淺析軟邏輯實現汽機的甩負荷試驗

羅揚曙 劉友寬 董均宇 劉 升

(1.云南電力技術有限責任公司，云南 昆明 650051;2.云南電力試驗研究院 (集團)有限公司電力研究院，云南 昆明 650217)

1 前言

汽機甩負荷試驗主要目的是考驗整個系統的穩定性，汽機轉速控制的動態超調量、過度過程調整時間等動態特性。當機組脫網后對汽機DEH系統的OPC動作、調門快關時間要求非常高，若機組脫網后OPC電磁閥和調門不能迅速動作和關閉，會造成汽機轉速飛升超過110%，超速保護動作，造成試驗失敗。大部分DEH系統的OPC功能設計都增加了繼電器硬回路，油開關動作后通過繼電器中轉，一路進DCS系統，另一路直接動作OPC電磁閥，保證調門迅速關閉，達到轉速控制的目的。DCS和DEH采用的MAXDNA系統實現一體化控制。DEH系統未設計OPC動作硬回路，直接采用DCS出口動作OPC電磁閥，而DCS邏輯塊的正?？刂浦芷跒?00ms，如果不修改對應模塊的控制周期，經過DCS多重邏輯判斷實現的甩負荷試驗將不能成功完成。

2 可行性分析和驗證

汽機甩負荷調門關閉時間是指從油開關動作到調門開始動作時的延遲時間，再加上調門的凈關閉時間。根據汽機甩負荷后動態最高飛升轉速公式 ［1］:

式中 λ—甩負荷時負荷下降的百分數。

T1、T2—油動機的滯后時間和關閉時間，s。

Ta—轉子飛升時間常數。

Tv—蒸汽容積時間常數。

n0—額定轉速，r/min。

可知，飛升轉速與調門油動機的延遲時間和凈關閉時間密切相關。延遲時間是指油開關跳閘至調門開始關閉前的時間，是試驗時必須控制的時間，在此時間內，汽輪機保持甩負荷前的進汽量，因此應盡可能減小此時間內中間環節各部件時間常數，減小滯后時間，才能達到控制飛升轉速的目的。下面分析一下本臺機組延遲時間環節:

1)油開關動作到DCS DI(數字量輸入)卡件的時間，油開關信號未經過中轉，為信號線路轉遞時間，時間很小，大約在40 ms以內;

2)DCS出口到OPC繼電器動作到OPC電磁閥動作時間，繼電器動作需要大約是40ms，電磁閥動作時間也基本相同，總共時間為80 ms;

3)經過DCS處理的延遲時間，包括硬件掃描時間和邏輯組態控制周期，信號回路如圖1所示:

圖1 信號回路

DIB和DOB為系統硬件入口和出口，功能模塊和DTAG為邏輯組態塊，控制周期參數都可以進行修改，但是控制回路中有漏改的大控制周期模塊，會占用較大的延遲時間，難于滿足試驗時間要求，所以必須經過試驗方法測算出經過DCS系統的時間，從而估算出此滯后時間，確定試驗可行性，以保證試驗安全進行。

本臺機組油開關動作進入DIB到邏輯OPC保護動作DOB出口經過了如圖2所示的甩負荷邏輯判斷。

圖2 DCS的甩負荷OPC保護邏輯

試驗時，取兩個數字量SOE輸入點，一個數字量輸出點。輸出點模擬OPC動作信號，此輸出點接至輸入2上作為其輸入。短接輸入1，模擬脫網信號，此信號經過DCS以上邏輯判斷后由DO卡件輸出到輸入2上，記錄兩個試驗輸入點1、2的SOE時間，即可近似算出機組脫網后經過DCS系統的延遲時間。試驗分為四組，每組四次求出平均值:第二、三組把甩負荷邏輯各功能模塊放在組態同一組級下，第一、四組把甩負荷邏輯各功能模塊放在組態不同組級下，第二、四組所有塊SvcTimeBase屬性改為Critical(相當于塊掃面時間為40ms)，第一、三組改任一個為Normal(相當于掃面時間為500ms)，根據DCS SOE記錄得到表1所示的延遲時間數據。

表1 DCS的甩負荷邏輯延遲時間記錄表

根據試驗及表1分析得出以下結論:

1)組態所有涉及到影響OPC動作邏輯塊SvcTimeBase屬性必須改為Critical;

2)卡件DIB/DOB掃面時間屬性必須設置為Critical;

3)邏輯塊應放入同一組級下，可以減少滯后時間環節;

組態時所有涉及甩負荷邏輯功能塊放入同一組級下，SvcTimeBase屬性須設為Critical。根據靜態試驗得出甩負荷的整個滯后時間約為250 ms。

3 試驗過程

根據試驗結果，可以進行50%與100%甩負荷試驗。試驗進行前，首先檢查外圍硬件:檢查繼電器和OPC電磁閥驅動電源，保證DCS出口后繼電器和電磁閥能可靠動作;第二，再檢查DCS甩負荷邏輯，逐一檢查修改各功能塊SvcTimeBase屬性為Critical，注意DIB、DOB的修改，不能遺漏。另外，本套DEH系統設計有通過伺服驅動卡快關回路，能使伺服卡調門指令快速回零，達到快關的雙重保護之目的，所以此快關回路邏輯功能塊的控制周期也需進行相應修改。最后根據甩負荷試驗程序完成甩前準備工作，投切相應保護和聯鎖。

4 結論

2×300MW CFB機組第一臺機組的甩負荷試驗由DCS系統軟邏輯成功完成。50%甩負荷試驗，汽機的最大飛升轉速為3069rpm，油開關動作到 DCS DI點 OPC動作的時間為 100.95ms，OPC動作出口到調門開始關閉的時間為69.20ms，調門凈關閉時間65.00ms，故脫網到調門關閉總時間為235.15ms;根據50%甩負荷試驗各項指標均滿足要求，進行100%甩負荷試驗，汽機的最大飛升轉速為3199 rpm，油開關動作到DCS DI點OPC動作的時間為90.33ms，OPC動作出口到調門開始關閉的時間為69.00ms，調門凈關閉時間197.50ms，脫網到調門關閉總時間為356.83ms。隨著DCS軟硬件技術的不斷發展，DCS系統各項功能得到快速的提升，通常對時間要求比較高的汽機甩負荷試驗，都能直接通過DCS系統較好的完成。

［1］王文營，李士軍，王建.汽輪發電機組甩負荷試驗的分析探討 ［J］.河北電力技術，2004，(3).

［2］沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理［M］.北京:水利電力出版社，1991.