1、阜新电厂1号机DEH控制原理1阜新电厂1号机DEH 1DEH控制系统是把计算机的数字控制系统与液力传动系统结合在一起组成的闭环数字式电液控制系统。DEH系统的基本回路与功频电调系统相似，主要区别是用数字计算机代替原有的调节器。 DEH的原理框图如3-4-1所示。数字计算机，也叫中央处理器CPU，调节控制算法程序以功能块的形式被系统设计人员组态后存于计算机中。转速、功率信号经采样，AD转换成数字信号后与给定值偏差，将偏差值送入计算机按事先偏好的组态控制策略程序计算并输出结果，由DA转换成模拟信号后，经电液伺服机构改变调节阀开度，消除偏差，使系统稳定。 我们知道，数字信号是时间和幅值都离散的信号。
2、其中，采样器，也称采样开关或多路转换器，是计算机控制系统中把模拟量信号进行时问离散的装置，而AD转换器，对时间离散后的信号量化成为幅值也离散的能被计算机接收的数字信号，与之相反，DA转换器的作用是把计算机输出的数字信号转换成现场模拟型执行机构所有接收的阶梯状模拟信号。电液伺服阀，相当于过去电调系统中的电液转换器和油动机的合成。 从框图上可以看出，转速和功率信号构成两个控制回路。当外界负荷变化而使汽机转速发生变化时，频差不为零，此时，数字计算机中PID控制输出作用于调节阀，使汽轮机功率跟随频差的反方向变化，当两信号变化量相等时，PID控制输出不变，调节系统动作结束。第一节 分散控制为基础的200
3、MW DEH结构及主要功能阜新电厂#1机的DEH设计借鉴吸收了引进型300600MW汽轮机控制策略和运行经验，结合国产200MW机组的结构与运行要求，具有丰富的控制功能和优良的控制性能，是目前国内技术最先进，具有很高可靠性和可用性的200MW汽轮机控制系统。此系统实现了每个调节阀单独配备一个高压伺服执行机构，高中压自动关闭器采用开关或高压抗燃油机构；增加了OPC超速保护和AST跳闸装置。除了实现DEH的全部功能外，阜新#1DEH还具备中压缸启动和供热抽汽调节功能。 一、200MW DEH结构图342是WDPF的DEH系统简图。DPU内的控制器接受汽轮机三个反馈信号：转速、发电机功率和调节级后压
4、力，此压力与汽轮机功率成正比。DPU控制器借助电液伺服回路来控制主汽门及调节阀，中压缸再热主汽门及调节阀。每个阀门均由单独电液伺服阀控制，每个阀门上安有压力弹簧。当汽轮机发生甩负荷超速时，机械超速遮断装置动作，使高压油压下降，主汽门及调节阀关闭。 在液压系统中高低压油分开，高压磷酸脂型抗燃油由两台泵供给，一台备用。在高压供油系统中装有卸载阀，当油压过高时卸载阀动作，使油自动流回油箱。润滑油由低压油泵供给，当机械超速或手打危机保安器时通过的润滑油压下降，便停机信号作用于高压油路中紧急停机回路，使每个阀门关闭。 DEH包括数字系统和模拟系统。数字控制器通过模拟子系统控制各个阀门的位置。模拟系统包括
5、阀门位置伺服回路，超速保护控制器(OPC)，手动备用控制系统。数字系统包括数模转换器件，计算机监视系统，DEH应用软件包，给定值快速返回(RUNBACK)，自动同步(AS)，中心调度自动控制，汽轮机自启动和加载，CRT显示，阀门操作。 二、DEH工作控制过程在汽轮机启动和加载过程中，根据热电偶测得实际温度算出转子热力，将其与给定值比较，根据偏差值修正升速率或加速率，使汽轮机的启停过程直接受转子的温度应力限制。 通过计算机可随时算出给定值，使自动系统按给定值进行调节。在并网运行时，如果出现频差，计算机根据频差计算出修正后的给定值，修正后的给定值与功率或调节级后压力相比较，根据偏差值进行阀门开度控
6、制。 通过计算机可以使调节阀实现不同方式的配汽，在汽轮机刚启动时为汽缸受热均匀实现节流配汽；在部分负荷时和负荷变化时实现喷嘴配汽，即根据负荷变化程度决定阀门开启个数，同时又可以保证配汽方法最经济。由计算机事先定好的负荷进行启动和带负荷，减少了人为误操作，提高了汽轮机的安全经济性。三、DEH的基本功能汽机挂闸开主汽门摩检。中压缸启动。自手动升速。转速闭环控制(冲转升速暖机转速保持自动冲临界)。自动手动同期。超速试验(103、108和113)。OPC超速保护AST跳闸保护。并网后自动带初负荷。闭环运行(发电机功率、调节级压力和主汽压)。协调控制AGC方式运行。一次调频投切。汽压保护真空低减负荷快减
