DEH在300MW汽轮机改造中的应用

摘 要：在电网容量不断增大以及机组自动化水平不断提高的背景下，早期300 MW汽轮机所采用的机械液压式调速系统出现了较多的问题，影响着整个电力系统的正常运行，因此，需要对该控制系统进行合理改造，以满足现代电网运行需求，文章结合具体300 MW汽轮机机械液压式调速系统实例，在简要阐明机械液压式调速系统改为电气液压控制系统的必要性的基础上，对改造方案选择、改造内容以及改造后出现问题的处理进行了分析，可为类似工程的实际应用提供参考。

关键词：DEH；300 MW汽轮机；改造

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0027-02

随着电力工业技术的发展，汽轮机单机容量不断扩大，这对汽轮机控制系统提出了更高的要求，早期300 MW 汽轮机所采用的机械液压式调速系统（MHC）已经无法适应汽轮机安全、稳定运行需求，在长期的运行过程中出现了诸多问题，急需对其进行改造。在计算机技术以及自动化技术的深入应用背景下，出现了数字式电气液压控制系统（DEH），该系统以其经济、安全、高效可作为机械液压式调速系统替代品，是300 MW汽轮机控制系统改造中的首要选择，将MHC改为DEH也是电力系统自动化发展的需要，文章主要以某300 MW汽轮机MHC系统的具体改造进行研究。

1 DEH改造的必要性分析

某国产300 MW抽汽式汽轮机采用机械式液压调节系统，该调速系统自投产以来，一直存在着迟缓率过大、摆动频率高、易卡涩、调节品质差、关闭时间长等问题，虽然对调速器滑阀和中间继动进行了改造，减少了卡涩和摆动现象，但调节品质仍未达到设计要求，特别是迟缓率远高于预期的0.2%，因此，为了机组的安全、高效、经济运行，有DEH改造的必要性，具体分析如下。

①改善系统本身缺陷的需要。该机组MHC系统本身设计及结构方面的缺陷是造成调节品质差、控制精度低、操作繁琐、维护不便等问题的主要原因，若要彻底解决这些根本性的问题，唯有采用一种全新的控制系统来替代原有MHC系统，从目前技术水平和自动化技术发展现状来看，进行DEH改造是解决此类问题的最好方法。

②安全性需要。该300 MW汽轮机MHC系统已运行几十年，过了有效使用期，无论在原系统基础上作何种维护或升级，都无法彻底消除易卡涩问题，危险性依然存在，只能将原控制改造为DEH系统，才能保证机组的安全稳定运行。

③高效性需要。提高机组的等效可用系数是电力企业现代化管理所追求的一项重要指标，一般用A=（MTBF）/（MTBF+MTTR）来描述汽轮发电机组的等效可用系数，可以看出MTBF平均无故障时间的提高以及MTTR平均可修复时间的降低是关键，目前DEH系统是较为成熟的定型产品，完善的功能和高控制水平使其提高了平均无故障时间MTBF，而降低了平均可修复时间MTTR，与MHC系统相比，有较高等效可用系数，因此，只能用先进DEH系统去改造原有的MHC控制系统，以提高该机组等效可用系数。

④经济性需要。该汽轮机MHC控制系统不仅在控制精度差方面无法实现CCS协调控制和AGC远程调度，而且故障率较高，无法从整体上实现高自动化控制目标，使得汽轮机的运行偏离最佳状态，维护量大，煤耗量高，经济效益较低。因此需要进行DEH系统改造，以实现AGC控制、降低汽机热耗、提高汽机整体使用寿命、减轻运行人员劳动强度，从而提高该机组的总体经济效益。

从汽轮机控制系统结构的合理性以及运行的安全性、高效性和经济性来看，进行DEH系统改造是非常有必要的，同时从DEH改造技术经验和技术水平来看，也是可行的。目前，随着绝大部分大型火电机组DEH控制系统的应用，使越来越多的工程技术人员熟悉并掌握了DEH系统，这为DEH改造提供了技术条件。同时，对MHC系统进行DEH改造无需大范围的变动汽轮机本体，只需将低压油动机改为高压油动机，加装电磁转速探头、测速齿轮、高压抗燃油模块即可，这些技术都已成熟，且改造工程量不大，都充分说明了该汽轮机MHC系统改为DEH系统是必然所趋。

2 DEH改造方案及改造内容

汽轮机DEH系统改造过程中的方案选择是关键，直接关系着汽轮机改造的科学性和经济性，在满足同等功能条件下，应该以投资少、工程量小、系统可靠的改造方案为最佳选择。从目前诸多的汽轮机控制系统改造工程实例来看，主要有DEH、MHC混合和DEH两种方案。

