上汽高排温控制器的实际应用与改进分析

1、廖国广东粤电新会发电有限公司，广东江门 529152摘要：阐述了上汽汽轮机电液控制系统(DEH)1的高排温度控制器（HP EXH TEMP CTRL）的动作机理，及其在汽轮机控制中起到的作用；对实际应用中出现的现象和问题进行了深入的分析，提出高排温度控制器在机组热态启动等特殊情况下的一些改进建议。关键词：DEH；高排温度控制器；热态启动0前言汽轮机电液控制系统即DEH的主要任务是控制汽轮机调节阀的蒸汽流量，途径是通过改变汽轮机调节阀的开度，而调节阀的开度指令来自于DEH的控制器。上汽DEH三大控制器包括TAB升程控制器、转速/负荷控制器以及压力回路控制器；辅助控制器包括高排温度控制器、高压叶片

2、级压力控制器以及阀门限位控制器。本文主要研究高排温度控制器的动作机理及作用。高排温度限制器主要为保护高压末级叶片所设，在低负荷阶段，尤其在高旁开启空载阶段2，高压缸进汽量小，冷再压力相对高，由于鼓风效果，造成高排末级叶片温度升高，当高压缸末级叶片温度达到设定高1值温度时，高排温度限制控制器开始动作，并产生积分值作用于开调门指令上，通过关小中压调门，开大高压调门增加高压缸进汽量，以增加高压缸的进汽量减少鼓风效果来降低高压末级叶片的温度；当高压缸末级叶片温度达到设定高2值温度时，关闭高压调门、高排逆止门，打开高排通风阀，汽轮机变为中压缸进汽方式；高压缸末级叶片温度达到设定高3温度时，汽轮机保护动作

3、跳闸。1高排温度控制器的动作机理如图1，汽轮机电液控制系统TAB升程控制器、转速/负荷控制器以及压力回路控制器三大主控制器指令经过小选模块后叠加辅助控制器的输出才作用在汽轮机阀门上，辅助控制器有高排温度控制器，高压缸叶片级压力控制器，阀位限制器。其中高排温度控制器作为负作用叠加在中压调门的指令上，原因就是这样将减小中压调门的开度，在同样负荷目标下高压调门将开大，增大高压缸通流，达到降低高压缸排汽温度的目的。其中高压调门开度由三个指令限制，分别是总阀门指令、高压叶片级压力控制器指令、阀限器指令，中压调门开度也由三个指令限制，分别是总阀门指令、高排温度控制器指令、阀位限制器指令。图1：上汽DEH控

4、制总貌首先上汽DEH中高排温度控制器的主要比较的是高压转子温度与高压缸12级后的温度（HP BLANDING TEMP PROT OUT）的大小来判断高排温度是否越限，其中高压转子温度也是根据高压缸壁温计算而来，在这里就不详细赘述，我们关心的是高压缸排汽温度是否越限在逻辑中是如何判断的。见图2，高压缸转子温度经过函数f(x)得出的函数值减去高压缸12级后温度得出高排温度判断差值（HP EXH STM TEMP CTRL），此差值再经过图3中逻辑运算来判断高排温度控制器是否激活以及高排温度控制器的PID输出。设高压缸转子温度为a，高压缸12级后温度为b，差值HP EXH STM TEMP CTR

5、L为c则有：(1-1)：（-50,390）,（0,390）,（100,390）,（250,460）,（600,460）,（1100,460）图2：高压转子温度与高排温度的比较见图3逻辑中，HP EXH STM TEMP CTRL经过一系列处理得出output for HP exhaust pressure，设其为d，根据逻辑，只要d大于0，高排温度控制器就自动激活。由图3可得： (1-2)图3：高排温度控制器2高排温度控制器实际应用中出现的问题某超临界1000MW机组调试过程中，热态启动曾出现这样的现象，由于蒸汽参数较高，而冲转成功到达额定转速后由于调度迟迟未下发并网许可指令，导致汽轮机只带额

6、定转速，而此时，冷再压力高，高压缸的排汽无法顶开高排逆止门，高压缸蒸汽流通少，造成高压转子鼓风损失，叶片过热，随后触发高排温度控制器，高排温度控制器PID输出，负作用在中压调门的指令上，起到关小甚至关闭中压调门，减小中压缸进汽流量，在同样的负荷指令下，主控指令必然会增加高压调门的指令，从而开大高压调门，增大高压缸的进汽流量，增强高压缸的通流来降低高排温度，达到控制高排温度的目的。然而在启动阶段有一个问题被忽略了，高压缸只有两个地方起到排放蒸汽的作用，一个是高排逆止阀，启动阶段逆止阀并不能开启，即使人工给逆止阀开启指令，启动阶段的蒸汽压力也不能使其开启；另一个是高排通风阀，该阀在人工不干预的情况

7、下必须满足以下条件：1、高排通风阀活动试验；2、 高压缸切缸保护动作；3、 汽轮机跳闸切转速大于1980rpm；4、 单侧以上蒸汽堵塞且转速大于1980rpm；其中蒸汽堵塞指该侧主汽门或调门全关。显然这些条件不能满足，人工不干预的情况下虽然中压调门在高排温度控制器输出的负作用下关小，高压调门在主控指令增大的情况下开大，然而由于高压缸其实不参与启动过程，蒸汽在高压缸内不流通，导致高排温度控制器在这种情况下并不能起到降低高排温度的目的，反而有加大高压缸进汽量，加剧高排温度的升高。如图4，转速达到额定转速后由于电气原因多次并网不成功，高压缸12级后温度不断升高，到达460后，高排温度控制器激活，随后

8、控制器PID输出负作用在中压调门，中压调门开度从30%左右不断下降至0.3%，高压调门逐渐从8.7%开至17.6%以上。见图5，同样由于高排温度控制器激活，导致中压调门几乎关闭，导致真正做功的蒸汽量几乎没有，转速连额定转速都不能达到，期间人为却不敢大胆干预，没有人工开启高排通风阀，转由高压缸做功。经过多次吸取经验后，在后续调试过程中遇到热态启动，高排温度控制器激活的情况下，我们将高排通风阀打开，中压缸启动改为高压缸启动，启动过程变得顺利，也保护了高压缸末级叶片。图4：并网多次不成功后高排限制器激活及安全门动作图5：高排温度控制器激活导致冲转受阻3结论上汽DEH高排温度控制器其实是为了在正常带负荷后，如果出现高排温度高的情况下对高压缸末级叶片的一个保护，但是没有考虑到在启动阶段也有可能出现高排温度控制器激活的情况，而且这个情况下高排温度控制器的动作并不能达到正常情况下的作用，由于启动阶段高压缸蒸汽并不能流通，只会增加憋在高压缸内的蒸汽量，对降低高排温度反而有反作用；同时由于中压缸蒸汽出力降低，高压缸在蒸汽不流通的情况下几乎不做功，常常导致转速下降，甚至TAB重新激活，最后处于一种无法控制的局面而不得不手动遮断汽轮机。这个时候需要人工判断实际运行状态，高排通风阀是否能打开，该工况下凝汽器是否能承受来自高压缸的排汽，去完成高排温度控制器激活情况下