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1、1.1 DEH系统规范汽轮机数字电液控制系统DEH（Digitalelectric-Hydraulic Control System）是汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统。 信阳电厂2X660MW汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了北京日立控制有限公司的H5000M系统，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置1电厂热工控制系统均采用了北京日立公司的H5000M系统，实现了DCS一体化，DEH是一体化DCS的一个组成部分，是机组控制环路上的一个节点。DEH的功能模板组成一个过程控制单元。DEH控制部分由三个控制柜组成：#19
2、、#20、#21，#19为OA主控模板柜，#20为OA扩展模板柜，#21为ATC模板柜。从功能上分为二个部分：汽机基本控制（OA）和汽机自启停（ATC），分别由二对互为冗余的控制器（R600C）和相应的功能子模板完成。操作员站的工作环境为中文版Microsoft Windows XP H5000M。信阳电厂660MW汽轮机采用高中压联合方式启动，高压主汽门方式冲转，转速达到2900RPM时切换到高压调门控制升速、并网、带负荷。DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂闸、冲转、暖机、进汽阀切换、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个过程，通过TV、GV、IV和RSV实现，同时具备防止汽机超速的保护
3、逻辑。汽轮机自启停（ATC）是以转子应力计算为基础，控制并监视汽轮机从盘车、升速、并网到带负荷全过程。基本的ATC逻辑由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。ATC功能由一对冗余的CPU完成。ATC所监视的参数除具有数据采集和报警功能外，还可以由逻辑设定，根据参数状态的变化暂停自启动或自动切除ATC方式。DEH控制部分（转速测量）1.1.1.1 DEH转速探头安装在#2瓦和#3瓦之间，三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大选结果进行小选，如图1所示。图1 转速测量三选二逻辑当出现以下情况时认为系统转速信号故障：a) 任意两路转速故障b) 一路转速故障
4、，另外两路转速偏差大c) 三路转速互不相同d) 转速大于200RPM时，当两路转速信号与系统转速相差80RPM，系统认为转速故障，如果机组未并网，DEH将自动产生超速跳闸命令。并网DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，程序对合闸信号三取二，即只有当至少两路油开关合闸信号时，DEH才认为机组真正并网。挂闸与跳闸DEH判断汽机是否挂闸是通过对AST母管压力的三取二实现的,前箱右侧AST母管上安装三台压力开关，定值为7MPa，当三个开关的任意两个大于7MPa，DEH认为挂闸成功，当运行中三个开关任两个开关压力小于7MPa，DEH判断为跳闸，同时向ETS发出就地手动打闸信号，使AST电磁阀失电
5、跳机。 超速保护(OPC功能)超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭高调门和中调门，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在3000RPM。它实际上由两部分组成：1、并网前转速大于103保护 2、并网后转速大于105保护 3、发电机解列瞬间（如果中压缸排汽压力0.119大于40或）发电机功率大于60MW，则无论此时转速是否超过3090RPM，OPC电磁阀都要动作2秒。阀门开度的测量每个阀门有两个LVDT用于测量阀门的行程，自动高选，一个故障选另外正常一个。远方挂闸导致汽机跳闸的原因总结起来有两个：一个是汽机危急保安装置动作后保安油压消失，薄膜阀动作后将AST母管内EH抗燃油排泄掉，所有阀
6、门关闭；另外一个是AST跳闸块上AST电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部关闭。远方挂闸的作用就是复位危急保安机构，即DEH通过控制安装在汽轮机前箱附近的板式气动挂闸电磁阀使得保安油压重新建立起来；挂闸的目的是使危急遮断器、隔膜阀、AST电磁阀复位，以建立起低压安全油压和高压安全油压，挂闸分低压油挂闸和高压油挂闸，只有高低压安全油都建立，才算机组已挂闸。低压油挂闸:动作挂闸电磁阀或就地扳动挂闸杠杆，使危急遮断器复位，建立低压安全油压，低压安全油使隔膜阀活塞向下移动，通过隔膜阀，关断AST油泄油，建立起高压安全油。高压油挂闸：AST电磁阀是带电关闭，失电打开的阀门，当机组挂闸时通过动作四个A
7、ST电磁阀的继电器，使AST电磁阀带电复位，关闭高压遮断油路中的泄油口。高压油挂闸在ETS上实现的，在ETS上触摸屏上按跳闸复位按钮，使AST电磁阀复位。电磁阀复位后一定要将手指移开复位按钮，否则，可能引起机组跳闸拒动。转速控制我电厂660MW汽轮机是由TV控制冲转的。默认启动方式为“高中压缸联会启动”。汽机挂闸，中主门全开，DEH就进入冲转状态，运行人员通过DEH画面“阀位限值设定”按钮弹出阀位限值操作端，设定阀位限值为100%，此时GV全开，TV、IV保持关闭。运行人员通过DEH画面设定目标转速和升速率，一旦目标值发生改变，程序自动进入保持状态，当运行人员选择执行命令后，转速给定值按照事先
8、设定的升速率向目标值爬升，转速PID在偏差的作用下输出增加，按照阀门曲线开启TV、IV，汽机实际转速随之上升。当转速给定与目标值相等时，程序自动进入保持状态，等待运行人员发出新的目标值。升速过程中，运行人员可随时发出保持命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持当前转速。为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在700900RPM，13001700RPM，21002300RPM时，转速进入临界区，此时，升速率自动设置为500RPM/min。转速临界区的范围可通过工程师站在线修改。当转速达到2900RPM时，程序自动进入保持状态，表示进入TV/GV切换阶段。运行人员发出
