DEH控制逻辑与仿真实验Microsoft Office Word 文档 (2).docx

DEH控制逻辑功能分析与仿真试验菏泽电厂125MW机组DEH控制系统采用上海FOXBORO公司的I/AS系统软硬件，与DCS有机结合起来，避免了不同的控制系统之间接口功能所需的软硬件，提高了系统的可靠性和通讯速率，使维护和检修更加方便，数字电液控制系统DEH(Digital Electric-Hydraulic Control System)是保证汽轮机安全经济运行必不可少的条件，下图为DEH控制主画面和调试画面。 DEH控制主画面和调试画面 DEH控制器完成控制逻辑、算法及人机接口，根据对汽轮发电机各种参数的数据采集，通过一定的控制策略，最终输出到阀门的控制指令，通过EH系统驱动阀门，完成对机组的控制，人机接口是操作人员、系统工程师与DEH系统的人机界面，操作员通过操作员站对DEH进行操作，给出汽轮机的运行方式及控制目标值进行各种试验，进行回路投切等。 1 系统仿真试验 汽轮机运行工况复杂，在机组启动过程中，现场调试工作量很大，包括参数整定，功能试验和系统调试，为了确保高质量按时完成现场安装调试，通过仿真进行系统校验测试和优化，DEH具有内置模拟器，在汽轮机停止状态可下，对DEH进行闭环模拟试验，模拟试验可检查组态后DEH的功能正常与否，也可作为运行人员使用DEH前的操练，整定控制参数，减少现场调试工作量，特别是机组大小修后的系统恢复调试，能够发挥很好的效果。 用短接线短接FBM14第8通道（601416-8）输入的两端，主画面的上右方出现SIM字样，SIM COMPAND打开，模拟器即投入工作，此时，外部的转速（OPSA，OPSB，OPSC），功率（MWA，MWB），主汽压力（TPA，TPB），油动机行程（GV1PZ，GV2PZ，GV3PZ，GV4PZ，IV1PZ，IV2PZ）等13个模拟量输入信号被断开，由模拟器本身产生并提供，形成内部闭环回路，如图1，由此可在主控制画面上模拟汽机的升速控制，并网控制，加减负荷控制等常用工况。 图1 模拟器SIM 在模拟过程中，某些输入的开关量状态改变，如停机（TRIP TURBINE），发电机主开关闭合（BR CLOSE）由试验者根据试验进程强制，以模拟停机和发电机并网，强制的方法是：按动主控制画面右上角的SIM按钮，该按钮仅在模拟器投入时出现，弹出子画面，子画面上列有可改变状态的按键，点击按键即能强制改变这些输入量的状态，配合模拟试验的进行。 模拟试验完毕后需将SIM子画面上强制的状态恢复，将FBM14第8通道（601416-8）输入端的短接线去掉，关闭SIM COMPAND；此项试验仅供有关调试人员在汽机停机期间进行，严禁在汽机正常运行时进行，即严禁在汽机正常运行时短接FBM14第8通道的两端，试验完毕必须恢复，否则可能造成严重后果，在工程师站上进行此项试验。 当转速进入共振区时，升速率自动改为350rpm/min，并且暂停无效，保证快速通过共振区。 用上述方法升到2960rpm左右，检查升速实时曲线和过程应该平稳，如图6，接近2960rpm时，通过小选选M10，将升速率降下来，M10=0.5rpm/60s=1rpm/120s，未接近2960rpm时，通过小选选M14，提高升速率，M14=1rpm/60s。未并网时，选择转速目标TAR_RATE.RO03，已经并网时，选择功率目标TAR_RATE.RO02，如果目标值大于设定值，即D253或TAR_RATE3.BI01=1，M03选择M02，即M01和M14的小值，如果目标值大于设定值，D253或TAR_RATE3.BI01=0，M03选择M05，M05=M02M11=M02。RB有三种速率，RB1、RB2、RB3分别为M10=-50%/min，-100%/min，-200%/min。 频差功率补偿量REFDMD.RI06同时叠加到阀位限制值REFDMD.RI03、功率信号REFDMD.RI04、并网后设定值REFDMD.RI05，以便于功率回路投切或阀位限制时，一次调频始终起作用。 