和利時(shí)DEH純電調(diào)技術(shù)在汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方案

　　在現(xiàn)代化大型高爐和石油化工企業(yè)中，鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)是最重要的設(shè)備之一。拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)或工業(yè)汽輪機(jī)。由工業(yè)汽輪機(jī)即變轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)拖動(dòng)時(shí)，可調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速以滿足風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量或風(fēng)壓的要求。

　　以往汽輪鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)多為全液壓控制，主要缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速控制范圍狹窄、精度不高，油壓受液壓設(shè)備狀況的影響大，調(diào)節(jié)特性非常差，液調(diào)遲緩率所引起的機(jī)組不穩(wěn)定，靈敏度不好；且液壓設(shè)備容易磨損老化，其控制品質(zhì)會(huì)逐漸下降，從而影響到機(jī)組的正常運(yùn)行。

　　而一些采用自動(dòng)控制的汽輪鼓風(fēng)機(jī)組，往往采用兩套控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一套是汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制器，如505型調(diào)速器，用于控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速；另一套是風(fēng)機(jī)控制器，如YS80系列的可編程調(diào)節(jié)器，主要用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉角度來(lái)控制調(diào)整風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量或風(fēng)壓，以及控制逆流閥和放風(fēng)閥，滿足風(fēng)機(jī)本身防喘振、防逆流保護(hù)的要求。但兩套控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，孤島運(yùn)行，缺乏協(xié)調(diào)性。

DEH系統(tǒng)概述

　　DEH（Digital Electro-hydraulic Control System）裝置由三大部份組成：電子控制硬件、軟件系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)，是以微處理器DPU為核心的，具備監(jiān)視、控制操作、系統(tǒng)試驗(yàn)等功能的獨(dú)立完整的控制系統(tǒng)。

??圖1：DEH電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??

　　DEH電子控制硬件由現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站、工程師站、通訊網(wǎng)絡(luò)、打印機(jī)、繼電器盤(pán)、操作回路和硬接線手操盤(pán)等組成，如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)控制站柜內(nèi)裝有一對(duì)互為冗余的DPU和各種功能的I/O模塊（伺服放大模塊、轉(zhuǎn)速測(cè)量PI模塊、模擬量輸入AI模塊、模擬量輸出AO模塊、開(kāi)關(guān)量輸入DI模塊、開(kāi)關(guān)量輸出DO模塊等）。

　　DEH控制裝置的控制功能，主要由軟件來(lái)完成。軟件由兩大部分構(gòu)成，即系統(tǒng)軟件平臺(tái)及應(yīng)用系統(tǒng)軟件。前者決定了DEH控制系統(tǒng)的適時(shí)性，靈活性和先進(jìn)性；后者決定了DEH系統(tǒng)的控制功能。

　　汽輪鼓風(fēng)機(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)采用集散型控制組件（即DCS），組態(tài)靈活，便于功能擴(kuò)展。配有工程師工作站，非常方便地進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)、編程、監(jiān)視、檢查并排除運(yùn)行中的故障，與打印機(jī)及監(jiān)視器相連進(jìn)行硬拷貝。工程師工作站既可在線進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，又能離線組態(tài)編程，畫(huà)面處理，制表打印，故障記憶,，報(bào)警等。整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善，技術(shù)先進(jìn)，可靠性高。

汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制系統(tǒng)

　　汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，計(jì)算機(jī)控制部分包括人機(jī)接口部分、控制單元、輸入/輸出模塊、伺服控制模塊和超速保護(hù)部件等；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服油動(dòng)機(jī)、放風(fēng)閥和逆流閥等，控制單元接受指令與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理及運(yùn)算，輸出控制信號(hào)，通過(guò)伺服控制模塊控制電液伺服閥驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)閥門(mén)運(yùn)動(dòng)，從而控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速保持鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓不變，同時(shí)輸出控制信號(hào)給防逆流閥和放風(fēng)閥，滿足風(fēng)機(jī)本身防喘振、防逆流保護(hù)的要求。

??圖2：汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制系統(tǒng)??

　　如圖2所示，轉(zhuǎn)速控制信號(hào)C10經(jīng)伺服油動(dòng)機(jī)去控制汽輪機(jī)的調(diào)速汽門(mén)，以便進(jìn)行機(jī)組的啟動(dòng)和調(diào)整風(fēng)機(jī)出口流量和風(fēng)壓。汽輪鼓風(fēng)機(jī)DEH輸出的C20、C30是通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行器控制風(fēng)機(jī)的防逆流（防阻塞）閥V1和控制放風(fēng)閥V2，由于防逆流閥V1和放風(fēng)閥V2要求有快關(guān)或快開(kāi)動(dòng)作，因此設(shè)有快關(guān)電磁閥S1和快開(kāi)電磁閥S2。

DEH純電調(diào)汽輪鼓風(fēng)機(jī)主要控制功能

l 調(diào)節(jié)汽門(mén)電液伺服控制

　　調(diào)節(jié)汽門(mén)電液控制單元的組成原理如圖3所示。電液控制單元由DEH控制器、電液轉(zhuǎn)換器、錯(cuò)油門(mén)、油動(dòng)機(jī)活塞及位移傳感器組成。DEH控制器生成的油動(dòng)機(jī)閥位指令信號(hào)，經(jīng)伺服放大板、電液伺服閥，形成調(diào)節(jié)油壓至錯(cuò)油門(mén)，從而產(chǎn)生油動(dòng)機(jī)動(dòng)作。油動(dòng)機(jī)行程經(jīng)位移傳感器LVDT（Liner Variable Differential Transformer）測(cè)出，反饋至伺服放大板輸入端，使之與該油動(dòng)機(jī)閥位指令保持相等，從而使油動(dòng)機(jī)行程完全由DEH閥位指令控制。

??圖3：調(diào)節(jié)汽門(mén)電液控制單元原理圖??

