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自備電廠汽輪機DEH系統(tǒng)應(yīng)用研究論文
摘 要：汽輪機作為發(fā)電機組的重要設(shè)備，尤其是在自備電廠中汽輪機發(fā)揮著重要作用，隨著技術(shù)不斷革新DEH系統(tǒng)在自備電廠汽輪機中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。經(jīng)過多年的發(fā)展汽輪機系統(tǒng)逐漸成熟，數(shù)字式電液控制（DEH）系統(tǒng)逐漸用于汽輪機系統(tǒng)中，并且取得了良好的成效。文章針對汽輪機DEH系統(tǒng)應(yīng)用情況進行探究，進一步分析DEH系統(tǒng)在自備電廠汽輪機系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：自備電廠；汽輪機；DEH；應(yīng)用
DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)），簡稱數(shù)字電調(diào)，也是DCS系統(tǒng)重要組成部分。數(shù)字電液控制系統(tǒng)隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其在自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，自從上個世紀(jì)80年代，數(shù)字計算機在自動化領(lǐng)域逐漸推廣，數(shù)字式電氣液壓控制系統(tǒng)慢慢出現(xiàn)。文章主要針對自備電廠汽輪機DEH系統(tǒng)應(yīng)用情況進行研究，對DEH系統(tǒng)進行深入分析，為提升DEH系統(tǒng)認識提供參考。
1 汽輪機控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀
1.1 各類控制系統(tǒng)技術(shù)
1.1.1 機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國內(nèi)自從60年代初就開始使用前蘇聯(lián)大容量汽輪機和機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。目前國內(nèi)使用的液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)大約有200多臺200MW汽輪機，因此液壓式調(diào)節(jié)控制汽輪機已經(jīng)相當(dāng)普遍。機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相應(yīng)速度較慢，機械之間的間隙較大引起動作遲緩，靜態(tài)特性固定無法根據(jù)具體需求做出靈活變動。
1.1.2 電液并存控制系統(tǒng)。電液并存控制系統(tǒng)其主要是近年來為了針對機械液壓系統(tǒng)存在著的問題，而制定的相應(yīng)解決方案。電調(diào)系統(tǒng)運行時，液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動跟蹤，液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行電調(diào)行動實現(xiàn)自動跟蹤，兩者系統(tǒng)之間實現(xiàn)無干擾切換，所有系統(tǒng)可以獨立完成汽輪機啟動、升降、并網(wǎng)以及帶負荷調(diào)節(jié)等控制。
1.1.3 模擬電液控制系統(tǒng)。模擬電液控制系統(tǒng)伴隨著電子元件可靠性的增加，在20世紀(jì)60年代中期由模擬電路組成。模擬電調(diào)系統(tǒng)的調(diào)速器部分隨著電子元件組成執(zhí)行部件仍然液壓器執(zhí)行，電調(diào)電子部分非常容易對信號進行綜合處理，對于系統(tǒng)的控制精度較高。
1.2 汽輪機控制系統(tǒng)發(fā)展
1.2.1 數(shù)字式電調(diào)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)水平不斷發(fā)展，汽輪機控制系統(tǒng)也逐漸朝著數(shù)字化方向發(fā)展。目前數(shù)字式電調(diào)主要有專用型數(shù)字式電調(diào)和通用型數(shù)字式電調(diào)，而專用型數(shù)字式電調(diào)在維護過程中比較麻煩，要求維修人員的專業(yè)技術(shù)能力較高。因此目前的專用型電調(diào)系統(tǒng)的全部功能還未完全發(fā)揮。通用型數(shù)字式電調(diào)控制系統(tǒng)的軟件比較直觀、透明，硬件的通用性較強。具體工作中可以使工作人員深入了解系統(tǒng)，并且還可以熟練尋找出問題所在，并且提出相應(yīng)的解決措施。
1.2.2 通用型DEH系統(tǒng)發(fā)展。通用型DEH系統(tǒng)采用分散型控制系統(tǒng)DCS組成，通信模式采用串行通信、以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。這些通信均符合國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通訊速率從Kbps上升到Mbps。硬件采用通用Intel和PTCPU，過程控制板的互換性和通用性非常高，通用型的DEH發(fā)展特點主要由軟件和硬件標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品控制。
