汽轮机数字电液控制系统(deh)及其在妈湾电厂的应用

1/7汽轮机数字电液控制系统DEH及其在妈湾电厂的应用汽轮机数字电液控制系统DEH及其在妈湾电厂的应用APPLICATIONOFDIGITALELECTROHYDRAULICCONTROLSYSTEMOFSTEAMTURBINESINMAWANTHERMALPOWERPLANT孔祥正【摘要】妈湾电厂2300MW机组的DEH包括给水泵汽轮机控制系统MEH采用了INFI90分散控制系统DCS的硬件，使DEH纳入DCS之中，实现了控制功能硬件一体化。文中介绍了DEH的配置，各部套的功能、特点及使用情况。【关键词】汽轮机数字电液控制系统系统功能0概述深圳妈湾电厂2300MW汽轮发电机组是由哈尔滨三大动力集团制造的引进型汽轮发电机组。单元机组控制系统采用了美国BAILEY公司的INFI90分散控制系统DCS。该系统包括6项功能，即1数据采集和处理系统DAS；2模拟量控制系统MCS；3辅机顺序控制系统SCS；4锅炉炉膛安全监控系统FSSS；5汽轮机数字电液控2/7制系统DEH；6给水泵汽轮机控制系统MEH。由于本工程的DEH、MEH是美国ETSI公司采用了INFI90分散控制系统的硬件做成的，使DEH、MEH纳入DCS之中，实现了控制功能硬件一体化，这在国内尚属首次。下面仅就深圳妈湾电厂DEH的配置、功能、特点及使用情况作一介绍。1DEH结构DEH是由美国ETSI公司设计的，主要包括两大部分1汽轮机控制系统TURBINECONTROL；2电液系统ELECTRONICHYDRAULIC简称EH系统汽轮机控制系统的硬件配置汽轮机控制系统的硬件采用了INFI90分散控制系统的硬件INFI90系统本身、系统软件及应用软件，请参阅美国BAILEY公司的有关资料，主要包括有1一个过程控制单元PCU包括模件柜、端子柜等；2一块控制操作面板；3运行人员接口站OIS；4工程师工作站EWS；5打印机。其中OIS、EWS、打印机与分散控制系统中DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH共用。在过程控制单元PCU中有多功能处理器、I/O输入/输出模件、频率计数模件、液压伺服模件、自动同期模件、网络接口模件、供电模块、端子单元及继电器等。控制操作面板由钮、指示灯、显示表组成。大致分3/7为5个部分控制部分、状态指示部分、参数显示部分、设定部分、试验操作部分。运行人员接口站OIS与分散控制系统共用，OIS向运行人员提供了趋势、棒状图、报警等画面，运行人员可以通过OIS的鼠标和键盘对汽轮发电机进行控制。工程师工作站EWS与分散控制系统共用，可在线检查、修改应用程序。EH系统深圳妈湾电厂汽轮机EH系统，主要是将油箱里磷酸脂抗燃油通过抗燃油泵提供带动高、中压阀门的油动机，并经过电液伺服阀将DEH发出的电信号转换成液信号，通过油动机使高、中压汽阀开大、关小，保证机组按要求运行。除此之外，还设有超速保护部套，高、低压跳闸部套。当汽轮机超速或故障时，迅速关闭进汽门，保护汽轮机。主要装置有油箱、液压动力单元抗燃油泵、蓄能器等、油动机、电液伺服阀、超速保护部套、高、低压跳闸保护部套等。2系统功能汽轮机控制系统功能1汽轮机挂闸；2转速自动控制/转速手动控制；3转速变化律计算；4阀门切换；5进汽方式切换单阀多阀方式；6负荷高/低限值设定及限值；7主汽压4/7力限值及控制；8频率计算/频率校正；9速度级压力反馈方式；10负荷RUNBACK控制；11自动同期控制方式；12阀门位置限值设定及限值；13转速信号检验及故障切换；14超速保护及试验；15汽轮机事故跳闸；16自启动；17转子应力计算。