7、负荷(RUNBACK)。阀门在线试验(主汽门严密性试验调节阀活动试验)。阀门管理(单阀顺序阀切换)。供热抽汽调节。手自动无扰切换。四、DEH的主要技术指标 转速控制范围03240RPM，控制精度1RPM。负荷控制范围0110，控制精度1MW。转速不等率s 36连续可调。系统迟缓率006。甩负荷转速超调量7。油动机全行程快速关闭时间015秒。系统控制运算同期8000小时，电控装置大于2000小时。系统可用率A999。可用率A又称有效率，它是可靠度与维修度的综合指标，反映了系统的运行效率。可用率的计算公式如下： 其中，MTTR是排除故障所需要的统计平均时间。它是系统运行以后总维修时间与总次数之比。
8、第二节 汽机挂闸开主汽门一、挂闸当汽机保安系统动作后，保安油压消失，与薄膜阀相通的高压抗燃油亦排泄，汽机所有阀门全部关闭。再次启动时，必须首先恢复保安油压。保安油路上设计有一个挂闸电磁阀，当运行人员发出挂闸指令时，该电磁阀带电，关闭危急断路滑阀排油，滑阀在压力油的作用下复位；当保安油压大于16kgcm2时，保安油路上的压力开关动作，挂闸电磁阀失电，完成挂闸操作。其逻辑功能如图343所示。满足挂闸条件是： 在运行员操作画面上按下“挂闸”按钮，锁存器置位端“S”为高电平“1”。 保安油压大于16kgcm2时，开关动作且输出高电平“1”，经“非”门运算后为“0”送人锁存器复位端“R”，为低电平“0”
9、。 上述两个条件同时满足后，储存器输出为“1”，此时汽轮机挂闸。 若保安油压16kgcm2，则油压开关状态为“0”，经“非”门后锁存器复位，无法挂闸。二、开主汽门汽轮机挂闸后，AST母管油压恢复，具备了开启主汽门条件。当运行人员发出开启主汽门指令后，控制高中压自动关闭器的4个开启电磁阀失电动作，自动关闭器打开，此时，汽轮机具备了冲转条件。如图343所示。 具备开主汽门操作的初始条件如下： 在运行员操作画面上点击“开主汽门”按钮。作为锁存器(触发器)置位的必要条件之一。 左右高主行程开关和左右中主行程开关为关状态即为高电平“l”，是锁存器置位的必要条件之二。 “启动允许”有效(DEHDM001=
10、1)高中压主汽门正处于非在线严密性试验状态(DEHDM041042=0)，经非门运算后都为“1”状态，当以上三个条件皆满足时，两个与门输出高电平“1”，四个电磁阀失电动作，自动关闭器打开，主汽门打开，汽机冲转条件满足。否则，自动关闭器关闭，汽机冲转条件丧失。第三节 升速控制转速闭环控制是DEH的基本控制功能，升速过程中，DEH将转速给定值与汽机实际转速进行比较，如果有偏差，转速PID调节器输出一个阀位指令，经MOOG阀转换，控制调节汽门开度发生改变，使汽机实际转速逐渐与给定值相等，消除转速偏差。 阜新#1DEH具有自动和手动两种升速方式，自动升速是指DEH根据高压内缸温度自动从冷态、温态、热态
11、或极热态四条件升速曲线中选择相应的升速率，并自动满足低速暖机和中速暖机停留时间，自动冲临界，直至3000RPM定速。手动升速是指运行人员根据经验自行判断机组的温度状态，然后通过WEStation设定目标转速和目标升速率。当运行人员设定的目标转速接近l临界转速区时，DEH程序将自动跳过监界区，即运行人员无法将目标转速设定在临界区内。手动升速时，低速和中速暖机点及暖机时间由运行人员决定。自动和手动升速可根据需要随时进行切换。一、汽机启停条件1启动条件 如图344所示。在运行人员点击启动按钮的同时，要求高中压主汽门行程开关皆为开状态，即“0”有效。此时，锁存器被置位，那DEHDM005=1，启机状态
12、成立。 2停机条件 停机条件也就是锁存器复位条件，需要强调的是在发电机并网后(油开关合闸)，停机操作无效，停机条件如下： 运行员点击停机按钮(P01K2003=1)。 油开关未合闸(跳闸)(DEHDM002=0)。 启动允许无效(DEHDM001=0)。 从逻辑图容易看出，启机和停机的状态输出相互锁定。 二、摩检 如图345摩检过程包括摩检投入和摩检开始两个进程，摩检投入的条件有以下三项：运行员点击摩检按钮(P01K2006=1)。 转速低于250RPM(rmin)(TXTDM006=0)。“停机”状态无效即为启机状态（DEHDM006=0）在摩检投入后而摩检还未开始之前，汽机以100RPM/
