DEH调节及危急遮断保护介绍

DEH在运行中通过对主汽门，调门阀位的控制实现对汽轮机转速的控制以及当汽轮机出现异常时进行危机遮断保护。

一．DEH调速控制系统：

1.1DEH调速控制的原理。

DEH就是一个将电信号转变为现实阀位信号的东西，使用EH油为介质，当需要开大阀门时，伺服阀打到B位置，增加进入油动机的EH油，油动机中活塞上移带着阀门阀杆上移，将阀门打开，当需要关小阀门时，伺服阀打到A位置，减少油动机的EH，活塞下移带着阀杆一起下移阀门关小

1.2在运行中如何实现阀位控制：

当目标转速经过计算器算出一个阀位的给定值和实际值有了偏差，发出一个信号到调节器，调节器根据这个偏差来选择是增加进油或是排油，再把信号放大到伺服阀能够感应到的信号，再到油动机动作，阀门开度改变，阀门上的位置传感器将新的位置和目标值比较，得无偏差，一次动作结束。

补充：调节器功能一般由DEH伺服模块完成，小机组也有用505完成的。

1.3 DEH实际转速控制步骤：

当汽机挂闸且具备冲转条件时，运行人员发出指令，此时中压主汽门和高压调门全开，高压主气门和中压调门调门保持关闭。运行人员在DEH画面中设定目标转速和升速率，转速的给定值按照事先设定的升速率向目标值爬升，此时是实际值跟随目标值。转速PID在偏差的作用下输出增加，开启中压调阀，实际转速随之上升，当转速与目标值相等时，程序停止升速自动保持当前转速，等运行人员发出新的目标值。转速到达600rpm后，高压主气阀参与控制，按TV（高压主汽门）：IV（中压调门）=1：3（此时利用的是高压主汽门上的预启阀来控制的），当转速达到2890~2910rpm时，程序进入保持状态，表示进入TV/IV切换阶段，运行人员发出TV/IV切换命令，切换结束后，GV，IV控制汽轮机升速到3000转。

补充：这个过程不是统一的，不同类型的机组启动方式不一样。比如哈汽部分采用高中压缸联合启动的，挂闸后主汽门、调门全部关闭，点击运行后，主汽门打开，调门处在关闭位置。在TV/IV转换后，主汽门关闭，调门控制转速。

二．DEH危急遮断的功能：

2.1危机遮断的原理

危急遮断保护是当机组超速至设定值或者机组因某些参数超标可能导致重大事故时，快速卸去油动机中的油，快速关闭全部汽轮机进汽阀门使机组紧急停机，以保护汽轮机的安全

2.2危急遮断系统的主要部件：

危急遮断系统的几个主要部件是四个串并联布置的AST阀、快速泄负荷阀、opc阀、机械超速及手动停机装置。

2.2.1 AST阀：

2.2.1.1AST阀的作用及原理：

AST阀带电“关闭”失电“打开”。四个AST阀采用串并联方式布置（见图）这样做的目的是为了保重动作的可靠性和安全性，只要每组组阀门中只要有一个阀门动作，就可以将AST母管中的压力油卸去，而保证汽轮机安全，在复位时，两组电磁阀只要有一组关闭就可以使AST母管中建立起油压，使汽轮机具备汽机启机的条件。

2.2.1.2AST阀在正常运行中的动作：

在机组启动前发出挂闸指令，以及正常运行时，四个AST阀关闭，EH油泵出口经过一个节流阀至AST阀，AST阀母管油压建立，AST阀母管的油进入薄膜阀的上腔克服弹簧力，使隔膜阀在关闭位，堵住快速泄负荷阀的安全油排油通道，使高中压执行机构投入工作。

当机组转速探测器，三个中有两个探测器检测到转速在3300rpm，系统发信号使AST阀失电打开，卸去AST阀母管中的压力，此时隔膜阀由于弹簧力的作用打开，卸去快速泄负荷阀的安全油机组阀门快速关闭停机，保证汽轮机的安全。

