DEH-NK技术说明书

1、 DEH-NK系列汽轮机综合控制系统技术说明书 DEH-NK系列汽轮机综合控制系统(DEH、ETS、TSI)技术说明书南京汽轮电机（集团）有限责任公司南京科远控制工程有限公司1前言近年来随着计算机技术的发展及用户对自动化要求的不断提高，中小汽轮机（特别是抽汽机组及联合循环机组）也陆续开始应用数字电液控制系统。中小汽轮机以供热机组为主，从控制系统角度讲即调节系统为多变量控制系统，采用液压调节系统其控制品质不高，例如热电负荷调节产生耦合，自整性不够，调节系统仅为比例调节，调节精度不高，超调量大，调节时间过长，高低压油动机不同步等，且调节参数制造厂内一经整定后，现场很难改变，这在抽汽汽轮机中尤为突出

2、，用户运行使用难度大；全液压调节机组由于只能实现比例调节，同时同步器调节范围有限（一般96%-106%），在高压机组（50MW以内9MPa进汽参数）常出现滑参数启动整定的调节参数不能满足额定初终参数下运行需要，例如表现为加不满负荷或减不完负荷。与传统的液压控制系统相比，数字电液控制系统由于使用数字计算机技术为基础作为调节器来实现回路变量调节和系统静态自整等，控制规律及参数（如解藕系数等）用软件实现，精确度高，能够实现完全静态自整，采用比例积分及微分（PID）调节器，使系统静态和动态性能都得到很大的改善，使得系统的过调量下降，稳定性增强，过程时间缩短。DEH_NK汽轮机控制系统，由计算机控制部分

3、和EH液压执行机构组成。DEH_NK控制系统包括数据采集（DAS）、数字电液调节系统（DEH）、汽机跳闸保护系统（ETS）和汽轮机安全检测系统（TSI）,采用以CRT为中心的操作和控制方式。DEH_NK控制系统设置有完善的系统引导，操作员站上电后，系统无需运行人员干预即可正常启动至控制画面,由于对系统所有热键都进行了可靠的屏蔽，因此，不应进行任何使系统退出的尝试。DEH_NK系统结构组成主要包括冗余电源、二对控制器DPU、I/O卡件（AI卡件，PI卡件,AO卡件，DI卡件，DO卡件，后备手操盘）、端子板（伺服放大，超速保护，振动，差胀，轴向位移，OPC等）、一台操作员站（包括打印机）。操作员站

4、与控制器DPU通过数据高速公路相连，I/O卡与控制DPU之间，通过无源底版相连，当控制器DPU以上的设备发生故障时，均可由后备手操盘直接控制阀门位置，手动/自动之间的切换，对系统的控制来说均是无扰的。在自动情况下，操作员主要通过操作员站的鼠标和键盘，进行各种控制操作和画面操作，操作员指令传到控制DPU，由I/O卡执行输出控制。型号说明：DEH-NK-A-B-C-D-E-F-G-H参数说明：A：1-冷凝 2-单抽 3-双抽 4-背压 5-抽背B：1-DEH 2-DEH+TSI 3-DEH+ETS 4-DEH+TSI+ETSC：1-无工程师站 2-有工程师站D：1-无手操盘 2-有手操盘E：1-2

5、5MW以上 2-25MW或25MW以下F：1-单LVDT 2-双LVDTG：1-玻璃柜 2-铁柜H：-设计序号2.DEH-NK汽轮机数字电液调节系统功能简述 汽机复位（挂闸）：通过操作员站控制复位电磁阀，建立安全油压，为汽机启动创造条件。 手动/自动升速/经验曲线选择。 摩擦检查。 在DEH控制下进行电超速保护试验、机械超速保护试验。 自动同期(提供与同期装置的接口)。 机组并网后，DEH将自动带初负荷以防止逆功率运行，并且有负荷限制功能。 DEH可按运行人员给定的目标值及负荷变动率自动调节机组的电负荷。 抽汽压力控制及限制。 低真空保护。 可根据需要决定机组是否参与一次调频。 系统留有协调控

6、制接口，接收CCS指令。 故障诊断报警。 OPC超速保护（103nH，关调门；110nH，关所有阀门，停机）。 Runback功能。 进行主汽门、调门活动试验。 和其它系统（如DCS）具有良好接口。 与外部通讯（RS-232，Modbus RTU）。3.DEH-NK汽轮机数字电液调节系统的技术指标 转速控制范围：4.3 转/分3500转/分，精度(±1转/分)； 负荷控制范围：0115，精度0.5%； 转速不等率：36连续可调； 升速率控制精度：(1 r/min); 甩额定负荷时转速超调量：( 7额定转速)； 调节系统的迟缓率 0.2%； 抽汽压力不等率：010； 系统平均无故障时间

