DEH汽轮机数字式电液控制系统

DEH-V系统说明书 C0110013PAGEPAGE34C0110013DEH-V汽轮机数字式电液控制系统DigitalElectro-HydraulicSystem控制工程有限公司工程技术部

目录TOC\o"1-3"\h\z1. 概述 32. DEH-V系统结构 42.1. 硬件组成 42.1.1. 分散处理单元DPU 52.1.2. I/O处理模件 52.1.3. I/O端子板 122.1.4. 人机接口站 142.2. 软件结构 152.2.1. MMI软件 152.2.2. DPU软件 162.2.3. 通讯处理软件 183. EH液压系统 183.1. 高压抗然油系统 183.1.1. 供油系统 183.1.2. 执行机构 193.1.3. 危急遮断系统（AST/OPC） 203.2. 低压透平油系统 204. DEH-V在小机组中的应用 225. DEH-V控制功能简介 226. DEH-V人机界面 287. DEH-V的特点 318. 引用的规范和标准 329. 应用领域 3310. DEH-V技术规范 3411. 外形尺寸 3412. 电源要求 3513. 运行环境 35

概述汽轮机是高温、高压、高速旋转的大型动力设备，汽轮发电机转子的时间常数小，自平衡能力很弱，转子、汽缸等部件厚度大，温度变化剧烈。因此要求汽轮机控制系统必须具有实时性、快速性，尤其在其阀门控制、转速调节、超速保护、应力计算和寿命管理等方面有其特殊性。汽轮机数字式电液控制系统DEH是电站汽轮发电机组不可或缺的组成部分，是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器。DEH系统与EH系统组成的电液控制系统，通过控制汽轮机主汽门和调门的开度，实现对汽轮发电机组的转速、负荷、压力等的控制。DEH-V汽轮机岛一体化系统图DEH-V汽轮机控制系统是新华公司在三百多套DEH－IIIA系统，五年多运行实践的基础上改进而成的。DEH-V系统包含了当今最先进的控制技术，进一步提高了系统可靠性，使系统结构更加合理，DEH调试、维护更加方便。DEH-V系统集成了控制、监视和保护功能，范围涵盖给水泵汽轮机控制系统MEH、汽轮机旁路控制系统BPC、汽轮机保护系统ETS、汽轮机监测仪表系统TSI、汽轮机故障诊断系统TCM、汽轮机寿命管理系统Sailor、全厂仿真系统Simpanel等集成为一体，组成汽轮机岛控制系统，简称ATM。DEH-V系统结构图DEH-V系统结构硬件组成DEH-V控制系统硬件由控制机柜、端子柜、操作盘、连接电缆、人机界面等组成。端子柜内含有各种端子模件，完成将各种现场信号转换为I/O模件可以接受的标准信号，同时完成I/O模件送来的指令信号的处理工作，包括给变送器供电、电流/电压转换等。控制机柜内包括冗余处理单元DPU，I/O控制模件、交流电源配电箱、冗余直流电源以及相互之间的连接预制电缆等。操作盘是可选的，用来在自动控制系统故障情况下，维持机组运行或在线处理、更换部件时使用。DEH系统的操作与显示，数据、曲线的记录等均由连接在高速数据公路上的工程师站、操作员站完成。DEH-V的系统与原DEH-IIIA相比，其结构上的改进有：改进DEH基本控制部分的系统结构，使原来典型的5个I/O控制站减少到3个，减少了系统的响应时间，提高了DEH性能；可以根据设计需要，自由安排阀门控制模件和OPC模件，增加了通用性和分散性；采用双层网络结构，I/O总线采用10MB/S冗余工业以太网，网络通讯采用100MB/S冗余工业以太网，大大提高了DEH系统的数据吞吐量；DEH-V仿真系统更加方便和规范，只需将EMU模件插入插槽即可；VPC模件位置可以自由安排，布局更加合理，负载均衡，自动化程度提高；DEH-V机柜示意图分散处理单元DPUDPU为DEH-V控制系统的主机部分，采用Pentium400处理器，运行在实时控制系统之下。汽轮机的控制软件都装在DPU内，DPU通过冗余I/O总线，实现对下位机的通讯及控制。同时通过网络接口模件实现DPU联网。软件的修改在工程师站上完成，组态完毕后装载至DPU内，修改可以在线修改或离线修改。汽轮机由两套冗余的DPU控制，互为热备用。I/O处理模件DEH-V系统全部采用智能控制处理模件，每一块模件由印刷电路板、电子元器件、微处理器、输入输出接口等组成，完成特定的信号处理功能。DEH-V系统I/O模件均采用表面贴装工艺。用于DEH-V系统的模件主要有：开关量输入模件（DI）开关量输出模件（DO）模拟量输入模件（AI）模拟量输出模件（AO）阀门控制模件（VPC）转速测量与保护模件（SDP）专用仿真模件（EMU）ETS处理模件（LPC）TSI处理模件（VDP、SKP）VPC模件其中VPC模件专为DEH-V系统设计，用于汽轮机阀门伺服驱动控制。