1 概述

    長(cháng)興發(fā)電有限公司裝機總容量4×300MW，其中一期汽輪機調節使用新華公司DEH—Ⅲ型控制系統，二期汽輪機調節使用新華公司DEH—Ⅴ型控制系統。二期DEH組態(tài)軟件為XDPS 6.0版本，系統配10塊VPC閥門(mén)控制卡，分別控制兩個(gè)主汽門(mén)、六個(gè)高調門(mén)和兩個(gè)中調門(mén)。DEH自投產(chǎn)以來(lái)一直運行穩定，但發(fā)生過(guò)因更換VPC卡而造成的負荷擾動(dòng)現象。

    2 負荷擾動(dòng)現象

    2009年2月28日，#4機單閥運行時(shí)GV4高調門(mén) VPC卡所有相關(guān)參數變壞值，GV4卡件故障報警，機組負荷、EH油壓未變，GV4實(shí)際開(kāi)度保持，DEH仍保持自動(dòng)OA方式。由于GV4指令回送值從22%左右跌至0%（為壞值），GV閥門(mén)流量指令GVFLOW與各高調門(mén)閥位輸出指令回送平均值的偏差監視值FDMTRACK瞬間由0%附近躍升至9.5%。強制GV4輸出指令GV4SPO到“0”但調門(mén)拒動(dòng)，關(guān)其進(jìn)油截止閥后才關(guān)閉，確認VPC卡故障。

   3月2日，退出#4機組協(xié)調，DEH切為手動(dòng)TM方式，更換GV4高調門(mén)VPC卡。在恢復自動(dòng)OA方式時(shí)刻，各高調門(mén)開(kāi)度中間指令GV1FL5～GV6FL5從65.23%開(kāi)始下降至54.05%，除GV4外其它5個(gè)調門(mén)開(kāi)度從65.23%關(guān)至54.05%，然后跟隨GV閥門(mén)流量指令GVFLOW變化。調門(mén)下關(guān)導致功率由194MW降至174MW，擾動(dòng)過(guò)程約13秒，趨勢如圖三所示。

    3 DEH負荷控制時(shí)的閥門(mén)管理流程

          
 
                               圖1  DEH負荷控制時(shí)的閥門(mén)管理流程

    圖1說(shuō)明了負荷控制時(shí)目標值、給定值到各高調門(mén)VPC卡閥位輸出指令GV*SPO的閥門(mén)管理流程。圖中只畫(huà)出了GV1的閥門(mén)管理通道，其余5個(gè)調門(mén)完全同GV1。由圖可知：

   LOCAL方式時(shí)，各高調門(mén)VPC卡閥位輸出指令跟隨DEH操作員輸入目標值TARGET變化。升負荷速率一般是目標值DEMAND和給定值REFDMD的偏差絕對值與操作員輸入升負荷速率的小選值。

   REMOTE方式時(shí)DEH受機組協(xié)調控制，固定升負荷速率為每運算周期±0.4，增減指令由DCS負荷中心發(fā)出。
  
    流量給定值REFIMP4之前為工程量，除以功率系數后變?yōu)榘俜至?。過(guò)渡到VPC卡閥位輸出指令前，包含流量修正、單多閥切換、手動(dòng)TM方式跟蹤邏輯、投OA時(shí)GV流量有偏差拉平邏輯、閥門(mén)試驗及閥門(mén)特性函數校正等環(huán)節。
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    掛閘且手動(dòng)TM時(shí)，給定值REFDMD跟蹤根據六門(mén)閥位輸出指令回送值計算的流量跟蹤值FDMTRKMW，REFDMD又作為其它目標值的跟蹤源，保證方式切換無(wú)擾。GVFLOW與各高調門(mén)閥位輸出指令回送平均值設有偏差監視，其值為FDMTRACK。

    因此，手自動(dòng)切換擾動(dòng)分析需關(guān)注給定值REFDMD跟蹤、TM跟蹤切換及投OA時(shí)GV流量偏差拉平等邏輯。

    4  DEH的手自動(dòng)切換邏輯

    圖二說(shuō)明了手動(dòng)TM方式和自動(dòng)OA方式的切換邏輯,包含了手動(dòng)到自動(dòng)切換時(shí)調門(mén)實(shí)際輸出指令與跟蹤的流量指令有偏差時(shí)的指令拉平邏輯。圖中只畫(huà)出了GV1的偏差監視及拉平時(shí)每運算周期增減量計算邏輯，其余5個(gè)調門(mén)完全同GV1。由圖可知：