7、：MTBF>20000小时； 系统可用率：99.9%。 共模抑制比应90dB，差模抑制比应60dB。 DEH系统能接受与电气共用全厂接地网而不必设置专用接地网，接地电阻小于5欧。 DEH系统能在环境温度050、相对湿度1095%(不结露)的环境中连续运行。 整套DEH系统的电源要求为：两路220VAC，5A。4、DEH-NK汽轮机数字电液调节系统主要功能4.1、DAS功能DEH系统的操作员站的基本功能如下： 监视系统内每一个模拟量和数字量 显示并确认报警 显示操作指导 建立趋势画面并获得趋势信息 控制驱动装置 自动/手动控制方式的选择 调整过程设定值和偏置等CRT画面对键盘操作指令的响应

8、时间：一般画面不大于1S，复杂画面不大于2S。CRT画面上数据的刷新周期小于1s。调用任一画面的击键次数，不多于二次。趋势曲线 DEH-NK控制系统对趋势曲线的数量没有限制，可以对所有的I/O测点都设置趋势曲线显示。棒状图 将测点用垂直棒状排列在一起、形象显示数值大小和越限情况，每个棒均有刻度比例尺和越限标记，用不同颜色区别正常与越限。4.2、自动控制系统（DEH）4.2.1、转速控制和程序启动方式 机组并网前，控制系统工作在转速控制运行方式，此时，压力、功率调节器处于跟踪状态。系统升速可有三种方式：就地启动、高调门手动启动、高调门曲线启动。三种启动方式互为闭锁，即在某一状态下，机组只能由其中

9、一种方式启动。就地启动时，自动主汽门、高压调门、中压调门全开，电动主汽门关闭，靠手动调整电动主汽门的旁通门升速。待转速到2800转时，切换到高调门手动启动，此时电动主汽门打开，高调门开始关，中调门仍全开。高调门手动启动时，电动主汽门、自动主汽门、中压调门全开，高调门全关。由操作员输入目标值及升速率，DEH靠调节高调门的开度控制转速；操作员也可通过微调按钮微调转速和速率。高调门曲线启动与高调门手动启动相似，不同处为目标值与升速率不需人工输入，操作员仅需根据当前热状态选择某条曲线启动即可；操作员也可通过微调按钮微调转速和速率。转速控制回路能保证自动地迅速冲过临界转速区。汽机并网后，根据需要通过主蒸

10、汽调速汽门控制汽机功率或蒸汽压力。DEH系统具有与自动同期装置的接口, 借助于自动同期装置，进行发电机自动同步调节，使汽轮机转速与电网频率相适应，从而实现发电机的自动同步并网，或由操作人员在同期指示器的帮助下同步并网。DEH接收自动同期装置送来的同期增减信号对转速的目标值进行增减(收到增减上升沿一次，目标值增减一转)，以使机组输出的频率、相位等参数与电网一致，达到并网的要求。另外，DEH具有假同期试验功能，以便检查自动同期系统的可靠性及准确性。CRT设置的目标转速上限为3050rpm,做103%超速试验时目标转速自动设置为3092rpm，做110%超速试验时目标转速自动设置为3302rpm，做

11、机械超速试验时目标转速自动设置为3362rpm。OPC组件正常的OPC定值为3090rpm，做110%超速试验时（盘内超速试验切换为110%超速试验位置），转速设置上限3302rpm，做机械超速试验时（盘内超速试验切换为机械超速试验位置），转速设置上限3362rpm。4.2.2、功率控制方式机组并网后，机组运行情况良好时，通过面板选择功率控制运行方式。此时，功率调节器投入自动，压力调节器处于跟踪状态，转速调节器跟踪并网前的调门开度。4.2.3、主汽压力控制方式当要求由DEH系统来实现机组协调控制和汽机跟随方式下的汽压调节任务时，系统中设置的主汽压力控制回路，根据给定与主汽门前压力的偏差调节汽阀