妈湾电厂汽轮机控制系统功能又可按多功能处理器MFP分为下述几大部分自控制部分它是由两台互为冗余的MFP和I/O子模件组成。主要完成转速控制和负荷控制有关的所有功能。当发电机主断路器断开时，汽轮机在转速控制下运行，从盘车到至少3600R/MIN范围内进行转速控制，其中包括了暖机、冲转，根据设定的目标值和通过转子应力计算选择的最大升速率升速，主汽门控制转换为调速汽门控制，准备同步并网等。当发电机主开关闭合时，汽轮机在负荷控制下运行，从初始值到额定负荷，根据设定的负荷期望值和通过转子应力计算选择最佳升负荷率，进行负荷控制。阀门控制部分它是由两台互为冗余的MFP和10个液压伺服子模件HSS及相应的I/O子模件组成。主要控制汽轮机高中压主汽阀和调节汽阀。液压伺服子模件HSS为安装在主汽阀、调节汽阀油动机上的线性差动变送器LVDT提供电源，LVDT5/7的次级线圈信号反馈后形成阀位信号与给定值比较，实现对高中压主汽阀、调节汽阀的闭环控制。此外，在阀门控制部分，还完成LVDT线性化、单阀多阀切换、阀门校正和阀门试验等功能。超速保护部分它是由两台互为冗余的MFP和3个频率计数字模件FCS及相应的I/O子模件组成。主要是测量汽轮机转速，完成超速保护，甩负荷预测和负荷平衡控制功能。3个频率计数子模件FCS接收3个测速探头发出的脉冲信号，并把它们转换成数字信号送到MFP中去进行三取中处理，得到汽轮机实际转速，当汽轮机转速大于设定值时，MFP重新恢复正常的转速监视功能。超速保护部分还监视中压缸排汽压力，如果压力大于设定值的15，将关闭中压主汽门，待恢复后，重新快速开启中压主汽门。汽轮机自启动部分它是由一台专用的MFP和相应的I/O子模件组成。主要是根据汽轮机厂推荐的升速率、加载率和转子应力计算，完成汽轮机从盘车升速到同步速度，自动同步、并网带初始负荷整个程序。并且在启动和带负荷阶段，对汽轮机的参数进行监视，通知运行人员汽轮机运行工况，指导运行人员操作。转子应力监测部分6/7它是由一台专用的MFP来完成。当汽轮机在启动过程和变工况情况下，由于整体汽轮机温度分布不均匀导致热应力和热疲劳，由转子应力监测部分的MFP用来减缓因热偏差控制不好所造成的热应力。除此之外，还具有计算机组寿命损耗和预期的转子寿命管理功能。自动同期部分汽轮发电机的同期并网是由自同期模件TAS来实现。TAS可以自闭合发电机主开关，并具有调整发电机的电压、频率、相位与电网匹配的能力。汽轮机EH系统的保护部套电超速保护部套美国ETSI公司提供的汽轮机超速保护部套由两个超速保护电磁阀并联和两个隔膜阀等组成。在汽轮机润滑油压建立后，汽轮机超速103或发电机主开关断开后，汽轮机中压缸排汽压力大于15额定值时均使超速保护电磁阀动作快速关闭高、中压调速汽门，降低汽轮机转速，使之恢复正常。同时因OSP油路油泄掉，使两个隔膜阀上部压力消失，隔膜阀内压缩空气断开，关闭汽轮机各段抽汽逆止门，防止汽轮机倒汽、进水。高压跳闸部套美国BAILEY公司提供的汽轮机高压跳闸部套由4个电磁阀组成，组成的形式是两两并联后再串联，这种组7/7合的优点是减少了拒动和误动，提高了可靠性，且在线检查方便。高压跳闸电磁阀在有下列情况时，将带电动作1失去润滑油；2汽轮机测速探头均故障；3汽轮机排汽温度高；4汽轮机上下缸温差大；5汽轮机轴承温度高；6汽轮机振动大；7汽轮机胀差大；8汽轮机超速112。电磁阀带电动作后，从而迅速关闭高、中压主汽门，实现紧急停机。低压跳闸部套美国ETSI公司为了保障汽轮机危急遮断时的可靠性，在深圳妈湾电厂工程中，增加了汽轮机低压跳闸部套。它由4个电磁阀两两并联后再串联，1个隔膜阀和3个跳闸状态压力开关组成。当发生与高压跳闸相同的跳闸条件时，4