    任一閥門(mén)的VPC卡在自檢正常卻處于手動(dòng)方式時(shí)，立即發(fā)汽機手動(dòng)TM信號，表示已有卡件切手動(dòng)在先。

    “DEH要求手動(dòng)”REQMAN信號為“1”時(shí)，也立即發(fā)汽機手動(dòng)TM信號，同時(shí)將全部VPC卡件切至手動(dòng)，表示已檢測到任一主汽門(mén)或至少兩個(gè)高、中調門(mén)卡件故障。

    檢測到任一主汽門(mén)或高、中調門(mén)VPC卡件故障，則發(fā)“請求單閥控制” REQSING信號，如故障時(shí)處于多閥方式則開(kāi)始多到單切換。

    DEH程序連續檢測每一高調門(mén)VPC卡接收的閥位輸出指令GV*SPO與該閥門(mén)流量中間指令GV*FL4經(jīng)閥門(mén)特性函數校正值的偏差。當手動(dòng)到自動(dòng)切換時(shí)，高調門(mén)中如同時(shí)存在正偏差和負偏差，則立即觸發(fā)“投OA時(shí)GV流量有偏差拉平邏輯”，TMTOA信號報警，正偏差的調門(mén)開(kāi)始關(guān)小，負偏差的調門(mén)開(kāi)始開(kāi)大。只要任一方向偏差消除，或切換延時(shí)達200秒，拉平過(guò)程結束，正式進(jìn)入自動(dòng)OA方式。

               
                                       
                                        圖2  DEH的手自動(dòng)切換邏輯

    5 負荷擾動(dòng)原因分析及預防措施

    在分析了DEH負荷控制時(shí)的閥門(mén)管理流程和DEH的手自動(dòng)切換邏輯后，對照歷史趨勢，可分析負荷擾動(dòng)的產(chǎn)生原因，進(jìn)而得出具體的預防措施。

    5.1 原因分析

    圖3是更換VPC卡時(shí)負荷擾動(dòng)前后的歷史趨勢。更換前為單閥方式，GV閥門(mén)流量指令GVFLOW、閥門(mén)流量中間指令GV*FL4（圖中即GV5FL4）、閥門(mén)流量中間指令GV*FL5（圖中即GV5FL5）是一致的，都為65.23%，GV閥門(mén)流量跟蹤偏差監視值FDMTRACK為10.87%。

                 
                       
