火電廠汽輪機DEH轉(zhuǎn)速信號的兩個作用

來源：云南昌暉儀表制造有限公司 2022年12月12日 09:50

轉(zhuǎn)速信號是系統(tǒng)最重要的信號之一，它參與了汽輪機從靜止?fàn)顟B(tài)到帶滿負荷再到靜止?fàn)顟B(tài)的全過程。DEH轉(zhuǎn)速就兩個作用，一是沖轉(zhuǎn)用，二是保護用。

1、轉(zhuǎn)速信號用于機組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)
汽輪機沖轉(zhuǎn)過程就是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的過程，從掛閘那一刻起，機組就進入了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，說白了也是閥門調(diào)節(jié)的一種形式，歸根結(jié)底還是回到閥門調(diào)節(jié)。這里可以補充一點的是，DEH所有的調(diào)節(jié)過程都是對閥門進行調(diào)節(jié)，也就是對高調(diào)門、中調(diào)門、低調(diào)門進行開度控制，只不過不同調(diào)節(jié)過程參考的反饋量不同。

比如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，反饋量是轉(zhuǎn)速。所以，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)也是一種閉環(huán)調(diào)節(jié)。更具體的說，這個過程就是轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)的過程。
和利時DCS系統(tǒng)汽輪機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的邏輯

和利時DCS系統(tǒng)汽輪機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的邏輯

汽輪機從0rpm到額定轉(zhuǎn)速，過程如下：
步，掛閘，機組進入警戒狀態(tài)。
第二步，運行(開主汽門)。
第三步，設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速和升速率。
第四步，開始沖轉(zhuǎn)。
這個過程中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速和升速率設(shè)定后，轉(zhuǎn)速開始從0rpm開始按照一定的升速率朝著目標(biāo)轉(zhuǎn)速邁進。所謂升速率，其實就是轉(zhuǎn)速變化的速度。設(shè)定好目標(biāo)轉(zhuǎn)速和升速率，沖轉(zhuǎn)開始，系統(tǒng)自動計算出給定轉(zhuǎn)速，汽輪機實際轉(zhuǎn)速按照一定的轉(zhuǎn)速升速率到達目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
這里需要注意目標(biāo)轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速的區(qū)別，給定轉(zhuǎn)速是安裝升速率，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速進行分解，直接作用到轉(zhuǎn)速PID功能中。當(dāng)實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差，通過轉(zhuǎn)速PID功能塊計算出轉(zhuǎn)速輸出值，這個轉(zhuǎn)速輸出值會折算成閥門的開度，最終作用到閥門。

當(dāng)給定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速之間不存在偏差(一定范圍內(nèi)的動態(tài)平衡)，轉(zhuǎn)速輸出將保持當(dāng)前值，閥門也就不再開大(或者關(guān)小)。而當(dāng)給定轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致時，也就完成了當(dāng)前過程的沖轉(zhuǎn)過程。

隨著DEH邏輯的不斷完善，目前對于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的設(shè)定也有一定的限制，不能設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，不能超過額定轉(zhuǎn)速。但是，當(dāng)投入超速試驗按鈕時，我們可以把目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定在額定轉(zhuǎn)速的110%以上。

這里還需要說的是升速率，一般在臨界轉(zhuǎn)速范圍以外，升速率可以隨意設(shè)定(有上限)。但在臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，升速率會強制設(shè)定到600rpm/min或者700rpm/min(按照汽輪機廠家要求設(shè)定)。之所以在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)需要提高升速率，是為了讓汽輪機轉(zhuǎn)速盡快離開臨界區(qū)，避免共振等對汽輪機的不利影響。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是DEH系統(tǒng)重要的功能，是汽輪機調(diào)節(jié)的步。而當(dāng)機組一旦并網(wǎng)，機組將轉(zhuǎn)為閥控、壓控、功控、CCS等控制方式，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將退出。此時轉(zhuǎn)速將維持在額定轉(zhuǎn)速，汽輪機將接受電氣控機，轉(zhuǎn)速跟隨著網(wǎng)上周波變化。也就是說，此時的調(diào)節(jié)變量將不再是轉(zhuǎn)速，而是改為功率、閥位等信號。

比如功率控制的邏輯：

功率PID輸出值最終也是轉(zhuǎn)變?yōu)殚y位信號，作用在閥門上。

2、轉(zhuǎn)速信號用于DEH轉(zhuǎn)速保護
參與超速保護是DEH轉(zhuǎn)速的另一個功能，與TSI系統(tǒng)共同組成了超速保護的兩道屏障。兩種保護異曲同工，也有不同之處：，DEH超速分103%和110%；第二，轉(zhuǎn)速測量方式不同。

先說第二點，轉(zhuǎn)速測量方式不同。汽輪機一般安裝有7個轉(zhuǎn)速探頭(一般設(shè)定)，其中三個去TSI，三個去DEH，一個是零轉(zhuǎn)速。那么問題來了，為何是7個？道理很簡單，熱工測量為了保證機組參數(shù)的準(zhǔn)確，一般會設(shè)定參考量，也就是說我們需要用不同的測量方式來互相證明對方測量的準(zhǔn)確性。通過TSI與DEH轉(zhuǎn)速的比較，證明實際轉(zhuǎn)速正確。

而所謂不同的測量方式，也就是測量原理的不同，一般TSI探頭采用的電渦流原理的電渦流傳感器，DEH轉(zhuǎn)速采用的電磁阻原理的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器。每種采用三個，是模擬量信號計算相對合理的方式(模擬量信號參與邏輯運算一般采用三取中)。

這是目前我認為的轉(zhuǎn)速布置和設(shè)計方式，也在絕大多數(shù)的機組使用中證明了其可靠性。而參與超速保護，DEH除了110%停機以外，還設(shè)計了103%停機，這是兩者的區(qū)別。

超速110%很好理解，一旦保護動作，無論是DEH還是TSI，最終都是通過ETS通道，動作相關(guān)設(shè)備。動作的結(jié)果一般是主汽門關(guān)閉，調(diào)門關(guān)閉，抽汽逆止門關(guān)閉等。

超速103%除了保護作用，更是一種經(jīng)濟方式的設(shè)定。當(dāng)轉(zhuǎn)速103%動作之后，汽輪機首先關(guān)閉調(diào)門，然后通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速。這樣做的好處是可以避免打閘停機，限度的減少停機損失。

寫在最后
綜上，DEH轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的主要功能就這兩個方面。不過對于不同的機組設(shè)計稍微有所不同，但是主流的設(shè)計原理都是一樣的。

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