大容量汽轮机组DEH系统介绍a

1、哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1 . 1 概概 述述 大容量大容量汽轮机组控制系统设计采用抗燃油汽轮机组控制系统设计采用抗燃油 独立油源数字式电液控制系统。数字式电液控独立油源数字式电液控制系统。数字式电液控 制系统制系统(DEH)(DEH)利用现代计算机技术实现对汽轮机利用现代计算机技术实现对汽轮机 组的控制，使其自动化水平得以大大提高。组的控制，使其自动化水平得以大大提高。 由于采用了计算机技术，全部控制逻辑均由于采用了计算机技术，全部控制逻辑均 由应用软件完成，丰富了控制功能、提高控制由应用软件完成，丰富了控制功能、提高控制 灵活性。灵活性。 哈尔滨汽轮

2、机厂控制工程有限公司 1 1. .2 2 数字式电液控制系统的构成数字式电液控制系统的构成 大容量汽轮机大容量汽轮机DEHDEH系统主要由三大部分及系统主要由三大部分及 相应接口部件电液转换器等组成相应接口部件电液转换器等组成 a.a.电控装置电控装置 b.b.人机界面人机界面 c.c.液压设备液压设备 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3 DEH系统介绍系统介绍 冗余的分布式处理单元冗余的分布式处理单元 输入输出模件、专用卡件输入输出模件、专用卡件 标准机柜标准机柜 应用软件应用软件 人机界面（工程师人机界面（工程师/ /操作员站）操作员站） 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3.1 D

3、EH DEH 控制系统方案控制系统方案 DEH DEH、ETSETS系统硬件选用系统硬件选用SIEMENS APPA3000SIEMENS APPA3000产品产品 （与（与DCSDCS一体化），一体化），DEHDEH、ETSETS与与DCSDCS一体化特点是：一体化特点是： 实现实现DEHDEH、ETSETS、DCSDCS系统的无缝连接系统的无缝连接 DEHDEH、ETSETS系统的备品备件与系统的备品备件与DCSDCS系统共享系统共享 有利于对系统维护有利于对系统维护 有利于技术人员对系统的理解和掌握有利于技术人员对系统的理解和掌握 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司负责采购哈尔滨汽轮机厂控制

4、工程有限公司负责采购DEHDEH、 ETSETS系统硬件并完成系统硬件并完成DEHDEH、ETSETS系统的系统设计、硬件组系统的系统设计、硬件组 态、软件组态、技术服务、现场调试、人员培训及售态、软件组态、技术服务、现场调试、人员培训及售 后服务。后服务。 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3.2 DEH1.3.2 DEH控制系统示意图控制系统示意图 EH G E H 机械超速与机械超速与 手动跳闸手动跳闸 ETS DEH 主蒸汽主蒸汽 GV4 RSV（4）IV（4） TV4 凝汽器凝汽器 凝汽器凝汽器 MSR(4)MSR(4) 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3.3 DEHDEH的基

5、本功能的基本功能 手动控制手动控制 操作员自动操作员自动 转速转速/ /负荷控制负荷控制 第一级压力第一级压力/MW/MW反馈回路反馈回路 阀位控制阀位控制 阀门管理和阀门试验阀门管理和阀门试验 超速保护控制超速保护控制(OPC)(OPC) 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3.3 DEHDEH的基本功能的基本功能 超速保护超速保护(103%)(103%) 主汽压力限制主汽压力限制 甩负荷预感逻辑甩负荷预感逻辑 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 1.3.3.13.3.1操作员自动（操作员自动（OAOA） 操作员自动是系统正常的运行方式，它包括以操作员自动是系统正常的运行方式，它包括以 下功能：

6、下功能： 转速转速/ /负荷目标值和设定值的产生负荷目标值和设定值的产生 启启/ /停过程中的转速控制停过程中的转速控制 同期后负荷控制同期后负荷控制/ /主蒸汽压力控制主蒸汽压力控制 RunbackRunback功能功能 负荷高负荷高/ /低限低限 操作员可调的主蒸汽压力限制与阀位限制操作员可调的主蒸汽压力限制与阀位限制 阀门试验阀门试验 阀门管理阀门管理 远方控制远方控制 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 2 ETS系统系统 G ETS 凝汽器凝汽器 手动打闸手动打闸 或或 MSR(4) LP1LP1LP2LP2LP3LP3 GV(4) RSV（4） IV（4） TV(4) LP4LP4HP