12、开度维持主汽压力稳定。4.2.4 阀门试验和阀位限制为保证发生事故时阀门能可靠动作, DEH系统具备对调门进行在线试验的功能，包括调门的严密性试验和活动试验。做调门严密性试验验时，调门全关，主汽门全开。这些试验均通过操作员站的CRT，专门试验画面软手操进行。在进行阀门在线试验时, 汽轮机的运行不受影响。DEH_NK系统还提供了阀位限制和拉阀试验功能，在正常运行过程中操作员可以设定修改高调门、中抽门和低抽门的最大开度。拉阀试验功能提供了调门的整定功能。4.2.5 超速保护功能当汽轮机转速超过额定转速的103时，系统快关调门，当转速达到额定转速的110时，超速保护系统发出指令，关闭高压主汽门、中压

13、主汽门以及全部调门停机。硬件超速保护应与软件超速保护、液压伺服系统相互配合，防止控制转速震荡变化。在做软件超速保护功试验时需要和安装在控制机柜上的超速保护开关配合使用。如开关打在中间位置，则硬件超速保护装置的转速设定为3090转（103%）和3300转（110%）；做软件超速试验时需把开关拨到左边（110%），则硬件超速保护装置的转速设定抬高到3302转；做机械超速保护试验需把开关拨到右边（机械超速），则硬件超速保护装置的转速设定抬高到3362转。4.2.6 甩负荷保护运行中的汽轮机由于电力系统故障导致发电机跳闸或电网解列时，DEH系统立即关闭高压调节阀和中、低压调门，并在延时一段时间后，再自

14、动将高、中、低压调节阀重新开启，维持汽轮机在同步转速下空转，保证汽机能迅速重新并网。当DEH接收到DCS来的Runback信号，系统自动把负荷降低到事先的设定值。4.2.7 超速试验超速试验分103%超速试验、110%超速试验和机械超速试验。DEH系统提供在正常运行情况下操作人员进行103超速试验和110超速试验的手段，用以判断超速保护系统功能是否正常。103%超速试验和110%超速试验均通过操作员站的CRT上软手操键来完成。4.2.8、控制回路联锁保护机组的局部故障时闭锁负荷增 当发生下述之一情况时闭锁负荷增电功率达上限；主汽压力达上限；当发生下述之一情况时负荷减（调门关）主汽压力达下限；汽

15、压保护回路在转速和功率调节方式时，转速或负荷指令改变后，调速汽门动作，必然引起主汽压力变化，为避免机前压力变化过大，设置了汽压保护回路，限制机前压力在设定的压力范围内变化。当汽压保护回路投入，转速和功率调节自动切到跟踪状态，跟踪高调门开度。当主汽压力达到设定上限值，负荷闭锁增；当主汽压力低于设定下限值，关调门，直到主汽压力回到设定范围。功率回路的一次调频信号DEH_NK系统设置了一次调频回路。当一次调频投入，在设定的转速变化范围内系统将自动改变一部分负荷，以适应电网频率的的变化。4.2.9、抽汽压力控制及限制。在机组满足投入抽汽运行条件时，运行人员可通过操作员站投入抽汽压力控制，通过抽汽压力反

16、馈，控制抽汽阀的开度。同时通过解耦控制，在抽汽量变化时满足机组电负荷基本保持不变，在发电量变化时满足抽汽量基本保持不变。4.3、汽机跳闸保护系统（ETS）当下列任一情况出现时，ETS发出汽机跳闸指令，同时发出报警信号并在汽机监视保护系统操作面板上应有首跳闸原因显示及记忆。汽机转速>3300转/分轴向位移过大胀差过大润滑油压0.02MPa（三取二）支持轴承温度>75（或）推力轴承担温度>75（或）凝汽器真空低于0.06MPa（三取二）发变组故障手动停机保护其他 当ETS动作时，立即关闭自动主汽门、调速汽门和抽汽调门。4.4、汽轮机安全检测（TSI）电涡流传感器、磁电式振动传感器

17、、差动变压器或差动电感传感器和磁电式转速传感器直接输入DEH-NK系统，而无需经过二次仪表。监测仪表系统，在汽机盘车、启动、运行和超速试验以及停机过程中，可以连续显示和记录汽轮机转子和汽缸机械状态参数，并在超出预置的运行极限时发出警报，当超出预置的危险值时使机组自动停机。5DEH-NK汽轮机数字电液调节系统电子部分构成整套系统DEH-NK汽轮机调节系统由DEH系统的电子部分和液压系统两大部分组成。5.1. DEH系统的电子部分DEH系统的电子部分包括操作员站（含打印机和软件）、分散处理单元（也称控制器）、I/O卡件、通讯网络、控制机柜和就地传感器组成。 5.1.1 操作员站 操作员站一般包括一

