DEH设计说明书

1、 华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机组DEH说明书华润渤海新区电厂350MW×2机组控制系统（DEH）说明书 哈尔滨汽轮机厂自动控制有限公司2014年6月 目 录 一、简介.2 二、系统构成.2 三、系统设计原则20 四、基本功能21 五、操作指导.35 注：画面组态没有完成，完成后添加，一.简介华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机组系哈尔滨汽轮机有限责任公司引进美国西屋公司技术生产的超临界、一次再热、三缸两排汽、单轴、双抽供热、凝汽式汽轮机。汽轮机采用高中压联合方式冲转。启机后，高压调门、中主门全开，由高主门/中调门控制汽机冲转、升速，转速至2900RPM/M

2、IN时，开始高主、高调切换（直至高主门全开为止）。高调及中调联合控制汽机继续升速，转速达到3000RPM时并网、带负荷。机组配有两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV），三个工业抽汽调阀（LV）。机组启动运行方式：定及变压运行，高中压联合方式启动负荷性质：带基本负荷并调峰运行周波变化范围：48.550.5Hz旁路形式及容量：30B-MCR高低压串联简易旁路机组额定出力：350MW主汽门前蒸汽压力：24.2MPa（a）主汽门前蒸汽温度：566中联门前蒸汽压力：91%高排压力中联门前蒸汽温度：566背压：4.90kPa（a）采暖抽汽压力: 0.6

3、 MPa华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了ABB北京贝利控制有限公司的Symphony PLUS S+系统，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。本说明书仅涉及华润渤海新区电厂DEH电气部分，液压部分请参考相关资料。二.系统构成DEH控制系统采用ABB贝利公司的Symphony PLUS S+系统，DEH由三个控制柜组成：ATC/DEH1/DEH2。从功能上分为三个部分：汽机基本控制（BTC）和汽机自启停（ATC），分别由2对互为冗余的控制器（HPC800K02）和相应的功能子模件完成

4、。人机接口（操作员站）是一台DELL高性能通用个人计算机，它通过PNI接入控制环路。操作员站的工作环境为英文版Microsoft Windows 7 Professional PGPDEH硬件配置示意图如下所示2.1模件DEH一共配置了47块模件，其中6块为多功能处理器，其余40块为功能子模件。序号 设备名称 规格型号 数量单位124VDC直流电源CP M 24V,10A8个224VDC电源二极管模块CP DM 10A4个348VDC直流电源CP SNT 250W 48VDC,5A4个448VDC电源二极管模块CP DM 48V,10A2个5冗余的控制器模件、端子、电缆HPC800K022套6

5、Profibus接口主模件、端子PIO800K022套7Profibus接口模件、端子CI8404对8HN800 bus扩展端子板套件HN800K022套9模拟量输入模件、端子板，8点AI810(8)-TU8308套10RTD模拟量输入模件、端子板，8点AI830(8)-TU8304套11TC模拟输入模件、端子板， 8 点AI835(8) -TU8305套12模拟量输出模件、端子板，8点AO810(8) -TU8301套13数字量输入模件、端子板，48VDC，16点DI811(16),48VDC-TU8306套14数字量输出模件、端子板，16点，交流继电器DO810(16)-TU8124套15

6、数字量输出直流继电器端子板 直流继电器TDO820(TRO05-A)2套16数字量输出交流继电器端子板，交流继电器TDO8102套17阀门定位模件VP80011套18超速保护模件 TP800 3套19继电器输出模件ROM8109套20继电器三取二表决模块ROM8306套21ROMCBLROM830 cable18根22S+安装机柜800×600×22003个23继电器1套2.1.1HPC800K02HPC800K02是Symphony PLUS S+系统高性能高处理能力的过程控制器，它与INFI-90系统在功能、通讯以及结构上完全兼容，比MFP11/12功能更强大，是它的升

7、级换代产品。HPC800K02采用了32位处理器，主频32MHz，具有2Mb静态随机存储器（SRAM）、512kb非易失随机存储器（NVRAM）以及1Mb的Flash ROM，可通过功能码、C、BASIC、Batch 90等工具组态编程。2.1.2INNPM12/INNIS01PNI是过程处理单元（PCU）与控制环路的接口，通过该接口实现PCU与控制环路的数据交换。2.1.3TP800TP800是DEH专用的转速测量子模件，它将安装在汽轮机前箱内磁阻式转速探头测量出来的脉冲信号调制、整形、采样后变换成电信号，经过控制总线送给控制器。每块ITP800接受一路转速脉冲信号， DEH配置了三块TP8