自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能

1)定轉(zhuǎn)速控制：實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的全程閉環(huán)控制；

2)定風(fēng)量、定風(fēng)壓控制，如圖4所示，給定的風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量Qs或壓力ps，它與流量或壓力反饋信號(hào)Qf或pf進(jìn)行比較，其差值ΔQ=Qs－Qf或Δp=ps－pf經(jīng)過(guò)流量或壓力調(diào)節(jié)器校正為汽輪鼓風(fēng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速給定信號(hào)ns，該信號(hào)再與機(jī)組的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)nf進(jìn)行比較，其差值Δn=ns－nf再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器校正為控制汽輪機(jī)的閥位信號(hào)，從而控制了汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到了控制風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量Q0或風(fēng)壓p0，滿足高爐的需求。

??圖4：定風(fēng)量、定風(fēng)壓控制原理框圖??

自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)功能

1) 超速保護(hù)：當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)超速動(dòng)作值時(shí)，DEH測(cè)速模塊發(fā)出停機(jī)動(dòng)作信號(hào)（三取二）；

2)緊急手動(dòng)：DEH系統(tǒng)設(shè)置了后備手操盤(pán)，操作員可以手動(dòng)切換增減閥位，或在系統(tǒng)故障情況下自動(dòng)切換到緊急手動(dòng)；

3) 喘振保護(hù)：風(fēng)機(jī)運(yùn)行保護(hù)特性曲線。設(shè)計(jì)有緊急放風(fēng)線、調(diào)節(jié)放風(fēng)線、報(bào)警線和阻塞邊界線。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，平衡工作點(diǎn)應(yīng)在工作區(qū)即非喘振區(qū)之內(nèi)，一旦風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)達(dá)到這些限定線時(shí)，立即打開(kāi)放風(fēng)閥進(jìn)行放風(fēng)，使工作點(diǎn)回到工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行。

??圖5：風(fēng)機(jī)運(yùn)行保護(hù)特性曲線??

　　????當(dāng)風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓達(dá)到設(shè)定的調(diào)節(jié)放風(fēng)線時(shí)，可調(diào)節(jié)放風(fēng)閥V2進(jìn)行放風(fēng)，使工作區(qū)回到穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)達(dá)到所限定的報(bào)警線時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員及時(shí)處理。當(dāng)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓達(dá)到設(shè)定的緊急放風(fēng)線時(shí)，緊急放風(fēng)閥電磁閥S2動(dòng)作，快速打開(kāi)兩只放風(fēng)閥V2進(jìn)行緊急放風(fēng)。當(dāng)風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫超過(guò)某一限定值時(shí)，防逆流電磁閥S1動(dòng)作，快速關(guān)閉防逆流閥V1，同時(shí)快速開(kāi)啟放風(fēng)閥V2。一旦風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)達(dá)到所限定的防阻塞線時(shí)，立即報(bào)警，提醒運(yùn)行人員及時(shí)處理，使風(fēng)機(jī)不在防阻塞線上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。????

輔助系統(tǒng)功能

1)閥門(mén)整定：必須在沖轉(zhuǎn)之前，可通過(guò)閥門(mén)整定使油動(dòng)機(jī)控制指令與油動(dòng)機(jī)實(shí)際開(kāi)度的關(guān)系滿足0~100%對(duì)應(yīng)全關(guān)到全開(kāi)。

2)系統(tǒng)仿真：可通過(guò)系統(tǒng)仿真方式檢驗(yàn)控制邏輯的正確性，并可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作員進(jìn)行培訓(xùn)。

3)閥門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)：按嚴(yán)密性試驗(yàn)按鈕，可進(jìn)行閥門(mén)嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)，并自動(dòng)記錄惰走時(shí)間。

小結(jié)

隨著控制技術(shù)的發(fā)展及其在電站、冶金和石化領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用，對(duì)汽輪鼓風(fēng)機(jī)控制提出了更高的要求，應(yīng)用DEH純電調(diào)技術(shù)的汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制系統(tǒng)，可以：

1)提升性能空間，滿足高爐對(duì)風(fēng)量、風(fēng)壓控制的更高要求。

2)節(jié)能降耗，防止不必要的放空損失。

3)增強(qiáng)汽輪鼓風(fēng)機(jī)的安全性、調(diào)節(jié)可靠性和送風(fēng)的穩(wěn)定性。

4)加強(qiáng)了汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的一體化協(xié)調(diào)控制。

采用將DEH純電調(diào)技術(shù)應(yīng)用到汽輪鼓風(fēng)機(jī)一體化控制中，提高機(jī)組的運(yùn)行可靠性，提高機(jī)組的運(yùn)行操作和自動(dòng)化水平，已勢(shì)在必行。