2.1 DEH、MHC混合方案

DEH、MHC混合方案的思想是在保持原MHC系统不变的情况下，接入电液转换器，并增加相应的电液跟踪滑阀和电液切换阀等部件，实现电液切换和电液转换。具体方案是电液转换器与调速器滑阀并联配置，电调时，液调备用，电调故障时，液调工作。该系统实现了与CCS的接口，自动化水平和控制精度有所提高。但MHC系统结构上不合理的液压部套部分仍被使用，且又增加了电液切换装置，使系统更复杂，迟缓率依然很大，控制精度也无法达到设计要求。另外，所有的油动机由电液转换器控制，一旦该部分出现故障，整个机组的运行会受到影响，可靠性还是不理想。最棘手的是系统的运行程序已被固化，给故障处理时程序的修改和调整带来了极大的不便，因此，此方案不作该控制系统改造考虑。

2.2 DEH方案

DEH方案的油系统仍然是原系统的低压透平油系统，动力油采用高压抗燃油，加装套高压抗燃油站及若干油管道，除阀门外，需要全部改造控制系统。这种彻底性的DEH系统改造不仅满足了功能需要，易维护，操作方便，而且提高了系统的调节精度、稳定性、动态特性以及自动化水平，因此，DEH改造方案是该汽轮机控制系统改造的最佳选择。

2.3 DEH改造内容

根据该汽轮机原系统的实际情况以及现场条件，DEH改造主要包括以下内容。

①给定部分。同步器、启动阀给定改为DEH控制系统的操作员站、工程师站、遥控接口给定。工程师站、操作员站的人机接口方式，更方便监视、协调、维护，提高了系统的自动化水平。同时，工程师站更有利于用户的正常运行，使系统实现了可操作性和可扩展性。

②测量部分。液压测速改用磁阻测速，功率由功率变送器测取、压力由压力变送器测取，可靠性会更高。

③控制器。为满足各种工况的运行需求，采用多路PI控制器。

④油动机。将低压双侧油动机改为高压单侧油动机，高压单侧油动机关闭速度快，且关闭时依靠弹簧压力，不耗油，能有效地防止机组超速，稳定性会更高。

⑤配汽机构。采用一个油动机带一个阀门直接驱动方式，由计算机完成阀门管理，实现单阀（节流控制）、多阀（喷嘴控制）两种配汽方式，使启动热应力小，启动快，寿命长。由于优化了阀门管理，减少了重叠度，故进汽损失减小，效率提高。

⑥超速保护。保留原有的机械危机遮断系统，增加OPC-103超速控制，AST-110超速保护，以实现OPC-AST-机械危机遮断三重保护。

2.4 DEH改造性能

通过以上改造后，该汽轮机的DEH系统性能可达到指标如表1所示。可以看出，在对原系统进行DEH系统改造后，使机组的动静态特性以及启动性能都有了很大的改善，充分说明了该DEH系统改造的科学性和有效性。

3 DEH改造后存在问题的处理

汽轮机DEH改造往往不是一蹴而就的，需要经过长时间的修改和调整，该汽轮机DEH改造投入运行后，出现了较多的问题，对机组的安全、稳定运行造成了影响，主要表现在以下几个方面：

①密封问题。汽轮机整个DEH改造完成需要有密封点几百个，这些密封点一旦发生泄漏，则对机组安全运行造成威胁，特别是高压密封点，会造成机组减负荷运行甚至被迫停机。因此，密封成了该汽轮机DEH改造后所要关注的重点问题，密封过程中技术和材料要符合相关规范和标准，另外，由于采用的是密封胶圈，且制造厂家承诺胶圈寿命为5年，需要在后期加强密封胶圈的检查工作，以防止各种泄漏发生。

②EH油压降低问题。自DEH改造完成后，多次发生EH油压降低问题，主要是系统外部漏油所造成的，通过改善油管路运行工况、加强焊口检查、油管路合理布置等方法保持EH油压稳定，并在运行过程中实时监视油位，若有异常发生，应故障停机。

③抗燃油使用寿命问题。抗燃油油质异常是造成DEH系统故障的主要原因，因此，为了保证该汽轮机正常运行，需采取各种措施来延长抗燃油的使用寿命：将抗燃油的运行温度控制在40～50 ℃；为控制水含量，在EH油箱呼吸器上加装干燥器，同时增加一套独立的再生装置；定期对抗燃油进行过滤，控制颗粒度；抗燃油酸值控制系统内抗燃油酸值要控制在≤0.2 mgKOH/g 范围内；应使用高纯度无水酒精或不含氯的清洁剂清洗部套、油箱等其它部件；抗燃油的试验和采样要符合规程规定的要求。

④油动机等设备的检修维护问题。为了保证系统的持续稳定运行，该系统DEH改造后，需要专业技术人员定期对油动机等设备进行检修维护，这就需要人员上合理配置，时间上周密安排，并准备部分事故备件，以备急用。

4 结 语

从文章的分析可以看出，该汽轮机DEH改造是符合机组经济、高效、安全运行需要的，改造后所取得的各项性能指标充分说明了改造方案的合理性，改造是一个系统的过程，不可避免会出现各种问题，该汽轮机DEH改造后相关问题的处理也可为其它DEH改造提供借鉴。

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