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1、200MW 机组 DEH汽轮机数字式电液控制系统作者：张宪奎随着电力工业的发展，200MW 机组已成为电网的调峰机组，其负荷适应能力及响应速度的快慢便显得越来越重要，过去，国产200MW 机组控制普遍采用传统的液压控制系统，此类系统结构复杂，控制精度低，可靠性差，传动速度慢，已远远满足不了电网调度自动化的要求。富拉尔基发电总厂的六台哈汽轮机厂生产的 200MW 机组，均采用液压控制系统，从长期的运行效果看，液压调节系统不能满足定功率的要求，负荷摆动大，调节部件易卡涩，迟缓率大，调节品质差；油动机体积大，关闭时间长，甩负荷易超速；不能实现阀门的单/多阀门方式的管理，阀门重叠度大，效率低；润滑油与
2、调节油混用，油质容易乳化，易造成调节、保安部件卡涩、锈蚀，易造成机组超速事故。在早期的 DCS 改造中曾把部分机组改为电液并存的数字（DEH）控制系统。各项指标有所提高。但是，由于该系统仍保留了液压控制系统的一部分，用原汽机透平油及伺服机构，使得原液压系统存在的易卡涩、同步器打滑合磨损、油质差等问题没有得到彻底根除，系统的整体可靠性不高。针对这一情况，200MW 机组液压控制系统的改造应走纯电调数字控制的道路。为此,富拉尔基发电总厂于 1996 年陆续对台机组的控制系统进行了全面改造。本文将对电调系统的结构、工作原理、以及与原纯液压式调节系统的对比进行全面的论述。【关键词】DEH 汽轮机一.
3、H 系统介绍:DEH-汽轮机数字式电液控制系统,由计算机控制部分和 EH 液压执行机构组成。200MW 机组纯电调型 DEH-A，改变原先国产200MW 机组低压油纯液压控制，采用高压抗燃油驱动的纯电调系统。对与原高中压主汽门控制及保护系统采用两种方式改造。一种保持原先系统不变，通过隔膜阀与 EH 安全系统接口。另一种为高、中压主汽门均采用高压抗燃油油动机控制，保护系统只保留机械超速部分。这两种方式都将高压调门、中压调门的低压油动机及凸轮配汽机构部分拆除，换成每一个高压调门，每一个中压调门分别用一个独立的高压油动机驱动。油动机上装有一个电液伺服阀及 2只 LVDT 位移变送器。油动机位置可由
4、DEH 精确控制。这样，4个高压调门、4 个中压调门的位置，均由 DEH 系统根据转速调节、功率调节及运行方式的要求进行控制。从而大大提高了控制精度，为实现 CCS 协调控制及提高整个 200MW 机组控制水平提供了基本保障。首次在国产 200MW 机组上实现阀门管理，将更有利于汽轮机运行。200MWDEH-A 高压油系统通过 OPC 电磁阀和 OPC 油路，实现超速保护功能。通过隔膜阀与低压安全油接口，实现停机时快关。200MWDEH-A 的硬件结构主要包括冗余电源、一对控制DPU、I/O 卡（阀门控制卡、测速卡、AI 卡、DI 卡、AO 卡、超速保护卡、Bitbus 卡等） 、一个操作员站
5、（工程师站） 、一个后备手操盘。操作员站与控制 DPU 通过冗余数据高速公路（以太网）相连。I/O 卡与控制 DPU 之间通过冗余 I/O 网（Bitbus）相连。后备手操盘通过硬接线直接连到阀门控制卡。当控制 DPU 以上的设备发生故障时，均可由后备手操盘直接控制阀门位置。冗余的控制 DPU之间的切换，以及手动/自动之间的切换，对系统的控制来说均是无扰的。在自动情况下，操作员主要通过操作员站的鼠标和键盘，进行各种控制操作和图象操作。操作员指令传到控制 DPU，由 I/O 卡执行输出控制。二、DEH-A 系统介绍：2.1 DEH-A 系统功能：DEH-A 具有自动调节、程控启动、监视、保护等功
