孫 通 吳炳輝 國能神福（石獅）發(fā)電有限公司 石獅 362700

數(shù)字電調(diào)稱為純電調(diào)或稱全電調(diào)，簡稱DEH，DEH 控制器由微機系統(tǒng)組成， 執(zhí)行器是由多個油動機組成的液壓執(zhí)行系統(tǒng)[1]。DEH 控制系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足電廠供電的要求。DEH 是汽輪機的數(shù)字化電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是汽輪機組的心臟和大腦[2]。機組在啟動和正常運行過程中，DEH 接收CCS 指令或操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪機發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率以及調(diào)節(jié)閥的位置反饋等信號，進行分析處理、綜合運算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。

近年來，已有多位學者對DEH 控制系統(tǒng)存在的問題進行研究，李思博、唐麟[3]等對百萬超超臨界機組 DEH 系統(tǒng)應用存在的問題進行研究分析；張世晟[4]對汽輪機DEH 系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化及故障查詢分析。百萬機組DEH 控制方式不盡相同，但也都大同小異，機組在基建調(diào)試期以及日后的運行中，DEH 控制系統(tǒng)不可避免地會出現(xiàn)一些問題，例如操作遲緩、畫面錯誤、邏輯設置不完善等，這些問題嚴重影響機組的正常調(diào)試和安全穩(wěn)定運行[5]。而DEH 系統(tǒng)投運時間一長，也會出現(xiàn)各方面的問題，比如設備老化、硬件性能下降等，最終將會極容易出現(xiàn)故障[6]。故本文基于某1050MW 超超臨界機組DEH 系統(tǒng)軟硬件的構(gòu)成進行可靠性分析，并提出相應的優(yōu)化措施，為同類百萬超超臨界機組提供參考。

1 汽輪機DEH 系統(tǒng)

1.1 DEH 控制系統(tǒng)配置

DEH 控制系統(tǒng)硬件配置主要由標準機柜、主控制器模塊、電源分配系統(tǒng)、 I/O 模板、OIS 操作員接口站、EWS 工程師站等組成。其中，本文介紹的主控制器模塊采用和利時SM211 模塊，并采用冗余控制機制，即日常運行中，一臺設備處于工作狀態(tài)，另一臺設備處于待機狀態(tài)，從而維持系統(tǒng)的運行可靠性。該機組DCS 汽機側(cè)IO 柜與鍋爐IO柜分開布置，DEH 系統(tǒng)在汽機IO 柜側(cè)，與DCS 在同一網(wǎng)絡，該系統(tǒng)為國內(nèi)首次在1050MW 超超臨界機組上采用了與DCS 同一個網(wǎng)絡、同一個系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫相同的系統(tǒng)，在架構(gòu)及通信技術方面，真正實現(xiàn)了國產(chǎn)DCS 系統(tǒng)與DEH 系統(tǒng)的一體化控制。具體見圖1 所示，汽機IO 柜#40-#57，其中#56、#57 為DEH 控制柜。

圖1 DCS 網(wǎng)絡拓補圖

操作員接口站是一個重要的人機接口，通過它，操作人員可參與整個控制過程，可修改相應的控制策略，并可對控制過程和參數(shù)進行監(jiān)視和記錄。通過操作員站的應用軟件，工程師可以對操作畫面、數(shù)據(jù)庫、趨勢等進行組態(tài)。而EWS 則是專用于工程師設計、組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)視系統(tǒng)的工具。通過工程師站的應用軟件，工程師可以對控制邏輯、硬件配置等進行組態(tài)。

1.2 控制系統(tǒng)原理

DEH 控制系統(tǒng)功能主要包含以下幾個方面：①具有閥門活動試驗功能、閥位限制、汽機保護、一次調(diào)頻等多種功能[7]；②設有CCS 協(xié)調(diào)控制、ATS自啟動、自動控制、手動控制等運行方式。DEH控制系統(tǒng)原理詳見圖2。

圖2 DEH 控制系統(tǒng)原理圖

2 DEH 可靠性分析及優(yōu)化

本文主要對該1050MW 超超臨界百萬機組（DCS 運行平臺為和利時MACSV6.5.2）DEH 系統(tǒng)軟硬件可靠性進行分析，并作出相應的優(yōu)化方案，進而實施于實踐。

