打开，从而由调节阀来控制转速，使机组维持在额定转速。
3、隔膜阀
隔膜阀上部为润滑油，下部为EH油（高压安全油）系统，当润滑油系统的压力降到不允许的程度时，遮断汽轮机。正常运行时，润滑油进入阀盖内隔膜上面的腔室中，克服了弹簧力，使阀门关闭，使EH系统正常工作。
当机械超速遮断机构或手动遮断的润滑油降到不允许程度时，压缩弹簧打开隔膜阀阀门把EH危急遮断油排放到回油管，进汽阀关闭。
（三）EH油系统
1、 EH油系统组成：
1）供油系统：向执行机构和保安系统提供工作油（14.5Mpa），保证油质，控制油温。
2）执行机构：使开关型的执行机构全开或全关，使控制型的执行机构控制在任意开度的位置。
3）保安系统：OPC、AST保护、机械超速、手动脱扣。
2、EH保护逻辑如下：
1）ETS触发条件：凝汽器真空低、电超速110%、振动大、差胀大、炉 MFT、EH油压低、轴向位移大、润滑油压低、DEH失电、发电机跳闸。
2）AST触发条件：转子转速超过110%额定转速、手动脱扣、ETS信号，上述三个条件任一条件满足即可触发。AST动作后关闭各高中压主汽门、高中压调门、抽汽逆止门、抽汽电动门。
3）OPC动作条件：转速超过103%额定转速、30%额定负荷以下甩负荷。OPC触发后只关闭高中压调门，待转速下降至3000r/min后，自动开启，维持设定转速。
二、DEH的主要功能
1、汽机转速控制从开始冲转到并网前，以及甩负荷维持转速到汽机挂闸后，在旁路切除的动行方式下，高压调门、中压调门和中压主汽门全开，由高压主汽门控制汽机升速到2900转/分，在2900转/分进行阀切换。阀切换后，高压主汽门全开，由中调门控制转速从2900转/分到3000转/分。 2、自动同期控制：汽机到3000转以后，DEH接受自同期装置指令，将汽机控制到同步转速，准备并网。
3、负荷控制：机组并风后，由高调门控制机组负荷。可由功率和调节级压力反馈，组成串级控制系统。
4、调频：可根據需要，使用权机组参与一次调频。不等率可以方便的由操作人员修改。如不想参与一次调频，只需在操作台上按一次调频切除按钮即可。
5、协调控制：接受CCS负荷指令，控制汽机负荷。机组处于机炉协调控制方式。
6、快速减负荷（RUNBACK）：提供三档快速减负荷的速率用限制值。使机组不同辅机故障情况下，快减负荷。快减负荷参数可现场修改。
7、主汽压控制（TCP）：低汽压保护及机调压功能。
8、多阀（顺序）控制：提供门管理功能，单阀/多阀切换，进行节流调节和喷嘴调节。
9、阀门试验：对每个汽门进行在线阀门试验。
10、OPC控制：超速保护及超速保护试验。
11、汽机自动控制（ATC）：监视汽机的运行参数，进行转子热应力计算，根据热应力大小自动给定目标转速、升速率和升负荷率，使转子应力控制在允许范围内，提高机组寿命。检查机级有关的运行状态并进行监控。对盘车、冲转、暖机、阀切换、找网等过程有完善逻辑回路并能自动实现。
12、中压缸启动（旁路投入）运行方式：在旁路投放情况下，进行热态中压缸启动。即高压缸不进汽，高压主汽门全关，中压主汽门和高压调门全开，由中压调门控制，中压缸冲转升速到2600转/分，进行TV-IV切换。在2600转/分—2900转/分，由主汽门控制。在2900转/分进行TV-GV切换，在2900转/分以上，由高调门、中调门同进控制，直到中调门全开，转速全部由GV控制。
13、双机容错：主机采用完全冗余的系统配置，软件双机容错。
14、与厂用计算机（DAS）系统或DCS通讯，实现数据共享。
15、手动控制：设有硬件手动作功能操作为备用手段。
三、DEH的自动启停和调节
在汽轮发电机组并网前，DEH系统为转速闭环无差调节系统。设定目标转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。操作员通过操作员站上DCS系统设置升速率、目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近，实际转速随之变化。当进入临界转速区时，自动提高升速率快速冲过临界区。
（一）机组启动方式
台山电厂一期机组的设计的启动方式有以下几种：
1、ATC（AUTOMATIC TURBINE CONTROL）启动方式：在机组的启停过程中，DEH控制系统可根据汽机的热状态进行相应的控制，实现汽轮机的自启停操作. 也就是单元机组的机组级顺序控制系统，是最高一级的顺序控制，也称机组自启停系统。操作人员发出ATC启动指令后，机组的相关设备、子组将按预先规定的操作顺序和时间间隔自动启动，完成操作的任务。