6、能，DEH-A 主要功能如下：1.机转速控制 汽机挂闸后，由高、中压调门联合控制汽机升速到 3000 转/分。2.自动停机控制 汽机到 3000 转/分以后，DEH 接受自同期装置指令，将汽机控制到同步转速，准备并网。3.负荷控制 机组并网后，由 DEH 自动加初始负荷及控制机组负荷。可由功率和调节级压力反馈，组成串级控制系统。4.调频 可根据需要，使机组参与一次调频。不等率可以方便地由操作人员修改。通常情况下不参与一次调频。5.协调控制 接受 CCS 负荷指令，控制汽机负荷。机组处于机炉协调控制方式。6.快速减负荷（RUNBACK ） 提供三档快速减负荷的速率及限制值。使机组在不同辅机故障情
7、况下，快减负荷。快减负荷参数可现场修改。7.主汽压控制 可实现低汽压保护及机调压功能。8.多阀（顺序阀）控制 提供阀门管理功能，单阀/多阀切换，进行节流调节和喷咀调节。9.阀门试验 对汽门进行在线阀门试验。10.OPC 控制超速保护及超速保护试验。11.汽轮机程控启动根据经验曲线,自动升速到全速。12.甩负荷工况控制甩负荷预保护功能及甩负荷后中调门根据再热汽压参与调节,迅速稳定在额定转速。13.双机容错主机采用完全冗余的系统配配置,软件双机容错。14.与厂用计算机(DAS)系统或 DCS 通迅,实现数据共享。15.手动控制设有硬件手动操作功能作为备用手段。2.2、DEH-A 系统的硬件结构 :
8、DEH-A 硬件配置如附图，主要由推荐到个人文摘： 雅虎收藏 百度收藏 Google 书签 Yahoo 书签 新浪 ViVi 搜狐网摘 和讯网摘 本贴地址:http:/ MSN/QQ 上发给朋友分享!同时你还可以获得积分! UID000029 帖子 1888 精华 0 所属行业 阅读权限 30 在线时间 0 小时 注册时间 2005-9-21 最后登录 2005-9-21 俱乐部 没有家族查看详细资料引用 使用道具 报告 回复 TOP sail sail 远航三级 咕噜UID000029 积分 418 金币 1 个人空间 发短消息 加为好友 当前离线 2# 大 中 小 发表于 2006-5-1
9、0 08:06 只看该作者 Re:楼主汽机转速由高、中压调门联合控制。高中压调门之间流量指令比例关系在并网后为 1：3，即高压 1/3 时，中压全开。在转速控制期间，加上压力修正，修正系数最大为 3，最小为 1。油开关状态 BR 由机组运行状态决定，转速调节器为常闭的 PI调节器。高压主汽门和中压主汽门不参与转速调节，只作机组安全保护。2.4.2 负荷控制：负荷调节是三个回路的串级调节系统，通过对高压调门的控制来调节机组负荷。三个回路是：内环调节级压力回路（IMP） ，调节器为 P3、I3 ，给定值为 REF2。中环功率调节回路（MW） ，调节器为 P2、I2 ，给定值为REF1。外环转速一次
10、调频回路（WS） ，调节器为 1/，给定值REFDMD。给定值变换过程：负荷参数（REFDMD）经一次调频修正后变功率给定 REF1。其值经功率调节器修正后变为调节级压力给定 REF2。最后经过阀门管理变换后变为阀位指令（VP） 。在额定工况下，REFDMD、REF1、REF2 都为其额定值，其相对值都为 1。三个回路能自动或手动切除或投入，可以很方便构成各种运行方式，如下表，当 CCS 未投自动时，建议采用阀位控制（即开环控制） 。2.4.3 其他控制方式:(1) 自动同步调节(AS)(2) 协调控制 CCS(3) 快速减负荷 RUNBACK(4) 程控启动这些方式对 DEH-A 来说,仅是
11、给定值方式不同而已,调节回路与上面相同。主汽压控制在此种方式下，由汽机来调节机前压力。此时，与调功率往往是矛盾的，不能同时满足，因而功率控制回路与主汽压控制回路是互拆的，不能同时投入。有以下两种方式：机调压功能：将主汽压调节到给定值上。低汽压保护（TPC）：只有在主汽压低于设定值时才进行调节。2.5 手动控制系统：手动控制系统是通过阀门控制卡(VCC 卡),用阀门增、减按钮,直接控制各阀门的开度。因而，保证在 DPU 故障情况下，仍能通过手动操作按钮，控制阀门，维持汽机运行，等待 DPU 恢复后，再投自动。手动时增减阀门，还有一些逻辑限制条件，起到防止误操作的作用。手动、自动系统相互跟踪，可以
