新華ＤＥＨ在小機組汽機控制中的應(yīng)用

摘要:本文以張家港駿馬熱電為例，介紹了DEH系統(tǒng)在小機組汽機控制中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:DEH系統(tǒng)；小機組；汽機控制；駿馬熱電

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，工業(yè)和民用電力需求不斷增長，為了緩解這種用電緊張局面，各地興建了很多小容量機組，作為大機組的有益補充。新華控制工程有限公司及時抓住這一有利時機，積極介入小容量機組的DEH項目。由于機組容量小，I/O點相對較少，怎樣采用較為經(jīng)濟的硬件配置來實現(xiàn)DEH控制功能，就顯得尤為重要。下面以張家港駿馬熱電項目為例，來談?wù)勑氯ADEH系統(tǒng)在小機組中的應(yīng)用。

張家港駿馬熱電采用武漢汽輪機廠生產(chǎn)的2×15MW抽汽式汽輪機組，DEH系統(tǒng)由電氣和液壓兩部分組成，電氣部分采用DEH-IIIA型控制器，液壓部分采用汽輪機低壓透平油作為驅(qū)動油，控制器與液壓系統(tǒng)的接口部件采用MOOG公司生產(chǎn)的直接驅(qū)動式伺服閥-DDV閥。該機組設(shè)有主汽門一只，采用開關(guān)型自動關(guān)閉器，受安全油控制。一只高調(diào)油動機及一只中調(diào)油動機各配置一只DDV閥控制。

DDV伺服閥的特點：采用高能的永磁直線馬達，自帶放大、驅(qū)動力大;當(dāng)停電、電纜損壞或者緊急停機時，伺服閥均能自行回中，無需外力推動;動態(tài)響應(yīng)高，動態(tài)性能指標(biāo)與供油壓力無關(guān);低滯環(huán)和高分辨率，使系統(tǒng)具有優(yōu)質(zhì)的重復(fù)精度;電子零位調(diào)節(jié)來補償負(fù)載飄移。

DEH電子部分的硬件配置選用新結(jié)構(gòu)配置。因為機組容量較小，所需控制的閥門較少，I/O點也相對較少，如果采用老結(jié)構(gòu)，卡件控制站的數(shù)目至少要四個站，這樣對系統(tǒng)資源來說是一種浪費，顯然不是最為理想的配置方法。所以我們可選用DEH新結(jié)構(gòu)配置。只需三個站即可，合理有效的優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)計。

DEH電子控制部分主要由工程師站兼操作員站、基本控制DPU以及各種I/O卡件，后備手操盤等組成。DEH各站之間及控制器DPU之間，由冗余的數(shù)據(jù)高速公路相連。DPU控制處理器內(nèi)的各I/O站，通過冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)與DPU相連。重要信號I/O均采用三選二冗余配置。還設(shè)有三塊SDP卡專門用于轉(zhuǎn)速測量和超速控制的硬件邏輯判斷，這一功能是由獨立硬件完成的，保證了DEH的快速響應(yīng)性。兩塊閥門控制VPC卡組成閥門伺服控制系統(tǒng)部分，每一塊VPC卡分別作用于控制一個調(diào)門，相互獨立。系統(tǒng)中設(shè)置有超速保護電磁閥（OPC電磁閥），當(dāng)機組超速到103%額定轉(zhuǎn)速時，電磁閥動作，通過快關(guān)轉(zhuǎn)換閥使高、中壓油動機迅速關(guān)閉，完成DEH的超速保護功能。DEH配備一個專用的后備硬手操盤，其上主要有閥位增減按鈕和閥位指示等。由于它是通過硬件的方式直接操作閥門控制VPC卡，而其閥位指示也由硬件卡給出，因而，只要VPC卡正常，在其它部分均故障或停電的情況下，仍可以實現(xiàn)對汽機進行手動控制。另外切手動和超速保護試驗按鈕也設(shè)計在硬手操盤上。

該機組為抽汽機組，抽汽壓力調(diào)節(jié)功能根據(jù)抽汽壓力給定值，調(diào)節(jié)汽機抽汽壓力。在供熱工況時，機組自動協(xié)調(diào)控制發(fā)電功率和抽汽壓力，發(fā)電功率和抽汽壓力值可分別設(shè)置，調(diào)壓不等率在0-10%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。在電負(fù)荷控制與熱負(fù)荷控制間引入解耦控制。