该模件与功率放大模件相配合，可以实现对高压抗燃油或低压透平油系统电液转换器的驱动。VPC模件与电液转换器一一对应，实现油动机的单独控制。如果汽轮机的阀门与油动机也是一一对应，则在低压纯电调系统中也可以实现阀门管理功能。VPC模件还具有手动、自动切换、跟踪功能，以及与液压安全油系统的联锁保护功能。DEH-V阀门伺服控制方面的新特点包括：阀门控制模件VPC可以适应各种LVDT、变送器等多种位移反馈信号；VPC模件采用智能数字整定，无须人为调整阀门开度和零位。避免了手动调整，提高了自动化程度和位置精度；实现了阀门反馈信号智能选择，克服了反馈信号故障对阀门控制回路的影响，提高了阀门控制的可靠性；采用16位A/D、12位D/A转换器，进一步提高阀门控制精度；采用PWM脉宽调制技术，实现低压电调系统的大电流驱动，减少了功耗，使部件工作更加可靠；VPC模件示意图通过工程师站或便携机，通过BCnet网络或通过VPC模件上的串口均可连接VPC，对其进行工作方式设置、阀门开度校正、控制回路参数调整等。VPC模件采用数字整定后，在提高阀门控制精度和准确度的同时，大大减少了现场调试人员的工作量。热工人员在工程师站或者通过便携式计算机就可以对阀门进行远程校正。可以一次完成阀门或油动机的零位、满度、偏置调整。还可以调整阀门控制回路的PID参数，使阀门伺服控制特性达到最佳状态。这些参数设置完成后，保留在工程师站和VPC模件上。通过工程师站可以对VPC模件的参数进行下装和上装，这样，当机组运行中某VPC故障的情况下，就可以直接把保存在工程师站上的参数下装到新的VPC模件中，不需要重新对VPC模件进行整定。VPC数字整定界面VPC模件可以接受最多4路反馈输入，包括2路LVDT信号或者2路4~20mA标准变送器信号。在VPC模件调试软件中可以设定单独选择其中1路信号或对多路反馈进行智能选择，作为反馈信号，包括：选“A”—以A路信号为反馈选“B”—以A路信号为反馈“均选”—以A路和B路的平均值信号为反馈“自动高选”—根据2路信号的情况，智能选择A路或B路信号当VPC检测到2路反馈均故障的情况下，自动输出指令关闭该阀门。VPC模件还设计了与机组安全保护系统的联锁功能，当紧急遮断系统动作以后，安全油压力消失，主汽门关闭。检测该安全油压力的3个压力开关就动作，联锁VPC模件快速清除阀门控制指令，使调节阀门跟随关闭。VPC联锁保护原理图为了保证DEH系统的安全可靠和方便在线维修，DEH-V设计了后备手动操作盘。通过手动操作盘可以在DEH主控系统故障的情况下，直接操作汽轮机的进汽调节阀门，维持机组运行，或对故障的部件进行更换。因此DEH-V系统的最小系统就是阀门控制部分保持功能正常，当该最小系统不能维持的情况下，机组必须停止运行。DEH伺服控制原理图VPC模件的主要特性：输入，输出信号完全隔离，隔离放大器耐压达1500V8路新型电子开关(隔离电压达400V,切换时间<0.5mS)高可靠性设计、支持直接手动逻辑支持热插拔设计，单电源24V或5VLED状态指示全新低功耗设计Pmax<4.5WSDP模件SDP模件检测汽轮机转速，并判断是否超过超速保护与控制设定值，同时该模件还具有甩负荷预测（LDA）功能、功率-负荷不平衡（PLU）功能等，并可实现在线运行超速保护试验。SDP模件可以在20ms内完成转速的判断、执行任务，保证汽轮机甩额定负荷转速飞升不超过7%。同时为了保证超速保护系统的可靠性，在DEH-V系统中采用了3块独立的SDP模件，其输出结果进行“3选2”判断，可以最大程度上防止误动和拒动。SDP超速保护原理图SDP为汽机控制系统中专用的测速及超速保护模件，模件上采用AMD188EM为16位嵌入式CPU，它具有与速度快、数据处理能力强PC机的指令相兼容。因此，具有较强的软件开发手段。最大寻址空间为存贮器1Mbyte，I/O为64K，有3个16位定时器/计数器、多级中断、8个优先级等功能。程序存储器FLASHROM（AMD29F040），FLASHROM中固化了32K的EMON86V3.21和PI的执行程序，数据存储器一片628128128K字节的RAM，该RAM主要用于程序的运行和数据计算。SDP模件的主要指标是：1路转速输入：1-20KHz，最小电压：100mV，测量转速时间<20ms；8路开关量输入：机组挂闸、并网、遮断；4路开关量输出：OPC、AST；6路模拟量输入：汽轮机压力、发电机功率；SDP模件示意图DEH-V系统OPC超速保护控制的特点是：OPC超速控制、甩负荷预测等功能仍由大规模可编程阵列硬件实现，保证OPC系统的快速性；OPC保护控制功能分散在3个独立SDP模件上，分散布置，通过硬件实现“三选二”表决，进一步提高可靠性；SDP模件为智能型，具有完善的在线监视、诊断手段；增加功率-负荷不平衡功能（PLU），解决电网故障后的系统稳定性问题；智能设定OPC保护控制设定值、测速齿数，使之适应DEH、MEH、ETS系统；提高OPC测速精度，达到1r/min；SDP超速控制原理图SDP模件采用数字设定OPC动作定值，该定值包括超速保护控制（OPC）动作点、超速保护遮断（OPT）动作点、测速齿轮齿数、甩负荷预测（LDA）动作点、功率负荷不平衡动作点（PLU）等。