ABB Symphony系統(tǒng)在50MW機(jī)組DEH控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

裴志博 張瑜坤（神華包頭煤化工，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

神華包頭煤化工有限責(zé)任公司熱電站汽輪機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)控制工程有限公司生產(chǎn)的高壓、沖動(dòng)、單抽、凝汽式汽輪機(jī)。額定功率為50MW，型號(hào)為CKZ50-8.83/4.1，主蒸汽壓力為8.83MPa，抽汽壓力為4.1MPa。機(jī)組控制系統(tǒng)采用高壓抗燃油純電調(diào)控制,電液轉(zhuǎn)換器采用MOOG公司生產(chǎn)的MOOG761伺服閥等組成。DEH系統(tǒng)的硬件采用ABB公司Symphony系統(tǒng)。EH系統(tǒng)由哈爾濱汽輪機(jī)控制工程有限公司生產(chǎn)的成套的抗燃油系統(tǒng)。

1 我們先介紹一下DEH的特點(diǎn)和一般的組成

1.1 DEH系統(tǒng)的特點(diǎn)

A.穩(wěn)定性好，靈敏度高，便于信號(hào)綜合與傳遞；

B.系統(tǒng)組態(tài)靈活，功能齊全——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、負(fù)荷控制、控制方式；

C.可靠性高：采用冗余配置，無擾切換，系統(tǒng)自檢和診斷；D.易于測(cè)試、維修和調(diào)整。

1.2 DEH系統(tǒng)的組成

DEH系統(tǒng)由工作站（操作員站和工程師站）、控制器（MFP）、閥門管理器（VMP）、自啟動(dòng)控制器（ATC）、超速保護(hù)（OPC）、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、控制閥門和供油系統(tǒng)組成，并與機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)（TSI）、跳閘保護(hù)系統(tǒng)（ETS）、自動(dòng)同步裝置（AS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）相連接，還留有與鍋爐燃燒控制系統(tǒng)（BMS）等的通訊接口，組成分布式控制系統(tǒng)（DCS），以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制（CCS）。它是分布式控制系統(tǒng)（DCS）的一個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的控制和保護(hù)

2 下面就我廠的DEH系統(tǒng)做一簡(jiǎn)單的介紹

2.1 我廠的DEH系統(tǒng)硬件配置

圖-1

2.1.1 超速保護(hù)（OSP）部分

作為機(jī)組超速保護(hù)部分由一對(duì)冗余的BRC300控制器，三塊IMDSI22數(shù)字量輸入模塊，三塊IMDSO14數(shù)字量輸出子模件，一塊IMFCS01頻率計(jì)數(shù)模件組成，都在邏輯組M3中來把功能實(shí)現(xiàn)，其中包含轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路、OVERSPEED LOGIC回路、電超速試驗(yàn)回路、機(jī)械超速試驗(yàn)回路、OPC試驗(yàn)回路、機(jī)組掛閘回路、調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)回路、主汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)等回路組成。

2.1.2 基本功能部分

作為基本控制功能的邏輯由一對(duì)冗余的BRC300控制器，三塊IMFEC12模擬輸入模件、一塊IMASO11模擬信號(hào)輸出模件。一塊IMDSO14數(shù)字輸出子模件、八塊IMHSS03電液伺服模件是為調(diào)門控制模件等組成。用以實(shí)現(xiàn)了閥門控制、主汽壓力控制、功率控制、抽汽控制，負(fù)荷目標(biāo)值及負(fù)荷設(shè)定值的形成、同期、設(shè)定點(diǎn)形成等功能。

2.2 下面拿幾個(gè)邏輯回路跟大家一起研究

2.2.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)量與處理

汽輪機(jī)DEH轉(zhuǎn)速的測(cè)量由安裝在汽輪機(jī)軸上的3個(gè)磁電式傳感器進(jìn)行測(cè)量的。傳感器輸出脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率與齒輪盤上齒數(shù)及轉(zhuǎn)速成正比。這三個(gè)傳感器的輸出分別送到三塊頻率計(jì)數(shù)子模件FCS中，F(xiàn)CS是用于通過周期計(jì)數(shù)的方法獲得汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速的，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)后通過子擴(kuò)展總線向BRC300傳送。