8、00子模件。2.1.4DI811DI811是16路开关量（干接点）输入子模件，查询电压可以是120VAC或者24/48/125VDC。2.1.5TDO820TDO820是16路开关量输出子模件，通过选择不同的端子单元可实现无源或者有源24/48VDC输出。2.1.6AI810IMFEC12是15路模拟量输入子模件，专门用于420mA或15VDC模拟量输入测量；通过设置端子单元上对应每个输入通道的DIPSHUNT，可实现电流输入方式（外部提供24VDC）或者变送器输入方式（机柜内部提供24VDC）。2.1.7AI830/ AI835AI830/ AI835是16路模拟量输入子模件，专门用于热电偶

9、/热电阻等温度信号测量。2.1.8AO810AO810是14路模拟量输出子模件，专门用于420mA信号输出。2.1.9VP800VP800是DEH专用的阀门伺服子模件，它实际上是一块智能I/O模件，通过IMHHS03上的处理器完成蒸汽阀门的精确定位控制。每块VP800控制一个可调蒸汽阀门（modulated steam valve），DEH配置了8块VP80003：TV×2；GV×4；IV×2。 2.2端子单元现场信号或设备经过端子单元接入，再由预制电缆分别与机柜内各功能子模件相连。2.3操作员站DEH操作员站为，是基于Windows 7环境下的人机系统（HIS）

10、，具有操作方便、界面友好的特点。由于运行在Windows环境下，硬件平台为高性能通用PC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。针对华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机DEH的特点，设计了如下画面，包括总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等，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。2.3.1汽机总貌画面名称：TURBINE OVERVIEW画面索引：701图2.4汽机总貌画面该画面显示了DEH许多重要的参数，如转速、负荷、蒸汽压力/温度、凝汽器真空、各蒸汽阀门开度/状态等，还有DEH控制回路投/切状态、操作方式。2

11、.3.2自动控制画面名称：AUTO CONTROLS画面索引：702图2.5自动控制画面该画面为运行人员提供主要的操作手段，并且用棒图和数字显示TV/GV/IV开度。这些操作包括：l 汽机远方挂闸l 远方ETS复位l ATC投入/切除l 自动同期投入/切除l 功率闭环投入/切除l 主蒸汽压力限制投入/切除l 调节级压力闭环投入/切除l 一次调频投入/切除l 锅炉控制方式投入/切除l 目标值/变化率设定l TV/GV切换l 单阀/顺序阀切换2.3.3超速试验画面名称：OVERSPEED TESTS画面索引：704图2.6超速试验画面超速试验包括OPC超速试验、电超速试验（EOST）和机械超速试验

12、（MOST）2.3.4转子应力监视画面名称：ROTOR STRESS MONITOR画面索引：705图2.7转子应力监视画面汽轮机通流部分高中压缸转子热应力是影响汽轮机运行寿命的关键因素，ATC程序计算出与热应力有关的各种信息，通过该画面表现出来。这些信息包括：l 主蒸汽温度l 再热蒸汽温度l 高/中压转子表面温度l 高/中压转子平均温度l 高/中压转子中心孔温度l 高/中压转子表面应力系数l 高/中压转子中心孔应力系数l 高/中压转子寿命损耗2.3.5伺服阀状态画面名称：SERVO STATUS画面索引：706图2.8伺服阀状态画面华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机共有个可调节的

13、蒸汽阀门，分别是两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压调门（IV），一个抽汽门（LV）它们分别由9块IMVP80003子模件控制。伺服阀状态画面就是监视IMVP80003的工作状态，它包括以下信息：l 阀门故障l A/D、D/A状态l LVDT初级/次级线圈状态（断线检测）l VP800第一路/第二路输出状态l 看门狗超时l VP800板载处理器失效2.3.6自动限制画面名称：AUTO LIMITORS画面索引：707图2.9自动限制画面该画面用于设定DEH各种限值，包括：l 阀位限制值l 高负荷限制值l 低负荷限制值l 主汽压限制值2.3.7阀门校验画面名称：VALVE CA

14、LIBRATION画面索引：708图2.10阀门校验画面该画面用于VP800离线或在线校验。2.3.8阀门试验画面名称：VALVE TESTS画面索引：709图2.11阀门试验画面阀门试验包括两部分：阀门严密性试验和在线活动试验。通过该画面可以实现这两种类型的阀门试验操作。2.3.9ATC监视画面名称：ATC CHECK LIST画面索引：710图2.12ATC监视画面ATC监视实际上是与ATC方式相关的条件检查，该画面以列表方式显示出导致ATC中断执行或被禁止的重要原因。运行人员可根据该画面作出超越或ATC手动保持选择。2.3.10TSI监视画面名称：TSI MONITOR画面索引：711图

