1000MW机组DEH设计说明书综述

1、华能沁北电厂 运行三期培训资料华能沁北电厂三期2X1000MW超超临界机组DEH系统说明书2011年04月目 录DEH系统设计说明书31.工程概况42.系统配置及组成42.1模件42.1.1阀定位模块52.1.2速度检测器模块52.1.3数字量输入模块52.1.4数字量输出模块52.1.5模拟量输入模块52.1.6模拟量输出模块52.1.7热电阻输入模块52.1.8热电偶输入模块52.1.9 链接控制器模块53.系统设计原则54.控制功能64.1超速保护部分64.1.1系统转速选择64.1.2油开关状态64.1.3超速保护74.1.4DEH跳闸74.1.5超速试验74.2.1机械复位74.2.

2、2转速控制74.2.3自动带初负荷84.2.4负荷控制84.2.5主蒸汽压力限制/保护（TPL）94.2.6负荷限制94.2.7阀位限制94.2.8频率校正94.2.9RUNBACK94.2.10单阀/顺序阀切换94.2.11阀门试验114.2.12阀门校验124.2.13 遥控方式（协调控制方式）124.3自启停部分135性能指标14ETS系统设计说明书141.概述：152.系统构成：153.跳闸块工作原理：154.跳闸试验块工作原理：165.危急跳闸系统的可靠性17DEH系统操作说明书18一）进入DEH操作画面的方法18二）DEH操作主画面DEH OVERVIEW20三）DEH 基本控制功

3、能20三）DEH 其他监视画面31DEH系统设计说明书1.工程概况 沁北三期2×1000MW机组系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计生产的超超临界、一次中间再热、高中压分缸、单轴、四缸四排汽凝汽式汽轮发电机组汽轮发电机组。每台机组配有四个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV）。机组启动运行方式: 定滑定运行，高中压联合启动负荷性质: 带基本负荷，可调峰运行周波变化范围: 48.550.5Hz机组额定出力: 1000MW主汽门前蒸汽压力: 25MPa（a）主汽阀前额定蒸汽温度: 600机组工厂编号: CCH02-3沁北三期2×10

4、00汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了美国EMERSON公司的OVATION系统，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。本说明书仅涉及沁北三期DEH电气部分，液压部分请参考相关资料。2.系统配置及组成沁北三期DEH控制系统均采用了美国EMERSON公司的OVATION系统。沁北三期DEH由三个控制柜(DPU33/83、DPU34/84)；一个电源柜；一套Ovation 工程师/高性能工具库工作站；两套Ovation操作员工作站组成。Ovation控制器建立在开放的工业标准基础之上，是最有效的工业过程控制器。由于在系统心脏配有

5、英特尔奔腾处理器，Ovation 控制器能使发展极为迅速的微处理技术容易地结合进系统中。Ovation控制器执行简单或复杂地调节和顺序控制策略，能实现数据获取功能，可以与网络及I/O子系统连接。标准化地PC 结构和相应地PCI/ISA总线接口使控制器可以与其他标准PC产品连接和运行。Ovation 工作站提供现代化过程控制系统所要求的可靠性、高性能和灵活性，基于windows的工作站与Ovation 网络安全匹配，最大容量可达200000点。所以操作遵循Ovation安全系统规则。Ovation 工程师/高性能工具库工作站具有以下功能:高性能工具库服务器、系统软件服务器、高性能工具数据库、高性

6、能工具库、操作员功能、各种工程师功能等。Ovation操作员工作站具有以下功能：过程图监视与操作、报警管理、趋势显示、测点信息/测点检查、操作员事件报告等。工程师站、操作员站的工作环境为带有windows xp操作系统的工作站。2.1模件沁北三期DEH配置的模件都安装在DPU33/83、DPU34/84机柜内，具体卡件如下表：名称用途阀定位模块控制电液伺服阀速度检测器模块转速测量数字量输入模块开关量输入数字量输出模块开关量输出继电器输出模块开关量输出模拟量输入模块模拟量输入（420mA）模拟量输出模块模拟量输出（420mA）热电阻输入模块温度信号输入（RTD）热电偶输入模块温度信号输入（TC）

7、链接控制器模块与其它系统通讯2.1.1阀定位模块Ovation阀定位I/O模块提供汽轮机可调蒸汽阀门闭环位置控制。I/O模块为电液伺服阀执行器和Ovation控制器之间的接口。它实际上是一块智能I/O模件，通过其上的处理器完成蒸汽阀门的精确定位控制。阀定位模块可以设定阀的位置设定值，通常这是Ovation控制器来完成的。在模块内部，微处理器提供实时阀位的闭环PI(比例积分)控制，阀位设定值引起I/O模块产生冗余输出控制信号，这些控制信号驱动电液伺服阀执行器上的线圈，和安装在阀杆上的LVDT而检测到的阀位信号一起构成闭环回路。每块控制一个可调蒸汽阀门（modulated steam valve）

