新华汽轮机数字式电液控制系统DEH.doc

汽轮机数字式电液控制系统DEH-V介绍新华控制工程有限公司是国内最早研制DEH系统的公司，从1996年开始，新华公司在为新建机组配套300MW、600MW机组DEH、MEH系统的同时，还积极参与了国产和进口老机组的技术改造工作。在原先DEHIIIA的基础上，以分散控制系统XDPS-400E系统为基础，开发了适应性更强的DEH-V系统。DEH-V系统同时可以将在XDPS400E平台上开发的给水泵汽轮机控制系统MEH、汽轮机旁路控制系统BPC、汽轮机保护系统ETS、汽轮机监测仪表系统TSI、汽轮机故障诊断系统TCM、汽轮机寿命管理系统Sailor、全厂仿真系统Simpanel等集成为一体，组成汽轮机岛控制系统，简称ATM。DEH-V系统结构图1 DEH-V系统组成DEH-V控制系统硬件由控制机柜、操作盘、连接电缆、人机界面等组成。控制柜内包括冗余处理单元DPU，I/O控制模件及端子模件、交流电源配电箱、冗余直流电源以及相互之间的连接预制电缆等，完成将各种现场信号采集处理及指令操作等。操作盘是可选的，用来在自动控制系统故障情况下，维持机组运行或在线处理、更换部件时使用。专用卡件除与DCS系统一致的AI AO DI DO卡件外，DEH-V专用卡件包括：VPC模件 用于汽轮机阀门伺服驱动控制。VPC模件与电液转换器一一对应，该模件与功率放大模件相配合，可以实现对高压抗燃油或低压透平油系统电液转换器的驱动。VPC模件还具有手动、智能数字整定、反馈信号智能选择、自动切换、跟踪功能，以及与液压安全油系统的联锁保护功能。SDP模件 检测汽轮机转速，并判断是否超过超速保护与控制设定值，同时该模件还具有甩负荷预测（LDA）功能、功率-负荷不平衡（PLU）功能等，在DEH-V中采用了3块独立的SDP模件，其输出结果进行“3选2”判断，可以最大程度上防止误动和拒动。SDP超速保护原理图LPC模件 做为可选设备，主要为中、小型机组的紧急停机系统而设计。硬件采用与DEH-V系统同一系列，实现了DEH、ETS系统一体化，节省了ETS系统单独投资，降低了设备造价，采用双LPC模件冗余的配置模式或3块LPC模件冗余的模式，提高了保护系统的可靠性，LPC模件具有智能CPU，可将所有保护信号通过I/O总线送到DPU，供显示、记录、报警，并记录跳机首出原因，可对任何一块LPC模件进行在线维护，而机组仍然具有连续保护功能，不影响机组运行，同时LPC模件还具有顺序事件记录功能，时间分辨率1ms，便于查找故障和分析问题。ETS系统结构图对于DEH-V中使用的重要信号，如汽轮机的转速、发电机功率，调速级压力、凝汽器真空等，采用3块独立的AI输入模件，在DEH-V中进行“3选2”处理；重要的开关量信号，如机组复位（挂闸）、发电机主开关等，也采用3个独立的DI输入模件，在DEH-V中进行“3选2”处理，以保证系统的可靠性。DEH-V数字仿真器EMU 也是可选设备，EMU模拟汽轮发电机组主要环节的动态特性，如汽室容积、转子、高/中/低压汽缸、再热器、连通管、主蒸汽管道、旁路管道等。可以仿真汽轮机的转速、功率、压力和相关运行状态，并通过硬件接口与DEH系统相连接。仿真系统可以检验DEH系统软件和硬件的工作状况和控制性能，方便机组的调试。可以在厂内调试和现场调试期间、机组大修后启动前，利用仿真系统做DEH系统的静态性能试验，保证DEH系统一次启动成功。数字仿真器EMU还具有快速记录功能，可以作为快速录波仪，用来记录汽轮机阀门的快速关闭时间。上述这些DEH专用模件与其他通用模件一起，共同完成汽轮机的转速和负荷控制功能。DEH系统的所有模件均设计有延迟上电功能，可带电插拔。并具有自诊断、自恢复及自保持功能。人机接口站工程师站ENG和操作员站OPU都是人机接口站（MMI）。MMI用工控机构成，CPU采用高性能Pentium处理器，运行中文Windows NT/2X/XP系统，采用鼠标或跟踪球 操作，外接16001280高分辨率的彩色LCD，颜色多于16K，并可接激光打印机、光盘机等一些高档外围设备，使MMI界面更为丰富多彩，操作更为方便直观。工程师站还可作为操作员站的备用站。2 DEH-V基本控制功能1. 汽机复位（挂闸）；2. 自动升速控制；3. 