13、MIN的升速率提升转速，一旦转速达到250RPM时，TXTDM006=1高中低调节阀关闭，汽轮机转速惰走，此时摩检进程开始。摩检结束后，恢复升速状态。三、自动手动升速 从图34-6中我们可以容易地看出自动升速和手动升速之间可以进行相互的切换，下面分析自动手动的升速条件。 1自动升速 当运行员点击WEStation画面中的自动升速按钮时，并且满足高压缸温度测点状态“好”即TXTDM0026=0，此时，与门(a)输出“1”，锁存器(a)被置位，锁存器(a)输出“1”即DEHM015=1，DEH为自动升速。2手动升速 当运行员点击WEStation画面中手动升速或满足高压缸温度测点状态“坏”，此时，
14、或门(a)输出“1” 或门(b)亦输出“1”锁存器(a)复位，同时锁存器(b)被置位，DEH手动升速，DEHDM016=1。通过以上逻辑关系，还实现了自动手动升速的互锁功能。而当以下有一项满足时，即：汽轮机转速达到3000RPM定速。(DEHDM009=1) 停机。(DEHDM006=1) 摩检投入。(DEHDM007=1) 则或门(c)输出为高电平“1”，锁存器(a)、(b)同时被复位，自动手动升速都为无效状态，即DM01516=0。 四、自动升速判据 1.转速测量 如图347所示，在DEH系统中，为了保证速度测量信号的正确可靠，安装了三个速度测量探头，分别送到三块Qss测速模件中，通过三取
15、二逻辑算法，选取正确的速度信号，如果经三取二算法块的比较、检查后不能输出正确的转速值，则“MRE”和“XALM”两条状态线由“0”变为“1”，即DEHDM514(MRE)=1，DEHDM515(XALM)=1，两信号分别表示转速传感器坏和转速传感器故障状态，送入OPCAST逻辑图中，作为保护、停机的条件。 转速信号同时送入十组高限低限比较器，经过比较运算在汽轮机升速过程中可分时输出十个代表不同范围转速的开关量信号，它们分别是： (1)TXTDM001转速大于2900RPM。 (2)TXTDM002转速大于2995RPM。 (3)TXTDM003转速介于2970RPM和3030RPM之间。 (4
16、)TXTDM004转速大于3090RPM。 (5)TXTDM005转速大于3240RPM时为“0”。 (6)TXTDM006转速大于250RPM时为“0”。(7)TXTDM007转速大于500RPM。 (8)TXTDM008转速大于1000RPM。 (9)TXTDM010转速大于1080RPM，且小于2370RPM，处于转速临界区#1。 (10)TXTDM011转速等于1000RPM，处于转速临界区#2。测速系统在检测到以上十个转速范围的开关量信号的同时，还实时检测实际的汽轮机转速模拟量信号DEHAM001。以上所有转速信号分别送人启机、摩检、暖机、转速控制、OPCAST等系统逻辑及连续控制策
17、略中作为条件信号或被控信号。2温度判据的测取 利用热电偶等温度变送器测取汽轮机高压内缸金属温度，通过四个高限低限比较器把温度划分为四个范围，即冷态(COLD)、温态(WARM)、热态(HOT)和极热态(EXHOT)，每个状态对应一个开关量信号作为自动升速判据的条件判据，如图348所示，这四个开关量信号分别为：(1)TXTDM027温度低于150时，DM027=1，冷态判据。(2)TXTDM028150t300时，DM028=0，温态判据。(3)TXTDM029300t400时，DM029=0，否则等于“1”，热态判据。(4)TXTDM030t=400时，DM030=1，否则等于“0”。极热态判
18、据。这里尤其要注意的是冷态和极热态的开关量判据信号有效值为“1”，而温态和热态判据的开关量信号有效值为“0”。在分析自动升速判据和定速暖机逻辑图时一定要注意区分这四个判据信号在有效状态下的不同的布尔数值。 3自动升速判据如图349所示。利用温度判据做为条件，可以得到四个不同温度状态下的升速率，即：冷态升速率=100RPMMIN温态升速率=200RPMMIN热态升速率：300RPMMIN极热态升速率=500RPMMIN这四个升速率实际是四条不同斜率的升速曲线，图349就是根据冷态、温态、热态和极热态的温度判据，自动的选择其中的一条升速曲线即升速率。冷态升速率到极热态升速率由小到大，其综合原因是冷
