1.1 在控制器中完成閥位閉環控制的實現方式
汽輪機deh系統的指令及反饋系統如圖1.1所示，機組dcs採用ovation控制系統，汽輪機的閥門指令由ovation控制器運算並由ao卡件輸出4~20ma訊號，考慮到汽輪機安全執行，ao卡件採用三重冗餘方式。訊號經電纜傳送至功率放大卡件，放大為0~250ma訊號，輸出至現場的電液轉換器。
閥門油動機控制油壓值在工作範圍內與閥門的開度呈線性函式關係，因此閥門控制油壓值作為閥門開度反饋值輸送入回ovation控制系統，ai卡件採集到此4~20ma訊號，經轉換後送至控制器進行運算。控制模組pid2接受反饋值，其設定值為pid1的輸出值，pid2根據設定值與汽機閥門實際開度反饋值來調控閥門開度，形成內環閉環控制。pid1的設定值來自操作員輸入或協調系統指令，汽機轉速或功率訊號作為反饋值，形成外環閉環控制。
內環迴路控制汽機閥門達到設定開度及消除閥門內擾，功率放大卡件不具備閉環控制功能，只是完成對指令訊號進行放大輸出及回送功能，其原理圖如圖1.2 。由ovation系統發出的三路指令訊號經三取中模組取出一路4~20ma訊號，經卡件運算放大後輸出0~250ma電流訊號，放大後的電流訊號輸出至電液轉換器，轉換成油壓訊號並經兩級放大後驅動油動機控制汽機閥門開、關。
功率放大卡件具備內部訊號超差檢測報警和輸出訊號轉換回讀功能，報警訊號和回讀值輸送回dcs系統用於監視。
圖1.1 軟控制方式的deh系統指令及反饋系統
圖1.2 功率放大卡件原理圖
1.2 機組負荷的控制效果
控制模組pid1的引數仍沿用原來整定好的引數，對新增的pid2模組進行引數整定，表1.1是負荷設定值為280mw時部分引數下的機組負荷控制情況。
由表1.1中可見負荷最大偏差值達20mw.，機組負荷反覆波動，不能穩定在設定值上。
這種控制方式對汽機閥門開度調節效果較差，會造成鍋爐主汽壓力波動，隨之煤量、風量、給水量發生波動，影響整個協調控制系統的控制品質。這種狀況不符合dcs控制規範中對汽輪機控制要求，也沒能達到改造前的控制水平。雖經反覆多次對迴路引數進行試驗整定，控制效果仍不理想。
表1.1機組負荷控制情況表
pgain：比例增益； intg：積分時間； dart：微分速率
2 在汽輪機控制卡件中完成閥位閉環控制
tc2f-40型汽輪機採用低壓透平油驅動汽機控制閥，控制e/h轉換器需要250ma大電流。在華能大連電廠＃2機組dcs更改工程中採用西屋公司的ovation系統沒用相適應的驅動模件。所以deh系統改造中曾經嘗試在ovation控制器中實現對汽輪機調節閥的閉環控制，但效果不理想。
在實際的工程中選擇原三菱公司deh卡件與ovation系統配合完成控制閥位的閉環控制功能。
2.1 在汽輪機控制卡件中完成閥位閉環控制的實現方式
在這種系統構成中，dcs仍採用ovation控制系統，汽輪機控制卡件採用原三菱公司deh卡件。系統構成原理圖如2.1
圖2.1硬控制方式的deh系統指令及反饋系統
從圖2.1中可見，與方案一主要區別在於所採用的deh輸出功率放大卡件不同，從而閥位的閉環控制方式也不同。這種控制方式中沒有pid2控制模組，這部分功能在功率放大卡件（tad）內部由硬體實現。
三菱公司deh卡件原理圖如圖2.2
圖2.2 三菱公司deh卡件原理圖
汽輪機閥門指令由ovation系統發出後經中值選擇卡件（mss） 「三取中」處理，得出中間值，送至tad卡件，tad卡件同時接收汽機閥門開度油壓反饋訊號，計算二者偏差後形成閥門開度控制指令，最後經功率放大器放大，輸出0~250ma訊號至電液轉換器。汽輪機最終的轉速和功率仍由pid1控制。
2.2 對轉速的控制效果
pid1的引數仍沿用原來整定好的引數，由於沒有pid2控制模組，無需對這部分進行新的引數整定，對tad卡件可作適當增益調整。表2.1是機組負荷在設定值210mw,280mw和350mw時對機組負荷的控制情況。
表2.1機組負荷控制情況表
由表2.1中可見在各負荷設定值上，負荷控制都很平穩，負荷最大差值在1mw範圍內，符合機組控制要求，控制效果較好。
3 對兩種技術方案控制效果的分析
兩種方案從控制策略角度講是一致的，不同的是閥門開度控制迴路（內環迴路）實現方式：一種是「軟控制」方式——在dcs控制器中由軟體完成，一種是「硬控制」方式——在deh功放卡件中由硬體完成，最終兩種控制方案的效果差異很大。通過對整個控制系統深入分析發現，二者內環迴路的執行時間是決定控制成功與否的關鍵。
在「硬控制」方式中，三菱deh卡的迴路運算週期約為6ms，而「軟控制」方式迴路中，整個迴路完成一遍運算要經過ai卡採集、控制器計算、ao卡輸出三個環節。根據ovation控制系統硬體引數特性，ai卡採集週期為50ms, 控制器計算週期為30ms，ao卡轉換輸出週期為50ms，這樣完成一次迴路運算在0~130ms之間，按概率分析，大部分迴路執行時間在50~70ms左右，遠大於前一種控制方式，造成了控制訊號的滯後。根據計算機控制器通取樣定理，當系統的採用週期大於被控物件特性週期的1／2時，在控制過程中，控制系統效能降低，品質變差，甚至發生振盪。
因此，汽機功率控制不穩的主要原因是控制系統的滯後性造成的。
4 結論
汽輪機執行特性要求deh系統的訊號處理和運算速度必須具有快速性，「快速」是deh控制系統最基本、最重要的特性之一。在dcs控制器中對閥門開度進行閉環控制的「軟控制」方式，其裝置技術指標達不到deh系統要求，無法完成機組控制任務，因此這一方案被淘汰，最終確定deh系統改造採用保留原deh卡件的方案。deh系統改造結束至今，汽輪機執行平穩、安全，轉速和功率控制水平得到提高，保證了機組的安全、經濟執行。
作者簡介：
徐德勤（1964— ）華能大連電廠，遼寧大連，0411男，工程碩士，高階工程師，從事電廠檢修管理工作。
李雲鵬（1974— ）華能大連電廠，遼寧大連，0411男，工程碩士，工程師，從事電廠裝置檢修維護工作。
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