2、高压缸启动方式（TV/GV控制）：此方式的最大特点是DEH控制系统发出汽机挂闸指令的同时，中压缸的主汽门、调门随着开启，至全开位置。如果采用主汽门TV控制方式，高压调门GV在汽机挂闸时至全开位置，一般当汽机转速到2950rpm时进行TV/GV阀的切换，由高压调门GV控制至并网、带负荷。
3、中压缸启动方式（IV控制）---在冲转及低负荷运行期间切断高压缸进汽以增加中、低压缸的进汽量。与高压缸启动相比，主要不同点在机组升温升压到高压缸投入运行这一阶段。机组并网带上初始负荷（5%MCR）后再升至一定负荷（10～15%MCR，各汽机厂定值可能不同）后，进行汽轮机倒缸，即高压缸开始进汽投运。倒缸前必须满足两个条件：1）主蒸汽温度必须低于设计规定值，以防高压缸受到较强的热冲击；2）锅炉的蒸汽流量必须大于高压缸进汽后所需要的最小安全流量。
（二）DEH自动调节
DEH系统为转速闭环无差调节系统。设定目标转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。操作员通过操作员站上DCS系统设置升速率、目标转速后，给定转速自动以设定的升速率增加至目标转速。
1）TM手动方式汽机（Turbine Men）：人工给水阀位指令VP；并网前人工控制汽机的转速，并网后控制负荷。
方法：用阀门控制卡（VCC—Valve Control Card）
VCC的功能：手操/自操/无干扰切换/联锁
2）OA方式操作员自动（Operator Auto）：人工给出并网前目标转速，升速率，并网后给出目标功率，目标功率变化率；DEH自动调节VP，使实际转速等于目标转速，实际功率等于目标功率。
3）ATC自动汽机控制方式（Auto Turbine Control）：由DEH“热应力控制器”给出目标值，DEH自动调节，使实际转速等于目标转速，实发功率等于目标功率。
4）遥控方式（Romote）
遥控同步—ASS投入
遥控带负荷—CCS协调控制系统和ADS电网调度中心，中调投入，从而给出负荷指令。
5）RB快速减负荷方式（Run Back）
N=20%N额
DN目/dt=200%/100%/50%故障程度不同。
6）TPC方式，汽机压力控制方式（Turbine pressure control）
主汽压大于给定值Ⅰ，Pt大于Ⅰ不用此方式；若Pt小于Ⅰ则开大或关小调门，使Pt降低或开大达到主汽压Pt大于Ⅱ。
参考文献
[1] 广东国华粤电台山发电有限公司逻辑图及相关资料.
[2] 广东国华粤电台山发电有限公司集控运行规程.
[关键词]DEH、主汽门、油动机、高压调节阀、PID调节器
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0322-02
一、概述
隨着汽轮发电机组装机容量的提高，蒸汽的温度、压力等参数大幅提升，对汽轮发电机组控制系统的要求也更加严格，需要更加稳定、精准、高效。伴随着计算机技术的发展及其在自动化领域中的应用，目前广泛使用的控制系统为汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic control system），以下简称DEH系统。
DEH系统是大型汽轮机必不可少的控制系统，是电厂自动化系统最重要的组成部分之一，DEH系统的主要任务就是调节汽轮发电机组的转速、功率，使其满足电网的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽轮发电机组，它通过控制汽轮机进汽阀门的开度来改变进汽流量，从而控制汽轮发电机组的转速和功率。在紧急情况下，其保安系统迅速关闭进汽阀门，以保护机组的安全。由于液压油动机独特的优点，驱动力大、响应速度快、定位精度高，汽轮机进汽阀门均采用油动机驱动。汽轮机控制系统与其液压调节保安系统是密不可分的。汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制部分和液压调节保安部分。电子控制主要由分布式控制系统DCS及DEH专用模件组成，它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成，它将电气控制信号转换为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进汽阀门的开度。
台山电厂一期的DEH&MEH控制系统是上海新华控制公司的产品，型号为DEH-ⅢA。汽轮机由上海汽轮机有限公司提供，并带ETS系统；小汽轮机是杭州汽轮机公司的产品，保护系统在DCS中组态。
