ABB 汽轮机控制手册

ABBTurbineAutomation–Turbine&RotatingMachineryControlsTheInternationalCenterofExcellenceforSolutionstoTurbineTurbineControlAndProtection DEHDEHDEHDEHDEHTSIHSSFCSTASTPSCMM使用ComposerTSI TSI第一部 汽轮机控制系统综ABBABBABBDCS90ABBSYMPHONY300MWDEH1-A,1-B,1-C:ABB60070ABBABB不同用途的汽轮机其控制系统各不相同。冷凝机组为转速和负荷的闭环控制系统；供热机组和力的保护和限制等等。下面以冷凝机组为例（2）。DEH3000rpmBTCATC20ms103％110％电超速停机等功能；所有OPCBTCATCOPC4. 1-4:Composer与ABBDCSDCSICI与PLCModbusDEH性能达到IECMTBF:20000DEHTSIETSBPSABB-DCSC-NET由于熟悉各种汽轮机组的启停全过程，ABB 建立在Windows－NT/Windows-2000记录准确。ABBICI以，ABBDEH近年来，ABBCMMTSIABBSYMPHONY动、偏心、串轴、胀差和绝对膨胀，并输出报警和停机信号。CMMLVDTDCS（或DEH）DCS第二部 汽轮机控制系统硬SYMPHONYIMMFP；BRC-100。这两种控制器都属于SYMPHONYDEH、MEH。这两种控制器的主要区别是容量及速度上有一点差别，所以我们在配置中，DEHIMMFPBRC-100，而在MEHIMMFPMEHBRC-100SYMPHONYIMMFPBRC-100ABBSYMPHONYSYMPHONY控制器是一个独立的系统，它能够完成快速的旋转机械的特殊控制，支持多种类型的控制语言如：功能码、LadderBatchC、Basic微处理器实时时钟(Clockandrealtime存储器NVRAM：它存储的是功能码组态和用户应用程序，电池后备可以使用户组态策DMA（DirectMemoryI/OI/OExpanderBusControlwayRedundancy在控制器冗余配置时，两个控制器被分为主、丛方式，两个模件之间使用一条通信链连接起来。主模件执行时，冗余的控制器处于热备用等待方式，并实时通过冗余链接受主模件信息，保持与主模件同步运行，保证切换时状态不会中断。NVRAM32-bitrunningat32-bitprocessorat存储器SRAM:512KbNVRAMFLASHAllmemoryhas32-bitdatapathSRAM:2MbNVRAMFLASHROM+5VDC/2A+5VDC/2AHSS03ABBSYMPHONYHSS03 状态和数据缓冲 微处理 位置给定和输 从微处理器接受控制指令并转换为模拟量；然后与位置反馈比较，输位置偏差，经伺服放大后，提供两个驱动输出（控制输出），号（若位置反馈为直流时，省略此功能）；把此位置信号经A/D转换送到MFP,作位置指示；还可为LVDT数字输入与输出----提供两路+24VDC隔离的DC输入，当MFP与HSS通讯故障时，可通过HSS03HSS03HSS03MMUCPU5319个LED，显示模件的各种工作状态。进一步资料，可参考模件手册。