19、态升速时，温度变化剧烈，各部分温差大，需较长的启动时间。而极热态启动时，各部分的温差比较小：一般应尽快升速。 现在以温态升速率的选择为例进行说明。由图中可以看出， “启动允许”成立DEHDM001=0，汽轮机转速大于2500RPM，TXTDM006=0是图中四个锁存器复位的两个必要条件，也即是自动选择升速率的必要条件，若温态判据满足时，即当TXTDM028=0，同时TXTDM001=0，TXTDM006=0，与门(b)输出状态线为“1”，锁存器(b)被置位，输出为“1”，选中温态升速率200RPMMIN，而与门(b)的输出“1”又同时作为或门(a)、(c)、(d)的条件输入，使得或门(a)、(
20、c)、(d)同时输出高电平“1把锁存器(a)、(c)、(d)复位，迫使除温态以外的其他三个升速率为无效状态，实现了互锁功能。当汽轮机转速达到3000RPM定速时，DEHDM009=1，使锁存器(a)、(b)、(c)、(d)都被复位，因而无法选中任何一个升速率。即所有升速状态被取消，汽轮机进入定速运行。依此类推，冷态、热态和极热态的升速判据选择与上述过程相似，不再敷述。 4500RPM和1000RPM自动暖机 当汽轮机转速在升速过程中依次达到500RPM和1000RPM时，DEH自动进入转速保持状态进行暖机，并由温度状态决定暖机时间，当暖机过程结束后，自动恢复升速状态。运行员可干予暖机的进程和次
21、数。现在以500RPM暖机过程为例，说明自动暖机过程的逻辑原理。如图3410所示。 若自动升速有效(DEHDM015=1)，汽轮机转速达到或超过500RPM(TXTDM007=1)时，与门(a)输出状态为“1”给锁存器置位的同时，选中三个延时关逻辑门，分别进行900秒，600秒和0秒二个不同的暖机延时时间，这三个延时时间各自对应为冷态升速率、温态升速率和热态升速率。在暖机延时期间转速保持，延时逻辑门输出高电平“1”。以温态升速为例，当汽机为温态升速率升速到500RPM时，开关量信号DEHDM012=1，此时，与门(c)的三个输入都为高电平“1”，这样，与门(c)输出为高电平“1”，或门(b)输
22、出状态为1，开关量DEHDM201=1，表示正在进行500RPM暖机，并且，DEHDM201=1又作为转速保持逻辑的一个条件(见图3411)，一直保持到600秒后延时逻辑关断为止。一旦延时关断，则延时输出状态由“1”变为“0”，与门(c)输出为“0”，DEHDM201=0，500RPM暖机结束，转速保持也同时结束，汽轮机恢复到升速状态。当汽轮机升速到1000RPM时，DEH可以再进行1000RPM下的自动暖机过程，而这时延时时间分别为冷态下3600秒，温态下1800秒，热态下300秒。 在暖机逻辑图3410中，使锁存器复位、中止暖机的条件有： 停机状态有效。(DEHDM006=1) 启动允许无
23、效。(DEHDM001=1) 手动升速有效。(DEHDM016=1) 汽轮机为3000RPM定速状态。(DEHDM009=1) 运行员点击WEStation画面2000中的升速功能取消按钮“CANCEL”(P01K2008=1)。以上若有一个条件成立，则DEH自动停止暖机。 5转速保持，自动冲临界 为了避免临界转速对汽机安全运行造成影响，当转速进入临界区时，DEH自动将升速率设定为1000RPMMIN，使汽轮机快速通过临界区，实现自动冲临界。阜新#1DEH设定了两段临界转速区，分别是14501560RPM和2100-2600RPM。除临界转速外，升速过程中运行人员可随时发出转速保持指令，将转速
24、保持在当前值，这对于手动升速暖机和自动升速暖机时间补充是很有意义的。如图3-4-11所示。满足转速保持的逻辑条件如下：500RPM暖机，DEHDM201=1。1000RPM暖机，DEHDM202=1。运行员点击WEStation画面2000中的转速保持按钮“SPEEP HOLDIND”，P01K2007=1。以上，两条件中有一个满足时，即可使汽轮机转速处于自动保持状态，即DEHDM010=1，并且由条件可知，在汽机升速过程中，运行员可以随时点击转速保持按钮(P01K2007=1)使汽轮机处于转速保持状态。取消转速保持的条件如下：汽轮机达到3000RPM定速，DEHDM009=1。停机状态，DEHDM006=1。启动允许无效，DEHDM001=0。运行员点击WEStation画面2000中升速功能取消按钮“CNCEL”，P01K2008=1。汽机正处于冲临界状态，DEHDM017=1。 以上四项条件只要有一个出现，就能把锁存器复位，DEHDM010=1，转速保持功能取消。汽轮机恢复升速状态。