15、2.12TSI监视画面该画面显示的是汽机TSI的参数，如振动、差胀、偏心、轴位移等；此外轴承金属温度（包括推力瓦）和回油温度也在这幅画面上显示出来。2.3.11高/中压汽缸温度画面名称：HP/IP TEMPERATURE画面索引：312图2.13高/中压温度该画面显示了高/中汽缸上主要的温度测点分布及实际测量值。2.4系统软件ABB Symphony PLUS S+系统是一个优秀的集散控制系统，它的系统软件以多功能处理器（MFP/BRC）为核心，具有使用方便、便于调试、容易理解，充分适应了其硬件设计的特点，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

16、行设计和组态。Symphony PLUS S+系统是专门为过程控制设计的，它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ABB公司不断优化完善，形成了特殊的功能码。功能码是一种标准的子程序，按照职能可划分为以下11大类200余种：l 函数运算类l 常数设定类l 控制算法类（PID）l 信号转换和选择类l 硬件接口类l I/O类l 脉冲与定时器类l 模件控制类l 通讯类l 高级编程语言接口类l 其它类对多功能处理器的组态，可使用这些功能码，利用运行在Windows NT环境下的Composer组态工具，实现DEH控制功能。3.系统设计原则l 系统符合“故障-安全”设计准则，当系统失电

17、时保证可靠停机，并对可能的误操作应采取有效的防范措施。l 系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。l 控制系统依据分层、分散控制原则，除了控制器冗余外，对重要的I/O信号和I/O模件也进行冗余配置。l 冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。l 除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。l 硬件选择力求可靠、先进。l 功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。l 操作站设计符合人机工程学要求，人机界面友好，信息丰富，操作简便可靠。4.基本功能DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂闸、冲转、暖机、进汽阀切换、同期并网、带初负荷到带全负荷

18、的整个过程，通过TV、GV、IV和RSV实现，同时具备防止汽机超速的保护逻辑。DEH控制功能分别由三对冗余的HPC800K02控制器实现，即超速保护、基本控制和自启停（包括转子应力计算）。这三部分既相互独立，同时又通过控制总线交换控制信息或状态。4.1超速保护部分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（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS，没有转速和负荷调节控制。4.1.1系统转速选择转速三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大

19、选结果进行小选。图4.1三选二逻辑 当出现以下情况时认为系统转速信号故障：l 任意两路转速故障l 一路转速故障，另外两路转速偏差大l 三路转速互不相同l 转速给定大于500RPM时，系统转速与给定相差100RPM发生系统转速故障后，DEH自动将系统转速设定为一个很大的数值，这样将产生超速跳闸命令。4.1.2油开关状态DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，因此该信号的重要性不言而喻。为了实现“电气假并网试验不解线”的要求，程序对合闸信号三取二处理，并加设了选择开关，只有油开关信号和选择信号同时为“1”，DEH才认为机组真正并网了。DEH判断汽机是否挂闸也是通过对AST母管压力的三取二实现

20、的。4.1.3超速保护超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭GV和IV，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在3000RPM。它实际上由两部分组成：并网前转速大于103保护和并网后甩负荷预感器（LDA）。并网前以下条件引起OPC保护动作：l 未进行电气超速或者机械超速试验转速超过3090RPMl 甩负荷油开关解列后转速大于2900RPM时转速飞升过快（加速度）发电机解列瞬间如果中压缸排汽压力（IEP）大于额定值的15或者该测点发生故障，则无论此时转速是否超过3090RPM，OPC电磁阀都要动作2秒，这就是甩负荷预感器的功能。4.1.4DEH跳闸华润渤海新区电厂350MW汽轮机跳闸功能是

21、由ETS控制AST电磁阀实现的，DEH只汇总以下的跳闸条件，并不控制AST跳闸电磁阀：l 并网前系统转速故障或者超速（大于3360RPM）l 系统电源（220VAC）故障l 阀门严密性试验结束l ATC方式下任何ATC跳闸命令ATC方式下是否允许ATC跳闸可以通过工程师站进行选择。4.1.5超速试验超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、油开关未合闸的情况下进行，它包括OPC超速试验（103）、电气超速试验（110）和机械超速试验（111112）。这三项试验在逻辑上相互闭锁，即任何时候只有一项超速试验有效。在电气或者机械超速试验过程中，如果汽机转速超过3360RPM仍未跳闸

22、，为安全起见DEH将无条件发出超速跳闸指令送ETS。4.2基本控制部分基本控制部分是DEH的核心，它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PID调节器和伺服阀接口均通过一对冗余的HPC800K02实现。这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，如发电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节级压力同样也是三取二。4.2.1远方挂闸/ETS复位汽机跳闸的途经有两个：一个是汽机危急保安装置动作后保安油压消失，薄膜阀动作后将AST母管内EH抗燃油排泄掉，所有阀门关闭；