2.1 硬件優(yōu)化及升級

該1050MW 超超臨界百萬機組已運行5 年，DEH 系統(tǒng)發(fā)生過幾次服務器通信“堵塞”、上位機畫面短時卡頓、操作遲緩等現(xiàn)象；操作員站及工程師站出現(xiàn)死機、負荷率占用高等問題。造成上述原因多為服務器、操作員站、工程師站老化，遇到多數(shù)據(jù)處理的情況，以及運行在進行監(jiān)盤時經(jīng)常會調(diào)取幾十條歷史趨勢，一方面這樣會占用操作員站大量內(nèi)存，致使操作員站CPU 負荷率高于正常工作范圍；另一方面，過多調(diào)取歷史趨勢會使歷史服務器CPU 負荷率升高，導致信息堵塞等現(xiàn)象。為提高系統(tǒng)可靠性，采取硬件升級進行改進，將原服務器升級為兩臺戴爾R740歷史服務器(該服務器性能穩(wěn)定)，并設立可靠的冗余服務器，同時，將操作員站、工程師站一并升級，進一步解決了硬件問題。硬件升級后運行一年，DEH 系統(tǒng)各畫面顯示、切換、操作等功能正常，基本未出現(xiàn)畫面卡頓，操作遲緩等現(xiàn)象。

2.2 軟件優(yōu)化及升級

該機組先后經(jīng)歷多次技術改造，項目增加大量DCS 測點，IO 點數(shù)已達原本設計上限，導致機組正常運行時服務器負荷率上升，DCS 原有的運行平臺MACSV6.5.2 已不能滿足實際需求，導致DEH 系統(tǒng)操作遲緩等異常情況。將原有的運行平臺MACSV6.5.2 升級到MACSV6.5.3，并將機組DEH 控制器全面升級為MACSV6.5.3 火電正式版。軟件平臺優(yōu)化升級后，可容納的IO 點數(shù)為原來2倍，并提高了信息傳輸速度及品質(zhì)。升級前后對比：升級前，操作員站及歷史服務器CPU 負荷率高達30%，一直維持較高負荷率；升級后，CPU 負荷率僅5%左右，歷史服務器容量擴大一倍。軟件升級后運行半年，DEH 系統(tǒng)各畫面顯示、切換、操作等功能正常，沒有出現(xiàn)軟件意外退出、卡死等現(xiàn)象。

2.3 閥門活動試驗分析及優(yōu)化

閥門活動試驗包括高壓主汽閥活動試驗、中壓主汽閥活動試驗（帶中壓調(diào)節(jié)閥一起活動）、高壓調(diào)節(jié)閥活動試驗。分析發(fā)現(xiàn)，中壓主汽閥活動試驗設計邏輯存在缺陷，當機組正常運行時，做中壓主汽閥全行程活動試驗，如遇任一中主門或中調(diào)門全關反饋開關故障未消失時（行程開關故障），再進行另一個中聯(lián)門活動試驗時，只要此中主門或中調(diào)門全關反饋任意一個發(fā)出時，就會觸發(fā)再熱器保護動作引起跳機。邏輯框圖見圖3。

圖3 邏輯框圖

為進一步證明此設計缺陷，在仿真機上進行模擬試驗，模擬結(jié)果顯示分析無誤。并在仿真機上做相應解決試驗，主要通過兩個方法，①通過優(yōu)化邏輯實現(xiàn)邏輯閉鎖試驗條件，此方法涉及更改DEH系統(tǒng)邏輯，較難實現(xiàn)，風險較大；②通過對畫面操作窗口進行閉鎖更改，利用和利時組態(tài)軟件操作使能特性的功能來實現(xiàn)，只要有一個中壓主汽閥或中壓調(diào)節(jié)閥全關存在，另一個就無法點擊操作按鈕進行全行程活動試驗。通過仿真機多次模擬試驗，第二種方法完全可以滿足現(xiàn)場需求。利用仿真機進行仿真試驗，強制2 號中主門或中調(diào)門全關信號發(fā)時操作閉鎖窗口見圖4，2 號中主門或中調(diào)門信號未發(fā)時見圖5。

圖4 滿足閉鎖條件操作窗口

圖5 滿足實驗條件操作窗口

由圖4 可以看出，當2 號中主門或中調(diào)門全關信號發(fā)時，投入按鈕上鼠標為箭頭，點擊無法操作。由圖5 可以看出，當2 號中主門或中調(diào)門全關信號未發(fā)時，投入按鈕上鼠標為小手狀態(tài)，點擊可以操作。同理，進行強制1 號中主門或中調(diào)門全關信號時，結(jié)論相同，成功實現(xiàn)了閉鎖功能，保障了操作可靠性。

3 結(jié)語

本文基于某1050MW 超超臨界機組DEH 系統(tǒng)軟硬件的構(gòu)成進行可靠性分析，依托于現(xiàn)場實際情況進行分析，并提出相應的優(yōu)化措施，不僅經(jīng)過仿真機的模擬，同時也應用于實際，為同類百萬超超臨界機組提供參考。通過實踐及機組一段時間的運行，證明所述的方法及措施可行，可提高同類型機組、同類型系統(tǒng)運行中的可靠性，確保該類機組的平穩(wěn)運行。