二、DEH控制系统的组成及原理
DEH控制系统主要由数字控制器和EH油系统两大部分组成。
DEH控制系统的原理：
（一）保护原理
为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽机重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统监视汽机的一些运行参数，当这些参数超过运行限制值时，该系统就送出遮断信号关闭全部汽机蒸汽阀门。
被监视的对象有：凝汽器真空低，轴向位移大，润滑油压低，EH油压低，轴承振动大，汽机电超速，胀差大，炉MFT动作。
危急遮断系统的主要执行元件由一个带有四只停机遮断电磁阀（20/AST）和二只超速保护控制阀（20/OPC），隔膜阀，压力开关等组成。
（二）保护执行系统
保护执行系统主要包括：ETS紧急跳闸系统（Emergence Trip System）、AST自动停机系统（Automatic Stop Turbine）、OPC超速保护系统（Over Speed Protection Control）
1、四只电磁阀（20/AST）
在正常运行时，它们是被通电励磁关闭的，从而封闭了自动停机危急遮断母管上的搞燃油泄油通道，使所有蒸汽阀执行机构活塞下腔的同压能够建立起来，当电磁阀失电打开，则总管泄油，导致所有汽阀关闭而使汽轮机停机，四只（20/AST）是串，并联布置，有多重保护性和可靠性，每个通道中至少有一只（20/AST）打开，才可导致停机，四只AST中任一只动作均不会引起停机。
2、二只电磁阀（20/OPC）
OPC电磁阀是超速保护控制电磁阀，它们是受DEH控制器的OPC部分控制。正常运行时，该二个电磁阀是不带电常闭的，封闭了OPC总管油液的泄放通道，使调节汽阀的执行机构活塞下部能建立油压，当转速达103%额定转速时，该二个阀就通电找开，泄去OPC母管油，相应的执行机构上的卸荷阀就快速开启，使高、中压调门快速成关闭。当转速降到额定转速时，OPC失电关闭，调节阀重新打开，从而由调节阀来控制转速，使机组维持在额定转速。
3、隔膜阀
隔膜阀上部为润滑油，下部为EH油（高压安全油）系统，当润滑油系统的压力降到不允许的程度时，遮断汽轮机。正常运行时，润滑油进入阀盖内隔膜上面的腔室中，克服了弹簧力，使阀门关闭，使EH系统正常工作。
当机械超速遮断机构或手动遮断的润滑油降到不允许程度时，压缩弹簧打开隔膜阀阀门把EH危急遮断油排放到回油管，进汽阀关闭。
（三）EH油系统
1、 EH油系统组成：
1）供油系统：向执行机构和保安系统提供工作油（14.5Mpa），保证油质，控制油温。
2）执行机构：使开关型的执行机构全开或全关，使控制型的执行机构控制在任意开度的位置。
3）保安系统：OPC、AST保护、机械超速、手动脱扣。
2、EH保护逻辑如下：
1）ETS触发条件：凝汽器真空低、电超速110%、振动大、差胀大、炉 MFT、EH油压低、轴向位移大、润滑油压低、DEH失电、发电机跳闸。
2）AST触发条件：转子转速超过110%额定转速、手动脱扣、ETS信号，上述三个条件任一条件满足即可触发。AST动作后关闭各高中压主汽门、高中压调门、抽汽逆止门、抽汽电动门。
3）OPC动作条件：转速超过103%额定转速、30%额定负荷以下甩负荷。OPC触发后只关闭高中压调门，待转速下降至3000r/min后，自动开启，维持设定转速。
二、DEH的主要功能
1、汽机转速控制从开始冲转到并网前，以及甩负荷维持转速到汽机挂闸后，在旁路切除的动行方式下，高压调门、中压调门和中压主汽门全开，由高压主汽门控制汽机升速到2900转/分，在2900转/分进行阀切换。阀切换后，高压主汽门全开，由中调门控制转速从2900转/分到3000转/分。 2、自动同期控制：汽机到3000转以后，DEH接受自同期装置指令，将汽机控制到同步转速，准备并网。
3、负荷控制：机组并风后，由高调门控制机组负荷。可由功率和调节级压力反馈，组成串级控制系统。
4、调频：可根據需要，使用权机组参与一次调频。不等率可以方便的由操作人员修改。如不想参与一次调频，只需在操作台上按一次调频切除按钮即可。
5、协调控制：接受CCS负荷指令，控制汽机负荷。机组处于机炉协调控制方式。
6、快速减负荷（RUNBACK）：提供三档快速减负荷的速率用限制值。使机组不同辅机故障情况下，快减负荷。快减负荷参数可现场修改。
7、主汽压控制（TCP）：低汽压保护及机调压功能。
8、多阀（顺序）控制：提供门管理功能，单阀/多阀切换，进行节流调节和喷嘴调节。
9、阀门试验：对每个汽门进行在线阀门试验。