图6目标/速率计算 TAR RATE 图7设定值REFDMD 2.2 同期试验 在工程师站强制CIN功能块DEH：ASPER同期允许信号为1，此时，DEH方式子画面显示就绪，将控制方式切到同期方式，DEH接受电气转速升降脉冲，如图7。 2950rpm时，接受同步器接口，允许同步，闭合接点，放到同步方式，运行不能设定转速，利用同步器增加或减少1rpm，直至并网。 改变CIN功能块DEH：ASUP和DEH：ASDWN状态，每次在变为1的瞬间，DEH的设定值增加或减少1 rpm；保持同期增或减为1，DEH的设定值不会连续改变，直到下一个脉冲，将转速设定达到3000rpm，并保持转速稳定。 2.3 并网试验 在模拟器子画面上投入发电机主开关，DEH进入功率控制，并自动退出同期方式，回到操作员自动方式，主画面显示功率设定和实际值，取代原先的转速设定和实际值，并网脉冲BRA只有1s，切除频差，如图7中，BRCLREFDMD.BI04=1，选择M04，1s后恢复，选择M07。 并网后，DEH自动带初负荷，检查并网时的初负荷大约为额定负荷的5%左右，即图10中的M11=1355%=1.355=6.75MW。 图8同期增减ASUPDN 2.4 负荷试验 设定目标负荷（0135）MW，设定升负荷率（010）MW/min，最大为10MW/min，大于10 MW/min则输入无效，按动GO键，汽机开始升负荷，不投MW回路，由于没有PID调节器，最终负荷可能不等于负荷设定值。 2.5功率回路投入或切除试验 在FEEDBACK窗口中相继按下MWLOOP+IN或OUT键，将功率回路投入或切除，设定值跟踪实际值，实现功率无扰动切换，功率回路投入后，最终实际功率与设定功率相等，功率回路无论何时进行切换，应该是无扰切换，可以观察DEH输出不会突变。 由于功率反馈仅出于对汽机本身控制的考虑，对机炉整个系统控制品质来讲并不有利，当功率反馈投入后，在主汽压力波动时，阀门开度信号也会变化，以保证实发功率与负荷设定值相同，而这种变化会加剧主汽压力的进一步变化，造成锅炉运行不稳定，例如，在进汽压力降低时，汽机功率将减少，由于功率反馈的存在，将开大阀门以补偿汽机功率的减少，而汽机阀门的开大又加剧了进汽压力的降低，汽轮机实际所带负荷与进汽压力成正比，因此，正常运行时，一般不投入功率反馈。 图9a功率回路投切按钮 图9b功率回路投切MWI2 系统动态试验及性能测试 检修系统各部分无异常后，系统加电，各部分指示正常后做以下试验。 2.1 升速试验 在工程师站强制CIN功能块DEH：SIMON，使它的状态为1，这时，DEH即进入模拟试验方式，在现场进行模拟试验，建议在工程师站进行，并直接短接端子，#60柜FBM14 8通道，601416_8，尽量避免强制信号的存在，进入模拟试验方式后，在DEH主画面右上方会出现一个模拟器按钮。 点击DEH主画面左上方的复位按钮，并确认，使汽机复位，如图2，这时SV、RSV的棒状图显示逐渐开启，最终全开，为启动作好准备，GV、IV则仍然处于关闭状态。 如果DEH在手动状态（TM），改为操作员自动方式（OA），输入阀位限制值120（100），点动GO按钮，打开阀位限制，控制阀开度不会超过给定的阀位限制值，如图3所示，如果未并网，BI03=0，BI03=1，可以输入升速率进行确认，如果已经并网，可以输入功率速率进行确认，如果功率速率超出（010）MW/min，或转速速率超出（0350）rpm/min，则出现功率速率或转速速率非法错误，输入无效。 图3 阀位限制VPLL 如图4a，转速通道3路转速信号分别经过质量判断QC、高低报警判断，偏差比较，判断比较结果进入图4b的转速3选2OPS23逻辑，在转速A正常，未高低报警，且与转速B或转速C偏差不大的情况下，M01=1，在转速B正常，未高低报警，且与转速A或转速C偏差不大的情况下，M02=1，M02=0，R=0，S=0，OPS.BI01=OPS23.BO01=不变，同理可分析，A故障，OPS选择转速B，B故障，选择转速A。 