8、，因此沁北三期DEH配置了9个阀定位模块：TV×1、GV×4、IV×2、RSV×。2.1.2速度检测器模块Ovation速度检测器I/O模块通过检测安装在汽轮机前箱内磁阻式转速探头输出信号的频率而得到汽轮机的运行速度。它将磁阻式转速探头输出信号的频率转换成16bit 和32 bit二进制数，16 bit输出值，以5ms速度更新信息，用来检测汽轮机的运行速度。32 bit输出值，也以适当的速度更新数据，控制汽轮机的运行速度。速度检测器模块由一个现场卡和一个逻辑卡组成。现场卡内有一个信号处理电路，用来读取转速探头送来的脉冲输入信号。在转速探头和逻辑卡信号之间

9、采用光电耦合器连接使信号之间电子隔离。现场卡内的电路可以检测在低阻抗源（小于5000欧姆）时回路的开路状态。逻辑卡提供所有的逻辑功能，包括将从现场卡接收的转速信号转换成Ovation系统可以读入的16bit 或32 bit信号。每块接受一路转速脉冲信号，因此沁北三期DEH配置了三块转速测量模件。2.1.3数字量输入模块为16路开关量（干接点）输入模块，查询电压为48VDC2.1.4数字量输出模块为16路开关量输出子模块。2.1.5模拟量输入模块为8路模拟量输入模块，专门用于420mA或15VDC模拟量输入测量；通过不同的接线方式，可实现电流输入方式（外部提供24VDC）或者变送器输入方式（机柜

10、内部提供24VDC）。2.1.6模拟量输出模块为4路模拟量输出模块，专门用于420mA信号输出2.1.7热电阻输入模块为8路热电阻输入模块，专门用于热电阻（RTD）温度信号测量。2.1.8热电偶输入模块为8路热电偶输入模块，专门用于热电阻（TC）温度信号测量。2.1.9 链接控制器模块Ovation链接控制器模块带有可和第三方设备或系统串行通讯的Ovation控制器。此模块是一种插板式计算机，利用通过Intel微处理器上的板上电源工作。当处理和接口协议有关的任务时使用此模块。3.系统设计原则l 系统符合“故障-安全”设计准则，当系统失电时保证可靠停机，并对可能的误操作应采取有效的防范措施。l

11、系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。l 控制系统依据分层、分散控制原则，除了控制器冗余外，对重要的I/O信号和I/O模件也进行冗余配置。l 冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。l 除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。l 硬件选择力求可靠、先进。l 功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。l 操作站设计符合人机工程学要求，人机界面友好，信息丰富，操作简便可靠。4.控制功能DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂闸、暖阀、冲转、暖机、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个过程，通过TV、GV、IV和RSV实现，同时具备防止汽机超

12、速的保护逻辑。沁北三期DEH控制功能分别由两对冗余的控制器实现，即基本控制和自启停（包括转子应力计算）。4.1超速保护部分超速保护部分的主要作用是提供转速三选二、油开关状态及汽机自动停机挂闸（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS。 4.1.1系统转速选择转速三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大选结果进行小选。图4.1三选二逻辑当出现以下情况时认为系统转速信号故障：l 任意两路转速故障l 一路转速故障，另外两路转速偏差大l 三路转速互不相同发生系统转速故障

13、后，在未并网的情况下DEH将停机信号送ETS。4.1.2油开关状态DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，因此该信号的重要性不言而喻。DEH程序对合闸信号采取三取二逻辑, 即只有当至少两路油开关合闸信号同时存在时，DEH才认为机组真正并网了。基于同样的原因，DEH判断汽机是否挂闸也是通过对AST母管压力的三取二实现的。4.1.3超速保护超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭GV和IV，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在3000RPM。它实际上由两部分组成：并网前转速大于103保护和并网后甩负荷预感器（LDA）。并网前以下条件引起OPC保护动作：l 未进行电气超速或者机械超速试

14、验转速超过3090RPMl 甩负荷油开关解列后转速大于2900RPM时转速飞升过快（加速度）发电机解列瞬间如果中压缸排汽压力（IEP）大于额定值的30或者该测点发生故障，则无论此时转速是否超过3090RPM，OPC电磁阀都要动作3-7秒，这就是甩负荷预感器的功能。4.1.4DEH跳闸沁北三期1000MW汽轮机跳闸功能是由ETS控制AST电磁阀实现的，DEH只汇总以下的跳闸条件，它并不控制AST跳闸电磁阀：l 并网前系统转速故障或者超速（大于3300RPM）l 控制器故障(包含DEH失电)4.1.5超速试验超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、油开关未合闸的情况下进行，它包

15、括OPC超速试验（103）、电气超速试验（110）和机械超速试验（111112）。这三项试验在逻辑上相互闭锁，即任何时候只有一项超速试验有效。4.2基本控制部分基本控制部分是DEH的核心，它提供与转速和负荷控制相关的逻辑、调节回路，所有闭环控制的PID调节器和伺服阀接口均通过一对冗余的控制器实现。这部分还包括与自动控制有关的其他功能，如设定值/变化率发生器、限值设定、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及阀门校验等。与基本控制有关的重要模拟量，如发电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节级压力同样也是三取二。4.2.1 机械复位 导致汽机跳闸的最直接原因总结起来有一个：即AST跳闸块上，AS