2.2.2 那么系統(tǒng)轉(zhuǎn)速邏輯是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

三路轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)兩兩送入大選模塊，大選模塊的輸出又經(jīng)過小選模塊，小選模塊選出三路轉(zhuǎn)速的平均值，該轉(zhuǎn)速就作為汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。這個(gè)轉(zhuǎn)速同時(shí)被送到加法模塊，以此來判定轉(zhuǎn)速信號(hào)的一致性，如某一路轉(zhuǎn)速信號(hào)偏離中間值±20r/min,且轉(zhuǎn)速信號(hào)值大于200r/min,就發(fā)出該通道轉(zhuǎn)速信號(hào)故障的信息。若以上三個(gè)通道的故障信息，送到三選二邏輯，當(dāng)三個(gè)轉(zhuǎn)速通道有兩個(gè)以上的轉(zhuǎn)速故障時(shí)，發(fā)出轉(zhuǎn)速故障信息。在汽輪機(jī)掛閘運(yùn)行后，若汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速偏離轉(zhuǎn)速設(shè)定值±500r/min，延時(shí)2S時(shí)，也發(fā)出系統(tǒng)轉(zhuǎn)速故障的信息。當(dāng)有轉(zhuǎn)速通道故障時(shí)，將進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)有系統(tǒng)轉(zhuǎn)速故障時(shí)，且機(jī)組未并網(wǎng)，將使汽輪機(jī)跳閘。

2.3 OVERSPEED LOGIC回路

在機(jī)組運(yùn)行過程中，DEH對(duì)三個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采集、質(zhì)量選擇后形成了機(jī)組的轉(zhuǎn)速。將機(jī)組的轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的103%進(jìn)行比較，若超過了這一值，則機(jī)組的OSP集成塊卸掉OSP油壓，快速關(guān)掉所有調(diào)門，盡快降低機(jī)組轉(zhuǎn)速，若此時(shí)能穩(wěn)住轉(zhuǎn)速則不至于跳機(jī)，如果繼續(xù)超速達(dá)額定轉(zhuǎn)速的110%，邏輯則發(fā)出機(jī)組跳閘信號(hào)。

在做機(jī)械超速、電氣超速、系統(tǒng)超速時(shí)試驗(yàn)時(shí)，通過修改定值的方法來完成。注意在做超速試驗(yàn)時(shí)TSI超速應(yīng)該考慮進(jìn)來，否則可能TSI超速會(huì)先動(dòng)導(dǎo)致DEH這邊無法實(shí)現(xiàn)。

在此值得一提的是有必要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的OPC、AST集成塊熟悉。當(dāng)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速達(dá)到或超過103%額定轉(zhuǎn)速時(shí)或機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)中布置的兩個(gè)并聯(lián)的OPC電磁閥，該電磁閥得電打開，迅速關(guān)閉各調(diào)節(jié)汽門，以限制機(jī)組轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步飛升。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，OPC電磁閥在DEH系統(tǒng)OPC控制器的控制下，失電關(guān)閉，OPC母管控制油壓得以恢復(fù)，各調(diào)節(jié)汽門恢復(fù)動(dòng)作前的開度。

當(dāng)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速達(dá)到或超過110%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，四個(gè)邏輯關(guān)系為兩“或”一“與”的的AST電磁閥失電動(dòng)作遮斷汽輪機(jī)。