2.2.2快速泄负荷阀：

快速泄负荷阀的作用及动作原理

①作用：将阀门油动机中的负荷快速卸掉保证机组阀门能快速关闭的一个阀门。

②动作原理：快速泄负荷阀依靠安全油动作。由图可知，当安全油压建立之后，正常运行时由于小孔形成了连通管使p1 、p2的压力相等，所以在弹簧力的作用下抵住油杯向下压，使油杯下的油缸压力油憋在油动机里，当机组ＡＳＴ动作→隔膜阀打开→安全油卸去：此时油杯被下面的压力油抬起来，压力油经过右边的宽阔的回油通道以无压回油的方式快速的将油动机的油排回ＥＨ油箱中，快速关闭阀门。

2.2.3 OPC阀：

OPC阀作用：

当转速在103％.额定转速时，OPC动作关闭调门，使机组转速下降，避免继续升速造成遮断停机。OPC阀是一个将调门的快速泄负荷阀的安全油和回油管道联通的阀门。它实际上就是为了单独卸去调门快速泄负荷阀的安全油而存在的。这样做的好处就是当机组转速由3090r/min下降到3000转以下时，OPC阀关闭能重新建立调门快速泄负荷阀的安全油，使DEH系统再进行控制避免停机。

补充：OPC动作的条件，首先是油开关断开会直接发OPC动作信号，其次转速变化加速度也会触发OPC，当然转速103是最常说的一种情况。

注意：①启动中超速试验，DEH超速试验作用的对象是AST阀，而OPC超速试验的对象是OPC阀。

②AST阀OPC阀的油都是来自EH油泵出口，他们的压力不同是因为经过了节流。

③AST阀的压力油控制的隔膜阀所形成的油是安全油。

④OPC阀是快速泄负荷阀，泄去安全油的电磁阀，他的作用就是使调门能单独快速泄负荷。

⑤只要AST阀形成了通路（转速达3300rmp时），那所有的调门，主汽门都将关闭，而OPC动作了只是对应的调门关闭（转速达3090rmp时）。

如图所示

2.2.4机械超速原理：

机械超速以飞环危急遮断器为例，它安装在机组大轴机头段的控制小轴上，和转子一起旋转，在正常情况下转子的离心力不会使飞环和变形超过限度。当转子转速达到110％~111％额定转速时，这时如果上述的AST电磁阀未动作，或者动作了而安全油未泄压。此时飞环的离心力大到克服弹簧对飞环的作用力，飞环迅速击出，打击危急遮断装置的撑钩使撑钩脱扣，带动危急遮断装置的连杆让安全油和回油管道联通使安全油泄压，达到阀门快关，如图所示

2.2.5就地手动打闸原理：

就地的手动停机则是直接操纵位于汽机前箱打闸手柄。操作时，逆时针旋转90度后拉出，通过紧急遮断阀动作泄去高压安全油，关闭高压主汽门和高压调门

2.3触动危机遮断保护动作的保护：

①机械超速保护

②就地手动打闸，打匝手柄

③远方手动打闸，集控室盘上两个远方打闸按钮，需同时按下，作用于AST阀和opc阀

④其他电器跳闸保护：由各各地方的变送器测得参数超限发信号到危急遮断系统来实现汽轮机跳闸的比如，

<1>发电机跳闸

<2>高压抗燃油EH油泵出口有压力变送器压力过低，低于8.3MPa 延时五秒发出信号（三取二）

<3>胀差过大

<4>汽轮机轴承润滑油压测点在滤油器后的母管上当压力力过低低至0.189mpa（三取二）其余还有蒸汽温度等保护在此不一一列举。

三．不同厂家DEH系统的对比

3.1结构上：

以上是东汽DEH系统。

上汽西门子机组在西门子机组在调门上并未设置opc电磁阀和快速泄负荷阀，而是在每个阀门上都设有两套串联的快关电磁阀和单向阀，正常时电磁阀带电，打至P位置，使单向阀在油压和弹簧力的作用下关闭，当失电时电磁阀打至T位置，单向阀打开，使油动机进油缸和排油缸联通，阀门弹簧力的作用下实现阀门的快速关闭。如图所示