16、T电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部关闭。机械复位的作用就是复位危急跳闸系统，即DEH通过向ETS系统发出复位指令，使AST电磁阀带电，使EH油压重新建立起来；机械复位操作都是时间长度为10秒的脉冲信号，即命令发出10秒后自动消失；4.2.2转速控制沁北三期1000MW汽轮机是由GV、IV、RSV控制冲转的。汽机挂闸且暖阀完成或者跳过暖阀过程，此时运行人员可以选择自动启动和手动启动两种冲转方式。手动启动过程中运行人员通过DEH画面设定目标转速和升速率；一旦目标值发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员选择GO命令后，转速给定按照事先设定的升速率向目标值爬升，转速PID在偏差的作用下

17、输出增加，开启GV、IV、RSV，汽机实际转速随之上升（转速高于750转，RSV全开）。当转速给定与目标值相等时，程序自动进入HOLD状态，等待运行人员发出新的目标值。升速过程中，运行人员可随时发出HOLD命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持当前转速。自动启动过程与手动启动过程控制方式相同，惟一区别是控制器按汽机运行状态自动选择目标转速和升速率。为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在8502700RPM时(暂定，最终以启动运行说明书为准)，转速进入临界区，此时，升速率自动设置为500RPM/min。转速临界区的范围可通过工程师站在线修改。3000RPM定速后

18、，可以进行自动同期。DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生转速目标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内（29853015RPM）。如果自动同期方式无法投入，其原因如下：l 转速超过29853015RPMl 汽机跳闸l 发电机并网l 系统转速故障l 自同期装置未发出允许信号l 自同期增/减信号品质坏4.2.3自动带初负荷发电机并网后，DEH在现有GV阀位参考值上加3-5，这个开度对应于大约3-5的初负荷。初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力，因此引入了主蒸汽压力进行修正，即主汽压较高时阀门开度小，反之则较大。初负荷大小可以在工程师站上修改。4.2.4负荷控制负荷

19、控制一般分为开环和闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈，此时汽机GV、TV、RSV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于GV、TV、RSV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也称为阀位方式。此外，锅炉自动方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。运行人员可根据需要设定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为100MW/min。一旦目标负荷发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运

20、行人员发出GO命令后，负荷给定按照设定好的负荷率向目标值逼近。当负荷给定等于目标值时，重新进入HOLD状态。投入功率闭环回路的允许条件如下：l 有功功率变送器没有故障l 网频波动在50±0.5Hz范围以内l 调节级压力闭环未投入l 阀位限制未动作l 负荷高限未动作l 主汽压限制未动作l RUNBACK未发生l 汽机未跳闸l 油开关合闸调节级压力与进入汽轮机的蒸汽流量近似成正比关系，所以只有在进行阀门活动试验和在线阀门校验时才投入，其他带负荷正常运行工况下一般不推荐投级压力闭环。刚投入级压力闭环时，负荷给定跟踪实际级压力，以保证级压力闭环无扰切换；级压力闭环方式下目标值和变化率均对应于

21、额定参数下的百分比。级压力闭环投入的允许条件如下：l 级压力变送器没有故障l 调节级压力在211MPa之间l 网频波动在50±0.5Hz范围以内l 功率闭环未投入l 阀位限制未动作l 负荷高限未动作l 主汽压限制未动作l RUNBACK未发生l 锅炉自动方式未投入l 汽机未跳闸l 油开关合闸l 负荷给定与实际负荷偏差小于204.2.5主蒸汽压力限制/保护（TPL）主蒸汽压力限制功能投入后，当机前压力降低到保护限值以下时，GV将以0.1/s的速率关闭，直到机前压力恢复到限值之上0.07MPa或GV参考值小于20为止。DEH的汽压保护功能主要用于单元制机组在锅炉异常运行工况时恢复稳定燃烧

22、，有助于防止锅炉灭火事故的发生；汽压保护动作过程中，由于GV关闭，主汽压将得以回升，但汽机负荷也会随之下降，因此建议机组在接近额定参数下运行时投入。投入汽压保护功能必须满足以下条件：l 实际主蒸汽压力要大于运行人员设定的限制压力l 主蒸汽压力变送器工作正常l 油开关合闸l 自动控制方式。l 遥控主蒸汽压力限制未投入控制方式转换（自动切到手动）将引起TPL 退出。4.2.6负荷限制负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。允许运行人员设定负荷最大值，当设定值超过负荷高限时，发出高限报警并使设定值不再增加。所设定的限值不得低于当前实际负荷。提高高负荷限制或降低实际负荷可消除高限报警高。低负荷限制则是