控制系統(tǒng)的功能

1 運行方式程序控制啟動方式

在此方式下，操作員選定機組處于冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)等啟動狀態(tài)， DEH在上述狀態(tài)下的經(jīng)驗啟動曲線，自動完成沖轉(zhuǎn)、低速暖機、過臨界、中速暖機、3000r/min定速、自動同期，等待機組并網(wǎng)。并網(wǎng)后，自動進入操作員自動方式，并自動帶初負(fù)荷。升速過程中的暖機時間也可根據(jù)現(xiàn)場情況，由運行人員進行干預(yù)。

操作員自動方式

由操作員設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速和變速率、保持/進行等，實現(xiàn)機組的沖轉(zhuǎn)、暖機、自動過臨界、3000r/min定速、同期等功能。并網(wǎng)時自動帶初負(fù)荷，并網(wǎng)后由操作員選定目標(biāo)負(fù)荷、變負(fù)荷率等，進行升降負(fù)荷控制。

手動方式

當(dāng)主控DPU和備用DPU均發(fā)生故障時，或重要I/O發(fā)生故障時，DEH能自動切到手動控制方式。在其它情況下，可由操作員由其它運行方式直接切換到手動方式。故障消除后可由操作員切回自動方式。手動方式下，由硬件直接控制閥門，并有硬件指示，保證在故障情況下實現(xiàn)對機組的控制。

運行方式之間的切換

程序啟動與操作員自動方式之間可相互切換。操作員自動與手動之間可相互切換。任何運行方式下均可切換到手動運行。

以上所有運行方式之間的切換均是無擾的。

2 磨擦檢查

DEH可根據(jù)需要進入磨擦檢查狀態(tài)。在此狀態(tài)下，DEH自動進行沖轉(zhuǎn)，按要求的升速率進行升速。當(dāng)轉(zhuǎn)速到500r/min時，停3至5分鐘后，關(guān)閉調(diào)門，使汽機惰走。由電廠運行人員進行磨擦檢查。

磨擦檢查狀態(tài)可隨時中斷，直接進行升速。

3 超速試驗

在DEH控制下可分別進行超速保護試驗(103%及110%)，機械超速保護試驗。并記錄最高轉(zhuǎn)速。

103%動作時DEH關(guān)閉所有調(diào)門，110%動作時DEH關(guān)閉所有主汽門和調(diào)門。

4 同期

DEH提供同期接口。機組在3000r/min定速后，由DEH接收同期裝置增減信號控制轉(zhuǎn)速實現(xiàn)自動同期，同期速率可在線修改。

5 自動帶初負(fù)荷及負(fù)荷限制

機組并網(wǎng)后，DEH將自動帶0.5MW初負(fù)荷以防止逆功率運行，主汽壓不同閥門附加開度不同，并且有負(fù)荷限制功能。初負(fù)荷值可在線修改。

6 自動調(diào)節(jié)負(fù)荷

DEH可按運行人員給定的目標(biāo)值及負(fù)荷變動率自動調(diào)節(jié)機組的負(fù)荷?？刂曝?fù)荷在允許范圍內(nèi)波動，取調(diào)節(jié)級壓力控制作為功率控制的內(nèi)環(huán)。功率回路及調(diào)節(jié)級壓力回路可由操作員進行投/切，回路投/切是無擾的。

7 手動負(fù)荷控制

在手動方式下，由操作人員操作閥門“增、減”鍵直接控制負(fù)荷升降。

8 具有后備手操功能

DEH系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換到手動，由運行人員通過DEH后備硬手操盤操作閥門“增”、“減”鍵，通過伺服卡來控制閥門開度，維持機組運行。

