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   1 概述

    長興發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組態軟件為XDPS 6.0版本，系統配10塊VPC閥門控制卡，分別控制兩個主汽門、六個高調門和兩個中調門。DEH自投產以來一直運行穩定，但發生過因更換VPC卡而造成的負荷擾動現象。

    2 負荷擾動現象

    2009年2月28日，#4機單閥運行時GV4高調門 VPC卡所有相關參數變壞值，GV4卡件故障報警，機組負荷、EH油壓未變，GV4實際開度保持，DEH仍保持自動OA方式。由于GV4指令回送值從22%左右跌至0%（為壞值），GV閥門流量指令GVFLOW與各高調門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”但調門拒動，關其進油截止閥后才關閉，確認VPC卡故障。

   3月2日，退出#4機組協調，DEH切為手動TM方式，更換GV4高調門VPC卡。在恢復自動OA方式時刻，各高調門開度中間指令GV1FL5～GV6FL5從65.23%開始下降至54.05%，除GV4外其它5個調門開度從65.23%關至54.05%，然后跟隨GV閥門流量指令GVFLOW變化。調門下關導致功率由194MW降至174MW，擾動過程約13秒，趨勢如圖三所示。

    3 DEH負荷控制時的閥門管理流程

          
 
                               圖1  DEH負荷控制時的閥門管理流程

    圖1說明了負荷控制時目標值、給定值到各高調門VPC卡閥位輸出指令GV*SPO的閥門管理流程。圖中只畫出了GV1的閥門管理通道，其余5個調門完全同GV1。由圖可知：

   LOCAL方式時，各高調門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DEH受機組協調控制，固定升負荷速率為每運算周期±0.4，增減指令由DCS負荷中心發出。
  
    流量給定值REFIMP4之前為工程量，除以功率系數后變為百分量。過渡到VPC卡閥位輸出指令前，包含流量修正、單多閥切換、手動TM方式跟蹤邏輯、投OA時GV流量有偏差拉平邏輯、閥門試驗及閥門特性函數校正等環節。
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    掛閘且手動TM時，給定值REFDMD跟蹤根據六門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，保證方式切換無擾。GVFLOW與各高調門閥位輸出指令回送平均值設有偏差監視，其值為FDMTRACK。

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

    4  DEH的手自動切換邏輯

    圖二說明了手動TM方式和自動OA方式的切換邏輯,包含了手動到自動切換時調門實際輸出指令與跟蹤的流量指令有偏差時的指令拉平邏輯。圖中只畫出了GV1的偏差監視及拉平時每運算周期增減量計算邏輯，其余5個調門完全同GV1。由圖可知：

    任一閥門的VPC卡在自檢正常卻處于手動方式時，立即發汽機手動TM信號，表示已有卡件切手動在先。

    “DEH要求手動”REQMAN信號為“1”時，也立即發汽機手動TM信號，同時將全部VPC卡件切至手動，表示已檢測到任一主汽門或至少兩個高、中調門卡件故障。

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

    DEH程序連續檢測每一高調門VPC卡接收的閥位輸出指令GV*SPO與該閥門流量中間指令GV*FL4經閥門特性函數校正值的偏差。當手動到自動切換時，高調門中如同時存在正偏差和負偏差，則立即觸發“投OA時GV流量有偏差拉平邏輯”，TMTOA信號報警，正偏差的調門開始關小，負偏差的調門開始開大。只要任一方向偏差消除，或切換延時達200秒，拉平過程結束，正式進入自動OA方式。

               
                                       
                                        圖2  DEH的手自動切換邏輯

    5 負荷擾動原因分析及預防措施

    在分析了DEH負荷控制時的閥門管理流程和DEH的手自動切換邏輯后，對照歷史趨勢，可分析負荷擾動的產生原因，進而得出具體的預防措施。

    5.1 原因分析

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

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

    鍋爐主控在手動BCMAN及汽機主控在手動TCMAN信號由“0”變“1”時表示機組協調撤除，當GV閥門流量跟蹤偏差監視值FDMTRACK由10.87%突變為“0”、GVFLOW、GV*FL4（圖中即GV5FL4）從65.23%（即除GV4外調門的當時開度）突變至54.05%，“GV開度與要求的指令有差”信號GVPZERR變“1”，此時表明DEH已由操作員切為TM方式，GV*FL5（圖中即GV5FL5，GV4FL5除外）跟蹤各自閥位輸出指令回送值，曲線保持為一條直線。從圖一“給定值REFDMD跟蹤”邏輯可知，因GV4指令回送值GV4SPOR為“0”，造成六個調門的指令回送值的計算平均值比調門的實際開度要小，偏小量即GV閥門流量跟蹤偏差監視值FDMTRACK。當DEH切至手動時，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，從圖2“投OA時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、負偏差同時出現，導致“GV開度與要求的指令有差”信號GVPZERR變“1”。卡件更換結束，因GV4SPO仍強制為“0”，則GV4指令回送值GV4SPOR為“0”，“GV                                                                                                         開度與要求的指令有差”信號GVPZERR仍然為“1”。從圖2知,切回自動OA方式時“投OA時GV流量有偏差需拉平”TMTOA信號立即觸發，開始手動到自動的拉平過程，GV1FL5、GV2FL5、GV3FL5、GV5FL5、GV6FL5立即跟隨拉平指令而變化，從65.23%減至54.05%，步長為－0.167%/運算周期。由圖3右側可見，GV5FL5開始下降，跟蹤偏差監視值FDMTRACK又從“0”開始上升，其余調門均開始關小，功率值MW曲線也開始下滑。當關至54.05%時，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”，拉平過程結束。從圖3右側可見，“GV開度與要求的指令有差”GVPZERR曲線由“1”回“0”，表示DEH正式進入自動OA方式。此后，GV*FL4、GV*FL5、GV*SPO都將跟隨GVFLOW變化。只有強制GV4SPO值逐漸開啟GV4至GVFLOW值時，跟蹤偏差監視值FDMTRACK才會重新回到“0”。“   
                                           
    5.2 預防措施

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

    DEH切手動后，同時將六個調門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觸發。這樣投入自動后，其余五門開度不會擾動。當逐步強制開啟GV4時，其余調門會自動關小，六個調門開度一致時取消對GV4閥位輸出指令GV4SPO的強制。

    更換卡件時，GV4的閥位輸出指令GV4SPO及指令回送值GV4SPOR都強制為“0”，DEH繼續保持自動單閥方式。由于運行中拔VPC卡將發卡件故障信號，上電瞬間卡件故障信號將復位，而手動信號會出 “1”，由圖2可知，DEH將聯鎖進入汽機手動TM方式，因此工作前需強制VPC卡手動信號為“0”，待按卡件reset鍵使手動信號復位后再取消強制。當逐步強制開啟GV4時，其余調門會自動關小，六個調門開度一致時取消對GV4閥位輸出指令GV4SPO的強制。

    6  結語

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