汽轮机DEH调节系统的调试与故障诊断方法研究_汽轮机调节系统静态调试

时间：2019-04-26 03:29:49　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：DEH集计算机控制技术与液压控制技术于一体，通过组态控制软件，可方便地实现各种复杂的控制策略，充分体现了计算机控制的精确与便利及液压控制系统的快速响应。其安全运行直接决定了汽轮发电机组启动、升速和发电的安全运行。
　　关键词：DEH调节系统；故障诊断；方法研究
　　中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）05-176-001
　　数字电液控制系统简称DEH（Digital Electric-Hydraulic Control System），它是当今汽轮机必不可少的控制系统。据统计，在汽轮机的非正常停机中有1/3是由调节系统故障引起的，因此很多研究和生产部门都开展了调节系统故障机理分析及监测诊断方法的研究。本文主要就DEH各关键部件进行研究、故障分析及诊断。
　　一、DEH系统功能结构及层次划分
　　DEH系统作为一个整体，除了具有单机运行时的转速控制和并网运行时的功率控制两个主要功能外，还有汽轮机自动程序控制（ATC）和监控机组重要通道的运行情况等功能。依据功能相关原则，可以将DEH系统在系统层次划分为电子控制装置、执行机构、EH油系统及保护系统等，然后在子系统层次继续划分，如将执行机构划分为电液转换器、油动机、调节阀门等部件。
　　二、DEH系统故障模式
　　由于电子控制装置所使用的电子元器件以及数字计算机本身具有较高的可靠性，在实际使用中发生的硬件故障较少，偶尔会发生的故障有主机通讯故障、卡件接触不良等，这些故障的判断和排除比较容易。执行机构和EH油系统由于液压部件本身的可靠性较低，加之运行环境相对恶劣，是发生故障较多的部分。保护系统的主要故障通常也是由EH油系统的故障引起的。因此，在对DEH系统进行故障模式和后果分析时，重点在于分析执行机构和EH油系统可能出现的故障。
　　三、DEH系统故障诊断方法及应用
　　1．基于FMEA和FTA的故障诊断技术
　　故障模式及后果分析(FMEA)最初实际上是一种设计方法，它能有效地把故障或隐患消灭在设计阶段，但它同时也对确定复杂系统可靠性、分析设备薄弱环节，所以可以将FMEA理念引入电力设备的维修工作，利用FMEA系统地分析设备系统各组成单元所有可能的故障模式、故障原因及后果，以便发现设备系统中潜在的薄弱环节，提出可能采取的预防和改进措施。
　　故障树分析法，简称FTA(FaultTreeAnalysis)，是一种评价复杂系统可靠性与安全性的方法。早在60年代初就由美国贝尔实验室首先提出并应用在民兵导弹的发射控制系统安全性分析中，用它来预测导弹发射的随机故障概率。
　　FMEA分析有条理性，简单易行等优点，却存在繁琐的缺点，在实际的使用中也很容易出现疏漏。在对后果的分类中，很大程度上取决于主观因素，影响了后果分类的可靠性。如果采用FTA，从故障后果寻找原因，通过各级分析可以计算出各个底事件也就是各故障事件的重要度，按照重要度的大小进行排列，相比起FMEA更加精确。所以现在已经有单位将FMEA与FTA综合使用。
　　2．基于参数估计的解析模型故障诊断
　　基于参数估计的解析模型故障诊断方法其基本思想是把理论建模和参数辨识结合起来，当故障由参数的显著变化来描述时，可以利用已有的参数估计方法来检测故障信息，根据参数估计值与正常值之间的偏差情况来判定系统的故障。首先是建立研究对象的模型。然后借助模块化建模的思想，对DEH系统的主要故障发生部件——电液转换器和柱塞泵进行建模，在详细分析电液转换器和柱塞泵的原理、功能、结构的基础上，建立其数学模型，然后利用仿真工具Simulink在计算机中实现仿真。研究表明，电液转换器和柱塞泵的不同故障具有明显不同的响应曲线，可以通过电液转换器和柱塞泵的不同响应特征以及相应曲线的波动变化识别DEH系统的故障。在DEH系统中，电液转换器和柱塞泵是故障易发部件，而且其故障具有一定的复杂性，所以这种方法对识别DEH系统的故障有一定的指导意义，为利用对象的响应特性识别DEH系统故障提供基础。
　　3．汽轮机数字电液控制系统(DEH)建模与仿真
　　汽轮机数字电液控制系统(DEH)建模与仿真是研究汽轮机控制品质、部件故障对系统的影响、故障诊断和技术培训等的有效技术手段。面向物理对象的建模是一种以物理对象为中心的建模方法，所谓物理对象即实际系统的组成部件。DEH系统高压汽门执行机构，建模时将实际系统按功能组成部件划分为电液伺服阀、油动机、伺服放大器、快速卸载阀、线性位移差动变送器等一组相互独立的物理对象，对于每个物理对象分别进行建模，描述各物理对象模型的方程式应该以一种中性的形式表达，即采用无因果联系建模，这样建立起的虚拟物理对象相互对立，没有依赖关系，每个物理对象都封装了自身的数据、特性和结构。用户在使用时，直接将各虚拟物理对象按照实际系统流程那样连接起来，就可以建立起需要的系统仿真模型，这样用户只需熟悉实际系统的组成部件和连接关系，知道各组成对象的结构参数数据，就可以进行系统建模仿真，而不必考虑各种数学关系式，不必考虑计算的顺序。
　　四、结论与展望
　　1．DEH系统故障主要集中在执行机构和EH油系统，其中尤以EH油系统中电液转换器、油动机的故障最为频繁，影响也最大。
　　2．针对DEH系统特征参数多、状态特征空间难以确定的问题，故障诊断将先对DEH系统进行FMEA、FTA分析，确定设备的主要故障，以主要故障为线索提取设备状态的特征参数。
　　3．对容易发生故障的部件的原理、功能、结构的基础上，建立其数学模型，然后在计算机中实现仿真或采用面向部件物理对象的DEH建模仿真方法。

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