这样做使油系统更加的简单，没有那么多层级关系，每个阀门都冗余配备有两个快关电磁阀，直接由压力油节流控制。系统越简单，就越可靠，没有那么多所属关系，就避免了中间环节因为某个阀门的不可靠照成误动或者拒动。

3.2在程控中的差异:

东汽三菱机组在停机时，当功率到0，先将汽机主汽门关闭，然后利用程序逆功率断发电机出口开关和励磁开关。而上汽西门子机组，在停机时当功率到0，是先将发电机出口开关励磁开关断开后，在将主主汽门调门闭。

前者利用程序逆功率，在打闸后断发电机出口开关和励磁开关，也就是说在打闸以前都有励磁将汽轮机“拖着”，当机组打闸后，没有了气源，而这一瞬间发电机是由出口开关倒送电维持3000rmp此时再断出口开关发电机解列，汽轮机就彻底没了动力，这样能避免机组超速；后者，先断发电机出口开关和励磁开关，发电机解列。此时汽轮机没有发电机励磁的制约，汽轮机有可能导致转速上升引起报警误动照成非停。值得注意的是这个断出口开关是在确认有功无功都到0的时，此时 蒸汽所做的功=克服汽轮机自身的阻力，蒸汽所做的功≠克服汽轮机自身的阻力＋励磁阻力矩两个公式一对比就可以知道此时励磁阻力矩可以理解为等于0，也就是说此时即使断了励磁，也不会照成汽轮机超速。

3.3小结：

二十五项反措中将这两种停机方式都纳入允许范围内，两种方法各有各的好处，前者停机方式繁琐涉及的东西多，但是却保证了机组不超速，后者简单，但是只要调速系统够精确，能保证机组功率到零时调速系统的输出刚刚好到3000rpm不让机组超速。

1.基本控制部分（BTC）

 汽轮机在升速阶段为转速闭环控制。DEH依据升速指令将机组按一定的规律自动升速、摩擦检查、过临界转速、暖机直到3000rpm等待并网。

机组在同期并网及带初负荷后，改为阀位或负荷闭环控制。DEH依据阀位或负荷指令自动控制机组升降负荷以满足电网的要求。

2.自动启动部分（ATC）

通过测量汽轮机的进汽压力、温度、转速、功率等参数计算出转子表面和中心孔温度，进而计算出转子关键部位的热应力值。依据热应力大小和汽轮机轴系各运行参数对机组的启动实施自动监控，并进行寿命管理。

3.超速保护部分（OPC） 

具有快速反应的超速保护，包括：

103%超速预警

加速度控制

功率负荷不平衡控制

油开关跳闸控制

110%电超速停机

2.1转速控制回路

转速控制回路包括转速目标值给定，转速变化率给定，升速曲线的生成及选择，转速测量及三取二逻辑，转速调节器，转速不等率设定，频率同期的自动或手动控制等。本回路承担汽轮发电机组的转速闭环控制。

2.2功率控制回路

功率控制回路包括目标功率值给定，功率变化率给定，一次调频对功率给定的修正，不调频死区设定，升负荷曲线的生成及选择，负荷限制和快速减负荷，功率测量，功率调节器等。本回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。

2.3阀位控制回路

阀位控制回路包括调节阀开度值给定，阀位控制器。该回路构成对调节阀开度的控制，维持阀位为定值，而不管负荷的变化。

2.4调节级控制回路

调节级压力控制回路包括调节级压力给定，调节级压力测量，压力调节器。该回路构成对调节级压力的控制，维持由调节级压力所计算出来的阀门位置。

2.5阀门管理回路

中压缸启动的阀转换；阀门行程流量修正；单阀/顺序阀切换逻辑；高、中压调节阀开度比控制；阀门活动试验

2.6 伺服阀放大与LVDT反馈回路

伺服放大器与电液伺服阀、油动机、位移反馈（LVDT）构成一个电液随动系统。伺服放大器除将输入阀位信号放大后去控制电液伺服阀之外，还对LVDT进行调制、解调，变为油动机的位移反馈信号，完成对油动机位置的闭环控制。