这些设置值固化在SDP模件的FLASH-ROM中，DEH-V可以读取，并进行监视。由于可设置，因此SDP模件可以广泛适用于DEH、MEH、ETS等各种控制系统中旋转设备的转速测量。SDP模件主要特性：高性能、高可靠性设计输入/输出信号完全隔离，隔离电压达1500V硬件看门狗和电源检测功能。输入，输出自动诊断。全新低功耗设计Pmax<4.50W支持热插拔设计，单电源24V或5VLED状态指示SDP模件精度：测量精度 1r/min灵敏度 小于0.01Vp-p扫描周期 10msLPC模件LPC模件做为可选设备，主要为中、小型机组的紧急停机系统（ETS）而设计。LPC模件采用CPLD器件的硬件，可实现各种ETS跳机保护功能与联锁逻辑。通过编程的方法，将逻辑固化在LPC模件上后，即作为硬件执行。LPC模件动作速度快，可靠性高，LPC模件的执行周期<5ms，可以保证在出现紧急情况下，立即停止汽轮机的运行，保证机组的安全。该ETS特点是：LPC模件示意图硬件采用与DEH-V系统同一系列，实现了DEH、ETS系统一体化；节省了ETS系统单独投资，降低了设备造价；减少了备品、备件的种类和数量，降低了系统维护、运行成本；采用双LPC模件冗余的配置模式或3块LPC模件冗余的模式，提高了保护系统的可靠性；可对任何一块LPC模件进行在线维护，而机组仍然具有连续保护功能，不影响机组运行；LPC模件具有智能CPU，可将所有保护信号通过I/O总线送到DPU，供显示、记录、报警，并记录跳机首出原因；同时LPC模件还具有顺序事件记录功能，时间分辨率<1ms，便于查找故障和分析问题；对于DEH-V中使用的重要信号，如汽轮机的转速、发电机功率，调速级压力、凝汽器真空等，采用3块独立的AI输入模件，在DEH-V中进行“3选2”处理；重要的开关量信号，如机组复位（挂闸）、发电机主开关等，也采用3个独立的DI输入模件，在DEH-V中进行“3选2”处理，以保证系统的可靠性。EMU模件EMU为高性能DEH仿真模件，模件上自带486处理器，并可运行XDPS-DPU软件。EMU模件共有16路模拟量输入（量程范围0-5V）、8路模拟量输出（量程范围0-5V）、2路开关量输入、2路开关量输出；并带有10M以太网接口，可挂于XDPS高速实时网上，通过XDPS软件DPUCFG.EXE直接组态、上装、下载等（与普通的DPU类似），实现仿真算法功能。DEH-V数字仿真器EMU是可选设备，由用户根据实际情况选购。一般几台机共用一个数字仿真器即可。EMU模拟汽轮发电机组主要环节的动态特性，如汽室容积、转子、高/中/低压汽缸、再热器、连通管、主蒸汽管道、旁路管道等。可以仿真汽轮机的转速、功率、压力和相关运行状态，并通过硬件接口与DEH系统相连接。仿真系统可以检验DEH系统软件和硬件的工作状况和控制性能，方便机组的调试。可以在厂内调试和现场调试期间、机组大修后启动前，利用仿真系统做DEH系统的静态性能试验，保证DEH系统一次启动成功。DEH-V数字仿真器设计成可随身携带，方便现场调试。使用时，将EMU插入控制机柜任何插槽内，连接与DEH-V相关模件的I/O电缆后即可正常工作。EMU的软件通过工程师站或便携机进行下装，可根据需要进行修改，组态成各种汽轮发电机组模型。EMU的执行周期短，系统响应快，仿真精度高，可以真实模拟汽轮发电机组的特性。DEH-V仿真系统连接图数字仿真器EMU还具有快速记录功能，可以作为快速录波仪，用来记录汽轮机阀门的快速关闭时间。既可以在机组安装完毕后，或大修后测量阀门动作是否合格，也可以在出现事故的情况下，分析阀门关闭的情况。用户可以根据需要，利用汽轮机跳闸信号或发电机主变开关信号来触发。EMU收到该信号后，就立即启动快速记录功能，连续记录16路阀门开度信号，并保存在EMU模件的DOC芯片上。用户可以通过DPU组态软件DPUCFG来上装该数据文件，进行分析。EMU快速记录的信号采样时间间隔为5ms，时间总长度为1s。上述这些DEH专用模件与其他通用模件一起，共同完成汽轮机的转速和负荷控制功能。DEH系统的所有模件均设计有延迟上电功能，可带电插拔。并具有自诊断、自恢复及自保持功能。