9、TV/GV切换命令后，GV开始以0.4/s的速率缓缓关闭；当GV已影响到汽机转速时，TV以1/s开启。当TV开度达到100时，汽机转速由GV控制，TV/GV切换结束。TV/GV切换过程中，汽机转速将保持在2900RPM附近。切换结束后，GV控制汽机升速到3000RPM。由于TV和GV流量特性差异，程序将自动调整转速PID参数。此外，当转速超过2850RPM，程序自动将升速率降低为50RPM/min；使得3000RPM定速时转速更稳定。3000RPM定速后，可以进行自动或手动同期。自动同期时DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生转速目标值；手动同期运行人员通过DEH画面来改变转速目
10、标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内（29503050RPM）。自动带初负荷发电机并网后，DEH在现有GV阀位参考值上加3，这个开度对应于大约3的初负荷。初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力，因此引入了主蒸汽压力进行修正，即主汽压较高时阀门开度小，反之则较大。初负荷大小可以在工程师站上修改。负荷控制负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈，此时汽机GV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于GV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也
11、称为阀位方式。运行人员只需输入一目标值，此时阀门的开度由给定值决定的，即，某一给定值对应一固定的阀门开度，机组的负荷是由阀门开度和蒸汽的压力及温度决定。此外，当协调投入后自动切除功率回路。1.1.1.2 功率回路投入刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。运行人员可根据需要设定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为100MW/min。一旦目标负荷发生改变，程序自动进入保持状态，当运行人员发出执行命令后，负荷给定按照设定好的负荷率向目标值逼近。当负荷给定等于目标值时，重新进入保持状态。投入功率闭环回路的允许条件如下：e) 有功功率变送器没有故障f)
12、汽机负荷在8600 MW之间g) 网频波动在500.5Hz范围以内h) 调节级压力闭环未投入i) 阀位限制未动作j) 负荷高限未动作k) 主汽压限制未动作l) RUNBACK未发生m) 汽机未跳闸n) 油开关合闸o) CCS回路未投1.1.1.3 调压回路投入调节级压力与进入汽轮机的蒸汽流量近似成正比关系，所以只有在进行阀门活动试验和在线阀门校验时才投入，其他带负荷正常运行工况下一般不推荐投级压力闭环。刚投入级压力闭环时，负荷给定跟踪实际级压力，以保证级压力闭环无扰切换；级压力闭环方式下目标值和变化率均对应于额定参数下的百分比。级压力闭环投入的允许条件如下：p) 级压力变送器没有故障q) 调节
13、级压力在218MPa之间r) 网频波动在500.5Hz范围以内s) 功率闭环未投入t) 阀位限制未动作u) 负荷高限未动作v) 主汽压限制未动作w) RUNBACK未发生x) 协调控制方式未投入y) 汽机未跳闸z) 油开关合闸aa) 负荷给定与实际负荷偏差小于20%1.1.1.4 协调回路投入锅炉稳定燃烧后DEH可转入协调控制方式。由于锅炉是直流炉，压力控制的稳定性比较困难，我厂协调控制方案为“机跟炉”方式，DEH接收来自机炉主控器的CCS综合阀位指令，自动调整汽机负荷，此时DEH将阀位控制权交给CCS，即协调控制方式下汽机负荷的变化取决于机炉主控器阀位指令的变化，DEH的各控制回路跟踪CCS
14、综合阀位，DEH只是一个执行机构，阀门开度及机组负荷等完全有协调控制。协调控制方式投入的允许条件如下：bb) CCS方式允许cc) 阀位限制未动作dd) 负荷高限未动作ee) 主汽压限制未动作ff) RUNBACK未发生gg) 自动控制方式hh) 汽机未跳闸ii) 油开关合闸1.1.1.5 主蒸汽压力限制/保护（TPL）主蒸汽压力限制功能投入后，当机前压力降低到保护限值以下时，GV将以0.1/s的速率关闭，直到机前压力恢复到限值之上0.07MPa或GV参考值小于20为止。DEH的汽压保护功能主要用于单元制机组在锅炉异常运行工况时恢复稳定燃烧，有助于防止锅炉灭火事故的发生；汽压保护动作过程中，由
15、于GV关闭，主汽压将得以回升，但汽机负荷也会随之下降，因此建议机组在接近额定参数下运行时投入。投入汽压保护功能必须满足以下条件：jj) 主蒸汽压力变送器工作正常kk) 主汽压大于90额定值ll) 主汽压大于其保护限值0.35MPamm) 油开关合闸nn) 自动控制方式oo) 功率回路没有投入pp) 调压回路没有投入qq) 汽机挂闸rr) 没发生RBss) CCS未投入负荷限制负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。高负荷限制允许运行人员设定负荷最大值，当实际负荷超过负荷高限时，发出高限报警并自动将负荷限制在高限值。高负荷限制功能只有在并网后才起作用，所设定的限值不得低于当前实际负荷。低负荷限制则是保证实际负荷不低于运行人员设定的负荷最小值，低负荷限制起作用时，DEH发出低限报警，并自动将负荷限制在低限值，负荷恢复必须由人工完成。负荷低限的设定不得高于当前实际负荷。阀位限制阀位限制功能允许运行人员设定平均阀位的最大值。当平均阀位超过阀位限制时将产生报警。频率校正（一次调频）频率校正实际上就是机组参加电网的一次调频。只要系统转速没有故障，就可以在并网后参加调频。为了机组稳定运行，不希望机组因为网频变化频繁调节，因此设置了2RPM的死区（可调）。当投入协调控制方式运行时，协调控制系统发送给DEH的负荷指令已经包含了频率修正分量，DEH系统将自动切除一次调频。我厂
