新華ＤＥＨ在小機組汽機控制中的應用

摘要:本文以張家港駿馬熱電為例，介紹了DEH系統在小機組汽機控制中的應用情況。

關鍵詞:DEH系統；小機組；汽機控制；駿馬熱電

隨著我國經濟的持續快速發展，工業和民用電力需求不斷增長，為了緩解這種用電緊張局面，各地興建了很多小容量機組，作為大機組的有益補充。新華控制工程有限公司及時抓住這一有利時機，積極介入小容量機組的DEH項目。由于機組容量小，I/O點相對較少，怎樣采用較為經濟的硬件配置來實現DEH控制功能，就顯得尤為重要。下面以張家港駿馬熱電項目為例，來談談新華DEH系統在小機組中的應用。

張家港駿馬熱電采用武漢汽輪機廠生產的2×15MW抽汽式汽輪機組，DEH系統由電氣和液壓兩部分組成，電氣部分采用DEH-IIIA型控制器，液壓部分采用汽輪機低壓透平油作為驅動油，控制器與液壓系統的接口部件采用MOOG公司生產的直接驅動式伺服閥-DDV閥。該機組設有主汽門一只，采用開關型自動關閉器，受安全油控制。一只高調油動機及一只中調油動機各配置一只DDV閥控制。

DDV伺服閥的特點：采用高能的永磁直線馬達，自帶放大、驅動力大;當停電、電纜損壞或者緊急停機時，伺服閥均能自行回中，無需外力推動;動態響應高，動態性能指標與供油壓力無關;低滯環和高分辨率，使系統具有優質的重復精度;電子零位調節來補償負載飄移。

DEH電子部分的硬件配置選用新結構配置。因為機組容量較小，所需控制的閥門較少，I/O點也相對較少，如果采用老結構，卡件控制站的數目至少要四個站，這樣對系統資源來說是一種浪費，顯然不是最為理想的配置方法。所以我們可選用DEH新結構配置。只需三個站即可，合理有效的優化了系統設計。

DEH電子控制部分主要由工程師站兼操作員站、基本控制DPU以及各種I/O卡件，后備手操盤等組成。DEH各站之間及控制器DPU之間，由冗余的數據高速公路相連。DPU控制處理器內的各I/O站，通過冗余的通訊網絡與DPU相連。重要信號I/O均采用三選二冗余配置。還設有三塊SDP卡專門用于轉速測量和超速控制的硬件邏輯判斷，這一功能是由獨立硬件完成的，保證了DEH的快速響應性。兩塊閥門控制VPC卡組成閥門伺服控制系統部分，每一塊VPC卡分別作用于控制一個調門，相互獨立。系統中設置有超速保護電磁閥（OPC電磁閥），當機組超速到103%額定轉速時，電磁閥動作，通過快關轉換閥使高、中壓油動機迅速關閉，完成DEH的超速保護功能。DEH配備一個專用的后備硬手操盤，其上主要有閥位增減按鈕和閥位指示等。由于它是通過硬件的方式直接操作閥門控制VPC卡，而其閥位指示也由硬件卡給出，因而，只要VPC卡正常，在其它部分均故障或停電的情況下，仍可以實現對汽機進行手動控制。另外切手動和超速保護試驗按鈕也設計在硬手操盤上。

該機組為抽汽機組，抽汽壓力調節功能根據抽汽壓力給定值，調節汽機抽汽壓力。在供熱工況時，機組自動協調控制發電功率和抽汽壓力，發電功率和抽汽壓力值可分別設置，調壓不等率在0-10%范圍內連續可調。在電負荷控制與熱負荷控制間引入解耦控制。

控制系統的功能

1 運行方式程序控制啟動方式

在此方式下，操作員選定機組處于冷態、溫態、熱態等啟動狀態， DEH在上述狀態下的經驗啟動曲線，自動完成沖轉、低速暖機、過臨界、中速暖機、3000r/min定速、自動同期，等待機組并網。并網后，自動進入操作員自動方式，并自動帶初負荷。升速過程中的暖機時間也可根據現場情況，由運行人員進行干預。

操作員自動方式

由操作員設定目標轉速和變速率、保持/進行等，實現機組的沖轉、暖機、自動過臨界、3000r/min定速、同期等功能。并網時自動帶初負荷，并網后由操作員選定目標負荷、變負荷率等，進行升降負荷控制。

手動方式

當主控DPU和備用DPU均發生故障時，或重要I/O發生故障時，DEH能自動切到手動控制方式。在其它情況下，可由操作員由其它運行方式直接切換到手動方式。故障消除后可由操作員切回自動方式。手動方式下，由硬件直接控制閥門，并有硬件指示，保證在故障情況下實現對機組的控制。

運行方式之間的切換

程序啟動與操作員自動方式之間可相互切換。操作員自動與手動之間可相互切換。任何運行方式下均可切換到手動運行。

以上所有運行方式之間的切換均是無擾的。

2 磨擦檢查

DEH可根據需要進入磨擦檢查狀態。在此狀態下，DEH自動進行沖轉，按要求的升速率進行升速。當轉速到500r/min時，停3至5分鐘后，關閉調門，使汽機惰走。由電廠運行人員進行磨擦檢查。