I/O端子板I/O端子板是I/O模件与现场信号之间的桥梁，主要完成各种现场信号的预处理任务，使DEH系统可以接受电流、电压、毫伏、以及调制信号和转速脉冲信号等，同时将DEH系统I/O模件输出的指令转换为驱动现场设备的各种信号。这些端子板包括：表：DEH-V端子板模件端子板端子板部件号说明适用范围mA_TBC2908279A16AI0/4~20mA，0/1~5VAITC_TBC290827716AI0~50/100mVRTD_TBC290827816AI0~125/250mVAOAO_TBC29082838AO0/4~20mA/0/1~5VDIDI_TBC2908281B32CI24/48VDC，干接点，1msSOEDODO_TBC2908342A16CO阻性：250VAC/10A，30VDC/10A感性：250VAC/5A，30VDC/3AVPC_TBC29084304AI1AO1AO7CI1CO0/4~20mA，0/1~5V，2KHz调制0~300mA4~20mA24/48VDC，干接点30VDC/10AVPCVPC_TBC29084314AI1AO1AO7CI1CO0/4~20mA，0/1~5V，2KHz调制0~40mA，-40~40mA4~20mA24/48VDC，干接点30VDC/10AVPC_TBC29084544AI1AO1AO7CI1CO0/4~20mA，0/1~5V，2KHz调制-180~180mA4~20mA24/48VDC，干接点30VDC/10ASDPSDP_TBC29084673PI6AI8DI8DO1~10KHz4~20mA，1~5V24/48VDC，干接点阻性：250VAC/10A，30VDC/10A感性：250VAC/5A，30VDC/3ALPCLPC_TBC290836424CI6CO24/48VDC，干接点，1msSOE阻性：250VAC/10A，30VDC/10A感性：250VAC/5A，30VDC/3AEMUEMU_TBC290846516AI8AO2CI2CO1~5V，12位A/D1~5V，16位D/A24VDC，不隔离输入0.2A/400VVPC端子板示意图其中最主要的I/O端子板是VPC端子板，它输出LVDT的励磁信号，完成阀门控制信号功率放大，驱动电液转换器，并解调LVDT位置反馈信号。为保证汽轮机阀门控制的可靠性，VPC板可以接受2路LVDT信号和2路标准变送器信号，可同时驱动2组电液转换器线圈。对于低压透平油的电调系统，VPC_TB还提供达到0~400mA电流的驱动，或双向±180mA电流驱动，并可根据需要叠加震颤信号，震颤信号的幅值和频率可调。SDP端子板示意图SDP端子板接受现场来的3路转速信号、3路功率信号和3路汽轮机蒸汽压力信号，以及发电机出口开关信号。SDP_TB将这些信号送到3块SDP板，并接受SDP板发出的送出机组超速信号OPC和AST，完成“三选二”判断，分别送往OPC电磁阀和ETS系统，关闭调节汽门和主汽门。EMU端子板示意图EMU端子板是DEH-V控制装置与EMU仿真系统之间的接口转换部件，它接受VPC端子板输出的阀门开度信号，一路经过平均值电路，送往DEH手动操作盘，同时将这些开度信号送往EMU模件，由此产生汽轮机的压力、功率、转速等。这些过程变量信号也通过EMU端子板送入DEH-V的I/O模件内，从而形成闭环控制回路。人机接口站工程师站ENG和操作员站OPU都是人机接口站（MMI）。MMI用工控机构成，CPU采用高性能Pentium处理器，运行中文WindowsNT系统，采用鼠标或跟踪球操作，外接1600×1280高分辨率的彩色CRT，颜色多于256K，并可接激光打印机、光盘机等一些高档外围设备，使MMI界面更为丰富多彩，操作更为方便直观。工程师站还可作为操作员站的备用站。DEH总控界面软件结构DEH-V软件包括人机接口站MMI软件、DPU实时控制软件和通讯处理软件。人机接口站软件基于全汉化WindowsNT操作系统，具有直观的实时数据显示、图形操作界面、记录、报警、SOE、报表等功能。工程师站还具有图形组态、修改系统配置和系统管理功能。DEH-V历史趋势画面MMI软件在DEH-V操作员站OPU上，可实现在多窗口方式下，通过流程图、棒状图、趋势图、单点、一览、成组等软件监视机组实时运行情况。并可通过自检查看DEH系统工作状态，当出现故障时，系统提供闪烁、音响、弹出窗口等多种方式引起运行人员注意，提供实时报警、历史报警、历史趋势、SOE记录等供热工人员检查。DEH-V报警历史画面工程师站ENG提供强大的编程、管理工具，包括数据库生成、图形生成、控制组态生成、报表生成、历史记录、用户管理、系统配置等。图形生成软件可以可以实现各种复杂的工艺过程图形；报表软件可以周期型、触发型、追忆型、SOE型等方式实现班报、时报、日报、月报等各种报表；历史记录可以收集DEH-V系统网上开关量、模拟量全局点的历史数值；报警记录可以记录系统中所有报警信息、操作信息。