23、保证实际负荷不低于运行人员设定的负荷最小值，低负荷限制起作用时，DEH发出低限报警并使设定值不再减小，负荷恢复必须由人工完成。负荷低限的设定不得高于当前实际负荷。降低低负荷限制或提高实际负荷可消除低限报警。高、低负荷限制功能只有在并网后才起作用。4.2.7阀位限制阀位限制功能允许运行人员设定平均阀位的最大值。当平均阀位超过阀位限制时将产生报警。4.2.8频率校正频率校正实际上就是机组参加电网的一次调频。只要系统转速没有故障，就可以在并网后参加调频。为了机组稳定运行，如不希望机组因为网频变化频繁调节，可以设置了±2RPM的死区（可调）。沁北三期1000MW汽轮机一次调频不等率为36连续

24、可调。4.2.9RUNBACK当接收到外部系统RUNBACK命令后，按照预先设定好的速率减负荷，直到RUNBACK命令消失或者达到减负荷目标终值。DEH提供三档RUNBACK接口，分别是：RB1：以25/s的速率减负荷至20RB2：以50/s的速率减负荷至20RB3：以50/s的速率减负荷至10这三档RUNBACK速率和目标值均可根据电厂要求进行修改。4.2.10单阀/顺序阀切换单阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和快速性，实质是通过喷嘴的节流配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，在3

25、60°全周进入调节级动叶，调节级叶片加热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。顺序阀方式则是让调节阀按照预先设定的次序逐个开启和关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭状态，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速度受到限制。因此，冷态启动或低参数下变负荷运行期间，采用单阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命；额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性是电厂运行水平的考核目标，采用顺序阀

26、方式能有效地减小节流损失，提高汽机热效率。对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的意义也不大。对于定压运行变负荷工况，在变负荷过程中希望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。假设阀门切换过程中汽机运行工况稳定，即真空和主蒸汽参数不变，不考虑抽汽的影响，汽机的负荷仅由蒸汽流量决定，而各个调节阀所控制的流量也只和阀门开度有关，那

27、么可以认为汽机负荷仅是阀门开度的单函数。用表示汽机负荷，表示阀门开度，则单阀方式下：顺序阀方式下：单阀/顺序阀切换的中间过程任意状态下：如果要求单阀/顺序阀方式及切换过程中负荷无扰动，则：即：由于4个高压调节阀设计相似，理想情况下认为完全相同，并假设经阀门曲线修正后，阀门开度与流量成正比，即阀门开度与汽机负荷成正比，则：所以，满足阀门无扰切换的条件为：显然，这个问题有很多解。为简化问题，可以设定边界条件：满足该边界条件的最简单解是：，且 其中，称为单阀系数，称为顺序阀系数。当阀门处于单阀方式时：，当阀门处于顺序阀方式时：，而阀门处于切换的中间状态时（既非单阀也非顺序阀）：，单阀/顺序阀切换就是

28、按照上述思想设计的，单阀系数乘以单阀开度指令与顺序阀系数乘以顺序阀开度指令相加后得到的就是各个阀门实际的开度指令。单阀指令和顺序阀指令是当前负荷指令分别经过单阀曲线和顺序阀曲线转换后得出的。在实际的阀门切换过程中，上述分析中的假设条件是难以成立的，所以不可避免地会有负荷扰动；但如果投入闭环控制，负荷扰动在一定程度上可以得到改善，即如果投入功率闭环回路，当实际功率与负荷设定值相差大于4%时，切换自动中止；当负荷调节精度达到3%以内时，切换又自动恢复。投入调节级压力控制回路与此类似。上述限制过程对运行人员的操作没有任何要求。这样，阀门切换过程中如果投入功率闭环，则功率控制精度在3%以内；如果投入调

29、节级压力闭环，则调节级压力控制精度在1.5%以内。单阀/顺序阀切换也可以开环进行，显然，此时负荷扰动的大小与阀门特性曲线的准确性及汽机运行工况有关。沁北三期1000MW汽轮机高压调节阀的开启顺序为GV#1/GV#2/GV#3GV#4，即GV#1 、GV#2和GV#3同时开启，然后是GV#4最后开启。关闭顺序与此相反。单阀/顺序阀切换时间为2分钟（可调）；当阀位参考值大于99.9（阀门全开）或小于0.1%（阀门全关）时，切换瞬间完成。在单阀向顺序阀切换过程中或阀门已处于顺序阀方式时，如果汽机跳闸或出现任一个GV紧急状态，即实际阀位和阀定位卡的阀位指令之间偏差大于设定的限值，则强行将阀门置于单阀方

30、式。这种情况下强制成单阀方式可以减小负荷扰动。4.2.11阀门试验阀门试验分为阀门严密性试验和活动试验两部分。阀门严密性试验在3000RPM定速后油开关合闸前进行，其目的是检验主汽门和调节门的严密程度，保证事故工况下阀门能可靠地关闭，截断蒸汽进入汽缸，防止超速。严密性试验分别对主汽门（TV/RSV）和调节门（GV/IV）进行试验。主汽门严密性试验开始时，DEH将TV2和RSV阀位指令设置为零，同时使TV1、TV3和TV4试验电磁阀带电，TV/RSV关闭；主汽门关闭后造成汽机转速下降，而目标转速仍为3000RPM，因此产生了转速偏差，转速PID在该偏差的作用下输出增加至100，使GV和IV全开。

