ABB Symphony系统在350MW机组DEH控制系统上的应用.pdf

2 0 0 7 年第5 期 东北 电力技术 3 1 a b b s y m p h o n y系统在 3 5 0 m w机组 d e h控制系统上的应用 t h e us e o f abb s y mp h o n y t o deh co n t r o l s y s t e m f o r 3 5 0 mw g e n e r a t i n g un i t 张华翼 ( 辽 宁发 电厂 ，辽宁 抚 顺 1 1 3 0 0 7 ) 摘要：针对 a b b s y m p h o n y系统在 3 5 0 mw汽轮机组上的应用状况及存在问题进行分析 ，并提出解决方案。 关键 词：d e h；调速系统 ；a b b s y mp h o n y 系统 中图分类号t k 2 6 3 7 2 文献标识码 b 文章编号 1 0 0 4 7 9 1 3( 2 0 0 7 )0 5 0 0 3 1 0 4 辽宁发电厂 2台 3 5 0 m w 机组于 2 0 0 5年 1 月和 n y系统 ，实现 了 d c s一体化 。d e h是一 体化 d c s 6月分别通过 1 6 8 h试运行投入生产 ，其 主机是哈 的一个组成部分 ，是 机组控制环路上的一个节点 ， 尔滨汽轮机有限责任公司引进美国西屋公司技术生 由 2 7号、2 8号、2 9号控制柜 组成。2 8号为模件 产的 n 3 5 01 6 6 7 5 3 8 5 3 8型亚 临 界一 次 中间再 柜 ，2 7号 和 2 9号 为 端 子 柜。具 有 超 速 保 护 热 、高中压合缸单轴双缸双排汽凝汽式汽轮发电机 ( o s p) 、汽 机 基 本 控 制( b t c)和 汽 机 自启 停 组。采用高压缸方式冲转，启机后高压调门、中主 ( a t c )功 能，分别 由 3对互 为冗 余 的控制 器 门、中调 门全开 ，由高主门控制汽机 冲转 、升速 ， ( b r c 1 0 0 )和相应 的功能子模件完成 。 转速至2 9 o o r m i n时，开始高主 、高调切换 ( 直至 人机接 口 ( 操作员站)为 1台 d e l l高性能通 高主门全开为止 ) 。高调及 中调联合控 制汽机继续 用个人计算机 ，通过 i c i 接人控制环路 。操作员站 升速 ，转速达3 0 0 0 r m i n时并 网、带负荷。机组配 的工作环境为英文版 mi c r o s o ft wi n d o w s 2 0 0 0 p r o f e s 有 2个高压 主汽 门 ( ) 、6个高压调门 ( g v) 、2 s i o n a l +a b b c o n d u c t o r n t 5 0 。d e h硬件配置示意图 个中压主汽门 ( r s v)和 2个中压调 门 ( i v) 。 如图 1 所示 。 汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节d e h系统一共配置 了 4 4块模件 ，其 中 6块为 系统 ( 简称 d e h) ， 电子设备采用 a b b北京贝利控制 多功能处理器 ，其余 3 5块为功能子模 件。这些模 有限公司的 s y m p h o n y系统 ， 液压系统采用哈尔滨汽 件安装在 2 8号机柜的模件安装单元 ( mm u)中。 轮机控制工程有限公司成套高压抗燃油 e h装置。 2 7号、2 9号机柜为端 子柜 ，现场信号或设备 1 唧系 统 构 成 薯 篙 纛 季 恺 缆 分 别 8 号 机 整机控制系统采用 了 a b b贝利公司的 s ymp h o 1 1 操作员站 电除尘本体支撑梁的螺栓连接处 ，该厂 2台炉的电 技术方案是有效 、安全的。玻璃钢防腐具有价廉 、 除尘支撑梁只出现轻微腐蚀现象 。针对内部钢板腐 快捷 、效果好等优势 ，但在应用时必须经过充分的 蚀情况 ，当钢板小于原厚度 5 0 ，加焊钢板即可。