DPU软件DEH实时控制软件包括基本控制和ATC控制两个部分，基本控制软件由一对冗余DPU完成，实现对汽轮机转速、负荷、压力等主要控制量的采集、判断和闭环控制，以及阀门试验、阀门管理、超速试验、频率调节等基本功能；ATC软件也自动由一对冗余DPU完成，实现对汽轮机、发电机、主要辅机温度、压力、流量等状态的采集、判断，进行转子应力计算和寿命累计，执行机组自动启动的顺序逻辑控制功能。另外，为保证保护系统的可靠性和快速性，OPC软件和ETS软件分别驻留在SDP模件和LPC模件内。DEH-V基本控制组态软件控制组态生成软件采用图形化的方式，完成对DEH的控制策略的生成，并可同时进行控制组态的调试任务。DEH-V组态软件符合IEC-1131-3功能块图形组态标准，提供100多个算法模块。这些算法分为I/O模块、模拟函数、时间过程函数、逻辑运算、控制算法等，还包括针对汽轮机控制系统的特殊算法：温度场计算模块FDM、焓/熵比容计算模块PTCAL、设备控制联锁算法DEVICE等。算法模块之间的连接采用自动布线、自动排序、自动生成交叉参考。热工人员可以根据具体控制的要求，添加、删除、更改模块，更改算法页面和算法模块的执行顺序。DEHATC控制组态DEH的组态以页为单位，每个DPU可以最多可以有512页组态，可以实现1024个控制回路。DEH支持0ms(关闭运算)，50ms,100ms，200ms，250ms，500ms，1s，2ms，5s，10s，60s等12档不同的运算周期，满足任何DEH系统的需要。DEH组态为“所见即所得”，组态好的页面可以采用标准A4，A3等幅面直接打印，形成SAMA图，用以存档。DEH-V组态可以在线或离线进行，在线方式下，修改的控制逻辑立即生效，无须编译，主要用于现场调试和仿真；离线方式下，修改后的组态需要下装到辅控DPU再升为主控以后生效。DEH-V留有C语言接口，使用户可以生成自己所需要的算法。DEH-V虚拟DPU界面工程师站ENG上还具有虚拟DPU的功能，可以实现在没有物理DPU存在的情况下，利用ENG开启一个或几个虚拟DPU，来实现在线组态和调试。这种方式极大的方便了控制系统策略的研究、学习与试验，缩短了DEH系统调试工期。DEH-V系统的组态软件是基于TCP/IP的，因此可利用NT系统内置的RAS技术，方便的实现远程组态和调试。DEH-V控制原理图实时控制软件包括信号处理、连续控制、逻辑运算、顺序控制以及各种高级控制算法，可以实现从简单到复杂的各种不同的控制方案。通讯处理软件通讯处理软件完成与高速数据公路和I/O总线的实时数据交换，符合IEEE802.3标准，并可以与XDPS系统实现一体化。EH液压系统高压抗然油系统高压抗燃油系统由供油系统、执行机构、危急遮断系统等部份组成。供油系统由抗燃油供油装置、再生装置以及油管路系统组成的EH供油系统，它由变量泵提供14.5MPa的恒定压力来驱动伺服执行机构，同时内部独立滤油系统和冷却系统使EH油工作在合格的状态下，确保执行机构安全、可靠、正确运行。该供油系统具有足够的容量可以同时满足DEH、MEH和BPC液压控制系统的用油。即DEH、MEH、BPC三个系统可以共用一个油箱。高压抗燃油系统供油系统执行机构以300MW引进型汽轮机液压控制系统为例，它由12个执行机构组成。2个由电磁阀控制的开关型执行机构分别控制2个再热主汽门的开启。10个伺服型执行机构分别控制2个高压主汽门、6个高压调门、2个再热调门的阀门开度，它们可以根据计算机指令使阀门控制在任意要求的位置上。600MW引进型汽轮机液压控制系统亦由12个执行机构组成。与300MW机组的EH系统相比，除其配置有所不同，即高压调门伺服机构数量为4个，再热调门伺服机构为2个之外，其余动作原理均相同。200MW国产型汽轮机液压控制系统亦由12个执行机构组成。除接口尺寸、油缸口径等差别外，动作原理同600MW引进型汽轮机液压控制系统。 EH油动机及其原理图危急遮断系统（AST/OPC）当机组发生紧急情况或机组运行参数超出限制值时，ETS装置将发出紧急停机信号。AST电磁阀动作，EH安全油泄压，蒸汽阀门在操纵座弹簧力作用下迅速全部关闭，机组自动停机。AST电磁阀组成四个相互串、并联的结构，OPC电磁阀组成并联结构，保证遮断系统的安全。危急遮断系统低压透平油系统低压透平油纯电调系统采用低压透平油（一般油压1.0~2.0MPa），作为执行机构的动力驱动汽轮机蒸汽阀门。一般地，低压纯电调系统的供油系统、油动机、配汽机构及保安系统仍用常规配置的设备。由于低压纯电调液压调节部分比较简单，改造或新配备新机组都很方便、运行维护简单、制造成本相对较低，所以，这种低压透平油纯电调一般适用于125MW、100MW、50MW、25MW等中、小容量的机组使用。