全电调DEH 系统分析【摘要】:介绍我厂DEH 控制系统的功能原理，且重点介绍系统功能及软、硬件功能，最后简略介绍系统仿真及联动试验。

【关键词】：控制系统；软件通讯；硬件配置【前言】：随着科学技术的不断发展，计算机技术现已广泛用到各种设备的监视和控制中，随着以微处理器为基础的分散控制系统(DCS) 技术的大力发展，运用分散控制、集中管理的设计思想，不但控制的可靠性得到了更大的提高，操作维护人员的劳动强度亦可大大减轻。

为了适应发展，我厂#1、#2 机组进行了全电调控制系统改造。

它是以计算机为核心，采用东汽厂成熟的控制系统思想和先进的、可靠的硬件产品，配以完善的应用软件而形成的；它将计算机与自动控制有机地结合在一起，充分发挥了计算机的高速计算和数据处理以及具有记忆、比较、判断等逻辑功能，并且易与其它系统接口；其液压系统采用高压抗燃油系统。

下面就将各部分一一作以介绍：(一) 控制功能：1、自动挂闸2、整定伺服系统静态关系3、启动前的控制和启动方式：自动判断热状态高压缸预暖启动方式：中压缸启动、高中压缸联合启动。

4、转速控制：目标转速、升速率、临界转速、暖机、3000r/min 定速、电机假并网试5、负荷控制：并网/ 升负荷及负荷正常调节：并网带初负荷、升负荷、暖机、定一滑一定升负荷。

负荷控制方式：负荷反馈控制、一次调频、CCS 控制、主汽压力限制、快卸负荷。

负荷限制：高负荷限制、低负荷限制、阀位限制。

6、单阀、顺序阀转换7、超速保护：超速限制：甩负荷、103%超速保护8、在线试验：喷油试验超速试验：电气超速试验、机械超速试验阀门活动试验高压遮断电磁阀试验严密性试验9、控制方式切换：汽机自动/手动方式（二）控制系统原理：1、汽轮机控制系统都是通过执行机构（油动机）来控制安装在进汽口上的200MW 型调节汽阀来改变汽轮机蒸汽转矩，以调节汽轮机的转速，哈汽汽轮机高压缸进汽口上配有四个调节汽阀，中压缸进汽口上配有四个调节汽阀，为保证汽机的安全运行，还配有相应的主汽阀。

所述的12 个进汽阀均采用液压执行机构来驱动，以满足动作时间短，定位精度高的要求。

2 、汽轮机的工作转速为3000rpm ，当电网中的负荷变动时，引起汽轮机转速随之变动，汽轮机调节系统中的测速环节测量到汽轮机的实际转速，并与额定转速3000r/min 相比较后，通过频差放大，调节器伺服控制等环节来控制高、中压调节阀CV 、ICV 的开度，形成转速负反馈使转速变化维持在预定范围内。

3 、汽轮机的上述12 个进汽阀均采用高压抗燃油为工质的油动机驱动，除8 个调节阀CV 、ICV 用伺服阀与DEH 的微机接口实现连续控制。

其余二个中压主汽阀RSV 和二个高压主汽阀MSV 采用电磁阀与DEH 接口实现两位控制。

4、自动挂闸：挂闸就是使汽轮机的保护系统处于警戒状态的过程。

在#1、#2 机组的全电调改造中，保留了原有的危急遮断部套，保安油压信号采用薄膜接口阀与高压保安油相连。

汽轮机已挂闸为危急遮断器滑阀在上支点，透平保安油压建立（压力开关PS2 、PS3、PS4 闭合三取二），薄膜接口阀关闭，主汽阀（MSV 、RSV ）上高压保安油压建立，且危急遮断器滑阀上腔室油压建立（PS1 闭合），此时滑阀处于警戒状态。