31、调门严密性试验时，DEH将GV/IV阀位指令设置为零，关闭GV/IV。无论是主汽门严密性试验还是调门严密性试验，由于未试验的阀门在全开位置，因此试验结束后，为保证安全运行，防止汽机超速，DEH虽未发出跳闸指令，但建议人工打闸，这就意味着每次严密性试验结束后汽机都需要重新挂闸、升速。汽机并网后，TV、RSV和IV全部开启，因此必须定期对阀门做活动试验，以防止卡涩。按照1000MW汽轮机运行规程，机组在75左右负荷进行阀门做活动试验。高压主汽阀门活动试验单个进行：即TV1TV4分别进行试验，与GV不相关。TV/GV活动试验必须满足以下条件：l RSV/IV全开l 没有阀门进行活动试验l 没有阀门进

32、行在线校验l 阀门试验已经结束l 汽机处于单阀运行方式l 协调控制方式已经退出l TV/GV伺服卡工作正常l 汽机负荷在小于180MW (暂定，最终以启动运行说明书为准)中压阀门活动试验单侧分组进行RSV1和IV1，RSV2和IV2一共2组，任何时候只有一组试验有效，即阀门活动试验必须单个进行。中压主汽门活动试验开始时，处于所试验RSV侧的IV先以1/s的速度关闭。当IV全关后，RSV试验电磁阀带电，RSV关闭；RSV关闭5秒后电磁阀断电，RSV重新开启，然后IV再以1/s的恢复速度打开。当IV再次全开后，试验结束。RSV/IV活动试验必须满足以下条件：l RSV/IV全开l 没有阀门进行活动

33、试验l 没有阀门进行在线校验l 阀门试验已经结束l 汽机处于单阀运行方式l 协调控制方式已经退出l IV伺服卡工作正常l 汽机负荷在小于180MW(暂定，最终以启动运行说明书为准)阀门活动试验过程中，如果投入功率闭环或级压力闭环，当试验侧阀门缓缓关闭时，由于反馈的作用，使调门指令增大，从而使未试验侧的阀门慢慢开启，以弥补试验侧阀门关闭引起的负荷下降，这样就可基本维持试验过程中负荷不致于变动太大。当然由于阀门试验要降负荷，而调节过程又要维持负荷，这两种要求的匹配合理与否决定了负荷扰动的大小。如果未投入闭环控制，则试验过程中未试验侧的阀门开度保持不变，汽机负荷随着试验侧的阀门关闭而逐渐减小。4.2

34、.12阀门校验阀门校验就是当液压系统正常工作后，通过调整阀定位模块的阀位控制精确并具有尽可能好的动态响应，因此阀门校验分为阀位校验和控制参数整定两部分。系统初次使用或者在线更换了阀定位模块以及LVDT时，必须对相应阀定位模块的进行校验，否则阀定位模块将不能正常工作。沁北三期DEH中需要校验的阀门是1个TV，4个GV、2个IV和2个RSV，所以一共有9块阀定位模块需要校验。影响控制器响应的因素很多，如伺服阀、LVDT以及液压执行机构的特性、系统非线性度、闭环系统延迟时间等。确定控制器增益首先要考虑系统响应时间及稳定性，模拟控制器调整的目标就是在保证系统稳定性的前提下获得较高的频响特性。4.2.1

35、3 遥控方式（协调控制方式） 锅炉稳定燃烧后DEH可转入遥控方式（协调控制方式）。在遥控方式下，DEH的TARGET 和SETPOINT 是遥控系统输入信号来调整，DEH接收来自机炉主控器的CCS综合阀位指令，此时DEH将阀位控制权交给CCS，DEH只作为执行机构， DEH的各控制回路跟踪CCS综合阀位。选择遥控方式（协调控制方式）必须满足下述条件： l 必须在操作员自动方式；l 发电机必须是并网带负荷；l 遥控信号必须有效；l 遥控允许接点必须闭合；l 操作人员选择进入该方式。l 阀位限制未动作l 负荷限制未动作l 主汽压限制未动作l RUNBACK未发生在遥控方式运行期间，不允许运行人员输

36、入TARGET或RATE。运行人员可以选择把遥控切换到操作员自动方式。如果控制系统已转到TURBINE MANUAL 时，遥控方式将自动被切除。当发电机开关主断路器打开，或遥控信号无效时，控制器也回复到OPER AUTO。4.3自启停部分汽轮机自启停（ATC）是以转子应力计算为基础，控制并监视汽轮机从盘车、升速、并网到带负荷全过程。基本的ATC逻辑由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。这两部分相辅相成，共同组成一套使汽轮机自动完成从盘车到带负荷整个过程的平稳、高效的控制系统。ATC功能由一对冗余的控制器完成。ATC所监视的参数除具有数据采集和报警功能外，还可以由逻辑设定，根据参数状态的