1999年开始，新华公司为了适应电力市场的需要，开发了采用力矩马达碟阀式电液转换器为电液接口的低压透平油纯电调系统。迄今为止，已在上汽厂新生产的135MW及6MW、50MW、100MW、125MW、350MW等老机组的改造，共计37台各种类型的汽轮机上得到了应用，收到了良好的效果。同时，应用户的要求，我们也为11台各种类型的机组配置了采用DDV伺服阀为电液接口的低压透平油纯电调系统。DDV低压调节系统众所周知，低压透平油纯电调中的关键部件是电液转换器，新华公司采用的是力矩马达碟阀式结构，力矩马达应用美国BRIEN公司的产品，结构简单，动态响应性能好。由于这种电液转换器的控制油口采用碟阀式结构，所以对油质的要求不苛求，能适应透平润滑油系统一般的清洁度水平，绝对不会产生卡涩现象，经过电厂长期运行考验证明，其性能好，使用安全可靠。由于它的优良性能，所以为低压透平油纯电调的开发和应用开创了广阔的前景。新华公司现在具有A型、B型两种性能的碟阀式电液转换器，A型配有中间滑阀的油动机，如上汽型油动机；B型可以不用配置中间控制滑阀，而直接控制油动机，如哈汽型油动机。所以，可供任何类型的汽轮机采用DEH低压透平油纯电调系统使用。系统具有失电保护功能，当DEH失电，电液转换器无电信号输入时，力矩马达力矩为零，电液转换器输出的控制油压跌至最小，使油动机关闭停机，保证机组的安全。力矩马达低压透平油（A型）DEH系统图DEH-V在小机组中的应用DEH-V系统不仅可以广泛应用在300MW、600MW大型机组上，也可以满足中、小型机组的需要。根据小机组空间小、信号少、控制方式较为简单的特点，通过对DEH、ETS、TSI系统进行模块式的组合，将3个主要的汽轮机控制、保护、监视系统集成在1对机柜内，可以贴合小机组提高自动化水平和可靠性的要求。DEH系统还适用于各种工业汽轮机，比如拖动给水泵、流体输送泵、高炉风机等。小机组DEH/ETS/TSI系统外形DEH-V控制功能简介汽机复位（挂闸）；通过复位危危急遮断系统，建立安全油压和开启主汽门，准备机组冲转。根据机组不同分别采用高压缸启动、中压缸启动、高/中压缸联合启动；DEH-V与旁路系统相配合，采用不同的进汽方式实现机组启动。一般国产机组采用高/中压缸联合启动，北重-ALSTHOM机组采用中压缸启动，西屋及其引进型300/600MW机组采用高压缸启动。ATC自启动/经验曲线启动/操作员自动；DEH-V提供3种手段，实现机组启动：ATC自启动此种方式下，DEH-V采集汽轮机的蒸汽温度和金属温度，对机组转子和汽缸进行应力计算，并根据当前机组的运行状态，自动产生目标值和升速率，自动地将机组带到额定转速。并网以后，ATC方式自动修正升负荷率。在启动和变负荷过程中，如果转子或汽缸的应力超过裕度，则自动变更目标值或修正升速率/升负荷率，保证机组的应力在允许范围内。经验曲线启动这种方式主要根据汽轮机的第一级金属温度，判断机组处于冷、温、热、极热态，根据汽轮机运行规程和运行经验，从而选择不同的升速率，自动产生目标值和暖机时间，自动地将机组带到额定转速。并网以后，自动转入操作员自动方式。操作员自动这种方式下，目标转速、目标负荷、升速率和升负荷率等均由操作人员设定。自动升速控制；DEH根据转速给定值和实际转速的偏差按照PID规律来控制机组的转速。实际转速由安装在汽轮机轴上的测速探头产生，经过“3选2”表决后得到，转速给定值根据启动方式不同，分别由ATC应力计算、经验曲线或者操作员给出。摩擦检查；机组启动过程中，为保证机组运转正常，需要在低转速下，检查汽轮机转动情况和监测仪表系统的工作是否正常。DEH中设计了摩擦检查功能，通过按钮，DEH自动将机组冲动至500~600rpm，停留5分钟后，自动关闭调节汽门，以便运行人员检查机组运转情况。自动快速过临界；对于柔性转子（临界转速在正常工作转速以下的转子），DEH自动检测转速是否处于轴系临界范围内，一旦转速进入临界区，DEH自动禁止机组在该区域内停留，并采用预先设定的高速率快速通过，防止机组产生过分大的振动，保证机组安全。暖阀/暖机；为防止汽轮机转子应力过大，DEH精确控制机组在规定的转速进行暖机。对于配备ATC应力计算的DEH系统，还计算出预计的暖机时间。有些机组还考虑主汽阀壳的预暖问题，此时DEH控制一侧主汽阀门开启约10%~20%，通过蒸汽暖阀，完成后，关闭该主汽阀，准备冲转。阀门严密性试验；DEH提供主汽门和调节汽门的严密性试验功能。主汽门严密性试验时，DEH关闭所有调节汽门，开启所有主汽门；调节汽门严密性试验时，DEH关闭所有主汽门，开启所有调节汽门。在试验的同时记录严密性试验的时间和转速，计算当前工况下的严密性指标，判断严密性是否合格。