23、另外一个是AST跳闸块上AST电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部关闭。远方挂闸的作用就是复位危急保安机构，即DEH通过控制安装在汽轮机前箱附近的板式气动挂闸电磁阀使得保安油压重新建立起来；远方复位ETS则是指通过DEH送出复位AST跳闸电磁阀指令给ETS，使AST跳闸电磁阀恢复带电状态，从而恢复AST母管油压。远方挂闸/ETS复位操作都是时间长度为10秒的脉冲信号，即命令发出10秒后自动消失；如果汽机仍未挂闸，则DEH给出“挂闸失败”（RESET TURBINE FAIL）或“复位失败”（RESET AST FAIL）指示。（注：汽机挂闸也可通过运行人员操纵前箱附近跳闸杠杆手动挂闸；同样

24、，ETS也可通过ETS操作画面上的复位按钮实现。）4.2.2转速控制华润渤海新区电厂汽轮机是由TV控制冲转的。汽机挂闸且阀门不在校验状态时，运行人员可发出RUN命令，此时GV、RSV全开，TV 、IV保持关闭。RUN实际上就是开机命令指令，一旦发出，就意味着冲转开始；在汽机运行期间RUN命令始终保持，只有当汽机重新跳闸才能清除掉。运行人员通过DEH画面设定目标转速和升速率；一旦目标值发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员选择GO命令后，转速给定按照事先设定的升速率向目标值爬升，转速PID在偏差的作用下输出增加，开启TV、IV，汽机实际转速随之上升。当转速给定与目标值相等时，程序自动进入

25、HOLD状态，等待运行人员发出新的目标值。升速过程中，运行人员可随时发出HOLD命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持当前转速。为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在11502000RPM时, 26302880RPM，转速进入临界区，此时，升速率自动设置为500RPM/min。转速临界区的范围可通过工程师站在线修改。当转速达到28902910RPM时，程序自动进入HOLD状态，表示进入TV/GV切换阶段。运行人员发出TV/GV切换命令后，GV开始以1/s的速率缓缓关闭；当GV实际开度与其指令偏差小于5%时，TV以2/s速度开启。当TV开度达到100时，汽机转速

26、由GV控制，TV/GV切换结束。TV/GV切换过程中，汽机转速将保持在2900RPM附近。切换结束后，GV/IV控制汽机升速到3000RPM。由于TV和GV流量特性差异，程序将自动调整转速PID参数。此外，当转速超过2800RPM，程序自动将升速率降低为200RPM/min；超过2900RPM，升速率降为100RPM/min，使得3000RPM定速时转速更稳定。3000RPM定速后，可以进行自动同期。DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生转速目标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内（29853015RPM）。如果自动同期方式无法投入，其原因如下：l 转速超过2

27、9853015RPMl 汽机跳闸l 发电机并网l 系统转速故障l 自同期装置未发出允许信号l 自同期增/减信号品质坏4.2.3自动带初负荷发电机并网后，DEH在现有综合阀位参考值上加5，这个开度对应于大约5的初负荷。初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力，因此引入了主蒸汽压力进行修正，即主汽压较高时阀门开度小，反之则较大。初负荷大小可以在工程师站上修改4.2.4负荷控制负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈，此时汽机GV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度

28、依赖于GV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也称为阀位方式。此外，锅炉自动方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。运行人员可根据需要设定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为100MW/min。一旦目标负荷发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员发出GO命令后，负荷给定按照设定好的负荷率向目标值逼近。当负荷给定等于目标值时，重新进入HOLD状态。投入功率闭环回路的允许条件如下：l 有功功率变送器没有故障l 汽机负荷在8350 MW之间l 网频波动在50±0.5Hz范围以内l

29、调节级压力闭环未投入l 阀位限制未动作l 负荷高限未动作l 主汽压限制未动作l RUNBACK未发生l 汽机未跳闸l 油开关合闸调节级压力与进入汽轮机的蒸汽流量近似成正比关系，所以只有在进行阀门活动试验和在线阀门校验时才投入，其他带负荷正常运行工况下一般不推荐投级压力闭环。刚投入级压力闭环时，负荷给定跟踪实际级压力，以保证级压力闭环无扰切换；级压力闭环方式下目标值和变化率均对应于额定参数下的百分比。级压力闭环投入的允许条件如下：l 级压力变送器没有故障l 调节级压力在211MPa之间l 网频波动在50±0.5Hz范围以内l 功率闭环未投入l 阀位限制未动作l 负荷高限未动作l 主汽压