论证方可实施。珠 海发 电厂电除尘 的除尘效率 为 c 改进搭架材料。由于电除尘 的特殊性 ，普 9 9 3 ，维护好 电除尘装 置 ，使其 高效 、安全运 通的搭架材料不能在电场内使用，否则铁丝、金属 行，具有可观的效益。 架子管很容易悬挂在呈锯齿 状 的极线 上而不易 发 作者简介 ： 现 ，导致 电场故障，因此 ，应使用绝缘材料 。 吴咏梅 ( 1 9 7 8 一) ， 女， 助理工程师， 主要从事除灰系统、 脱 d 本次进入电除尘内部检查从停单侧风组到 硫系 统的 设备管理工作。 交付投运仅用了1 6 h ，积累了丰富的经验，证明其 收 稿日 期 0 o 6 一 一 维普资讯 3 2 东北 电力技 术 2 0 0 7 年第5 期 图 1 d e ll系统结构 配置 d e h操作员站为 s y m p h o n y c o n d u c t o r n t ，是基 用这些功能码 ，利用运行在 wi n d o w s n t环境下的 于 wi n d o w s n t ( 2 0 0 0 )环境下的人机系统 ( h i s ) ， c o m p o s e r 组态工具 ，实现 d e h控制功能 。 具有操作方便、界面友好的特点。由于 c o n d u c t o r n t运行在 wi n d o w s 环境下 ，硬件平台为高性 能通 用 p c兼容机 ，有利 于运行人员在短时 间内熟悉 和 掌握。 运行人员 通过操作员站实现对汽轮机的控制。 针对辽电3 5 0 mw汽轮机 d e h的特点 ，设计了包括 总貌、棒图、趋势 、报警信息、操作面板等画面 ， 不仅为运行人员提供了操作手段 ，还可以通过画面 监视汽轮机的运行状态 。 1 2 系统软件 a b b s ymp h o n y 系统是 一个优 秀的集散控制 系 统 ，系统软件 以多功能 处理器 ( m f p b r c )为核 心，具有使用方便、便于调试、容易理解，充分适 应其硬件设计的特点，既满足了从简单到复杂的控 制回路、顺控、优化控制的有关策略，又能用搭积 木的方法对控制对象进行设计和组态。 s ymp h o n y 系统是专 门为过程控制设计 ，以生产 过程中多种控制工艺流程和算法、控制技术为依 据，经过 a b b公司不断优化完善，形成了特殊的 功能码。功能码内存放了大量算法和相关参数，并 固化在 mf p b r c中。 功能码是一种标准的子程序，按照职能可划分 为 l l 类 2 0 0 余种。对多功能处理器的组态，可使 2 基本功能 d e h主要 控制汽轮机转速 和功率 ( 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 r i t v 、g v、i v和 r s v实 现 ，同时具 备 防止汽 机 超速 的保 护 逻辑。 d e h控制功能分别 由 3对冗余 的 b r c 1 0 0控制器实 现 ：超速保护 、基本控制和 自启停 ( 包括转子应力 计算) 。控制间既相互独立 ，又通过控制总线交换 控制信息或状态 。 2 1 超速保护 超速保护部分 的主要作用是提供转速三选二 ， 油开关状态及汽机 自动停机挂闸 ( a s l )状态三选 二 ，超速保护逻辑 ，超速试验选 择逻辑 以及 d e h 跳闸逻辑。 2 2 基本控制 基本控制部分是 d e h的核心 ，提供与转速和 负荷控制相关的逻辑、调节回路，所有闭环控制的 p i d调 节 器 和伺 服 阀接 口均 通 过一 对 冗余 的 b r c i o 0 实现。该部分还包括与 自动控制有关的其 他功能，如设定值 变化率发生器、限值设定、阀 门切换、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及 阀门校验等。