自动同步控制；DEH具有与同期装置接口，接受同期装置的指令，自动调整机组转速，与电网频率相适应，为顺利并网提供保证。自动带初负荷机组并网后，DEH将根据当前机组参数，修正负荷目标值，自动带初负荷以防止逆功率运行；电超速保护试验、机械超速保护试验；机组并网并暖机一段时间后，解列进行超速保护试验。在DEH控制下，可以分别进行103%，107%，110%，以及机械危急遮断超速试验。DEH根据试验的不同种类，设计了相应的控制策略。负荷限制功能；DEH中设计有负荷高、低限制器。定压与滑压运行；并网后，DEH对机组的负荷调节有定压和滑压两种方式，定压方式下，DEH控制调节阀门来调整功率。滑压方式下，DEH控制调节阀门保持在某一位置，由锅炉调节蒸汽压力，来控制机组负荷；为提高机组在滑压方式下的效率，DEH中还设计了“3阀全开”运行模式，这时汽轮机的所有阀门均无节流损失。自动调节机组电负荷；DEH可实现负荷的开环和闭环控制。开环控制时，DEH仅控制阀门的开度，机组功率由蒸汽参数决定。闭环控制时，DEH可以分别采用功率控制回路或调节级压力回路调节机组功率。由于调节级压力反映较快，适用于要求负荷响应快的场合。功率回路较慢，但是可以实现功率的精确调节。对于抽汽供热机组，如果不投入热电解耦控制，则此时为“以电定热”方式。自动调节机组热负荷；对于抽汽供热机组，DEH中提供了根据抽汽压力进行闭环调节供热负荷的抽汽控制回路。如果不投入热电解耦控制，则此时为“以热定电”方式。主汽压控制及限制；为帮助锅炉控制系统维持蒸汽压力的稳定，DEH设计了主汽压控制功能，机前压力被控制在设定点。此时，机组功率为开环控制。如果机前压力下降到某一设定点，则DEH的主汽压力限制器将关小调节汽门，以维持锅炉的稳定运行，直到达到压力恢复到该主汽压力限制器设定点以上，或达到预先设定的阀门低限。主汽压控制及限制功能可分别选择投入。主汽压力控制器设定点和主汽压力限制器设定点也可以由锅炉控制系统提供。热负荷/电负荷解耦调节；对于抽汽供热机组，抽汽供热负荷与电负荷是互相影响的。DEH中提供了抽汽供热负荷与电负荷的解耦控制回路，可以实现在机组工况允许范围内，热负荷和电负荷分别独立调节，而不互相影响。解耦方式可以根据需要和具体机组的不同，采用单向或双向解耦控制。阀门管理；DEH提供两种调节汽门运行方式：单阀和顺序阀。单阀是指所有调节汽门同步开启，顺序阀是指各个调节汽门逐次开启。在机组启动时，采用单阀，可以使喷嘴组全周进汽，有利于机组技术部件均匀加热，减小热应力；机组并网后，采用顺序阀，可以使多个调节汽门中只有一个阀门处于节流状态，有利于减小节流损失，提高机组热效率。DEH提供了两种阀门运行方式下的切换程序。阀门管理示意图汽轮机的阀门一般采用球阀，部分小机组采用双座阀，其流量特性均有较大的非线性，因此DEH中提供了对阀门进行非线性修正的函数，使整个阀门控制的全行程范围内为线性，提高了阀门控制的精度和稳定性。单阀流量特性曲线阀门活动试验；为防止阀门卡涩，DEH可以对所控制的阀门进行全行程的阀门试验。根据机组形式的不同，设计有全行程和部分行程试验，同时考虑联合阀门之间的开启提升力和左右侧的相互闭锁。低真空保护与限制；真空过低将造成汽轮机低压缸末级叶片过热而损坏，DEH根据机组的要求，当真空下降后，DEH限制机组的出力，保护低压缸末级叶片。参与电网一次调频和二次调频；当电网频率发生变化时，DEH自动调节机组出力，补偿电网负荷变化引起的周波偏离。一方面，DEH根据机组不等率的大小，成比例地调节阀门开度，同时具有可调节的频率死区和负荷的上、下限制，即一次调频；另一方面，DEH可以接受CCS系统的遥控负荷调整指令，从而参与电网的二次调频。对于孤立运行的机组，或电网事故造成本机与电力网脱开的情况下，DEH除了一次调频外，当周波超过额定频率0.5Hz以上时，DEH自动投入二次调频，由DEH本身的频率调节器，维持周波稳定。与CCS系统配合实现机炉协调，实现AGC发电；DEH可以接受CCS控制系统的遥控指令信号，一般情况下，采用脉冲量接口。同时DEH提供负荷参考量和一次调频量给CCS系统，作为反馈和功率指令的补偿。DEH与CCS接口快速减负荷RUNBACK；机组重要辅机故障的情况下，DEH可以配合锅炉快速降低功率定值，使汽轮机的用汽量与锅炉的产汽量相适应。RUNBACK方式有两种方法，一种是采用开环控制，一旦发生RUNBACK，则DEH切除CCS遥控，切除DEH功率控制回路，DEH按照预先设定的速率，直接减负荷定值到该RUNBACK对应的负荷低限为止。另一种方法是RUNBACK发生后，CCS控制不切除，而由DEH将CCS控制的速率加快，在CCS的控制下进行快减负荷。快速切负荷FCB；当发电机出线端出现故障时，要求DEH快速降低出力。此时机组可能变成孤岛运行，带地区局域网或带厂用电，周波不稳定。