12、无扰切换。当自动系统故障或检测到某些条件时，系统自动切到手动运行。2.6 OPC 系统：机组超速保护系统（OPC） ，有二条回路可以启动。原理如下：1 调节级压力 IMP30%，既机组运行在 30%负荷以上时，油开关跳闸同时出现时，启动触发器，输出 OPC 全关信号失去GV、IV。延时 34 秒后，转速 N103%，关 GV 和 IV，N103%时恢复。转速和压力信号由硬件板 MCP 检测和逻辑判断。为了提高可靠性，OPC 控制逻辑采用三选二方式。另外，OPC 信号或 ETS 动作信号还可以直接送到伺服控制回路，通过电液伺服阀，将阀门关闭，防止机组超速。电磁阀回路阀门关闭时间为 0.20.3
13、秒，能有效地防止机组超速。3 DEH 还提供了 110%超速信号。2.7 监视系统现场来的信号和 DEH-A 的数据，通过数据高速公路直接送到操作员站和工程师站，再由操作员站 PC 机将处理过的信息送到 CRT 显示和打印机上打印。打印机能完成各种画面打印、越限报警打印以及事故追忆打印等。工程师站上也有和操作员站相同的信息。DEH- A 操作员站提供了监视汽机运行状态的典型画面。总画面可不少于 200 幅。所有画面均可由用户很方便地进行添加和修改，包括事故追忆内容等。2.8 阀门管理200MW 汽轮机有 4 只中压调节阀，每只调节阀有一个独立的伺服控制回路，阀门的开启需要一个专用程序进行管理，
14、使阀门开启预先设定的顺序进行。根据汽机运行的要求，设计两种控制方式。第一、 单阀控制。所有高压调门开启方式相同，各阀开度一样，好比一个阀控制一样，故叫单阀方式。特点：节流调节，全周进汽。第二、 多阀控制。调门按预先给定的顺序，依次开启，各调门累加流量呈线性变化，200MW 机组调门开启次序，如图所示。特点：喷咀调节，部分进汽。一般冷态启动或带基本负荷运行，要求全周进汽，即用单阀控制方式。机组带部分负荷运行，为了提高经济性，要求部分进汽，即多阀控制方式。单阀控制与多阀控制二种方式之间可无扰动切换。阀门管理任务由软件系统完成，主要程序如下：1、 阀门UID000029 帖子 1888 精华 0 所
15、属行业 阅读权限 30 在线时间 0 小时 注册时间 2005-9-21 最后登录 2005-9-21 俱乐部 没有家族查看详细资料引用 使用道具 报告 回复 TOP sail sail 远航三级 咕噜UID000029 积分 418 金币 1 个人空间 发短消息 加为好友 当前离线 3# 大 中 小 发表于 2006-5-10 08:06 只看该作者 Re:楼主操作员站由一台 Pentium 工业控制机组成，配一台大尺寸（20 ）彩色监视器 CRT。操作员站是运行人员与 DEH 人机接口。操作员可通过薄膜键盘或鼠标对 DEH 进行各种操作。由于采用了全汉化的 WINDOWS 操作系统，操作直
16、观，简便。不适当的操作会被自动禁止。因此可防止勿操作。工程师站配置与操作员站相同。工程师站可由专人对 DEH 进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下，可以在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看，增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需要组态时，可运行与操作员站完全相同的软件，达到互为备用的目的。DEH-A 的软件固化在 EEPROM 或电池后备的 RAM 中，停电后不丢失。工程师站组态的软件还存在工程师站本身的硬盘中，可随时调用。因而，DEH-A 的软件组态修改是透明、方便和可靠的。但由于 DEH 的重要性，有关控制的组态必须要经授权和认可后才能进行。DEH-A 配一个专用的后备硬手操
