（昆钢动力能源分公司热电车间 云南昆明 650302）
摘要：只有为汽轮机匹配上性能最好、且动作准确而有效的调节系统，才能够为汽轮发电机组的稳定运行提供保证，并保证汽轮发电机组运行的安全性与经济性。我国某公司在2014年1月引进了一套25MW汽轮发电机组，其中汽轮机配置的调节系统为数字电液调节系统，又可以称为DEH。基于此，本文以此为例针对25MW汽轮发电机DEH系统全自动调节进行了详细的分析，以供参考。
关键词：25MW汽轮发电机；DEH系统；全自动调节
在25MW汽轮发电机组的运行过程中，保证调节系统的性能优良、动作准确可靠发挥着十分重要的作用，可以确保发电机组被调能量按照一定的规律发生变化，从而满足符合变动的相关要求。如果25MW汽轮发电机组在实际的运行过程中出现故障，或者受到外界扰动，那么就可以在第一时间内通过经济保安措施来对25MW汽轮发电机组进行保护，避免其运行性能受到损坏。
一、25MW汽轮发电机DEH系统的运行原理
数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System）是一种基于数字计算机的数字式电气液压控制系统，可以简称为数字电调，即DEH。主要诞生于20世纪80年代，随着计算机技术的发展而发展，其逐渐在自动化领域中得到广泛的应用[1]。
某公司的25MW汽轮机采用的就是数字电液控制系统，即DEH。并且与普通的液压系统相比，DEH的控制精度更高，自动化水平更高，热电负荷自整性也有了明显的提升。也就是说，DEH系统的应用，可以实现手自动升速，并与电气并网形成配合，加强对负荷、抽汽热负荷以及其它辅助的控制，与此同时，DEH系统的应用还可以与PLC进行正常的通信，进而对在线调整与超速保护功能的相关参数进行调节与控制。这样一来，该25MW汽轮机就可以适用于各种工况，其运行的安全性、稳定性与长期性也就得到了有效的保证。
该25MW汽轮发电机DEH系统的运行基本原理如下。在并网前的升速过程中，转速闭环属于无差控制，先用505E控制器对汽轮发电机组的实际转速进行测量，然后在通过特殊的软件将测量的结果与系统给定的转速偏差信号进行分析，并进行PID运算，将运算结果作为给定输入到阀门控制器，并与油动机反馈信号进行比较。最后，再将偏差放大，使之形成相应的电流信号，通过这一电流信号就可以对电液驱动器以及调节阀门开度进行控制，并且使实际转速偏差得到降低，实现转速无差控制。如果转速为3000r/min，那么机组就可以结合实际情况来实现定速运行。而这个时候，DEH系统就可以对自动准同期装置发出的指令或者工作人员手动操作的指令进行有效的接收，并按照指令要求进行机组的调节，为并网提供保证[2]。
当机组成功并网之后，如果依然使用功率闭环控制，那么可以根据实际情况对DEH系统进行调节，确保机组可以及时带上初负荷。而DEH系统实际测试到的机组功率就可以和机组转速一起作为相应的反馈信号，而转速偏差则会成为一次调频信号，根据这两个要素就可以有效修正给定功率。之后再对功率给定与功率反馈进行对比，并通过PID运算和功率放大，借助电液驱动器以及油动机来对调节阀门开度进行控制，从而对偏差信号进行有效的消除，实现机组功率的无差调节。如果功率没有反馈，那么就要通过阀位控制的方式运行。这样一来，就只能通过增加转速、开大调节气阀、增加进气量的方式来实现负荷的增加。如果需要甩负荷，那么DEH系统就可以将负荷调节自动调节成转速调节。需要注意的是，如果机组容量不大，那么可以暂不使用功率闭环控制。但是如果机组带上电负荷，那么就必须要根据实际情况带热负荷，并进行抽汽控制的投入。而DEH系统的控制器就可以按照机组工况图来对机组电负荷进行自整定控制，同时对抽汽压力、流量也进行自整定控制[3]。
二、25MW汽轮发电机DEH系统的具体技术方案
该25MW汽轮发电机的调节系统配置的是数字式505E调节器，其配套超速保护器是该调节系统的核心速成部分，为OPC（overspeed protection controller）。当OPC转速达到额定转速的103%时，25MW汽轮机的主汽门就会迅速的关闭，并使电磁阀的动作暂停，从而对机组进行有效的超速保护。如果启动了机组保护的单一重故障保护模式，一般会按照OPC的实际情况来进行系统特性的整定调节，所以应当如何选择控制策略，对于机组运行的安全性有着直接的影响。如果OPC控制策略选择出现失误，那么就会出现汽轮机主气门频繁动作的现象，甚至对汽轮发电机轴系产生破坏，使电网因为大规模甩负荷而处于崩溃状态。而在实际的25MW汽轮发电机调速系统的运行过程中，还会出现一些非线性环节，例如机组惯性、信号干扰、时间滞后等。所以如果仅采取普通的控制方案，那么将无法有效获取精度较高的数学模型。对此，需要针对性的研究出一种更加契合该公司实际生产情况的新算法[4]。
针对25MW汽轮机转速控制器参数的优化设计，主要体现在以下几方面。首先，在DEH系统中，PID调节器参数与系统响应特性有着直接的关系。只有保证PID调节器参数的整定效果，才能够将DEH系统的控制效果充分的发挥出来。在免疫算法控制思想的引导下，对该25MW汽轮机DEH系统转速控制回路PI控制器的参数进行优化整定，明确转速PI控制器的比例，积分系数Kp、Ki，确保系统的动态响应特性达到最佳，实现负号ITAE指标的最大化。而在实际的参数优化过程中，还需要结合特定的运算参数（如表1所示）使用遗传算法，将阶跃负荷扰动值取值为±0.5和±1.0，并得出最终的优化结果（如表2所示）。
表1：浮点编码的运算参数
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表2：浮点编码算法优化结果
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Z-N方法是一种适用于数字控制系统的扩充临界比例法，可以将基于遗传算法的参数优化方法和其它参数整定方法进行对比，并明确最终整定结果对系统响应特性的影响程度，从而针对性的整定转速PI控制器的参数。在实际的Z-N方法中，需要先将控制器作为纯比例控制，然后调整比例系数，直至系统出现临界振荡状态，将临界振荡的周期Tr进行计算出来，并进行相应比例系数Kr的记录。通过这两个数据就可以将PI控制器的参数确定出来。之后，就可以将FGA优化的结果与Z-N方法整定的参数输入到计算机中，借助计算机仿真系统得到机组甩负荷后的转速过度过程曲线，如图1所示。
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图1：负荷扰动后转速过程曲线的比较
三、结语
综上所述，将优化参数应用到25MW汽轮发电机组的DEH系统中，发电功率有了明显的提升，该公司的生产效率得到提升，生产成本也有了明显的降低。
参考文献：
[1]颜洋.汽轮发电机DEH系统全自动调节的研究与应用[J].数字通信世界，2015，（6）：262-262.
[2]李潇潇.汽轮机DEH系统快控方法和故障诊断及容错控制的研究[D].浙江大学；浙江大学机械与能源工程学院，2009.
[3]刘静.汽轮发电机组DEH系统故障点分析及对策措施[J].石河子科技，2018，（2）：44-47.
[4]刘欢.汽轮机DEH数字电液调节系统优化[J].仪器仪表与分析监测，2020，（1）：14-17.