技I/O每油动机两只;AC、DC4－20mALVDTACLVDT：40015KHz2.1Vp-p8Vp-15120Ω最小负载（150mA到双伺服线圈的每一个输出电流范围:4-20mA,20-160mA ±8mAto±64mA最大负载分别为750to93Ω(6V4-20mA30020-160mA154-20mA(300Ω2mA(5000Ω1mA(5000Ω0˚to70˚C（32˚to158˚5%9055˚C(5%4070˚C(FCS01ABBSYMPHONYMFPFCS01MFPFCS01MFP从FCSMFPFCSFCS看门狗超时：FCS上的微处理器具有数据时，除产生有效的状态外，还提供20毫秒的时钟，而看门狗的计时器将不断检测这一信号；若检测不到，则发出超时警告，通知MFP，FCS模件上的处理器故障。MFPFCSFCSMMUFCSI/OMC687012kERPOM,128KRAM,168+5VDC@240mA+15VDC@6.9mA-15VDC@5.4mA1.2W@+5VDC185mW@±15VDC300mVp-p1201Hz±0.25Hz@1Hz5±0.5Hz@5kHz12.50˚70˚C（32˚158˚5%9055˚C(5%4070˚C(无凝露)3Km（1.86ACRMSA/DAVR，DEHLED允许进入同期操作阶段：当发电机电压大于同期值33%，电网电压大于同期值75%，且转速与电网频率均在可组态的范围内时，允许进入同期操作。此时，TAS自动准同期模件向多功能处理器发AC电压和频率匹配阶段：TASAVRDEH控制器去调节汽轮机转速，直到发电机频率与电网频率匹配并略高于后者。此时，向多功能处理电压相位差偏差计算和断路器闭合阶段：TAS自动准同期模件计算发电机与电网的相位差，并3590然后，根据频率差和断路器闭合时间算出有效的油开关断路器闭合角，（0），当相位差减到零时，TAS模件发出闭合脉冲，在面板上显示闭合角，并提供数字输出到多功能处理器显示。 0.020— -5.0%--- 0.004— 0.020--- 0.004— 0.004— 0或C：ADCAC0—150V,0-50VADCADCADCADCI/O8AC0-500-51kΩ0˚to70˚C（32˚to158˚F）5%9055˚C(5%4070˚C(无凝露)3Km（1.86TPSTPS02TPSTU02率、中排压力、油开关合闸及汽轮机复位信号,经处理、鉴别、计算后,实现上述功能。详述如下：当转速连续两个采样周期（8）110%遮断值时（可调），输出继电器动作，关闭所汽轮机转速连续三个采样周期（共12毫秒）超过103%预警值时（可调），输出继电器动103%10rpm当油开关跳闸而中排压力大于限制值时（22%），OSP1-10S(可调)，延时结束，调门恢复，受转速回路控制。10PLI1014I/O80196,128kByteEPROM,12MHz,8kRAM24bit,±0.25RPM@3600RPM,608 MMU0-10kHz,150mV200V24VDC,125VDC,120VAC(+15VDC±5%@75-0˚to70˚C（32˚to158˚F）5%9055˚C(5%4070˚C(无凝露)3Km（1.864Bailey60-10kHz,150mV200V24VDC,125VDC,120VAC(现场输入到端子单元)10A@120VAC3A@-15VDC±5%@140˚to70˚C（32˚to158˚F）5%9055˚C(5%4070˚C(无凝露)3Km（1.86CMMABBCMMTUTSISYMPHONYDCSSYMPHONYSYMPHONYCMMBRC，BRCD.OFC247，使得CMMBRCABBSYMPHONY操作员站和工程师站来CMMCMMLVDTSYMPHONY扩展总线（FC247）BRCTCP/IPEthenet提供一阶、二阶和三阶振动的波形（振幅和相位80196,128KbytesDSP56001,24MHz,96KbytesI/O8TSITU01或VMMTU01 