DEH的基本控制功能为汽轮发电机组的转速控制和负荷控制。

在操作员自动方式下，DEH能对机组实施从冲转、暖机、升速、同期并网、带初负荷直至带到目标负荷的全过程自动控制。

在协调控制方式下，DEH能接受协调控制系统的控制指令，完成机炉协调控制和电网负荷调度（AGC）。

3.1转速控制

机组当前热状态对应的经验升速曲线，自动实现将汽机从盘车转速逐渐提升到额定转速，并在升速过程中自动维持暖机转速和迅速冲过临界转速。

运行人员可以通过操作键盘设定目标转速和升速率。

具有与发电机自动同期装置的接口，接受同期装置的升/降频率信号，自动调整机组的转速，使汽机转速与电网频率同步。

3.2负荷控制

机组并网后，自动增加功率给定，使发电机带上初负荷，避免出现逆功率。

根据运行人员设定为额定参数或滑参数启动的条件，并按机组不同的热状态对应的升负荷曲线，自动升负荷至目标值。

运行人员可以通过操作键盘设定目标负荷和升负荷率。

运行人员可以根据电网的要求，设定机组参与一次调频或不参与一次调频，机组转速不等率和不调频死区值可以在运行中进行修改。

DEH具有功控、阀控、压控三种方式，能适应机组不同运行工况下的控制要求。

3.3协调控制CCS方式

DEH留有与CCS的硬接线I/O接口(或通讯接口)，可以接受CCS主控器来的阀位给定信号，与协调控制系统配合完成机跟炉、炉跟机以及机炉协调控制等各种功能。

通过CCS主控器还可以接受电网负荷调度信号，实现AGC控制。

3.4紧急手动方式

DEH备有硬接线手操盘，当系统通讯出现故障时，自动转为紧急手动状态。运行人员可操作硬手操盘上的调门增减按钮，直接通过伺服模件控制调门开度

3.5阀门管理

为兼顾机组的热经济性和寿命消耗，DEH具备阀门管理功能。运行人员可以根据需要,方便地选择单阀方式或顺序阀方式运行，两种方式的相互切换是无扰的。在顺序阀方式下，阀门之间的重叠度可以在零到某一定值范围内调整。

3.6负荷限制

当机组运行工况或蒸汽参数出现异常时，为避免机组损坏，在DEH中设有各种情况下的负荷限制。

1)功率反馈限制——当实测功率与功率定值相差过大时，自动切除功率反馈回路，变为开环控制方式，同时降低功率定值。

2)主汽压力限制——当主汽压力降低到规定值时，主汽压力限制回路投入，减小阀门开度指令。这时，阀门不再受负荷控制回路的指令。

3)低真空限制——当凝汽器真空降低至规定值时，低真空限制回路投入，控制阀门减负荷，负荷控制回路退出工作。

4)最高和最低负荷限制——限制值由人工给定，并可根据需要随时改变。

3.7快速减负荷控制RB

当机组需要快速减负荷时，DEH接受CCS来的减负荷信号，按不同的速率将负荷减到对应值。

3.8防超速控制OPC

机组甩负荷时，为了改善电力系统的动态稳定性和防止汽轮发电机组超速，DEH具有103%超速预警、加速度控制、功率负荷不平衡控制、油开关跳闸控制等功能。

3.9操作试验功能

摩擦检查；假并网试验；超速试验；阀门活动试验；阀门严密性试验；高压遮断模块试验

3.10状态监视、报警、记录

DEH通过系统网络通讯，可共享DCS数据，能方便地连续采集和处理所有与汽轮机有关的运行状态信号。

显示、报警：

包括工艺流程及参数显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。

制表记录：

包括定期记录、报警记录、操作记录、运行人员请求打印记录等。

操作指导：

能在CRT上用图形和文字显示机组启动、停机、事故工况下的操作指导。

转速控制范围 40~3600r/min

转速控制精度 ≯+1r/min

转速不等率 3~6%速续可调

迟缓率 <0.06%

负荷控制范围 0~115%

负荷控制精度 <0.5%

甩满负荷最大升速 <7%no

可用率                           ≥99.9%

MTBF                        ≥10000小时

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