DEH的主要任务由大网运行时的功率调节变为以稳定频率为主。为此DEH-V系统中专门设计了功率-负荷不平衡（PLU）和二次调频功能，并将并网后OPC超速保护的定值由103%提高到107%。当发生FCB后，如果汽轮机的出力比发电机负荷>60%，或转速上升超过107%，则PLU动作，关闭调节汽门。如果频率波动超过额定频率0.5Hz以上时，DEH自动投入二次调频。DEH频率调节与OPC的关系超速保护控制OPC；提供103%、110%超速保护控制，定值可以根据具体机组设定。甩负荷预测LDA；如果在机组负荷较高的情况下，发生发电机出口开关断开，则DEH判断机组必将严重超速，为此，在机组转速还没有达到OPC定值（103%）之前，就提前快速关闭调节汽门，有效防止机组超速，大大改善转速调节的动态过程。功率不平衡控制PLU；主要用于机组电气出现故障后，出力与负荷不平衡，将造成机组转速飞升的情况。这也是一种预防性的措施，有利于电网频率的稳定，保护电网的安全。手/自动无扰切换。DEH设计了手动和自动控制方式，两种方式相互跟踪，无扰切换。时钟同步DEH-V可以接受全球定位（GPS）系统的时钟信号，作为整个DEH系统的时钟基准。在DEH系统内部，时钟由数据高速公路上级别最高的MMI站决定。通讯接口DEH-V可以实现与DCS通信，提供DCS所需信息。一般通过DEH工程师站与外系统进行通讯，也可以采用另外的网关站。提供的通讯接口包括：RS232C：采用MODBUSSlaveRTU方式，可提供RS232C/485转换器基于TCP-IP的以太网通讯，DEH提供DEH侧的网卡和连接电缆。

DEH-V人机界面DEH-V系统通过操作员站OPU对DEH、MEH、BPC、ETS等系统进行正常操作，可以实现机组的启动、冲转、暖机、并网等一系列操作，对机组进行各种试验，以及目标值设定、控制参数修改等。DEH-V提供了在WINDOWS-NT操作系统下的多窗口显示和操作：运行曲线实时数值棒状图趋势图报警窗口启动方式控制方式设备启停限制值设定回路投切等下面是DEH-V的一些典型显示与操作画面：DEH-V操作基本画面DEH-V操作面板DEH－V阀门控制画面DEH-V转速控制曲线DEH-V负荷控制曲线DEH-V报警画面DEH-V的特点新华DEH-V计算机部分采用分散型控制系统，全冗余配置，以太网通讯。液压部分可以采用高压抗燃油或低压透平油作为工作介质。DEH-V可以扩展，构成电站汽轮机岛控制系统。功能覆盖汽轮机控制系统DEH，给水泵汽轮机控制系统MEH，旁路阀门控制系统BPC，汽轮机紧急停机系统ETS，汽轮机辅机控制系统SCS，汽轮机及给水泵汽轮机监视仪表TSI等。DEH-V的超速控制及保护(OPC)，包括103%、110%、甩负荷预测LDA、功率不平衡PLU。OPC与基本控制系统分开，是一套独立的硬件及软件，采用“三选二”结构，保证OPC系统的可靠性。阀门控制采用智能整定，无须手动调整，可在线更换，无须重新整定。DEH重要信号和输入模件采用三重冗余，在DEH-V内部进行三选二。多变量多级反馈调节回路，确保动态响应及静态特性，参与电网一、二次调频。基本控制采用冗余DPU，包括转速控制、功率控制、汽压控制，可实现机炉协调、电热协调。具备独有阀门管理计算方法，可实现阀门流量特性线性化，实现单阀与顺序阀两种控制方式。汽轮机阀门试验同时具有全行程试验及松动试验二种方式。ATC控制采用冗余DPU。包括转子应力计算、寿命累计、汽轮机自动启停控制、辅机设备监测等。配备与DCS系统及大屏幕显示的接口，可实现与任何DCS系统的连接。阀门伺服执行机构的位置反馈信号(LVDT)双通道配置，智能选择，消除由于LVDT单通道配置故障时引起的阀门误动现象。智能阀门伺服驱动卡与执行机构（阀门）一对一构成伺服控制回路，可以进行在线维修。高压抗燃油系统采用MOOG公司伺服阀、低压透平油系统采用新华专门为低压系统设计的碟阀电液转换器。EH伺服执行机构油动机的缓冲技术，在阀门快速关闭时，避免阀门与阀座的撞击。EH系统配置独立的滤油系统，在线油循环，保证油质。DEH-V采用专用便携式仿真器，全功能闭环模拟汽轮机、锅炉、电网，考核DEH功能和运行情况。设备齐全的EH系统电液联动试验室，保证EH设备可靠性。电液联动试验室引用的规范和标准通用标准美国防火协会（NFPA）ANSI/NFPA70 国家电气规范美国电气和电子工程师协会（IEEE）EIARS-232-C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行数 据交换的数据通讯设备之间的接口美国仪器仪表学会（ISA）ISAIPTS68 热电偶换算表ISARP55.1 数字处理计算机硬件测试美国科学仪器制造商协会（SAMA）SAMAPMS22.1 仪表和控制