磨擦檢查狀態可隨時中斷，直接進行升速。

3 超速試驗

在DEH控制下可分別進行超速保護試驗(103%及110%)，機械超速保護試驗。并記錄最高轉速。

103%動作時DEH關閉所有調門，110%動作時DEH關閉所有主汽門和調門。

4 同期

DEH提供同期接口。機組在3000r/min定速后，由DEH接收同期裝置增減信號控制轉速實現自動同期，同期速率可在線修改。

5 自動帶初負荷及負荷限制

機組并網后，DEH將自動帶0.5MW初負荷以防止逆功率運行，主汽壓不同閥門附加開度不同，并且有負荷限制功能。初負荷值可在線修改。

6 自動調節負荷

DEH可按運行人員給定的目標值及負荷變動率自動調節機組的負荷。控制負荷在允許范圍內波動，取調節級壓力控制作為功率控制的內環。功率回路及調節級壓力回路可由操作員進行投/切，回路投/切是無擾的。

7 手動負荷控制

在手動方式下，由操作人員操作閥門“增、減”鍵直接控制負荷升降。

8 具有后備手操功能

DEH系統出現故障時，系統自動切換到手動，由運行人員通過DEH后備硬手操盤操作閥門“增”、“減”鍵，通過伺服卡來控制閥門開度，維持機組運行。

9 機調壓TCP

DEH具有主汽壓控制功能，即DEH將機前蒸汽壓力控制在運行人員給定的目標值上。機跟爐時，機前壓力波動≤±0.15MPa。

10抽汽控制

10.1 抽汽回路投切

當機組并網，DEH在操作員自動并且負荷大于供熱允許投入的最低負荷才能投入抽汽，操作人員可投入該回路，該回路投入后如果負荷低于一定的允許值時，自動退出抽汽控制。當抽汽控制投入之后，高中低調門實現牽連調節，在牽連調節的范圍內操作人員增減負荷時，抽汽壓力基本維持不變。當操作人員增減抽汽壓力時，同樣保持負荷基本不變。

DEH投入抽汽控制后，調節級壓力回路不能投入。

10.2 抽汽回路調節

當機組投入抽汽控制，在操作員自動的情況下，運行人員可通過按“抽汽回路調節”按鈕來投切此回路。此回路投入后，抽汽壓力控制實現閉環調節，保證抽汽壓力的穩定。

當DEH檢測到抽汽壓力信號故障時會自動切除該回路，在故障未消除前無法該回路。

當該回路投入時，抽汽目標給定值跟蹤當前抽汽壓力值。

10.3 兩次抽汽調節回路可根據要求全部投入，也可只投一個回路；抽汽控制在牽連調節切除時，也可實現手動調節。

11 Runback功能

提供二個速率分別為50％/min和100％/min的快速降負荷的接口。

12 一次調頻限制

可根據需要決定機組是否參與一次調頻，不等率可調。

13 故障診斷報警

DEH可在線進行故障自診斷并給出報警，診斷可至通道級，并能判斷故障原因。當診斷到模板故障后，可在線進行更換，重要I/O故障時，自動切換手動運行和自動追憶打印。故障報警為聲光報警。

14DEH系統提供與TSI、DCS、MIS等系統的接口及相關硬件和軟件。

15 超速保護

當機組超速達到3090 r/min時，發出OPC指令，OPC電磁閥動作并立即關閉調節門抑制轉速飛升，自動控制機組在3000r/min穩定運行。

當機組超速達到3300 r/min時，發出110%超速指令并立即關閉主汽門和調節門抑制轉速飛升，跳機。由危急遮斷系統負責關主汽門，DEH-V系統負責關調門。

16 實現運行過程中的監視、越限報警、追憶和打印功能。

17 可以在工程師站進行在線參數修改，組態。

18 停機時可以進行仿真試驗。

19 DEH具有自動停機功能。

20 DEH具有遠方掛閘功能。

汽輪機主、輔機保護系統，簡稱ETS，它接收來自TSI系統及汽輪發電機組相關的報警和停機信號，通過ETS的邏輯保護卡進行邏輯運算、擴展處理，輸出至驅動繼電器，發出報警信號，動作停機電磁閥或停運輔機設備，達到保護汽輪機及輔助設備的目的。

ETS系統采用新華公司專用的邏輯保護卡（LPC）構成，由硬件實現的冗余保護系統。LPC卡直接插入DEH的I/O卡件箱中。ETS邏輯均由LPC卡實現，DPU不能更改LPC卡上邏輯，但可將LPC卡數據傳到DPU中，且對LPC上所有DI點實現SOE功能，便于事故分析。它雖與DEH一體，但邏輯由硬件實現（可冗余配置），既保證了可靠性，又能利用DCS的DPU、MMI完成ETS數據的顯示、處理。節省了設備投資。