37、变化暂停自启动或自动切除ATC方式。同样，由于某个参数不满足自启停条件而使ATC暂停的话，运行人员可以将其“超越”（OVERRIDE），使ATC继续下去。另外，一些监视参数还可以请求汽机跳闸，运行人员可根据这些参数的重要与否决定直接触发汽机跳闸或者仅提醒机组处于不安全状态。转子应力监视是大型汽轮发电机组启停控制种不可缺少的重要组成部分，主要计算高压和中压转子热应力。高压转子温度变化最大的地方是调节级所在的轴段，应力程序将根据调节级金属温度和汽机转速计算出该段有效的转子表面/中心孔温度和应力、转子平均温度、表面应力系数以及中心孔处的离心应力，具体计算结果如下：l 高压转子容积平均温度l 高压转子

38、表面温度l 高压转子中心孔温度l 高压转子表面应力系数l 高压转子表面热应力l 高压转子中心孔热应力l 高压转子中心孔离心应力中压转子则以中压持环温度和汽机转速计算出中压转子最大应力截面上的表面、内孔温度和应力、转子平均温度、表面应力系数等，具体计算结果如下：l 中压转子容积平均温度l 中压转子表面温度l 中压转子中心孔温度l 中压转子表面应力系数l 中压转子表面热应力l 中压转子中心孔热应力l 中压转子中心孔离心应力应力计算结果用于确定以下自启停和汽机基本控制参数：l 高中压转子表面应力比率l 高中压转子中心应力比率l 高中压转子表面理想的应力比率l 高中压转子中心理想的应力比率l 高中压转

39、子表面应力寿命损耗l 高中压转子中心应力寿命损耗l 主蒸汽温度监视l 再热蒸汽温度监视l 升速率l 负荷变化率l 初负荷暖机点转子应力对应着汽轮机使用寿命。通常1000MW汽轮机推荐的使用寿命为10000次循环曲线，在某些特殊情况下，也可以使用5000次或3000次疲劳循环作为选择许用应力的依据。因此，DEH设计了NORMAL、MEDIUM、HEAVY分别代表10000、5000、3000次疲劳循环所对应的许用应力，从而使ATC得出不同的转速和负荷变化率。运行人员可以通过选择转子损耗程度来改变启动时间，最快的启动时间对应最大的转子寿命损耗，因为过快的启动使转子表面到中心的应力变化过快。根据转子

40、应力计算结果和选择的许用应力，ATC程序还可以计算出以下三种形式的高/中压转子寿命消耗：l 转子寿命总消耗值l 年转子寿命消耗值l 月转子寿命消耗值转子应力监视触发ATC保持的条件有：l 主蒸汽温度不在计算所得的范围内l 再热蒸汽温度不在计算所得的范围内l 高压或中压转子表面应力比率高l 高压或中压转子中心应力比率高5性能指标 转速调节范围 03500r/min 转速控制精度达到（额定蒸汽参数下的）空转转速 0.1%额定转速 最大升速率下的超调量 不大于0.15%额定转速 控制系统的转速迟缓率 0.06% 甩全负荷时的最大超速 7%定转速，并能维持空转 静态特性转速不等率可调，其整定范围不少于

41、3%6%。 在指定功率附近(功率变化在额定功率的±1.5%±12%范围内)，频率变化在±0.025Hz±0.25Hz的区域内的局部不等率整定范围能达到3%20000%。功率控制精度不低于±2MW(在蒸汽参数稳定的条件下)。系统MTBF(平均无故障时间)8000小时计算机部分MTBF20000小时DEH系统的可用率高于99.9%ETS系统设计说明书1. 概述： ETS（EMERGENCY TRIP SYSTEM）是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统用以监视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，

42、紧急停机。以保证汽轮机安全运行，被监控的这些参数是：（电厂可选定）1. 汽轮机转速- TSI超速跳闸；2. 推力轴承磨损-轴向位移大跳闸；3. 调节油压力低- EH油压低跳闸；4. 轴承润滑油压低-润滑油压低跳闸；5. 凝汽器真空低A-真空低跳闸；6. 轴振动大-轴振动大跳闸；7. 凝汽器真空低B-真空低跳闸；8. 发电机主保护-发电机主保护跳闸； 9. MFT-锅炉保护跳闸； 10. 主油泵油压低11. 就地手动跳机 12.轴瓦温度高轴瓦温度高跳闸； 13.DEH超速110%- DEH超速110%跳闸； 14.DEH故障DEH故障跳闸；15.远控手动跳机远控手动跳闸； 16.危急遮断器动作1

43、7.低压缸A排汽温度高低排温度高跳闸；18.低压缸B排汽温度高低排温度高跳闸19备用120备用221备用322 备用4 系统应用了双通道概念，布置成“或与”门的通道方式，这就允许在线试验，并在试验过程中装置仍起保护作用，另外三低（EH油压低、润滑油压低、真空低）信号的每个接点连接成在线监视状态，从而保证此系统的可靠性。2. 系统构成：该系统是由下列各部分组成：一个跳闸控制柜；一个装有跳闸电磁阀和状态压力开关的危急跳闸控制块；三个装有试验电磁阀和压力开关组成的试验块。采用美国OVATION硬件，组态方便灵活；系统控制柜由冗余电源、冗余DPU、输入输出模块组成。与DEH共用工程师站和操作员站。1.