DCLVDT(最大-1010V)2A@120VAC400mA@120VDCVDC2A@25VDC+15VDC±5%@100-+24VDC±5%200mA(-24VDC±5%150mA(0˚to70˚C（32˚to158˚F）5%9055˚C(5%4070˚C(无凝露)3Km（1.86I/OIMASI23对于ABBSYMPHONYDEHABBSYMPHONYSYMPHONY由于该软件是专门为过程控制设计的，它以生产过程中的多种控制工艺流程和算法、控制技术为依据，经过千锤百炼形成了特定的控制算法--功能码。功能码内存放有功能算法及有关参数，并且能够BYABBSYMPHONYIMMFP（BRC），是实现过程控制和数据采集的微处理器，IMMFP（BRC）的运行必须经过组态。组态使复杂的软件设计得到简化，把复杂的编程变成功能码的在图形化的软件中，SYMPHONY系统所具有的软件是一种非常灵活、直观而又功能分配合理的集SYMPHONYIMMFP(BRC)为核心的智能化系统，其软件系统以回路控制、顺序控制、数功能码是一种标准子程序,如：OR、AND、PID、DIG－TD、H//L、A、F(x)、SUMIMMFP(BRC)ROMIMMFP(BRC)NVRAMI/O工程设计工具(Composer)对多功能处理器的组态，可应用工程设计工具进行。它将为设计者提供熟悉的文字语言环境，成熟丰富的控制源－－功能码、友好的操作界面、直接图形化的编辑方式及每一步的操作提示和窗口等。ComposerwindowsNT站、Console建立组态项目树如：RackConsoleconductorNT/VMS组态完成之后，将对组态进行编译使之在形成图纸的同时生成真正现场所需的IMMFP(或BRC)能经过以上步骤，满足控制要求的逻辑就完成了，并可以通过通讯网络把组态装入IMMFP(或口内，工程师根据要求，删除或增加功能码，并标注块号等工序，形成新的组态。若IMMFP(或BRC)冗余配置的话，就可以在线把新组态装入处于热备用的IMMFP(或BRC)中，经过切换把新组态投入运IMMFP(BRC)中。对IMMFP(BRC)经过Composer的组态，把控制策略与组态图一一对照起来，使用户能够看图理解，消化组态，掌握ABBDEH利用以上的组态工具，DEH的不同，300MW（OPC）、操作员自动（AUTO）、手动及阀门管理、自启动（ATC）四部分。300MW块模件中输入，有条件的系统还可以分别从不同MFP(或BRC)的子模件中获得，这样就可以在某模件第二部分操作员自动控制部分（AUTO）转速调节器负荷控制回路负荷限制（高、低限主汽压力限制第三部分手动及阀门管理第四部分应力计算及自启动ABBSYMPHONYDEH基本控制ATC图4-1BTC0.15一般根据机组高压内缸内上壁温度来判断，若此信号故障，则自动用高压内缸内下壁温度来判断，设计参数如下： 温 热壁温T大于 极热伺服阀连续控制的阀门的正确对位是需要校验的，校正给定与实际位置的对应关系，即给T通过操作选择需要校验的阀门、校验速度及校验循环次数。如果机组未启动，所有阀门可以100rpm,作校验的阀门先全开后全关。阀门总行程可以在三十秒，六十秒，三十分钟或六十分钟等时间完成。校验过程中可作暂停以供调校限位开关之用。HSS03LVDT1ICVCV，DEHICVCV（HPBV）应关小。CV（BDV）及通风阀（VV）应全关。在机组并网之前，汽轮机通过转速控制把转速从盘车增至30rm并网转速,其中将进行暖机、自动过临界等控制。转速控制通过给定转速与实际转速经比例、积分、微分PID控制器构成转速闭环控制回路，同时还有加速率逻辑。