30、限制未动作l RUNBACK未发生l 锅炉自动方式未投入l 汽机未跳闸l 油开关合闸l 负荷给定与实际负荷偏差小于20锅炉稳定燃烧后DEH可转入锅炉自动方式。协调控制方案为“炉跟机”方式，DEH接收来自机炉主控器的综合指令自动调整汽机负荷，此时DEH将负荷变化率设定为100MW/min，即锅炉自动方式下汽机负荷的变化取决于机炉主控器指令的变化。锅炉自动方式投入的允许条件如下：l 功率闭环已投入l 锅炉控制允许l 阀位限制未动作l 负荷高限未动作l 主汽压限制未动作l RUNBACK未发生l 自动控制方式l 汽机未跳闸l 油开关合闸4.2.5主蒸汽压力限制/保护（TPR）主蒸汽压力限制功能投入后

31、，当机前压力降低到保护限值以下时，GV将以0.1/s的速率关闭，直到机前压力恢复到限值之上0.07MPa或GV参考值小于20为止。DEH的汽压保护功能主要用于单元制机组在锅炉异常运行工况时恢复稳定燃烧，有助于防止锅炉灭火事故的发生；汽压保护动作过程中，由于GV关闭，主汽压将得以回升，但汽机负荷也会随之下降，因此建议机组在接近额定参数下运行时投入。投入汽压保护功能必须满足以下条件：l 主蒸汽压力变送器工作正常l 主汽压大于90额定值l 主汽压大于其保护限值0.35MPal 油开关合闸l 自动控制方式4.2.6负荷限制负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。高负荷限制允许运行人员设定负荷最大值，当

32、实际负荷超过负荷高限时，发出高限报警并自动将负荷降低到限值以下。高负荷限制功能只有在并网后才起作用，所设定的限值不得低于当前实际负荷。低负荷限制则是保证实际负荷不低于运行人员设定的负荷最小值，低负荷限制起作用时，DEH只发出低限报警，负荷恢复必须由人工完成。负荷低限的设定不得高于当前实际负荷。4.2.7阀位限制阀位限制功能允许运行人员设定平均阀位的最大值。当平均阀位超过阀位限制时将产生报警。汽机跳闸或者ATC方式下，阀位限值自动设定为120。4.2.8频率校正频率校正实际上就是机组参加电网的一次调频。只要系统转速没有故障，就可以在并网后参加调频。为了机组稳定运行，不希望机组因为网频变化频繁调节

33、，因此设置了±10RPM的死区（可调）。当投入锅炉自动方式运行时，系统控制系统发送给DEH的负荷指令已经包含了频率修正分量，此时调频死区为±30RPM。当发电机侧出现故障甩负荷且未解列或者机组转入带厂用电运行时，如果转速波动超过30RPM，频率校正将自动投入。350MW汽轮机一次调频不等率为36连续可调。4.2.9RUNBACK当接收到外部系统RUNBACK命令后，按照预先设定好的速率减负荷，直到RUNBACK命令消失或者达到减负荷目标终值。DEH提供三档RUNBACK接口，分别是：RB1：以25/s的速率减负荷至50RB2：以50/s的速率减负荷至50RB3：以50/s的

34、速率减负荷至50这三档RUNBACK速率和目标值均可根据电厂要求进行修改。4.2.10单阀/顺序阀切换单阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和快速性，实质是通过喷嘴的节流配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，在360°全周进入调节级动叶，调节级叶片加热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。顺序阀方式则是让调节阀按照预先设定的次序逐个开启和关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭状态，蒸汽以部分进汽的

35、形式通过调节阀和喷嘴室，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速度受到限制。因此，冷态启动或低参数下变负荷运行期间，采用单阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命；额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性是电厂运行水平的考核目标，采用顺序阀方式能有效地减小节流损失，提高汽机热效率。对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的意义也不大。对于定压运行变负荷工况

36、，在变负荷过程中希望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。假设阀门切换过程中汽机运行工况稳定，即真空和主蒸汽参数不变，不考虑抽汽的影响，汽机的负荷仅由蒸汽流量决定，而各个调节阀所控制的流量也只和阀门开度有关，那么可以认为汽机负荷进仅是阀门开度的单函数。用表示汽机负荷，表示阀门开度，则单阀方式下：顺序阀方式下：单阀/顺序阀切换的中间过程任意状态下：如果要求单阀/顺序阀方式及切换过程中负荷无扰动，则：即：由于6个高压调节阀设计相似，理想情况下认为完全相同，并假设经阀门曲线修正后，阀门开度与