44、所有控制逻辑的组态都在DPU中完成2.具有方便地用软逻辑切投各项保护的功能3.对每一路跳闸信号都具有“首出”记忆的功能4.每一路跳闸信号可以给出一组节点输出5. AST电磁阀和三低信号在线试验功能6.控制周期小于50ms3. 跳闸块工作原理： 跳闸块安装在汽机的前箱附近，块上共有6个电磁阀，2个OPC电磁阀，常闭电磁阀；4个AST电磁阀，常开电磁阀。正常情况下，AST电磁阀是常带电结构。 跳闸块电磁阀连接如下图：P1点压力为130kg/cm²左右，通过节流孔J1、J2使P2点压力为65kg/cm²左右。在作试验时，20-1/AST和20-3/AST动作，使得P2点压力升高至

45、130kg/cm²；若20-2/AST和20-4/AST动作，则P2点压力降为0kg/cm²。压力开关K1、K2设定值分别为K1：90kg/cm²，K2：40kg/cm²。通道1（20-1/AST，20-3/AST）动作试验时，K1动作；通道2（20-2/AST，20-4/AST）动作试验时，K2动作；K1、K2分别送出指示信号。由于整个跳闸块采用“双通道”原理，当一个通道中的任一只电磁阀打开都将使该通道跳闸；但不能使汽轮机进汽阀关闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽轮机进汽阀关闭，起到跳闸作用，因此大大提高其可靠性，可有效地防止“误动”和“拒动”。4.

46、 跳闸试验块工作原理：该系统共有4个试验块，1个EH油试验块，1个LBO润滑油试验块和1个LV真空试验块、1个主油泵油压低试验块。每个块的原理均相同，原理图如下： 每个试验块都被布置成双通道。J1、J2为节流孔；F、F1、F2为手动阀；S1、S2为电磁阀；B1、B2为压力表；K1、K2、K3、K4为压力开关。 节流孔的作用是将两路隔离开，试验时互不干扰。试验可以手动就地试验，也可以在主控室远方试验。 远方试验时，逻辑上有闭锁，保证不会两路同时试验，一路试验时，另一路还有保护功能。 就地手动阀试验时，不能两路同时进行，否则将会引起误跳机。手动试验时，尤其要注意。正常情况下，压力油通过节流孔送到压

47、力开关和指示表B1和B2，指示表将指示正常油压，一旦油压降低，两边的4个压力开关只要各有一个开关动作，将引起跳机。电磁阀接成“两或-与”关系，即可防止误跳，又可防止拒跳。（见图3）。 试验时，打开F1或S1，则B1上指示将缓缓下降达到设定值时，K1、K3将动作。ETS远方在线试验时，对应指示灯亮，表示出相应跳闸控制阀上某一路在试验。由于跳闸阀布置成双通道，所以只试验一路不会产生跳闸信号，若此时被测参数真的达到停机值，则试验块上的压力开关将全部动作，两路信号通过“与”的作用，产生跳闸信号，通过跳闸控制块使机组停下来。所以说该试验块可以在线试验，并不影响机组的保护功能。 试验块电磁阀的电源是220

48、VAC。试验完毕后，要注意表压是否恢复到正常值，否则不准试验另一路，以免引起误跳机。5. 危急跳闸系统的可靠性综上所述，危急跳闸系统采用了双通道的原理，无论是一次监测元件还是跳闸电磁阀，都采用双通道，因此，可大大提高系统的可靠性。一般系统的可靠性是用下述公式表示的：可靠性=MTBF/MTBF+MTBR式中 MTBF-平均无故障时间； MTBR-平均维修时间。可见，MTBF 越大越好，MTBR越小越好。增加双通道系统后，可使系统的MTBF大大提高。使用双通道后，MTBF是这样计算的：MTBFD=MTBFS+MTB2S/2MTBR式中 MTBFD-双通道的平均无故障时间； MTBFS-单通道的平均

49、维修时间。使用双通道后，系统的MTBF是按指数规律增加的，这样系统的可靠性大大提高了。DEH系统操作说明书沁北三期DEH系统使用的是美国EMERSON公司的OVATION型集散控制系统。其先进性在于分散的结构和基于微处理器的控制，这两大特点加上冗余使得系统在具有更强的处理能力的同时提高了可靠性。100MB带宽的高速以太网的高速公路通讯使各个控制器之间相互隔离，又可以通过它来相互联系，可以说是整套系统的一个核心。系统的主要构成包括：工程师站、操作员站、控制器等。一）进入DEH操作画面的方法通过操作员站的工具栏进入主菜单，如图 1。在进入DEH的主菜单后，就可以调用不同的画面。图1二）DEH操作主