在机组升速过程中控制机组在各暖机点进行暖机，控制机组转速快速通过临界区即当机组实际转速进入临界区时 PID转速稳定在3000rpm后进行同期并网，该系统能与同期装置接口完成机组的转速调整，当同期投入以后，系统接收同期装置的转速增、转速减信号，实现并网。也可配置ABB同期专用模件MFP机组并网时带一定量的初负荷（ATC死区（每分钟转速调整量（百分率最大效应（百分率DEHCCS与DCS与ETSETSPLC（从快速性考虑），DEH与ETS以及事故分析，在国外有不少应用的业绩，ABBETS20ms（全周进汽）部分蒸汽通过高压旁路系统直接进入再热器，它会使再热器的压力升高，导致高压缸排汽温度的升高，过高的排汽温度会给高压缸带来危害，通过改变高、中压调门的开度比使中压缸的蒸汽流量适当转移到高压缸作功，以限制高压缸过高的排汽温度。对单座阀汽机，控制阀先完全关闭然后相应的主汽阀才关闭。持续一预先设定时间后以倒转次序开启，其顺序为：试验开始－>关控制阀－>控制阀全关－>关主汽阀－>主汽阀全关－>开主汽阀－>主汽阀全开－>开控制阀－>恢复控制阀开度－>试验结束。在开始进行试验之前应把第一级压力回路投入，这可使在切换过程中汽机的控制阀保持流量不变以防止不必要的主汽压力波动。1＃2＃飞锤，相应的输出指令让另一飞锤失效。保证两个飞LPT司机发出调门严密性试验指令，高压、中压调门都将迅速关闭，同时记录时间,等待试验结果。试验3000rpmLPT汽轮机ATCATCATCSYMPHONYBATCH90BATCH90ATCI/ODEH我们从DEH应力与材料许用应力的比称为相对应力（也可叫应力比），当表面相对应力达到-11以限制；超过-11ABB4-8即为一幅典型的转子应力图。它被划分1000050002000到4-8A高压部分温度趋势B中压部分温度趋势中压持环（或再热进汽腔室）4.2.2.4.2.2表面循环寿命损耗（月、年及累计中心孔循环寿命损耗（月、年及累计中压排汽口转子中心孔直径（仅对有连通管的机组中压排汽口处转子外径（仅对有连通管的机组TSI众所周知，汽轮机是一种高温、高压、高速旋转的机械设备，DEH对汽轮机的控制任务之一就是控制转速在我们需要的范围之内以及在机组超速时迅速作出保护，即所谓的（OPC）功能。ABBDEHOPCTPSMFPFCS的能力，以提高可靠性。保护可在20ms内快速作出反应，保护动作信号通过继电器输出至液压集成1-A、1-B,1-安装在汽机转子上的测速齿轮使三组磁阻测速探头产生脉冲讯号。三块频率计数模件（IMC01）接收相应的脉冲讯号经处理计算出三路汽机转速值，并把这些转速值通过扩展总线送到多功能处理器（IMFP），同时接收输入模件来的各种状态、模拟信号等，进行相应的逻辑运算及判断，多功能处理器又通过扩展总线将各种动作信号传输到相应的输出模件，去执行保护、报警等。200rpm值（现设为10rpm），判断为此路转速信号故障，三路中若两路故障，则为转速通道全故障。此状态下，若机组处于并网前，DEH输出跳机信号，并报警；并网后除报警外还通过控制总线传输信号到别给定转速比实际系统转速大于一定值（一般设为500rpm）时，输出跳机处理，同时故为了安全可靠同时接收三路压力开关来的油压信号进行三选二处理，同时判断危急遮(OSP)OSP会引发超速预警动作：汽机转速超过超速预警(OP)限制值时，超速预警迅速输出信号至超速限制电磁阀使其动OSP10rpm复转速控制。OP限制值是可调的参数，一般定为额定转速的13％（300PM）。超速试验时超速预警失效。由于大容量汽轮机的转子相对较轻，汽缸的容积相对较大，在发电机油开关跳闸即甩负荷时，汽轮机的转速飞升很快，若仅靠转速反馈的作用，升速很可能超过110％而发生跳机。