2.4 轉(zhuǎn)速設(shè)定值形成原理

在Symphony電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，設(shè)定值形成回路的核心模塊是限速模塊，通過限速模塊，把一個(gè)階躍變化變化量變?yōu)樾逼伦兓俊＾D(zhuǎn)速設(shè)定值邏輯和負(fù)荷設(shè)定值形成邏輯是同一個(gè)。并網(wǎng)前，由設(shè)定值形成的設(shè)定值就是轉(zhuǎn)速設(shè)定值；并網(wǎng)后，由設(shè)定值形成邏輯形成的設(shè)定值就是負(fù)荷設(shè)定值，此時(shí)轉(zhuǎn)速設(shè)定值為額定轉(zhuǎn)速。在設(shè)定值形成邏輯中除限速塊外，還有多個(gè)切換器，當(dāng)機(jī)組的運(yùn)行工況或運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，設(shè)定值也作相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)速設(shè)定值解讀如下

2.4.1 當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后，機(jī)組并網(wǎng)后強(qiáng)迫目標(biāo)值方式置位，由強(qiáng)迫目標(biāo)值形成邏輯可知，轉(zhuǎn)速目標(biāo)值跟蹤轉(zhuǎn)速設(shè)定值為3000r/min。

2.4.2 當(dāng)汽輪機(jī)跳閘或電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)沒運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值為0r/min，由強(qiáng)迫目標(biāo)值邏輯可知，目標(biāo)轉(zhuǎn)速跟蹤轉(zhuǎn)速設(shè)定值，也為0r/min。

2.4.3 當(dāng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)處于手動(dòng)方式時(shí)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的入口偏差為“0”，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)無擾切換。目標(biāo)轉(zhuǎn)速也跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速，操作員可通過畫面操作面板，修改閥位設(shè)定值來控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。但在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中應(yīng)盡量選擇自動(dòng)方式因?yàn)榇朔N方式無法使機(jī)組按一穩(wěn)定的升速率進(jìn)行升速，可能會(huì)造成大的擾動(dòng)。

2.4.4 當(dāng)機(jī)組跳閘時(shí)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值、轉(zhuǎn)速目標(biāo)值都置0，當(dāng)機(jī)組掛閘后并發(fā)出運(yùn)行命令后，轉(zhuǎn)速目標(biāo)值、轉(zhuǎn)速設(shè)定值均跟蹤機(jī)組的實(shí)際轉(zhuǎn)速即盤車轉(zhuǎn)速。

2.4.5 當(dāng)發(fā)電機(jī)剛解列且汽輪機(jī)未跳閘時(shí)，將轉(zhuǎn)速設(shè)定為額定轉(zhuǎn)速3000r/min，使汽輪機(jī)維持在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以便排除故障后盡快并網(wǎng)。

2.4.6 當(dāng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值跟蹤汽輪機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，這樣可使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器入口偏差為0，從而減少控制系統(tǒng)的擾動(dòng)，提高機(jī)組的穩(wěn)定性。汽輪機(jī)剛掛閘復(fù)位時(shí)，使強(qiáng)迫目標(biāo)值邏輯置位，轉(zhuǎn)速目標(biāo)值也跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速。

2.4.7 轉(zhuǎn)速目標(biāo)值與轉(zhuǎn)速設(shè)定值不等時(shí)，若有任一進(jìn)行條件，則設(shè)定值以一定速率逼近目標(biāo)值；若有任一保持條件，則設(shè)定值停止變化，保持當(dāng)前的設(shè)定值不變。

2.4.7.1 任一條件時(shí)，任一進(jìn)行邏輯置位指a)機(jī)組未并網(wǎng)且進(jìn)入自動(dòng)同期方式。b)機(jī)組未并網(wǎng)且為ATR方式。c)自動(dòng)設(shè)置目標(biāo)值。d)目標(biāo)值和設(shè)定值不相等且有“進(jìn)行”標(biāo)志。

2.4.7.2 任一條件時(shí)，任一保持邏輯置位指a)有保持條件為1。b)有ATR來的負(fù)荷保持且沒有油開關(guān)剛合上、功率回路剛投入、調(diào)速及壓力回路剛投入、兩個(gè)回路剛退出任一情況。