50、画面DEH OVERVIEWDEH UNIT OVERVIEW是DEH系统中最重要的操作画面,如图 2。 图2三）DEH 基本控制功能基本控制区包含了控制方式选择、阀壳预暖、启动模式选择、目标速率生成器、反馈回路切投、阀门模式、高低限制以及机械复位、OPC切投、手操面板、阀门活动试验、阀门严密性试验、同期控制、快关功能投切等功能。1) 阀壳预暖当蒸汽室外部金属温度小于210，运行人员点击DEH主画面的“阀壳预暖”按钮，弹出“阀壳预暖”操作画面(图3)；点击“投入”按钮；高主门TV2每隔2分钟开和关一次，阀门开度在011.6（根据阀门预启阀行程参数11.6%可调）逐渐变化，进行暖阀。当蒸汽室外部

51、金属温度大于210，运行人员点击 “切除” 按钮，高主门TV2逐渐关到底，暖阀结束。当蒸汽室外部金属温度小于210，但是现场仍然要求启动汽轮机，运行人员可以点击“暖阀跳过模式”，跳过暖阀过程。 图32) 主门开启/关闭和DEH启动模式的选择机组暖阀结束或者跳过暖阀过程后，准备进行冲转前，需要打开主汽门。运行人员在DEH主画面上点击DEH启动模式 按钮，弹出DEH启动模式画面（图4）。运行人员可以通过“主门开启/关闭”按钮打开和关闭主汽门， 使高主门TV1TV4全开/全关，可以通过“自动/手动升速”按钮选择自动升速和手动升速两种启动模式。如果运行人员选择自动升速，控制器自动判断机组所处状态（第一

52、级内部金属温度)，判断汽轮机是冷态、温态、热态还是极热态，再根据机组的运行经验选择启动曲线（主要选择升速率），程序自动输入转速控制的目标值和增速率,自动完成400转和800转暖机和3000r/min定速，400转和800转暖机时，400转定时暖机5分钟，800转暖机一个小时，如果想提前退出暖机，操作员可以点击主画面的“自保持退出”按钮。如果运行人员选择手动升速后，DEH目标设定值/速率操作画面（图5）才起作用。图43) 手动升速目标设定值/速率在DEH主画面上点击CNTL SP 按钮，弹出DEH目标设定值/速率操作画面,如图5。通过该窗口，运行人员可以输入要求的转速或负荷目标值，以及设定值变化

53、率。在基本的操作员自动方式下，任何时候运行人员都能够输入。图5手动升速方式下输入目标值和速率的步骤如下：（1） 把光标置于目标值输入区上；（2） 在标准键盘上用数字键输入要求的目标值；（3） 如果在目标值区上输入的数字是期望的值，则按ENTER按钮进行确认。一旦数值被确认，它就从输入区转到其下部的当前目标值上；（4） 如果敲入了错误的数字，运行人员在步骤（3）中看到的数字不是期望的值，可以返回到开始输入区上，输入一个新值；（5） 如果运行人员不想改变当时的目标值，那么运行人员就可以采取关闭子窗口或调用其它图像的方法，从屏幕上移去控制设定值图像。下一次调用控制设定值图像时，就没有数字保留在目标或

54、速率的输入区上。只要不点ENTER，这是一种不要原来输入值的方法；（6） 当点了“ENTER”（选择）按钮后，如果新的目标与目前的设定值不同时，HOLD（保持）信息将出现在主画面设定值的右边；（7） HOLD信息告诉运行人员，系统已准备好从当前设定值变到新的目标值；（8） 运行人员现在可以按“GO”键来启动达到目标。这图像将出现在子屏幕上，并且允许运行人员通过“GO”功能键来实现启动，或者“HOLD” 功能键来实现保持；（9） 当启动后，在SETPOINT旁边的HOLD信息会变成GO，这GO将一直出现在设定值等于目标值，或者由运行人员或一些外部的系统建立HOLD为止；（10） 如果在步骤（7）

55、中观察到的速率不是要求的变化率，则可以输入一个新值。不管机组是在进行还是在保持，在任何时候均可以输入新的变化率。一个新的变化率是在进行期间被输入，则将继续，不会中断，但是，它是以一个新的变化率变化的；（11） 如果输入的RATE为要求的值，按ENTER键，在输入框下侧的RATE区会显示进入到系统的数字；（12） 只要“ENTER”键没有按，如步骤（4）和（5）那样改变或取消输入速率，同样有效；注：在输入一个变化率时系统不接受正负号。系统根据目标值与设定值之间的差值自动调整是加速还是减速。可输入的最大转速是额定转速的120%和最大负荷是额定负荷的110%，另外，输入的目标转速在任何一个叶片共振范围内时，该输入