为避免跳机的出现，在中排压力大于某设定值(一般为满负荷的百分之二十二)时，超速预警迅速输出信号至超速限制电磁阀使其动作，关闭高、中压调门；同时将目标转速和给定转速设定为30RPM，待2秒后，超速电磁阀失电，调节阀恢复由伺服阀控制。同时转速闭环自动投入，最终使汽轮机转速稳定在3000RPM，当DEH测出汽机加速度太大时（通过前后周期的数字比较，大于设定值），认为机组转速2注：当提及液压集成块电磁阀时，启动一词是指把阀打开。按照不同的电磁阀，这是通过把电磁阀34当汽机转速超过跳机转速（一般设为110％额定转速）时高压遮断便会迅速输出，动作高压遮断高压危急遮断安全油 超速预警安全油路3号电磁阀1号电磁阀

4号电磁阀2号电磁阀

3号电磁阀1号电磁阀

4号电磁阀2号电磁阀排油危急遮断电磁阀组油路工作原理

排油超速预警电磁阀组油路工作原理集成块的设计允许每一个电磁阀可作在线试验，并在试验进行中维持所有保护控制功能。所有试验逻辑存于多功能处理器中而与模件及端子单元无关。在试验进行中，模件组态不会被多功能处理器中的试验逻辑改变,保护功能不被禁止，并会在需要时动作。如果只接收一个信号，便只会激励一个继电器。当机械超速设备需要测试时，操作员通过多功能处理器发送一数字命令，把正常的超速预警(OS)屏蔽掉，同时把高压遮断／低压遮断(即电超速)设定值提高到13％，把电超速保护功能移到机械跳机设定值之上，让汽机转速增加至机械跳机设定值。把高压遮断、低压遮断设定值提高可保证汽机是靠机械超速设备跳机而不是靠汽机电子超速保护系统。把电超速设定值提高而不取消跳机功能可以在机械超速试验时保留一个后备超速保护。试验结束后，自动恢复超速预警(OP)及高压遮断／低压遮断即电超高/低压遮断超速（电超速）当高压遮断系统需要测试时，操作员通过多功能处理器发送一数字命令，把正常的超速预警(OS)屏蔽掉，超速预警功能停止可以让汽机转速增加至高压遮断／低压遮断设定值。试验结束后，自动恢复超速预警(OSP)功能。轮机功率在故障时迅速降低，DEH2高压抗燃油电液控制系统是目前广泛采用的汽轮机控制系统，其液压系统结构简洁、通用性强，可靠性好，能适应汽轮机的各种控制要求，运行维护也十分方便。我们这里只针对液压系统作1液压系统是高压抗燃油数字电液控制器（DEH）的执行机构。它接受DH发出的指令，完成挂闸、驱动控制阀门及遮断机组等任务。液压系统主要由液压伺服系统、高压抗燃油遮断系统和供油系统以及低压透平油遮断系统等四部分组成。件，尤其是主遮断系统的重要部件采用冗余设计原则；可进行高压遮断模块以及各油动机的在线活动试验，通过在线试验使整个系统的可靠性得到提高。重要部件采用冗余设计原则：LVDT调节阀油动机直接压缩操纵座上的弹簧,拉起阀门，阀门开启方向与油动机方向一致。阀门的关闭由操纵座弹簧紧力来完成。高、中压调节阀油动机分别控制各个高、中压调节阀，每个油动机都T闭各自的汽阀，每个油动机都可独立实现快关功能。快关方式为遮断电磁阀带电动作。阀门关闭时5调节阀油动机有两个功能：一是控制阀门的开度，二是快速卸载，即阀门的快关功能。对于阀门的开度控制是一个典型的闭环位置控制系统。当遮断电磁阀失电时，控制油通过遮断电磁阀进入卸载阀上腔，在卸载阀上腔建立起安全油压，卸载阀关闭，油动机工作准备就绪。计算机送来的阀位控制信号通过伺服驱动卡传到伺服阀，使其通向负载的阀口打开，高压油进入油缸下腔，使活塞上升并在活塞端面形成与弹簧相适应的负载力。由于位移传感器(LT两只)的拉杆与活塞刚性连接，所以活塞的移动便由位移传感器产生位置信号，该信号反馈到伺服驱动卡的输入端，直到与阀位指令相平衡时活塞停止运动。此时蒸汽阀门已经开到了所需要的开度，完成了电信号至液压力机械位移的转换过程。随着阀位指令信号有规律的变化，油动机不断地调节蒸汽阀门的开度。