                           圖3  更換VPC卡時(shí)負荷下跌前后部分歷史趨勢

    鍋爐主控在手動(dòng)BCMAN及汽機主控在手動(dòng)TCMAN信號由“0”變“1”時(shí)表示機組協(xié)調撤除，當GV閥門(mén)流量跟蹤偏差監視值FDMTRACK由10.87%突變?yōu)椤?”、GVFLOW、GV*FL4（圖中即GV5FL4）從65.23%（即除GV4外調門(mén)的當時(shí)開(kāi)度）突變至54.05%，“GV開(kāi)度與要求的指令有差”信號GVPZERR變“1”，此時(shí)表明DEH已由操作員切為T(mén)M方式，GV*FL5（圖中即GV5FL5，GV4FL5除外）跟蹤各自閥位輸出指令回送值，曲線(xiàn)保持為一條直線(xiàn)。從圖一“給定值REFDMD跟蹤”邏輯可知，因GV4指令回送值GV4SPOR為“0”，造成六個(gè)調門(mén)的指令回送值的計算平均值比調門(mén)的實(shí)際開(kāi)度要小，偏小量即GV閥門(mén)流量跟蹤偏差監視值FDMTRACK。當DEH切至手動(dòng)時(shí)，GVFLOW、GV*FL4跟蹤偏小的指令回送平均值，造成FDMTRACK、GVFLOW、GV*FL4突變，三者的變化一致。同時(shí)，從圖2“投OA時(shí)GV流量有偏差拉平邏輯”可知，因GV*FL4突變及GV4的閥位輸出指令GV4SPO強制為“0”，跟蹤正、負偏差同時(shí)出現，導致“GV開(kāi)度與要求的指令有差”信號GVPZERR變“1”?？鼡Q結束，因GV4SPO仍強制為“0”，則GV4指令回送值GV4SPOR為“0”，“GV                                                                                                         開(kāi)度與要求的指令有差”信號GVPZERR仍然為“1”。從圖2知,切回自動(dòng)OA方式時(shí)“投OA時(shí)GV流量有偏差需拉平”TMTOA信號立即觸發(fā)，開(kāi)始手動(dòng)到自動(dòng)的拉平過(guò)程，GV1FL5、GV2FL5、GV3FL5、GV5FL5、GV6FL5立即跟隨拉平指令而變化，從65.23%減至54.05%，步長(cháng)為－0.167%/運算周期。由圖3右側可見(jiàn)，GV5FL5開(kāi)始下降，跟蹤偏差監視值FDMTRACK又從“0”開(kāi)始上升，其余調門(mén)均開(kāi)始關(guān)小，功率值MW曲線(xiàn)也開(kāi)始下滑。當關(guān)至54.05%時(shí)，拉平邏輯中的GV1、GV2、GV3、GV5、GV6正偏差信號全部消除，GVPZERR信號立即回“0”，拉平過(guò)程結束。從圖3右側可見(jiàn)，“GV開(kāi)度與要求的指令有差”GVPZERR曲線(xiàn)由“1”回“0”，表示DEH正式進(jìn)入自動(dòng)OA方式。此后，GV*FL4、GV*FL5、GV*SPO都將跟隨GVFLOW變化。只有強制GV4SPO值逐漸開(kāi)啟GV4至GVFLOW值時(shí)，跟蹤偏差監視值FDMTRACK才會(huì )重新回到“0”?！?nbsp;  
                                           
    5.2 預防措施

    負荷擾動(dòng)的關(guān)鍵是拉平過(guò)程的觸發(fā)，原因有二：一是五門(mén)調節的實(shí)際開(kāi)度用于六門(mén)指令回送的平均值計算，使得GVFLOW、GV*FL4跟蹤值偏小，形成調門(mén)跟蹤正偏差；二是GV4的閥位輸出指令GV4SPO強制為“0”，形成調門(mén)跟蹤負偏差。因此，可采取以下任一措施：

    DEH切手動(dòng)后，同時(shí)將六個(gè)調門(mén)指令回送平均值計算系數由6改為5，使GV*FL4與GV*FL5相一致，消除跟蹤正偏差，也可將GV4FL4強制為“0”消除跟蹤負偏差，正或負偏差消除后拉平邏輯不會(huì )觸發(fā)。這樣投入自動(dòng)后，其余五門(mén)開(kāi)度不會(huì )擾動(dòng)。當逐步強制開(kāi)啟GV4時(shí)，其余調門(mén)會(huì )自動(dòng)關(guān)小，六個(gè)調門(mén)開(kāi)度一致時(shí)取消對GV4閥位輸出指令GV4SPO的強制。

    更換卡件時(shí)，GV4的閥位輸出指令GV4SPO及指令回送值GV4SPOR都強制為“0”，DEH繼續保持自動(dòng)單閥方式。由于運行中拔VPC卡將發(fā)卡件故障信號，上電瞬間卡件故障信號將復位，而手動(dòng)信號會(huì )出 “1”，由圖2可知，DEH將聯(lián)鎖進(jìn)入汽機手動(dòng)TM方式，因此工作前需強制VPC卡手動(dòng)信號為“0”，待按卡件reset鍵使手動(dòng)信號復位后再取消強制。當逐步強制開(kāi)啟GV4時(shí)，其余調門(mén)會(huì )自動(dòng)關(guān)小，六個(gè)調門(mén)開(kāi)度一致時(shí)取消對GV4閥位輸出指令GV4SPO的強制。

    6  結語(yǔ)

    同其它一般調節系統相比，DEH系統邏輯復雜、運行穩定，平時(shí)的強制操作很少，因此有重大操作或檢修時(shí)，我們應關(guān)注DEH系統的整個(gè)管理流程、仔細研究或模擬各種工況下的無(wú)擾切換和聯(lián)鎖保護，制定完善的技術(shù)措施，最大限度滿(mǎn)足穩定運行要求。