10、OPC控制：超速保护及超速保护试验。
11、汽机自动控制（ATC）：监视汽机的运行参数，进行转子热应力计算，根据热应力大小自动给定目标转速、升速率和升负荷率，使转子应力控制在允许范围内，提高机组寿命。检查机级有关的运行状态并进行监控。对盘车、冲转、暖机、阀切换、找网等过程有完善逻辑回路并能自动实现。
12、中压缸启动（旁路投入）运行方式：在旁路投放情况下，进行热态中压缸启动。即高压缸不进汽，高压主汽门全关，中压主汽门和高压调门全开，由中压调门控制，中压缸冲转升速到2600转/分，进行TV-IV切换。在2600转/分—2900转/分，由主汽门控制。在2900转/分进行TV-GV切换，在2900转/分以上，由高调门、中调门同进控制，直到中调门全开，转速全部由GV控制。
13、双机容错：主机采用完全冗余的系统配置，软件双机容错。
14、与厂用计算机（DAS）系统或DCS通讯，实现数据共享。
15、手动控制：设有硬件手动作功能操作为备用手段。
三、DEH的自动启停和调节
在汽轮发电机组并网前，DEH系统为转速闭环无差调节系统。设定目标转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。操作员通过操作员站上DCS系统设置升速率、目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近，实际转速随之变化。当进入临界转速区时，自动提高升速率快速冲过临界区。
（一）机组启动方式
台山电厂一期机组的设计的启动方式有以下几种：
1、ATC（AUTOMATIC TURBINE CONTROL）启动方式：在机组的启停过程中，DEH控制系统可根据汽机的热状态进行相应的控制，实现汽轮机的自启停操作. 也就是单元机组的机组级顺序控制系统，是最高一级的顺序控制，也称机组自启停系统。操作人员发出ATC启动指令后，机组的相关设备、子组将按预先规定的操作顺序和时间间隔自动启动，完成操作的任务。
2、高压缸启动方式（TV/GV控制）：此方式的最大特点是DEH控制系统发出汽机挂闸指令的同时，中压缸的主汽门、调门随着开启，至全开位置。如果采用主汽门TV控制方式，高压调门GV在汽机挂闸时至全开位置，一般当汽机转速到2950rpm时进行TV/GV阀的切换，由高压调门GV控制至并网、带负荷。
3、中压缸启动方式（IV控制）---在冲转及低负荷运行期间切断高压缸进汽以增加中、低压缸的进汽量。与高压缸启动相比，主要不同点在机组升温升压到高压缸投入运行这一阶段。机组并网带上初始负荷（5%MCR）后再升至一定负荷（10～15%MCR，各汽机厂定值可能不同）后，进行汽轮机倒缸，即高压缸开始进汽投运。倒缸前必须满足两个条件：1）主蒸汽温度必须低于设计规定值，以防高压缸受到较强的热冲击；2）锅炉的蒸汽流量必须大于高压缸进汽后所需要的最小安全流量。
（二）DEH自动调节
DEH系统为转速闭环无差调节系统。设定目标转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。操作员通过操作员站上DCS系统设置升速率、目标转速后，给定转速自动以设定的升速率增加至目标转速。
1）TM手动方式汽机（Turbine Men）：人工给水阀位指令VP；并网前人工控制汽机的转速，并网后控制负荷。
方法：用阀门控制卡（VCC—Valve Control Card）
VCC的功能：手操/自操/无干扰切换/联锁
2）OA方式操作员自动（Operator Auto）：人工给出并网前目标转速，升速率，并网后给出目标功率，目标功率变化率；DEH自动调节VP，使实际转速等于目标转速，实际功率等于目标功率。
3）ATC自动汽机控制方式（Auto Turbine Control）：由DEH“热应力控制器”给出目标值，DEH自动调节，使实际转速等于目标转速，实发功率等于目标功率。
4）遥控方式（Romote）
遥控同步—ASS投入
遥控带负荷—CCS协调控制系统和ADS电网调度中心，中调投入，从而给出负荷指令。
5）RB快速减负荷方式（Run Back）
N=20%N额
DN目/dt=200%/100%/50%故障程度不同。
6）TPC方式，汽机压力控制方式（Turbine pressure control）
主汽压大于给定值Ⅰ，Pt大于Ⅰ不用此方式；若Pt小于Ⅰ则开大或关小调门，使Pt降低或开大达到主汽压Pt大于Ⅱ。
参考文献
[1] 广东国华粤电台山发电有限公司逻辑图及相关资料.
[2] 广东国华粤电台山发电有限公司集控运行规程.