卸载阀装在调节阀油动机的控制块上。正常工作时，阀芯将负载压力、回油压力和安全油压力分开，当急需汽轮机机组停机时，安全系统动作，安全油压下降至零，卸载阀在油动机活塞下油压的作用下抬起，这时油动机活塞下油压的压力迅速下降，油动机活塞在阀门操纵座弹簧紧力下迅速下降。油动机活塞下的油液通过卸载阀向油动机活塞上腔转移，多余的油液则通过单向阀流回油箱，使阀门快速关闭。当需要单个油动机做快关试验时，可以通过遮断电磁阀的带电来实现。其过程同安全系统动作类似。当需要重新建立工作状态时，油路的设置保证了先建立安全油，卸载阀关闭，使油动机活塞下腔与回油通道切断，油动机就可以再次实现位置伺服控制。受控主汽阀包括两个高压主汽阀，两个中压主汽阀。有些机组两高压主汽阀油动机，一侧采用伺服阀连续控制型（如调节阀油动机），另一侧采用电磁阀开关控制型，前者如上所述，这里介绍后者。主汽阀操纵座采用直接驱动方式，即油动机开启直接压缩弹簧，提起汽阀。阀门开启方向与油动机方向一致。阀门的关闭由操纵座弹簧紧力来完成。油动机采用二位开关控制方式控制阀门的开闭。由限位开关指示阀门的全开、全关及试验位置，并且都能在机组安全油失压时，迅速关闭各自的汽阀，每个油动机都可以单独实现快关功能，5主汽阀油动机遮断电磁阀失电，安全油压建立，卸载阀关闭，油动机工作准备就绪。油动机在压力油作用下使阀门打开。当安全油失压时，卸载阀在活塞下油压作用下打开，油动机活塞下油与回油相通，阀门操纵座在弹簧紧力的作用下迅速关闭高压主汽阀。当阀门进行活动试验时，试验电磁阀带电，将油动机活塞下的油压经节流与回油相通，阀门活动试验速度由节流孔来控制。当单个阀门需作快关试验时，只需使遮断电磁阀带电，油动机和阀门在操纵座弹簧紧力作用下迅速关闭。油动机由油缸、位移传感器和一个控制块相连而成。在控制块上，对于高压调节阀油动机和中压调节阀油动机装有伺服阀、隔离阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等。而高、中压主汽阀油动机则装有遮断电磁阀、隔离阀、卸载阀、试验电磁阀、节流孔和单向阀及测压接头等。油动机的油缸，其开启由压力油驱动，而关闭是靠操纵座弹簧紧力，属单侧进油的油缸，为保证油缸快速关闭时，蒸汽阀碟对阀座的冲击力在允许的范围内，在油缸的活塞的尾部采用了液压缓冲装置，它可将活塞在到达行程末端时减速几乎到零，以减小阀碟对阀座的冲击。油缸由活塞杆、活塞、前端盖、后端盖、缸筒、缓冲装置、防尘导向环、活塞杆串联密封、活塞密封和相应的联结件构成。所有的密封件对于磷酸脂抗燃油都具有优良的理化适应性。其特点为:控制块用来将所有的液压部件安装连接在一起。也是所有电气接点及液压接口的连接件，其上装有伺服阀、隔离阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等。5-15-2当有欲使调节阀动作的电气信号由伺服驱动卡输入时，力矩马达的线圈中有电流通过，产生一磁场，在磁场作用下，产生旋转力矩，使衔铁旋转并带动与之相连的挡板转动，此挡板伸到两个喷嘴中间。在正常稳定工况时，挡板两侧与喷嘴的距离相等，两侧喷嘴泄油面积相等，使喷嘴两侧的油压相等。当有电气信号输入，衔铁带动挡板转动时，挡板移近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷嘴前的压力变低，这样就将原来的电气信号转变为力矩产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大，挡板两侧喷嘴前油压与下部滑阀的两个端部腔室相通，当两个喷嘴前的油压不等时，滑阀两端的油压也不相等，使滑阀移动，由滑阀上的凸肩所控制