18、台21 CRT显示器，一台操作员站工业用PC机，一个操作键盘和鼠标，操作员站通过冗余的通讯处理模件，与DEH系统的冗余数据高速公路相连。所供CRT有256种颜色，具有高分辨率，为1280×1024象素，操作员站处理器中有足够的永久性存储器，以存贮程序和图象。随DEH系统提供一台带微处理器的A3幅面的彩色喷墨打印机，彩色喷墨式打印机具有拷贝任何视频画面的能力。5.1.2分散处理单元执行控制和逻辑功能的全部的处理器模件均冗余配置,一旦某个工作的处理器模件发生故障，系统能自动地以双向无扰方式，快速切换至与其冗余的处理器模件，并在操作员站报警。处理器模件中的存储器采用FLASHRAM,无需电

19、池作为数据存储的后备电源.重要数据采用电擦除存取存储器(EEPROM)，能永久保存。DEH采用冗余处理器模件，切换时间小于20ms。保证控制和保护功能不会因冗余切换而丢失或延迟。整套系统配置两对冗余控制器。为保证DEH系统运行的可靠和留有扩展的余地，处理器的CPU负荷最忙时不大于50%，处理器的内部存贮器有50%的余量，外部存贮器占用容量不大于40%。模拟量控制的处理器模件完成闭环控制的最大执行周期不大于200ms；对需快速处理的模拟和开关控制回路如转速等，其执行周期不大于100ms执行一次，并确保DEH系统的响应速度满足其控制要求。控制器参数：存储温度：-25°C-85°

20、C运行温度：0-50°C相对湿度：5-95%不结露 抗辐射规范：EN50081-2 抗干扰规范：EN50082-2设备安全规范：EN61010 (1993)隔离规范：BS4743 抗震动规范：符合IEC1131-2抗冲击规范：符合IEC1131-2电源冗余控制器冗余网络冗余具有电源、通讯、看门狗、运行、后备指示 RAM：512Kbytes EPROM：2Mbytes 策略存储于EEPROM 复位、同步按钮带电插拔/更换电源：24VDC，范围：18-36 VDC 功耗：15W 看门狗继电器：接点容量：24VAC/DC，0.5A， 接点隔离：30VAC或60VDC CPU保险： 6.3A

21、, 20 × 5mm RS422/RS485：线路阻抗：120-240双绞线 线路长度：1220m/9600bits/sec 连接设备数量：16 个 5.1.3 I/O卡件（1） 每个I/O卡件的点数不超过8点，提高系统的分散性和可靠性。（2） 卡件提供信号断线和短路检测功能, 这一功能在每次扫描过程中完成。（3） 所有数字量输入模件都有防抖动滤波处理。（4） 采用相应的手段,使I/O模件能自动地和周期性地进行零飘和增益的校正。（5） 转速测量有三重冗余的转速测量组件，超速保护执行时间不大于20ms，103%超速保护和转速控制测量元件相互独立。（6） 冗余输入的信号的处理, 由不同的

22、模件来完成，伺服阀的控制通道冗余配置。（7） 每一点控制模拟量输入/输出有一个独立的D/A转换器，每一路电阻输入都有单独的桥路。（8） 在整个运行环境温度范围内, DEH的模拟量输入信号的精度； 高电平为±0.1%, 低电平为±0.2%; 模拟量输出信号精度不低于±0.25%, 系统设计满足在六个月内不需手动校正而保证这些精度的要求。（9） 通过I/O模件，DEH系统能为420mA二线制变送器和阀位传感器提供 24V DC电源，并且不论该变送器、传感器是否随DEH成套供应。当某些变送器和阀位传感器不需系统提供24V DC电源时，也能在模件上很方便地切除。（10）

23、数字量输出模件采用电隔离方式，并具有5A、220VAC或10A、30VDC的分断能力。（11） 接受变送器输入信号的模拟量输入模件，其任一输入端短路时，并不影响其它输入通道。（12） 每一个数字量输入通道、输出通道有适当的保护措施。I/O卡件参数：八通道模拟量输入模件T122:八通道电压输入010V输入量程可设 最大12.5V断路/短路保护设置A/D精度： >15bit分辨率： 0.3mv精度： 0.1%抗共模干扰： 120dB(50Hz5kHz)抗串模干扰： 60dB(50Hz)温度稳定性： 0.009/电路间隔离电压： 400VDC通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC热电偶