37、流量成正比，即阀门开度与汽机负荷成正比，则：所以，满足阀门无扰切换的条件为：显然，这个问题有很多解。为简化问题，可以设定边界条件：满足该边界条件的最简单解是：，且 其中，称为单阀系数，称为顺序阀系数。当阀门处于单阀方式时：，当阀门处于顺序阀方式时：，而阀门处于切换的中间状态时（既非单阀也非顺序阀）：，单阀/顺序阀切换就是按照上述思想设计的，单阀系数乘以单阀开度指令与顺序阀系数乘以顺序阀开度指令相加后得到的就是各个阀门实际的开度指令。单阀指令和顺序阀指令是当前负荷指令分别经过单阀曲线和顺序阀曲线转换后得出的。在实际的阀门切换过程中，上述分析中的假设条件是难以成立的，所以不可避免地会有负荷扰动；但

38、如果投入闭环控制，负荷扰动在一定程度上可以得到改善，即如果投入功率闭环回路，当实际功率与负荷设定值相差大于4%时，切换自动中止；当负荷调节精度达到3%以内时，切换又自动恢复。投入调节级压力控制回路与此类似。上述限制过程对运行人员的操作没有任何要求。这样，阀门切换过程中如果投入功率闭环，则功率控制精度在3%以内；如果投入调节级压力闭环，则调节级压力控制精度在1.5%以内。单阀/顺序阀切换也可以开环进行，显然，此时负荷扰动的大小与阀门特性曲线的准确性及汽机运行工况有关。350MW汽轮机高压调节阀的开启顺序为GV#1/GV#2GV#3GV#4，即GV#1和GV#2同时开启，然后是GV#3,GV#4最

39、后开启。关闭顺序与此相反。单阀/顺序阀切换时间为2分钟（可调）；当阀位参考值大于99.9（阀门全开）或小于0.1%（阀门全关）时，切换瞬间完成。图4.2350MW汽轮机阀门/喷嘴布置图4.3350MW汽轮机顺序阀流量曲线图4.4350MW汽轮机单阀流量曲线在单阀向顺序阀切换过程中或阀门已处于顺序阀方式时，如果汽机跳闸或出现任一个GV紧急状态，即实际阀位和VP800给出的阀位指令之间偏差大于设定的限值，则强行将阀门置于单阀方式。这种情况下强制成单阀方式可以减小负荷扰动。4.2.11阀门试验阀门试验分为阀门严密性试验和活动试验两部分。阀门严密性试验在3000RPM定速后油开关合闸前进行，其目的是检

40、验主汽门和调节门的严密程度，保证事故工况下阀门能可靠地关闭，截断蒸汽进入汽缸，防止超速。严密性试验分别对主汽门（TV/RSV）和调节门（GV/IV）进行试验。主汽门严密性试验开始时，DEH将TV阀位指令设置为零，同时使RSV试验电磁阀带电，TV/RSV关闭；主汽门关闭后造成汽机转速下降，而目标转速仍为3000RPM，因此产生了转速偏差，转速PID在该偏差的作用下输出增加至100，使GV和IV全开。调门严密性试验时，TV/GV已经在3000RPM定速前完成切换，所以TV始终保持全开；RSV试验电磁阀处于失电状态，RSV也是打开的，DEH将GV/IV阀位指令设置为零，关闭GV/IV。无论是主汽门严

41、密性试验还是调门严密性试验，由于未试验的阀门在全开位置，因此试验结束后，为保证安全运行，防止汽机超速，DEH将发出跳闸指令，这就意味着每次严密性试验结束后汽机都需要重新挂闸、升速。汽机并网后，TV、RSV和IV全部开启，因此必须定期对阀门做活动试验，以防止卡涩。按照350MW汽轮机运行规程，阀门活动试验单侧分组进行：TV1和GV1/GV3/GV5，TV2和GV2/GV4/GV6，RSV1和IV1，RSV2和IV2一共四组，任何时候只有一组试验有效，即阀门活动试验必须单侧进行。高压主汽门活动试验开始时，处于所试验TV侧的三个GV先以1/s的速度关闭。当所有三个GV全关后，TV才开始以1.25/s

42、速度关闭。TV全关5秒后或者TV关闭的过程中人为中止试验时，TV重新以3/s的速率开启；当TV全开后，该侧三个GV再以1/s的速率恢复打开。当GV再次开启并恢复到试验前的阀位时，试验结束。TV/GV活动试验必须满足以下条件：l RSV/IV全开l 没有阀门进行活动试验l 没有阀门进行在线校验l 阀门试验已经结束l 汽机处于单阀运行方式l 锅炉自动方式已经退出l TV/GV伺服卡工作正常l 汽机负荷在小于180MW 中压主汽门活动试验开始时，处于所试验RSV侧的IV先以1/s的速度关闭。当IV全关后，RSV试验电磁阀带电，RSV关闭；RSV关闭5秒后电磁阀断电，RSV重新开启，然后IV再以1/s