如果转速A、B、C有任意两个故障，则判断为转速通道故障，通过监视每一转速通道来判断转速信号的好坏，如果转速通道故障或实际转速高于3400rpm，选择9999rpm作为转速输入值，以便降低转速，转速600rpm作为大轴弯曲度高ECH7的与逻辑判断条件。 图4a 转速通道OPS 图4b 速三选二OPS23 图4转速通道OPS和转速三选二OPS23 共振区分为M01（18002200） rpm和M02、M03（11001300） rpm，如图5，除共振区外，皆可进入设定目标转速，输入数值在叶片共振区，则画面不显示输入，设定升速率350rpm/min，大于350 rpm/min则输入无效，按动GO，如图7中的TOGGLE=1，ATC_SW选择INP1=TAR_RATE.RO03，汽机升速；按动HOLD， TOGGLE=0，ATC_SW选择INP2=0，则转速设定值停止变化。 图5速率/目标输入TARGETRATE2.6频率修正试验 并网运行的汽轮机，DEH处于OA负荷控制，此时，如果出现电网频率偏离额定值，50Hz或3000rpm，汽轮机的符合的负荷将根据频率偏离值的大小由函数XCHAR修正。 DEH处于OA负荷控制时，人为的强制汽机转速，当转速在额定电网频率附近2rpm时，不修正汽机负荷；转速大于3002rpm时，汽机减负荷；转速小于2998rpm时，汽机增负荷；频率偏离值的大小与汽机负荷修正量决定于转速不等率，一般为5%，即频率偏离值按汽机转速折算150rpm时汽机负荷修正量为100%，通过改变转速验证频率修正的正确性。 在油开关打开时，设定值变为3000rpm，保持同期转速等待并网；负荷小于3%运行大于15分钟，DMWFL功率低报警；并网后，将ASL为0，时间超过3分钟，BRCTT报警；主汽压力低时，通过TPCHAR函数修正曲线的初负荷，防止发电机反转。 图10频差初负荷X CWMINIT 2.7 遥控负荷试验 机组并网以后，DEH可进入遥控方式，此时，DEH接受遥控信号自动改变负荷。在工程师站强制CIN功能块DEH：ADSPER遥控允许信号为1，此时DEH方式子画面显示就绪，将控制方式切到ADS方式，当协调控制信号与设定值差大于3MW，则无法进入ADS；进入ADS后，将协调控制信号开路，或ADSPER遥控允许信号为0，或进入自动方式OA，或已并网BR为0，则自动退出ADS。 图11 同期 遥控AS ADS 强制AIN功能块DEH：ADSREF协调控制信号增加或减少，观察设定值跟踪协调控制信号，自动根据协调控制信号输入值与设定值差值来决定增、减方向，最大速率不超过10MW/min，最终设定值将等于协调控制信号，试验完毕后，将控制方式切回自动。 2.8 功率限制试验 投入功率限制HLLI，SRVOMON.BI06=1，并且将限制值设为100MW，限制值必须大于当前的实际负荷设定，否则输入无效，将负荷的目标值设为125MW，按GO按钮升功率，负荷设定值不会超过高负荷限制值。 负荷设定到达100MW时，DEH显示暂停，功率设定被限制在100MW，此时按动GO按钮，不会继续升负荷。 图12高负荷限制SRVOMON 24VDC主副电源共8路，供给3个转速继电器、4个主汽门位移传感器、10个扩展继电器，容量比较大的继电器用于电磁阀（4个AST停机电磁阀，2个OPC保护电磁阀），小的用于信号回路，15VDC主副电源为伺服卡供电。 2.9手动试验 2.9.1转速控制 如图13所示，K阀位范围/转速量程（0100）/（03750）1/37.5，如果无GV跟踪信号、未复位或发生OPC，实际转速OPS与设定值REFDMD分别经过系数K进行量纲转化后之差，经过GVPID运算后输出转速控制指令，并网前，通过控制调节汽门开度，从而控制汽机转速。 在主画面的DEH方式子画面上，按下TM手动键，将控制模式由自动切到手动，如图14所示，在DEH方式子画面上，按下GV开，关按钮，直接改变DEH的输出，从而改变汽机转速，也可以按下FAST键提高变化速度为30%，不按下FAST键为10%。