DEH控制系统应用分析

1、DEH控制系统应用分析侯典来(中国国电集团公司菏泽发电厂，山东 菏泽 274032)摘要 ：本文论述了以W2500计算机为核心，组成闭环数控系统，实现对汽轮机的全程控制的DEH系统，除控制功能外，DEH还具有监视、试验、保护功能，和模拟系统，使机组可以在事故状态下手动控制，以及应用情况分析。关键词： W2500，DEH，汽轮机，控制中图分类号：TP273 文献标识码：B系统概述DEH控制系统共计有10面控制柜，接受汽轮机转速、发电机功率和调节级压力，通过电液伺服回路控制主汽门和高中压调门。如图1所示。图1 DEH控制系统简图 DEH控制系统包括数字系统和模拟系统，数字控制器经过模拟子系统控制各

2、阀门油动机，主要由3部分组成：模拟系统包括阀门位置伺服回路，OPC超速保护，手动备用控制系统。数字系统包括A/D转换，监视系统，应用程序，RB，自动同步，ADS，ATC。选用功能包括数据传输线DL，双通道数字系统，双通道CRT显示。1数字系统部分 数字系统部分包含中央数据处理机、输入和输出硬件以及一组软件。中央数据处理单元是由美国西屋公司W2500随机存取控制器组成的，W2500数字计算机是一种高速、集成化的计算机，适宜于高级系统的应用，它的速度、可靠性、输入输出灵活性的设计，使它作为汽轮机控制是理想的。 W2500是16位固定字长计算机，存储容量64k，750ns周期，16个快速存取寄存器，

3、其中两个是变址寄存器，两套双精度的乘除器；W2500存储器容量还可以32k递增进行扩展，配有存储器奇偶校验，存储及程序保护，自动再起动等。 W2500有一个灵活的I/O输入输出系统，配有一个公用的信息传输总线，以提供任何直接的、缓冲的和高速直接存储器存取I/O设备间的信息接口。DEH应用程序是由控制器监视系统程序和五个DEH应用程序所组成。 美国西屋公司应用转速及功率给定，在转速控制中，转速给定是希望达到的汽轮机转速；在功率控制中，有功率反馈投入时，功率给定是希望达到的汽轮机功率，没有功率反馈投入时，功率给定是阀位。这个给定值是在如图2的逻辑基础上，由中央数据处理单元计算的，其应用程序必须完成

4、下述三个基本步骤： 1)计算出给定值。 2)把该给定值与汽轮发电机组的反馈值进行比较，包括转速、功率以及调节级蒸汽压力。 3)计算出阀位给定值，此信号使电液伺服回路改变汽轮机的调节门位置，从而使转速、功率和调节级蒸汽压力反馈值满足计算值。图2 给定值的计算程序从图2中可以看出，主蒸汽压力控制器的作用和外部原因使给定值快速返回RB的作用，跨越了其它所有的控制方式；假如DEH系统是手动控制方式，则给定将跟踪手动系统；假如DEH系统处于由运行人员自动控制方式，运行人员给出给定值要求及其变化率，按“进行”按钮后，就按预先选定的速率变化到给定值；假如DEH系统处于自起动(ATC)、计算机控制(协调控制)

5、或数据传输线控制方式，则三种系统方式都将给出给定值要求及变化率，只要给定值与测量值有偏差，就按预先选定的速率变化至给定值；假如DEH系统处于自动同步并网或调度中心自动控制方式，给定值将由开关量或模拟量输入加以改变。图3 控制指令计算程序 图3表示了反馈量输入与给定值比较的程序。如果汽轮机处于功率控制，给定值就须经过电网频率偏差修正，电网频率偏高就将给定值降低，频率偏低就将给定值升高，这就实现了汽轮机的负荷频率控制。经过修正后的功率给定值与发电机的电功率以及汽轮机调节级汽压值进行比较，只要新的给定值不超过调节门的位置极限，任何负荷偏差均能使调节门位置按需要变化。DEH系统可按两种方式调节，即顺序

6、阀调节及单阀调节，两者的转换由阀门管理程序来执行，该程序最后输出调节门的控制指令。如果汽轮机处于转速控制，汽轮机转速与转速给定值比较，在主汽门控制时，转速偏差就会使主汽门开度按要求变化，程序最后就输出主汽门的开度指令，当达到90%额定转速时，蒸汽流量控制就由主汽门控制转换成调节门控制，因此，转速偏差就会引起调节门开度按要求变化。在按顺序阀调节进行功率控制时，各个调节门根据预先固定的顺序，按照所带负荷的多少开启，调门开启的顺序要尽量减少由于节流引起的损失，以使部分负荷时，尽可能提高运行效率，因此，顺序阀调节比单阀调节有利。在冷态启动以及机组用于承担尖峰负荷时，希望起动时能将各调节门全开，组成全周