43、的恢复速度打开。当IV再次全开后，试验结束。RSV/IV活动试验必须满足以下条件：l RSV/IV全开l 没有阀门进行活动试验l 没有阀门进行在线校验l 阀门试验已经结束l 汽机处于单阀运行方式l 锅炉自动方式已经退出l IV伺服卡工作正常l 汽机负荷在小于180MW阀门活动试验过程中，如果投入功率闭环或调节级压力闭环，当试验侧阀门缓缓关闭时，由于反馈的作用，使调门指令增大，从而使未试验侧的阀门慢慢开启，以弥补试验侧阀门关闭引起的负荷下降，这样就可基本维持试验过程中负荷不致于变动太大。当然由于阀门试验要降负荷，而调节过程又要维持负荷，这两种要求的匹配合理与否决定了负荷扰动的大小。如果未投入闭环

44、控制，则试验过程中未试验侧的阀门开度保持不变，汽机负荷随着试验侧的阀门关闭而逐渐减小。4.2.12阀门校验阀门校验就是当液压系统正常工作后，通过调整VP800使阀位控制精确并具有尽可能好的动态响应，因此阀门校验分为阀位校验和控制参数整定两部分。系统初次使用或者在线更换了VP800以及LVDT时，必须对相应的VP800模件进行校验，否则VP800将不能正常工作。DEH中需要校验的阀门是2个TV，4个GV和2个IV，共有8块VP800需要校验。阀门校验可以在停机或并网后在线运行时进行。校验前VP800必须满足以下条件：l A/D、D/A转换器无故障l VP800输出1、2无故障l VP800通讯正

45、常l VP800模件状态正常。在线阀门校验时，必须是在单阀运行方式下，而且机组负荷小于180MW。校验前要选择相应的阀门。停机状态下可以对任何一个阀门进行校验（TV/GV/IV），在线运行时只能选择GV。阀门校验前还可以选择是否进行中点校验（NULL CHECK）。所谓中点就是当LVDT两个次级线圈电压相等时的位置，即LVDT拉杆的物理中间位置。中点校验可以使LVDT有效测量的线性区尽可能得到利用。阀门校验设计了以下四种校验速率：l 全程30秒l 全程60秒l 全程35分l 全程70分在线阀门校验时，只能以全程35分钟和70分钟的速率进行。阀门校验允许每个阀门校验的最大次数为8次；一旦校验开始

46、，校验速率、校验次数被程序锁定，无法在校验过程中修改。影响控制器响应的因素很多，如伺服阀、LVDT以及液压执行机构的特性、系统非线性度、闭环系统延迟时间等。确定控制器增益首先要考虑系统响应时间及稳定性，模拟控制器调整的目标就是在保证系统稳定性的前提下获得较高的频响特性。VP800本身是个PID控制器，它将微分和积分设计成常数，可调整的只有比例增益，增大比例增益会降低系统稳定性，但可以提高频响特性，所以调整VP800控制器的方法就是找出仅次于引起不稳定（振荡）时的增益。4.3自启停部分汽轮机自启停（ATC）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ATC逻辑

47、由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。这两部分相辅相成，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的平稳、高效的控制系统。ATC功能由一对冗余的HPC800K02完成。ATC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ATC方式。同样，由于某个参数不满足自启停条件而使ATC暂停的话，运行人员可以将其“超越”（OVERRIDE），使ATC继续下去。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的重要与否决定直接触发汽机跳闸或者仅提醒机组处于不安全状态。转子应力监视是大型汽轮发电机组启停控制种不可缺少的重要组成部分，

48、该部分计算程序是一个BATCH90语言编写的300MW机组通用软件包，下装在HPC800K02中，由功能码148驱动，用来计算高压和中压转子热应力。高压转子温度变化最大的地方是调节级所在的轴段，应力程序将根据调节级金属温度和汽机转速计算出该段有效的转子表面/中心孔温度和应力、转子平均温度、表面应力系数以及中心孔处的离心应力，具体计算结果如下：l 高压转子容积平均温度l 高压转子表面温度l 高压转子中心孔温度l 高压转子表面应力系数l 高压转子表面热应力l 高压转子中心孔热应力l 高压转子中心孔离心应力中压转子则以中压持环温度和汽机转速计算出中压转子最大应力截面上的表面、内孔温度和应力、转子平均