如果有GV跟踪信号，并网前，转速控制指令跟踪GV指令GVSPT，并网后跟踪M02；如果未复位或发生OPC，转速控制指令置0（M110）。 图13 转速控制回路 图14手动画面MANUAL OL2.9.2 控制负荷 并网后，同样可以手操DEH的输出，通过控制高压调门开度，从而控制汽机负荷。功率回路切除脉冲12s，REF1为未投MW设定值，REF2为投入MW设定值，功率投入切除按钮在并网之前无意义。 如图15，K阀位范围/功率量程（0100）/（0135）1/1.35，如果功率回路投入，实际功率MW与M02（设定值REFDMD频差补偿量X）分别经过系数K进行量纲转化后之差，经过MWPID运算后输出功率控制设定值REF2，REF2=REF1K（REF1MW）KKS= （XREFDMD）K（XREFDMDMW）KKS；如果功率回路未投入，REF2=REF1，MWPID跟踪REF2与功率MW之差系数K。 并网前，选择转速控制指令D414，通过控制调节汽门开度，从而控制汽机转速，并网后，选择量纲转化后的功率控制设定值REF2，通过控制调节汽门开度，从而控制机组负荷。转速控制指令D414或功率控制设定值REF2与阀位限制值VPOSL相比较，进行小选，防止超越阀位限制值VPOSL，小选后的值经过斜坡信号功能块处理为GV指令GVSPT，如果未复位或手动解列，GV指令GVSPT置0。 图15 GV控制FDEM 图16 阀门管理VALVE GOV 阀门管理如图16，单阀控制时，GV指令通过阀门特性函数GVCHAR0转换后，乘以量纲转换系数M10，M100.818，再通过阀门特性函数GVCHAR1-4转换后，作为各GV调门指令；顺序阀控制时，GV指令通过各自的阀门特性函数GVCHAR9-12转换后，作为各GV调门指令；GV指令通过阀门特性函数IVCHAR1-2转换后，作为各IV1、IV2调门指令，如果未复位或发生OPC，各调门指令置0。各调门特性函数设置如下。 2.10手动/自动切换试验 将控制模式由手动切回自动，打开DEH方式子画面，相继按下OA+IN按钮即可。图17手/自动TMOA 无论何时进行手自动切换，应该是无扰切换，可以观察DEH输出不会突变，转速控制时手动升降阀门，设定值应跟踪实际值，在已并网、转速通道正常和GV准备好的情况下，自动就绪，此时，如果没有手动条件发出，包括电源故障、手动按钮以及未并网时转速故障，则自动准备好。 2.11 阀门试验 在并网之后，可以进行阀门活动试验。 图18 SV/RSV试验逻辑2.11.1主汽门试验 主汽门和再热主汽门在全开的情况下，点击阀门下方的按钮，并确认，该阀门进入试验状态，阀门逐渐关闭，直到大约80%的阀位，然后重新开启，恢复全开。操作员可以人为中止试验。 主汽门阀位95%，判断为主汽阀门全开，主汽门阀位2%，判断为主汽阀门全关。 由于主汽门1试验BO01和主汽门2试验BO02互为闭锁，任何时候，只允许一个阀门进行试验，即在做主汽门1试验过程中，无法进行主汽门2试验，同理，在做主汽门2试验过程中，无法进行主汽门1试验。 如果已经并网，由于BI07=1，BI07=0，所以，BO03=0，限制SV严密性试验只能在未并网的情况下进行。 图19 a SV试验TV TEST 图19 b SV试验TV TEST 2.11.2调门活动试验 调门和再热调门在全开的情况下，点击阀门下方的按钮，并确认，该阀门进入试验状态。阀门逐渐关闭，直到80%的阀位，点击取消按钮结束试验，任何时候也只允许一个阀门进行试验；调门阀位95%，判断为调门全开，主汽门阀位2%，判断为调门全关。由于调门1试验BO01和调门2试验BO02互为闭锁，任何时候，只允许一个阀门进行试验，即在做调门1试验过程中，无法进行调门2试验，同理，在做调门2试验过程中，无法进行调门1试验。 图20 RSV试验 RSV TEST2.12 单阀顺序阀试验 有两种阀门方式可以选择，即单阀和顺序阀，在通常情况下，DEH均在顺序阀方式运行，各个调门按照一定的次序依次开关。在汽机复位时，DEH自动将阀门置于顺序阀。 在现场