7、HP 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 2.1 2.1 ETSETS系统跳机项目系统跳机项目 低润滑油压低润滑油压 低低EHEH油压油压 低真空低真空 轴向位移大轴向位移大 超速超速 低压缸排汽温度高低压缸排汽温度高 轴振动大轴振动大 相对膨胀大相对膨胀大 DEH DEH 电源故障电源故障 手动停机手动停机 远控跳闸远控跳闸 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 ETS系统构成系统构成 跳闸控制块跳闸控制块: :包括跳闸电磁阀及状态压力开关包括跳闸电磁阀及状态压力开关 跳闸试验块跳闸试验块: :包括跳闸电磁阀及状态压力开关包括跳闸电磁阀及状态压力开关 3 3个安装于盘车位置的专用转速探头个安装于盘车位

8、置的专用转速探头 ETSETS机柜机柜:1:1套冗余电子控制器套冗余电子控制器; ;用于完成用于完成ETSETS系系 统逻辑及统逻辑及I/OI/O处理的电子硬件处理的电子硬件 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 危急跳闸控制块危急跳闸控制块 P1 63-1/ASP 63-2/ASP P2 20-1/AST 20-3/AST 20-2/AST 20-4/AS4 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 试验块（试验块（3 3种）种） F1 63-1/LBO 63-3/LBO 20-2/LBO 63-2/LBO 63-4/LBO F2 F U 20-1/LBO 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 电超速跳闸电超速跳

9、闸 Backupswitch Rootswitch 继电器柜 快速 以太网柜 1#控制柜 主控 2#控制柜 ETS 盘车装置 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 硬件介绍硬件介绍 DCS,DEH, ETSDCS,DEH, ETS控制系统一体化解决方案控制系统一体化解决方案 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 DEH DEH机柜布置图机柜布置图 SIEMENS TELEPERM XP 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 DEHCBA0

10、2 x xx x x x x x x x x x x x xx x x x x x xx xx xx xx x xx xx xx x xx DEHCBA01 SIEMENS TELEPERM XP SIEMENSSIEMENS SIEMENS x x x xx x x SIEMENS xx xx x xx x xx x x x x xx x xx x x xx x x SIEMENS ETSCBA01 SIEMENS TELEPERM XP SIEMENSSIEMENS 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 姆欧的新项目姆欧的新项目 SIEMENS TE

11、LEPERM XP DEHCBA03 SIEMENS TELEPERM XP 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 汽轮机汽轮机DEHDEH 控制控制系统系统概概貌图貌图 工程师站，操作员站，自动化系统工程师站，操作员站，自动化系统 +. & C 机柜机柜 AS417H PROFIBUS-DP ET200M 振动测量振动测量 SIEMENS xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x FM458 B FM458 A SIEME

12、NSSIEMENS SIEMENS xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x SIEMENS xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x xx xx xx x 位置反馈位置反馈LVDT s ADDFEM 操作员站操作员站 工程师站工程师站 n1 ， n2,n3 n1n

13、2n3 LVDT 转换模件转换模件 伺服控制伺服控制 转速测量转速测量 +. 控制室控制室 现场信号现场信号 接DCS工厂总线 MPI接口 OSM接口 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 DEH自动化系统自动化系统结结构构 冗余冗余417H, FM 458 和和 ADDFEM 姆欧的新项目姆欧的新项目姆欧的新项目姆欧的新项目 ET200M PROFIBUS DP x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x

14、 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 姆欧的新项目姆欧的新项目 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

15、x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x PROFIBUS DP ADD FEM ADD FEM 冗余的自动化系统冗余的自动化系统 Profibus DP(12 Mbit/s) ADD FEM(DEH控制专用的输控制专用的输 入输出模块入输出模块) ET200M( SIEMENS标准输入标准输入/ 输出模块输出模块) 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 数字式伺服控制数字式伺服控制FM458 FM458 和和 ADDFEMADDFEM FM458 A SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

16、 x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 冗余的冗余的 PROFIBUS DP FM458 B SIEMENSSIEMENS ADD FEM1 AS400H A AS400H B SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x x x x x x x x

17、x x x x x x x SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x FM458 B 0/4.20mA +/- 30mA LVDT 信号转换组件信号转换组件 0/4.20mA LVDT 1A 伺服阀线圈伺服阀线圈 AO AO AO 数字式伺服控制数字式伺服控制 超高速超高速FM458 CPU 0.1ms循环周期循环周期 超高速超高速I/O ADDFE

18、M I/O信号可灵活配置信号可灵活配置 M 一一 X PID 线圈线圈 2 线圈线圈 1 位置设定位置设定 LVDT 1 LVDT 2 +/- 30mA +/- 30mA +/- 30mA AO LVDT 1B 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 冗余的转速测量冗余的转速测量FM458 FM458 和和 ADDFEM ADDFEM FM458 冗余的冗余的 PROFIBUS DP FM458 B SIEMENSSIEMENS 400 400 FM458 B 计数脉冲的技术数据：计数脉冲的技术数据： 每个每个ADDFEM带带 3通道输入通道输入 最高频率最高频率: 20KHZ 精度精度: 0.01%