49、温度、表面应力系数等，具体计算结果如下：l 中压转子容积平均温度l 中压转子表面温度l 中压转子中心孔温度l 中压转子表面应力系数l 中压转子表面热应力l 中压转子中心孔热应力l 中压转子中心孔离心应力应力计算结果用于确定以下自启停和汽机基本控制参数：l 高中压转子表面应力比率l 高中压转子中心应力比率l 高中压转子表面理想的应力比率l 高中压转子中心理想的应力比率l 高中压转子表面应力寿命损耗l 高中压转子中心应力寿命损耗l 主蒸汽温度监视l 再热蒸汽温度监视l 升速率l 负荷变化率l 初负荷暖机点转子应力对应着汽轮机使用寿命。通常350MW汽轮机推荐的使用寿命为10000次循环曲线，在某些

50、特殊情况下，也可以使用5000次或3000次疲劳循环作为选择许用应力的依据。因此，DEH设计了NORMAL、MEDIUM、HEAVY分别代表10000、5000、3000次疲劳循环所对应的许用应力，从而使ATC得出不同的转速和负荷变化率。运行人员可以通过选择转子损耗程度来改变启动时间，最快的启动时间对应最大的转子寿命损耗，因为过快的启动使转子表面到中心的应力变化过快。根据转子应力计算结果和选择的许用应力，ATC程序还可以计算出以下三种形式的高/中压转子寿命消耗：l 转子寿命总消耗值l 年转子寿命消耗值l 月转子寿命消耗值转子应力监视触发ATC保持的条件有：l 主蒸汽温度不在计算所得的范围内l

51、再热蒸汽温度不在计算所得的范围内l 高压或中压转子表面应力比率高l 高压或中压转子中心应力比率高5.操作指导5.1汽机远方挂闸1. 打开画面702（AUTO CONTROLS）2. 点击“Latch Turbine”按钮，打开RCM操作面板；点击“YES”。关闭操作面板。3. “Latch Turbine”按钮变黄色，表示挂闸电磁阀带电；10秒后如果汽机挂闸失败，该按钮变红且闪烁。4. 挂闸成功后，按钮恢复原状，702画面上汽机状态由“TRIP”变为“RESET”。5.2ETS远方复位1. 打开画面702（AUTO CONTROLS）2. 点击“Reset ETS”按钮，打开RCM操作面板；点

52、击“YES”。关闭操作面板。3. “Reset ETS”按钮变黄色，表示复位命令已发送ETS；10秒后如果ETS仍未复位，该按钮变红且闪烁。4. 挂闸成功后，按钮恢复原状。5.3投/切ATC方式1. 打开画面702（AUTO CONTROLS）2. 点击“ATC Start”按钮，打开RCM操作面板；点击“YES”。关闭操作面板。3. “ATC Start”按钮变黄色，表示ATC方式已经投入4. 点击“ATC Start”按钮，打开RCM操作面板；点击“NO”。关闭操作面板5. “ATC Start”按钮恢复原状，表示ATC方式已切除5.4设定目标值1. 打开画面702（AUTO CONTRO

53、LS）2. 点击“Target”按钮，打开REMSET操作器。3. 通过键盘输入目标值，然后点击“OK”确认。4. 关闭REMSET操作器；302画面中“Target”小窗口显示刚才输入的目标值。5. 并网前输入的目标值为转速（RPM），并网后根据控制回路投/切分别为负荷（MW）、阀位（）或者级压力（）。6. 目标值改变后“Go/Hold”小窗口自动显示为“Hold”，运行人员必须选择“Go”后新输入的目标着才起作用。5.5设定变化率1. 打开画面702（AUTO CONTROLS）2. 机组并网前点击“Acc Rate”按钮，打开REMSET操作器。3. 通过键盘输入升速率，然后点击“Ent

54、er”确认。4. 关闭REMSET操作器；702画面中“OPR/Acc Rate”小窗口显示刚才输入的升速率。5. 机组并网后点击“Load Rate”按钮，打开REMSET操作器。6. 通过键盘输入升负荷率，然后点击“OK”确认。5.6TV/GV切换1. 打开画面702（AUTO CONTROLS）。2. 汽机转速升至2900RPM时，“Go/Hold”小窗口自动显示为“Hold”，汽机停止升速，进入保持状态。3. 点击“TV/GV”按钮，打开RCM操作面板；点击“YES”。关闭操作面板。4. “TV/GV”按钮变绿色并闪烁，此时GV逐渐关闭，同时TV逐渐打开。5. 当TV全开后“TV/GV”恢复原状，702画面状态栏上出现“TV/