与基本控制有关的重要模拟量 ( 如发 维普资讯 2 0 0 7 年第5 期 东北 电力技 术 3 3 电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节 级压力 )也是三取二。 2 3自启停 汽轮机自启停 ( a t c )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 a t c逻辑 由两部分组 成 ：转子 应力计算、监视和启动步骤。这两部分共同组成一 套使汽轮机 自动完成从 盘车到带负荷 整个过程平 稳、高效 的控制系统。a t c功能 由一对冗余 的 b r c 1 0 0完成。 a t c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 a t c方式。如果某个参数不满 足自 启停条件而使 a t c暂停，运行人员可以将其 “ 超越 ” ( o v e r r i d e ) ，使 a t c继续 。另外 ，一些 监视参数还可以请求汽机跳闸，运行人员可根据这 些参数决定直接触发汽机跳闸或提醒机组处于不安 全状态 。 。 3 机组运行中出现的问题 a 1 号机组在机跟 炉方 式下负荷 在 2 8 0 mw 左右摆动 2 0 0 5年 1 1 月 1 0日 1 号机组汽轮机负荷为 2 4 0 m w，投汽轮机跟随为基础 的协调控制方式 ，汽轮 机采取定压运行 ，汽轮机主控调节主汽压力 ，锅炉 调整负荷。2 0 ：0 0调 度要求将负荷 升至 3 0 0 mw， 当负荷达到 2 8 0 m w 左右时 ，负荷发生振荡 ，所有 的调速汽 门也发生振 荡。运行 人员将协 调方式解 除，机炉主控均为手动方式，并投入功率闭环，振 动现象消失。 b 1 号机组在启动时高调门不开 汽轮机是由高调门控制冲转，汽机挂闸且阀门 不在校验状态时，运行人员可发 出 r u n命 令 ，此 时 g v、i v、r s v全开，t v保持关闭。一旦 目标值 发生改变 ，程序 自动进入 h o l d状态。当运行人员 选择 g o 命令后，转速给定值按照事先设定的升速 率向目 标值爬升，转速 p i d在偏差的作用下输出增 加 ，开启 t v ，汽机实际转 速随之上升。当转速达 到2 9 0 0 r m i n时 ，程序 自动进入 h o l d状态 ，表示 进入 t v g v切换阶段。运行人员发 出 t v g v切换 命令后，g v开始以 1 s 的速率缓缓关闭；当 g v 已影响到汽机转速时 ，t v以 2 s 开启 。当 t v开 度达到 1 0 0 时 ，汽机转速 由 g v控 制 ，t v g v切 换结束。t v g v切换过 程 中，汽机 转速将保 持在 2 9 0 0 r ra i n 左右。切换结束后 ，g v控制汽机升速 到3 0 0 0 r m i n 。由于 t v和 g v流量特性差异 ，程序 将 自动 调 整 转 速 p i d参 数。此 外 ，当转 速 超 过 2 8 0 0 r m i n ，程序自动将升连率降低为 2 0 0 r lll i n 2 ； 超过2 9 0 0 r m i n ，升速率降为 1 0 0 r il1 i n 2 ，使得 3 0 0 0 r ra i n 定速时转速更稳定 。但 1 号机组在一次 停机后 的启 动过程 中，当转速 设定 为 1 0 0 0 r mi n 时，高调门不开，导致汽轮机无法升速，影响机组 的正常启动。 c 2号机组在启动前试验时 2 号 中调门故障 2 号机组在一次停机后的启动前进行 阀门试验 时 ，当汽轮机挂闸时，2号 中调门 自动全开，在全 开后又 自动关 闭，不能正常开关试验。 4 处理方法 4 1 负荷摆动 辽电机组 的协调方式为基本方式 ( 机 、炉均在 手动方式 ) 、汽机跟随为主的协调 方式 、锅炉跟随 为主的协调方式 、机炉协调方式及 a g c遥调方式。 在发生该现象时 ，投入的是机跟炉方式 ，机侧采取 定压运行 ，此种运行方式主控的控制信号为机主汽 压力 ( 见图 2 ) 。 