24、输入模件T112:八通道热电偶输入或mv输入12种常用热电偶，支持自定义现性表（可接受J、K、T、S、R、E、等12种）断路/短路保护设置冷端补偿方式可选非线性校正表存储于其EEPROMA/D精度： >15bit量程： 100mv100mv抗共模干扰： 120dB(50Hz5kHz)抗串模干扰： 60dB(50Hz)电路间隔离电压： 400VDC通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC冷端补偿方式： 内补偿/外补偿/手动补偿热电阻输入模件T113:六通道热电阻或应变输入支持各种常用热电阻，支持自定义线性表断路/短路保护设置A/D精度： >15bit抗共模干扰： 120dB(5

25、0Hz5kHz)抗串模干扰： 60dB(50Hz)电路间隔离电压： 400VDC通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC温度特性： 15ppm/频率输入模件T130:单通道频率输入可接受逻辑信号和磁电信号门槛电压软件可调具有输入防抖功能频率输入： 0.01Hz30kHz电磁输入： 10Hz30kHz最大频率： 60kHz最小脉宽： 8s电路间隔离电压： 400VDC精度： >0.006八通道模拟量输出模件T151:八通道电流输出D/A精度： >14bit电路间隔离电压： 400VDC通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC输出范围： 020mA最大输出： 20.5mA最

26、小输出： 0mA负载能力： 750精度： ±0.07温度特性： ±（0.10A0.004）/八通道开关量输入模件T140:八通道开关量/逻辑量/接点输入输入滤波： 1ms输入防抖： 软件设置隔离方式： 光电隔离逻辑输入电压： 最大50V逻辑输入阻抗： >100k接点输入： 最大每通道2.5mA接点输入电压： 最大30V接点输入阻抗： 12k电路间隔离电压： 400VDC通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC八通道开关量输出模件T180:八通道开关量/逻辑量/接点输出输出隔离状态回读及反相输出隔离方式： 光电隔离/继电器隔离/电磁隔离电路间隔离电压： 400VD

27、C通道间隔离电压： 110VAC/ 150VDC触点容量： 250V/3A5.1.4 数据通讯DEH-NK系统的冗余控制网络为LIN，用于连接分散处理单元、工程师站（操作员站），完成各站的通讯和数据交换，传输速率10Mbps，通讯介质为同轴电缆，采用令牌协议。由两只（一对）网络控制器和HUB完成网络的冗余，构成一个完整的控制网络。系统部分通讯一般采用RS-232，Modbus RTU协议。也可根据用户需要，提供RS-422/423/485或Ethernet 接口。5.1.5 控制机柜（1） DEH的机柜结构符合NEMA标准(NEMA12<IP52>，并设计成经底部进出电缆。端子单元

28、能适应截面为1.5mm2芯线的连接，端子排、电缆夹头、电线走线槽均由阻燃型材料制造。端子排的安装位置便于接线。距柜底不小于400mm，距柜顶不小于150mm，排与排之间距离不小于200mm。端子排采用凤凰公司端子。（2） DEH的机柜内设置排气风扇或内部循环风扇，并设置温度检测元件，当温度过高时进行报警。（3） DEH-NK机柜共一只，前后开门，尺寸和形式见图5。（4） DEH系统与DCS系统之间重要控制信息的交换器将通过各自的I/O模件以硬接线方式实现，DEH系统能提供足够数量的I/O点供其它如SOE、MFT、热工信号报警等系统使用。（5） 建议模拟量信号（AI、TC、RTD、PI）采用计算机屏蔽电缆，其中每个转速、LVDT传感器信号采用单根多芯计算机屏蔽电缆，线径不小于1.0mm，其他采用普通屏蔽电缆，线径不小于1.0mm。（6） 电源电缆的线径不小于1.5mm，接地电缆不小于3mm。5.1.6 软件DEH系统提供一套完整的软件包，包括实时操作系统程序和组态软件，买方负责应用程序，并负责系统的生成、组态，CRT画面生成和打印制表格式生成等。所有的算法和系统整定参数储存在处理器模件的非易失性存储器内，执行时不需重新装置。 在DEH操作员站上均能对系统的组态进行修改，系统内增加或交换一个测点，不必重新编译整个系统的程序，并能实现在线装载。组态软件都是模块化的结构，对