挂闸允许条件：汽轮机已跳闸所有进汽阀全关5、整定静态关系：在机组启动前，必须完成伺服阀、LVDT、功放板、DCM板、LVDT前置器板的静态关系整定，保证各个伺服机构的控制精度及线性度，以满足机组对该伺服系统静态关系的要求，CV、ICV 阀可同时进行校验，也可分别进行校验，此过程在OIS 上进行。

6、启动前的控制和启动方式：6.1 、自动判断热状态：汽轮机的启动过程，对汽机、转子是一个加热过程。

为减少启动过程的热应力，对于不同的初始温度，应采用不同的启动曲线。

DEH 在每次挂闸时，自动根据汽轮机调节级处高压内缸内上壁温T的高低划分机组热状态。

T V 150 C冷态150 Cv T V 300 C温态300 Cv T v 400 C热态400 CV T极热态6.2 、高中压缸联合启动：当旁路系统性能不完善或热态、极热态启动时，可采用高、中压缸联合启动方式,此时，高、中压调节阀同时开启，本系统的启动方式采用的是高中压缸联合启动。

7、转速控制：在汽轮发电机组并网前，DEH 为转速闭环无差调节系统。

其设定点为给定转速。

给定转速与实际转速之差，经PID 调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化在给定目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。

当进入临界转速区时，自动将升速率改为700r/min/min 快速冲过去。

在升速过程中，通常需对汽轮机进行中速、高速暖机，以减少热应力。

8、负荷控制：8.1 、并网、升负荷及负荷正常调节8.1.1 、并网带初负荷：当同期条件均满足时，油开关合闸，DEH 立即增加给定值，使发电机带上初负荷避免出现逆功率。

由于刚并网时，未投入负荷反馈，故用主蒸汽压力修正应增加的给定值。

8.1.2 、升负荷：在汽轮发电机组并网后，DEH 为实现一次调频，调节系统配有转速反馈。

在试验或带基本负荷时，也可投入负荷反馈。

在负荷反馈投入时，目标和给定值均以MW形式表示。

在负荷反馈切除时，目标和给定值以额定压力下总流量的百分比形式表示。

在设定目标后，给定值自动以设定的负荷率向目标值逼近，随之发电机负荷逐渐增大。

在升负荷过程中，通常需对汽轮机进行暖机，以减少热应力。

8.1.3 、暖机：汽轮机在升负荷过程中，考虑到热应力、胀差等各种因素，通常需进行暖机。

若需暂停升负荷，可进行如下操作不在CCS 方式时，操作员发“保持”指令;在CCS 方式下时，退出CCS 方式后发“保持”指令8.2 、负荷控制方式：8.2.1 、负荷反馈：负荷控制器是一个PI 控制器，用于比较设定值与实际功率，经过计算后输出控制CV 阀和ICV 阀。

在负荷反馈投入时，设定点以MW 形式表示。

采用PID 无差调节，稳态时负荷等于设定的值。

8.2.2 、一次调频：汽轮发电机组在并网运行时，为保证供电品质对电网频率的要求，通常应投入一次调频功能。

当机组转速在死区范围内时，频率调整给定为零，一次调频不动作。

当转速在死区范围以外时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。

8.2.3 、CCS 控制：此时汽机负荷目标值受锅炉控制系统控制，负荷率为100MW/min ，在负荷限制动作时产生保持信号。

在CCS 方式下，DEH 的目标等于CCS 给定，且切除负荷反馈，一次调频死区改为30r/min 。

CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为:4〜20mA —0 〜100%CCS 给定信号代表总的阀位给定。

8.2.4 、主汽压力控制（TPC ）：在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时，可通过关小调门开度减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常。