9 機調(diào)壓TCP

DEH具有主汽壓控制功能，即DEH將機前蒸汽壓力控制在運行人員給定的目標(biāo)值上。機跟爐時，機前壓力波動≤±0.15MPa。

10抽汽控制

10.1 抽汽回路投切

當(dāng)機組并網(wǎng)，DEH在操作員自動并且負(fù)荷大于供熱允許投入的最低負(fù)荷才能投入抽汽，操作人員可投入該回路，該回路投入后如果負(fù)荷低于一定的允許值時，自動退出抽汽控制。當(dāng)抽汽控制投入之后，高中低調(diào)門實現(xiàn)牽連調(diào)節(jié)，在牽連調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)操作人員增減負(fù)荷時，抽汽壓力基本維持不變。當(dāng)操作人員增減抽汽壓力時，同樣保持負(fù)荷基本不變。

DEH投入抽汽控制后，調(diào)節(jié)級壓力回路不能投入。

10.2 抽汽回路調(diào)節(jié)

當(dāng)機組投入抽汽控制，在操作員自動的情況下，運行人員可通過按“抽汽回路調(diào)節(jié)”按鈕來投切此回路。此回路投入后，抽汽壓力控制實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)，保證抽汽壓力的穩(wěn)定。

當(dāng)DEH檢測到抽汽壓力信號故障時會自動切除該回路，在故障未消除前無法該回路。

當(dāng)該回路投入時，抽汽目標(biāo)給定值跟蹤當(dāng)前抽汽壓力值。

10.3 兩次抽汽調(diào)節(jié)回路可根據(jù)要求全部投入，也可只投一個回路；抽汽控制在牽連調(diào)節(jié)切除時，也可實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)。

11 Runback功能

提供二個速率分別為50％/min和100％/min的快速降負(fù)荷的接口。

12 一次調(diào)頻限制

可根據(jù)需要決定機組是否參與一次調(diào)頻，不等率可調(diào)。

13 故障診斷報警

DEH可在線進行故障自診斷并給出報警，診斷可至通道級，并能判斷故障原因。當(dāng)診斷到模板故障后，可在線進行更換，重要I/O故障時，自動切換手動運行和自動追憶打印。故障報警為聲光報警。

14DEH系統(tǒng)提供與TSI、DCS、MIS等系統(tǒng)的接口及相關(guān)硬件和軟件。

15 超速保護

當(dāng)機組超速達到3090 r/min時，發(fā)出OPC指令，OPC電磁閥動作并立即關(guān)閉調(diào)節(jié)門抑制轉(zhuǎn)速飛升，自動控制機組在3000r/min穩(wěn)定運行。

當(dāng)機組超速達到3300 r/min時，發(fā)出110%超速指令并立即關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)門抑制轉(zhuǎn)速飛升，跳機。由危急遮斷系統(tǒng)負(fù)責(zé)關(guān)主汽門，DEH-V系統(tǒng)負(fù)責(zé)關(guān)調(diào)門。

16 實現(xiàn)運行過程中的監(jiān)視、越限報警、追憶和打印功能。

17 可以在工程師站進行在線參數(shù)修改，組態(tài)。

18 停機時可以進行仿真試驗。

19 DEH具有自動停機功能。

20 DEH具有遠方掛閘功能。

汽輪機主、輔機保護系統(tǒng)，簡稱ETS，它接收來自TSI系統(tǒng)及汽輪發(fā)電機組相關(guān)的報警和停機信號，通過ETS的邏輯保護卡進行邏輯運算、擴展處理，輸出至驅(qū)動繼電器，發(fā)出報警信號，動作停機電磁閥或停運輔機設(shè)備，達到保護汽輪機及輔助設(shè)備的目的。

ETS系統(tǒng)采用新華公司專用的邏輯保護卡（LPC）構(gòu)成，由硬件實現(xiàn)的冗余保護系統(tǒng)。LPC卡直接插入DEH的I/O卡件箱中。ETS邏輯均由LPC卡實現(xiàn)，DPU不能更改LPC卡上邏輯，但可將LPC卡數(shù)據(jù)傳到DPU中，且對LPC上所有DI點實現(xiàn)SOE功能，便于事故分析。它雖與DEH一體，但邏輯由硬件實現(xiàn)（可冗余配置），既保證了可靠性，又能利用DCS的DPU、MMI完成ETS數(shù)據(jù)的顯示、處理。節(jié)省了設(shè)備投資。