1.2.3 控制思路發(fā)展。從最新的技術(shù)資料研究來看，一些先進的設(shè)計思路已經(jīng)得到了應(yīng)用，如美國MCS開發(fā)的`DEB協(xié)調(diào)控制屬于一種先進的控制設(shè)計思路。其通過負荷的改變來自動調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)，其適應(yīng)性相當(dāng)廣，能夠根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)負荷變化而改變，具有改變負荷下單元機組的特性。具體實踐中可以很好消除單元機組對象動態(tài)特性隨著負荷改變而變化情況，可以有效提高單元機組在不同負荷下的性能。
2 DEH在自備電廠汽輪機系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1 基本構(gòu)成
DEH主要由電子控制柜、現(xiàn)場執(zhí)行單元以及軟件系統(tǒng)等組成，此三個部分構(gòu)成了DEH在自備電廠汽輪機自控系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)還包含了關(guān)主汽門電磁閥、ASAT遮斷電磁閥、壓力變送器、壓力開關(guān)、磁阻式轉(zhuǎn)速變送器、DEH控制系統(tǒng)以及相關(guān)操作員站和工程師站，這些新增的儀表設(shè)備共同構(gòu)成了電廠汽輪機控制系統(tǒng)。自備電廠汽輪機現(xiàn)場控制站主要由MACS-MCS構(gòu)成的一個I/O處理系統(tǒng)，由主控單元各種I/O模塊和現(xiàn)場電源組件構(gòu)成。
DEH系統(tǒng)控制現(xiàn)場主控站，主要負責(zé)轉(zhuǎn)速控制、伺服放大，閥位移測量和調(diào)節(jié)�，F(xiàn)場控制站的主控單元接受到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之后，隨即對其進行數(shù)據(jù)運算，并輸出結(jié)果。如果主控單元出現(xiàn)故障，則備份的主控單元進入到工作狀態(tài)，備用主控單元和現(xiàn)役主控單元可進行隨時無障礙切換。DEH控制裝置的控制功能主要由軟件來完成，軟件分為兩個基本結(jié)構(gòu)即軟件平臺和應(yīng)用軟件系統(tǒng)。軟件平臺決定了DEH控制系統(tǒng)的實用性、先進性和靈活性，應(yīng)用軟件系統(tǒng)則決定了DEH系統(tǒng)的控制功能。DEH使用MACS-DCS作為系統(tǒng)編碼平臺，主控單元采用專用多任務(wù)實時控制軟件，此軟件主要在固化現(xiàn)場控制站的主控單元上，可以完成信號轉(zhuǎn)換、控制運算、信號處理、通信、診斷、自動切換以及輸出等功能。
2.2 控制CPU負荷
主循環(huán)周期額定時間內(nèi)必須完成CPU輸出控制、處理控制以及自控網(wǎng)絡(luò)通信等一系列任務(wù)。系統(tǒng)時間Ts=50ms～5s之間，控制站的每個循環(huán)周期內(nèi)消耗CPU時間和該控制站的實際處理任務(wù)情況有關(guān)。即控制站的循環(huán)周期和控制信息處理相關(guān)�？梢酝ㄟ^實際信息處理工作量來估算CPU內(nèi)每個額定時間周期內(nèi)的實際消耗值。系統(tǒng)的平均內(nèi)核消耗時間為10000us，除去診斷自診時間余下的最大消耗時間為5000us。網(wǎng)絡(luò)通信平均時間消耗為5000us，控制站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通信信息量為4100字節(jié)。CPU負荷計算為額定周期內(nèi)的CPU實際消耗值和系統(tǒng)消耗比值。
3 結(jié)語
隨著汽輪機技術(shù)日益成熟，自控系統(tǒng)越來越多，其中DEH作為一種非常先進的自控系統(tǒng)，其在實際應(yīng)用中相當(dāng)廣泛。以前的老式機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在著一些嚴(yán)重的缺陷，使得機械在運行過程中遲緩較大、運行穩(wěn)定性較差以及常會出現(xiàn)負荷大幅度滑移波動等現(xiàn)象。而這些問題在實際控制中難以進行控制和調(diào)節(jié)，通過人工調(diào)節(jié)方法難以跟上負荷變化，對于生產(chǎn)供氣平穩(wěn)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響。文章針對汽輪機DEH系統(tǒng)在自備電廠中的應(yīng)用進行概述，針對相關(guān)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展以及具體應(yīng)用情況進行討論，為進一步認識DEH系統(tǒng)提供參考。
參考文獻
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