在主汽压力限制方式投入期间，若主汽压力低于设置的限制值，则主汽压力限制动作。

动作时，设定点在刚动作时的基础上，以1%/ 秒的变化率减小。

同时目标和设定点即等于总的阀位参考量，也跟随着减小。

若主汽压力回升到限制值之上，则停止减设定点。

若主汽压力一直不回升，设定点减到总的阀位参考量不大于20% 时，停止减。

在主汽压力限制动作时，自动切除负荷反馈，退出CCS 方式。

8.3 、负荷限制:8.3.1 、高负荷限制：在操作员站上调出“自动限制”画面，按“高负荷限制”按钮，可设定高负荷限制值。

在并网后，如果操作员已从操作员站上输入一个新的高负荷限值，则该值即为新的设定点值，高负荷限制上限不应大于210MW 。

如果实际功率已达到高负荷限制值，目标值大于设定值，则DEH 发“保持”信号。

8.3.2 、低负荷限制：并网以后，实际负荷不允许低于某一限制值，如果实际功率已达到这一限制值，则DEH 发“保持”指令。

8.4 、阀位限制：汽轮发电机组由于某种原因，在一段时间内，不希望阀门开得太大时，操作员可在（0〜110）%内设置阀位限制值。

DEH总的阀位给定值为负荷参考量与此限制值之间较小的值，为防止阀位跳变，阀位限制值设有变化率限制，变化率为1%/ 秒，当阀位限制动作时，若目标大于设定点，则发保持指令，停止增大设定点。

9、超速保护：9.1 、超速限制：为避免汽轮机因转速太高离心应力太大而采用的方法称为超速限制。

9.1.1 、甩负荷:由于大容量汽轮机的转子时间常数较小，汽缸的容积时间常数较大。

在发生甩负荷时，汽轮机的转速飞升很快，若仅靠系统中转速反馈的作用，最高转速有可能超过110% ，而发生汽轮机遮断。

为此必须设置一套甩负荷超速限制逻辑。

若油开关断开出现甩负荷，若负荷大于15% ，则迅速动作超速限制电磁阀，关闭高、中压调节阀，同时将目标转速及给定转速改为3000r/min ，延时2 秒后，超速限制电磁阀失电，调节阀由转速闭环控制，最终使汽轮机转速稳定在3000r/min ，以便事故消除后能迅速并网。

9.1.2 、103% 超速：因汽轮机若出现超速，对其寿命影响较大。

除对汽轮机进行超速试验时，转速需超过103% 外，其它任何时候均不允许超过103% 。

一旦转速超过103% ，则迅速动作超速限制电磁阀，关闭高中压调节阀，延时2 秒后，超速限制电磁阀失电，调节阀由转速闭环控制，使汽轮机转速稳定在3000r/min9.2 、超速保护：若汽轮机的转速太高，由于离心应力的作用，会损坏汽轮机。

虽然为防止汽轮机超速，DEH 系统中配上了超速限制功能，但万一转速限制不住，超过预定转速则立即打闸，迅速关闭所有主汽阀、调节阀。

为了安全可靠，系统中设置了多道超速保护:DEH 电气超速保护109%DEH 硬件超速保护110%危急遮断飞锤机械超速保护另外，DEH 还配有下列打闸停机功能:操作员手打停机由紧急停机柜ETS 来打闸信号10 、在线试验:10.1 阀门活动试验:为确保阀门活动灵活，需定期对阀门进行活动试验，以防止卡涩。

阀门活动试验对主汽阀、调节阀均进行试验。

10.2 喷油试验:为确保危急遮断飞锤在机组一旦出现超速时，能迅速飞出遮断汽轮机，需经常对飞锤进行活动试验，此活动试验是将油喷到飞锤中增大离心力，使之飞出。

但飞锤因喷油试验飞出不应打闸。

为提高可靠性，采用了冗余设计，二个飞锤，二个危急遮断器滑阀，用杠杆将它们联系起来。

通过移动杠杆，使喷出的飞锤不会遮断汽机。

10.3 超速试验:做超速试验时，将DEH 的目标转速设置为3360r/min, 慢慢提升汽轮机转速，到达被试验的一路超速保护的动作转速时，此路超速保护动作，遮断汽轮机。

因此超速试验也叫提升转速试验DEH 可自动记录汽轮机遮断转速以及最高转速。

10.4 高压遮断电磁阀试验: 为提高可靠性，高压遮断超速限制电磁阀采用了冗余结构。