19、 采样周期采样周期 : 2ms 冗余的冗余的FM458 3 通道转速测量通道转速测量 SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ADD FEM Channel 1 SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx

20、x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x SIEMENS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Counter Input ADD FEM Channel 2 ADD FEM Channel 3 Counter Input Counter Input Turbine trip Solenoid valv

21、es ops relay logic 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 多种类型信号输入输出多种类型信号输入输出AS417H AS417H 和和 ET200MET200M 冗余冗余 PROFIBUS DP SIEMENSSIEMENS ET200M 1 FM458 B mA/V/TC/RTD ET200M 2 ET200M 3 冗余的冗余的 AS400H 多种类型输入多种类型输入/输出信号输出信号 mA/V/TC/RTD mA/V/TC/RTD 现场设备现场设备 现场设备现场设备 现场设备现场设备 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 西门子最新技术结晶西门子最新技术结晶: : FM458 FM458

22、 超高速处理器超高速处理器 功能强大的功能强大的FM458处理器用于高速的处理器用于高速的 汽轮机控制汽轮机控制 高性能闭环控制和运算处理 高速响应能力用于转速控制和紧急遮 断 高分辨率用于位置控制 128 MHz,64 64bit RISC 浮点处理器 最小循环周期 0.1 ms , 一般为 0.5 ms. 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 DEH DEH输入输出接口输入输出接口 性能卓越的性能卓越的ADDFEMADDFEM DEH专用控制接口模块专用控制接口模块ADDFEM 16 通道数字量输入 8 通道模拟量输出，4-20mA 12 通道模拟量输入,4-20mA,+/- 30mA可任意设置

23、 3 通道脉冲量输入 15 通道数字量输出 冗余的Profibus DP 接口,支持12M/S 通信速率 完善的自诊断功能 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 3 TSI3 TSI系统设计方案系统设计方案 TSITSI构成原理图构成原理图 TSITSI测点示意图测点示意图 TSITSI系统功能系统功能 TDMTDM系统功能系统功能 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 TSI构成原理示意图 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 TSI系统测点示意 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 转速和零转速的测量转速和零转速的测量 轴向位移的监测轴向位移的监测 偏心监测偏心监测 高、低压胀差监测高、低压胀差监测 轴瓦振动监测

24、轴瓦振动监测 轴相对振动监测轴相对振动监测 轴绝对振动监测轴绝对振动监测 热膨胀监测热膨胀监测 键相监测键相监测 TSI系统功能 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.1转速和零转速监测 转速表提供了对轴的旋转速度进行连续监 测的功能。转速表接收涡流探头的信号，然后 以每分钟的转速（RPM）方式计算出来。当转 速降到零转速时，将发出一个联锁信号给自动 盘车装置，用来启动盘车。 l 信号 输入：两个涡流传感器信号 l 每转事件数：60 l 满量程范围：0 5000 RPM可调 l 输 出： +4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.2轴向位移监

25、测 轴向位移监测是用来间接监测汽轮机推力轴 承磨损情况的重要监测项目。轴向位移监测的 主要目的就是为了保证消除机组转子和定子之 间的轴向摩擦，当被监测的轴向位移超过正常 工作范围达到一定数值后，首先发出报警信号， 提醒运行人员进行检查处理，若轴向位移继续 增加到某一危险数值时，监测器将发出危险信 号，迫使汽轮机停机。 信号 输入： 4个涡流传感器信号输入。 信号灵敏度： 4V/ mm。 满量程范围： -20+2 mm 输 出： +4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.3偏心监测 汽轮机在启动冲转前必须查证转子的弯曲情况， 如果弯曲程度达到某一界限值时是不允许

26、启动汽轮机 的，这样就要低转速盘车，使转子的四周温度均匀， 逐渐减小大轴弯曲程度，使之达到启动汽轮机组的必 要条件。偏心监测器使用从偏心传感器和键相传感器 的输出信号来测量偏心值。 信号输入：涡流传感器信号输入 信号灵敏度：8V/ mm 满量程范围：峰峰值 0-500m。 频率 范围：峰峰值：1到600rpm（0到10Hz）； 输 出：+4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.4 高、低压胀差监测 汽轮机在启动、暖机、升速以及停机过程中，或在运行 中工况发生改变时，都可能由于温度变化而引起转子和汽缸 之间产生不同的膨胀，若此膨胀的差值超过了轴封及动、静 叶片间