根据机组不同分别采用高压缸启动、中压缸启动、高/中压缸联合启动；4. ATC自启动/经验曲线启动/操作员自动；5. 自动快速过临界；6. 摩擦检查；7. 暖阀/暖机；8. 在DEH控制下进行电超速保护试验、机械超速保护试验；9. 阀门严密性试验；10. 与自动同期装置接口，实现自动同步控制；11. 机组并网后，DEH将自动带初负荷以防止逆功率运行；12. 负荷限制功能；13. 自动调节机组的电负荷；14. 自动调节机组热负荷；15. 主汽压控制及限制；16. 热负荷/电负荷解耦调节；17. 阀门管理；18. 阀门活动试验；19. 低真空保护与限制；20. 参与电网一次调频和二次调频；21. 与CCS系统配合实现机炉协调，实现AGC发电；22. 快速减负荷RUNBACK；23. 快速切负荷FCB；24. 可以实现与DCS通信，提供DCS所需信息；25. 超速保护控制OPC；26. 甩负荷预测LDA；27. 功率不平衡控制PLU；28. 可选手动后备操作29. 手/自动无扰切换。3 新华DEH-V系统的主要特点：1 DEH专用部分a) 重要信号及卡件采用3选2多重冗余设计，保证DEH控制的可靠性b) 采用专用的阀门控制卡件，针对汽轮机的特点设计c) 采用3选2的OPC超速保护控制系统，甩负荷预测系统， d) DEH-V的超速控制及保护( OPC)，包括103%、110%、甩负荷预测LDA、功率不平衡PLU，保证甩负荷后不超速，新华所有DEH甩负荷转速飞升7%额定转速，低于国内外其他DEH产品。OPC系统由硬件实现,与自动控制DPU完全分开，OPC与基本控制系统分开，是一套独立的硬件及软件，采用“三选二”结构，保证超速保护的快速可靠性，可以实现103%、110%超速保护及试验。e) 采用快速采样的汽轮机专用测速卡件，精确测定机组转速f) 阀门伺服控制采用一对一，可在线维修，减少停机次数，g) 实现阀门管理h) 提供2种阀门运行方式，既可满足机组寿命的要求，同时提高机组效率，降低机组热耗i)j) 实现转速控制、负荷控制、汽压控制、阀门试验、快速减负荷等功能k) 实现机组协调控制、AGC自动发电控制，参与电网一次调频与二次调频l) 实现转子应力计算、寿命管理、在线仿真、故障诊断，状态检修，提高机组的利用率m) 独有专用仿真器，实现电液联动，验证DEH全部功能，保证机组一次启动成功2 液压执行机构部分a) 100%冗余恒压变量供油系统，保证调节系统稳定b) 不锈钢全封闭系统，保证系统不受外界系统的污染，确保液压系统不卡涩c) 采用高压抗燃油系统，不易着火，提高机组控制精度和机组安全性d) 单侧作用油动机，关闭靠弹簧力，即使液压系统失去动力，仍能使阀门快速关闭e) 4只紧急停机电磁阀，串并联结构，防止误动与拒动，保证机组可靠运行f) OPC超速电磁阀冗余配置，保证可靠g) 大流量卸载阀，保证阀门快速关闭时间小于0.15秒h) 在线自循环滤油、冷油、加热系统，保证油质i) 每个阀门LVDT冗余配置，保证阀门控制可靠性j) 保安系统、紧急遮断系统与调速系统联动，协调控制机组运行k) 关键部件采用进口设备：MOOG阀、薄膜阀等3 DEH系统性能指标a) 转速控制范围：10-3600转/分控制精度：1转/分b) 负荷控制范围：初负荷-110% 控制精度：1.5MWc) 系统迟缓率 = 0.06%d) 转速不等率 5% (3% - 6%可调)e) 转速超调量：甩额定负荷 7%f) 高中压主汽门、调节汽门关闭时间： 25000小时h) 系统可利用率 99.94 应用领域1. 各种类型的火电站、核电站汽轮机控制系统：n 中间再热机组n 抽汽机组n 冷凝机组n 背压机组n 混压机组n 给水泵汽轮机2. 各种类型的工业用汽轮机控制系统：n 驱动压缩机、风机、泵等汽轮机n 机械拖动用汽轮机3. 各种容量、等级的汽轮机组控制系统n 6MW、12MW、15MW、25MW、50MW、100MWn 125MW、130MW、200MW、300MW、325MW、330MW、600MWn 以及更大容量的汽轮机控制；4. 水电站水轮机控制。编者按：简要介绍了新华公司DEH-V系统，济南大陆机电做为新华公司在北方最大的系统承销商，在近年的工程中DEH系统中标项目捷报频传，所占比重逐年增加，积极开展了与济南发电