7、进汽，以减少转子和静子部件的温差热应力。此外，当需要按照电力系统的要求来快速增减机组功率时，这种负荷变化会在高压缸调节级区引起严重的温度变化，这样在给定的温差条件下，全周进汽比部分进汽可适应较大的负荷变化，采用DEH系统，数字控制器可以很好地修正调门特性，使得调门相互转换时不影响功率变化，这是DEH系统的一大优点。2 模拟子系统模拟子系统由一个阀位指令的数模转换器，一个手动备用控制系统，阀门伺服环节的放大器部分和一个超速保护装置OPC所组成。 中央数据处理单元给出的阀位信号是数字式的，而阀门位置执行机构的伺服回路却要求模拟量信号输入，所以需要数-模转换器，装设在模拟子系统中，阀位指令信号输入伺

8、服回路的相加点，在此点上与阀位反馈进行比较。 手动备用控制系统仅由一个可逆计数器和一个数模转换器所组成，可逆计数器由运行人员按照增减方向按下运行操作台上的按钮来存取。主汽压力控制器和给定值快速返回操作仅有减少方向的作用；可逆计数器也经过数模转换器后输入伺服回路，在手动控制时，运行人员直接操作调门开度，也即通过它控制转速和功率，同时自动控制系统的给定值将自动地进行跟踪。超速保护装置主要由超速逻辑和一个甩负荷预期逻辑所组成，它的目的是当甩全负荷时，避免超速引起汽轮机脱扣，以及甩部分负荷时，有助于发电机和电力系统间的稳定，其逻辑如图4所示。图4 电超速保护 如果汽轮机功率超过发电机功率预先整定的数值

9、，并且测量元件没有故障，汽轮机的功率大于30%时，就发出指令关中压调节门，并经过一段时间迟延后又再开启，即快关调节门。 主油开关跳闸甩全负荷时，就使高、中压调节门全部关闭，给定值自动回到额定转速，由转速来控制中压调节门，使再热器中的蒸汽释放掉。 在自动控制中，高压调节门由转速偏差使其一直关到转速降到同步转速为止，在此点上，数字控制系统控制汽轮机转速，以使机组准备再次并网；在手动控制时，高压调节门一直关到由运行人员操作适当的阀门开度来控制转速。 超速保护装置是采取单独的一个测速通道，当转速超过103%时，关高、中压调节汽门。3 应用情况DEH电液控制系统具有改进控制特性，适应工艺流程的灵活性，带

10、负荷时从喷嘴调节转换成节流调节，汽轮机自启动、监视和自动加负荷，参数显示、趋势记录和数据传输。经过石横电厂#1机组工程调试和试运行，证明具有高度的可靠性，其强迫停机率仅为0.04%。DEH系统调试针对因计算机死机引起DEH系统退出运行的情况，可考虑采用二台Intel系列的微型计算机，代替W2500小型计算机，正常运行时，一台微型计算机控制汽轮机，另一台进行在线备用，并执行诊断监控功能，这就提高了可靠性。 设计多个控制中心，多个独立的AD，以及多个手自动切换，如果任一个AD故障，只会失效一个，其余仍能继续工作，从而提高了可靠性。DEH系统因故障退出运行，切除全部自动控制功能，转为手动控制状态时，

11、汽机调门按人工指令固定开度运行不合理，应根据故障的范围，采取降低控制功能的方式，保留部分自动控制功能。参考文献1山东石横电厂1号机组工程概况介绍Z.山东：山东省电力建设第二工程公司，1988.2包霖洋.汽轮机电液调节M.上海：上海汽轮机厂，1984.作者简介：侯典来(1963-)，男，山东梁山人，汉族，1985年毕业于山东工业大学，工学学士学位，高级工程师，中国仪器仪表学会高级会员，主要从事火电厂基建安装调试和生产检修工作。E-mail: ,Website:DEH Control System is Used and ImprovedHOU Dian Lai(Department of IC,

12、 China Guodian Corporation Heze Power Plant, Shandong 274032, China)Summary : This text expounds the fact that regards W-2500 computer as the core, make up and close the numerical control system of the ring , realize the whole control of the steam turbine, besides controlling the function, DEH also monitors, tes