27、正常的轴向间隙时，就会使动、静部件发生摩擦，引 起机组强烈振动，以至造成机组损坏事故。相对膨胀监测的 主要目的就是避免转子和高、低汽缸之间产生过大的膨胀差， 当由于某种原因产生的胀差值达到一定界限时，监测器就会 发出报警信号提醒运行人员，采取措施减少差值，若胀差继 续增大达到危险状态时，监测器发出危险信号迫使汽轮机停 机。 满量程范围： 50mm 信号 输 入：LVDT，接触式测量 信号 参数：与所选一次元件的型号相对应 输 出：+4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.5轴瓦振动监测 汽轮机在启动和运行中，产生不正常的振动是较普 遍的现象，而且是一个严重的问

28、题， 振动过大会造成机组的损坏，甚至酿成严重的事故。 为了使机组在启动和运行中能安全经济的运行，必须 在每个轴承上监测轴承的绝对振动，轴承绝对振动的 幅值能准确地反映出机组安装及调试的优良程度。轴 承绝对振动监测采用机械的灵敏的速度传感器，对速 度进行测量，监测器对速度信号进行电子积分，获得 的为峰峰值。 信号输入：12个振动速度传感器输入 信号参数：30mv/mm/s 满量程范围：0200m 输 出：+4 +20 mA（负载电阻600） 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.6轴相对振动监测 在汽轮机启动及运行过程中，大多数振动问题或故 障都与转子有直接的关系，因而直接 从

29、转子运动中去监测和发现振动故障，这比局限于轴 承座或机壳的振动信息更为直接和有效。通过两个相 互垂直安装的探头（X向和y向）监测出的数据（其中 Y向的相对振动由轴的绝对振动中取出），直接送入 故障诊断系统，可非常简捷地判断出机组所产生的问 题。如：转子不平衡、动静碰磨、径相摩擦等都可通 过大轴相对振动的监测判断出来，为及时排除故障节 省了大量的时间。 信号输入：24个电涡流传感器输入 信号灵敏度：8.0V/ mm 满量程范围：0500m 输 出：+4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.7轴的绝对振动监测轴的绝对振动监测 在汽轮机的轴承箱上（Y向）安装有复合振

30、动测量装置，一个 瓦振和一个轴振动信号同时接到复合振动测量模块中，经过矢量 的运算后，输出轴相对于大地的绝对振动峰峰值。 信号 输入：趋近式电涡流传感器输入 及振动速度传感器。 信号灵敏度：8.0V/ mm，30mv/mm/s 满量程范围：0500m 精 度：一般为满量程刻度的0.33，最大为满量程刻度的1 。 输 出：+4 +20 mA，可输出一路轴振和一路绝对振动 测点数量：轴振11个，瓦振11个 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.8热膨胀监测 汽轮机在启动过程中，随着转速的上升，进汽量的 加大，汽缸温度缓慢上升，这时汽缸开始膨胀，如果 汽缸受热不均匀，就会出现扭胀的

31、现象，这就需要进 行暖机运行，当扭胀现象消失时方可继续冲转。机壳 膨胀监测器再机组两侧连续监测汽缸的膨胀，监测器 使用的信号采用安装在汽缸两侧的两个线性差动传感 器（LVDT），LVDT可以定向，所以汽缸膨胀是朝着 LVDT。 信号输入：2个LVDT输入 满量程范围：050mm 输 出：+4 +20 mA 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 监测系统的功能 3.3.9键相测量 键相位（K）输入是指轴每转动一周发生一次事 件的标记 。 TSI有专用的键相测量模块，将测量的信号送给偏 心测量模块计算峰峰值；键相信号在振动分析系统 中也不可缺少，通过相位角，可计算出转子的频普、 各个角度的振动值，并可进

32、行振动分析和故障诊断。 信号输入：1个涡流探头输入 信号灵敏度：8.0V/ mm 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 3.4 振动的故障诊断与分析 故障诊断与分析系统（简称TDM）是具有采集启 动/停机数据能力的系统。在机组稳态和瞬态（启动 和停机）运行的条件下，可自动采集并处理振动和过 程数据。TDM是以PC机为基础的，它直接联到监测系 统的框架上，PC机可采集、储存、显示并以不同的格 式打印出机组的数据及图形。 由于在汽轮发电机组的11个轴承上都安装有两个 相互垂直的观察轴振的涡流探头，因此通过PC机，把 数据传到采集数据的计算机中去，就可通过显示软件 来显示数据或图形 哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司 振动的故障诊断与分析 3.4.1 TDM的基本功能： 数据管理：系统能自动存储有关数据，并根据需要组成历史 数据库、事件数据库、原始数据库、特征数据库等用户所需 的数据库 趋势分析：能够分析任一个或多个参数相对某参量的变化趋 势，横轴和纵轴可任一选择。 事故追