3 常見系統(tǒng)故障分析

3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下去

查看操作站畫面中的報(bào)警頁(yè)面及檢查卡件出的狀態(tài)燈，看IMHSS03電液伺服模件是否有報(bào)警，看MOOG閥輸出是否有故障報(bào)警，若沒報(bào)警則做隔離措施，拆下伺服閥上的接線插頭，如執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下去則可能問題出在伺服閥上；關(guān)閉油門再看是門否關(guān)，若門不關(guān)則說明門卡死，若門關(guān)閉則用萬用表檢查MOOG閥線圈電阻和伺服卡的輸出指令是否正常。油脂的是否合格也要考慮不合格會(huì)將MOOG閥卡死。

3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)開不上去

查看操作站畫面中的報(bào)警頁(yè)面及檢查卡件出的狀態(tài)燈，看IMHSS03電液伺服模件是否有報(bào)警，看MOOG閥輸出是否有故障報(bào)警，若沒報(bào)警則拆下伺服閥上的接線插頭，用萬用表測(cè)量伺服閥兩線圈上的電阻，用1.5V電池接在單線圈的兩端注意不要接錯(cuò)線，正反對(duì)調(diào)看執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否開得上去，如開不上去，聽不到進(jìn)油管有油流聲則說明伺服閥故障；如果進(jìn)油管有油流聲則說明卸載閥故障，汽門開得上去則證明DEH柜到油動(dòng)機(jī)的電纜線或IMHSS03電液伺服模件故障。

3.3 調(diào)門擺動(dòng)

實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中調(diào)門擺動(dòng)也是會(huì)遇到的，總結(jié)歸納大致有以下幾個(gè)方面的原因

3.3.1 由于壓力信號(hào)中有一存在擺動(dòng)，則引起主控PID的PV發(fā)生變化導(dǎo)致調(diào)門發(fā)生變化。

3.3.2 汽輪機(jī)主控PID參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，引起PID輸出擺動(dòng)導(dǎo)致閥門擺動(dòng)。

3.3.3 閥門自身的擺動(dòng)即閥門實(shí)際在動(dòng)或LVDT信號(hào)擺動(dòng)。這些間接的反過來影響負(fù)荷導(dǎo)致閥門擺動(dòng)。高溫環(huán)境LVDT出故障是常有的。如線圈開路或短路，鐵心松動(dòng)等。

3.4 啟機(jī)時(shí)掛閘情況的檢查

在啟機(jī)過程中經(jīng)常會(huì)遇到掛不上閘的情況，此時(shí)工藝運(yùn)行人員經(jīng)常首當(dāng)其沖的來讓熱工儀表人員來查原因，一般按著下面思路來做。

讓工藝運(yùn)行人員在集控室按掛閘按鈕，此時(shí)DEH的掛閘燈應(yīng)點(diǎn)亮。如果掛不上閘,檢查薄膜閥上腔1.96MPa的保安油壓是否建立起來，然后用鐵絲或鋸條試一下掛閘電磁閥是否勵(lì)磁，沒勵(lì)磁就說明DEH沒給電磁閥通電。就要對(duì)掛閘邏輯和保險(xiǎn)進(jìn)行檢查。復(fù)雜的時(shí)候可能是滑閥的故障，這時(shí)就要結(jié)合油路圖來分析排查了。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)ABB公司Symphony DEH系統(tǒng)簡(jiǎn)單的介紹，希望能夠給大家對(duì)ABB公司Symphony DEH的學(xué)習(xí)和使用帶來幫助，使它在現(xiàn)場(chǎng)控制中能夠發(fā)揮更大的作用，使機(jī)組能夠更穩(wěn)定的運(yùn)行。

[1]劉雪梅.DEH系統(tǒng)在55MW單元機(jī)組中的運(yùn)用[A].中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C].2008年.

[2]王麗珍.汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究[D].太原理工大學(xué),2007年.

[3]孫雪松,王亮.N125汽輪機(jī)DEH電液接口的安全性分析及其改進(jìn)技術(shù)[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào);2006年01期.