銎 静h 蚤 崾 一 i 医 可能导致摆动的原因如下。 a 压力测 量信号其 中一个 摆动会 引起主控 hd的 p v发生变化 ，直至调门开度指令发生变化 ， 使调门变化。 b 汽机主控 p i d参数调整不 当引起 p i d输 出 摆动 ，造成调门摆动。 c 调门 自身 摆 动 ( 阀 门实 际摆 动 或 反 馈 l v d t 信号摆动)直接或间接引起负荷摆动。 从实际情况分析，调门自 身的摆动引起了负荷 的摆动。因为在高负荷时，任意一个调速汽门发生 摆动 ，会引起负荷的摆动，从而引起其他调 门产生 a 位移传感器 l v d t故障，反馈信号失真， 表现在航空插头松动、脱落，l v d t 线圈开路或短 路 ，l v d t接长杆松动。 维普资讯 东北 电力技 术 2 0 o 7 年第5 期 b 伺服 阀指 令线 松动 ，导致伺 服阀频繁动 作。 c 调速汽 门重叠度设置不合理。 d 阀门控制 h s s 0 3 卡 内部的两路 l v d t频率 接近 ，造成振荡。 e h s s 0 3卡内部的增益设置不合理。 处理方法如下 。 a 检查 l v d t接线或螺丝是否有松动 ，若有 需要重新紧固；l v d t反馈信号如果失真，需要重 新校验 ；如 l v d t故障，重新更换。 b 拧紧伺服阀指令线的接线螺丝。 c 根据试验结果重新设定阀门管理曲线 。 d 分别调整 h s s 0 3卡 内部 两路 l v d t频率 ， 使两路频率的偏差超过 5 0 z 。 e 调整 h s s 卡内部的增益电位器至合适值。 在采取了上述措施后 ，未再发生负荷摆动。 4 2 高调门不开 由于机组在升速过程中投入的是转速闭环 ，此 时高调门的开度受转速 p i d的控制， 其给定值为运 行人员实际设定值，测量值为实际的转速信号，但 由于逻辑内部存在一个死循环，即 s 、r触发器输 入均为 0的情况下 ，输出仍为 1 ，导致切换器的输 出为实际转速值 ，由于切换器的输出为 p i d的给定 值，因此导致 p i d的给定值和测量值相同，p i d的 输 出始终为 0 ，高调 门不开。 由于情况紧急 ，把整个逻辑进行重新下装 ，结 果死循环仍然存在，因此在 r 、s 触发器的复位端 加一个 o n o f f功能码，先将其强制为 1 状态，使 触发器输出为 0 ，然后再强制 o n o ff 块为 0 ，使 其不影响机组的正常控制 ，解决了此问题 ，如 3图 所示 ( 虚线部分 为增加 的逻辑 ，粗 实线为删 除部 分) 。 4 3 机组在启动前试验时 2号 中调门故障 -0n )；ft - ll - 一 图 3 阀切换时转速控制 回路 机组采用的是高压缸启动方式 ，当发出挂闸指 令后，挂闸电磁阀动作，同时中调门全开，当发出 r u n指令时 ，所有 调 门全 开。在 2号机组 启动前 的试验 中，当发 出挂闸指令后 ，中调门全开 ，然后 再全关。造成调速汽门此种现象的原因是位移传感 器 l v d t的反馈信号失真 ，h s s 0 3卡 内部 的增益设 置不合理。在正常情况下 ，l v d t的反馈 电压在 8 m v左右 ，而在发生该现象 时 ，l v d t的反馈 电压 在 +3 m v、 一2 m v之间 ，反馈 电压 明显偏低。就 地检查 l v d t ，未发现松动、脱落等异常现象，于 是在 d e h内部进行 阀门校验 ，重新调 整增 益设置 和零点 ，阀门恢复正常。 5 结束 语 通过对 a b b s y m p h o n y 系统在 3 5 0 m w 汽轮机组 上的应用及存在问题进行分析，并采取措施进行了 处理 ，机组运行 良好 。 作者简介 ： 张华翼 ( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，工程师 ，从 事 电厂 热工 程控 保护 检修 工作。 ( 收稿 日期