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一、概述
　　
　　新疆众和2×150MW热电联产工程#1、#2汽轮机是超高压、一次中间再热、双缸(高中压合缸)、双排汽、直接空冷抽汽凝汽器汽轮机组，由南京汽轮电机(集团)有限责任公司制造。汽轮机数字电液控制系统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系统通过控制汽轮机主汽门和调门的开度，实现对汽轮机的转速、负荷、压力等的控制。本文从DEH系统软、硬件的配置情况、工作原理、实现功能等方面介绍其在新疆众和2×150MW热电联产工程中的应用。
　　
　　二、DEH控制系统配置
　　
　　DEH控制系统采用英维斯公司的NT6000V3分散控制系统的硬件平台。
　　
　　软、硬件配置：DEH系统配置两台DEH控制机柜，一台操作员站，一台工程师站，一台彩色喷墨打印机；配置一对冗余的DPU(KM940)及KM系列IO卡件。冗余DPU分别通过冗余的数据高速公路与操作员站和工程师站相连，完成操作指令、基本控制数据、组态信息的通讯。
　　
　　操作员站是运行人员进行操作、监视系统运行的人机接口。操作员站上安装了系统操作及画面显示等软件，为操作员提供基于LCD的控制操作、图形显示及报警监视。操作员站上可以显示以下几个方面的内容：模拟流程和总貌显示，实时数据显示，控制状态显示，运行参数实时趋势显示，控制流程实时显示，报警状态显示等。系统显示各测点的实时变化趋势曲线及历史曲线，用户可以根据历史数据分析过程趋势，追逐故障，归档过程数据，监控生产效率，维护设备。报警功能供运行人员和测试维护人员观察了解系统中各测点和工作状态和报警情况，当有报警发生时，在画面的左上方始终闪烁显示报警信息，报警程序界面的屏幕显示项共有八项，它们是：报警时间、报警日期、报警类型、所处状态、测点名称、侧点名称描述、报警数值。
　　
　　工程师站是专用于工程师设计、组态、调试、监视系统的工具。工程师站和操作员站软硬件配置基本相同，工程师站配置一台打印机，用于画面及历史曲线的打印输出。操作员站与工程师站在系统中完全互为备用，它们之间的差别仅在于，为保证操作员站始终运行于DEH软件下，防止无关人员对系统进行更改，操作员站与工程师站分别设有权限，只有以不同的身份和密码登陆，才能进入相应级别。操作员级别可对DEH进行控制操作，工程师级别除了操作员级别外，可对DEH系统进行组态、修改。系统管理员级别开放所有的安全区和操作权限。
　　
　　网络结构：DEH系统采用2路冗余的以太网口，第一层控制网络(ELIN)连接DPU和MMI站，也称为数据高速公路。采用符合IEEE802.4协议的令牌冗余工业100M以太网，通讯协议为TCP/IP，通讯介质为超五类双绞线，通过网络交换机连接；第二层网络为实时I/O通讯网络，连接DPU及其所属的I/O站，I/O网络为国际通用的Profibus-DP，Profibus-DP专门为控制器与分散I/O之间进行通讯而设计，即可满足高速传输，又简单实用、可靠性强，传输速率为0.5M~2Mbps。
　　
　　电源配置：每个DEH机柜需要两路交流220V/10A，50HZ的单相电源和一路直流220V/2A电源，两路交流电源互为备用，任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。任一路电源故障都会报警，并自动切换到另一路工作。直流220V电源主要用于一个挂闸电磁阀，两个OPC电磁阀和四个AST电磁阀的驱动电源。交、直流电源均由DCS电源柜提供。
　　
　　三、工作原理
　　
　　DEH应用的150MW汽轮机组它由两只高压主汽阀、四只高压调节阀控制高压进汽，两只中压主汽阀和两只中压调节阀控制中压进汽。以多功能处理器(MFP)为核心的DEH控制系统，采集机组的转速、功率、汽压等有关参数后，经过分析、鉴定、计算，控制电液伺服阀，通过油动机分别使四只高压调节阀按启动、运行要求工作。液压动力油以磷酸脂抗燃油为工质，工作油压14.5Mpa，由集装式抗燃油箱供油。
　　
　　本机组启动方式为高、中压缸联合启动。升速和升负荷过程由DEH实现转速和负荷的闭环控制。升速过程中，目标转速设定后，给定转速将按启动曲线逐渐增加。DEH把实际转速与给定转速相比较，经过PI校正后得到阀位设定值，再经电气凸轮(阀门流量曲线)修正后得到调节阀位置指令，从而控制各阀门开度使机组平稳升速；需要暖机时，给定转速保持不变；过临界转速时，自动提高升速率；并网后，升负荷过程中，目标功率设定以后，给定功率将按启动曲线逐渐增加，DEH把实际功率与给定功率相比较，经过PI校正后得到阀位设定值，经过电气凸轮(阀门流量曲线)修正后得到各调节阀阀位指令，从而控制各阀门开度，使机组平稳升负荷；机组启动结束后稳定运行时，宜采用喷嘴调节方式，即高压调节阀顺序开启，以减少处于节流状态下的阀门个数，提高热效率；在启动过程中，为保证机组全周进汽，减少热应力，宜采用节流配汽方式，即所有阀门同步开启。实现这两种配汽方式间的转换，称为阀门管理。DEH可接受指令，2分钟左右完成上诉转换。

　　

　　超速控制：DEH具有超速控制功能，当发电机甩负荷以后，汽轮机转速将很快飞升，正常的转速调节回路很难将转速控制在保护系统动作转速以下。因此，甩负荷后，DEH接受油开关跳闸信号，通过各调节阀油动机的快关电磁阀快速关闭高、中压调节汽阀，以抑制机组转速的最大动态飞升，经过2S左右各电磁阀复位，由正常转速回路进行调节。若甩负荷后油开关跳闸信号没有发出，DEH还设有103%超速预警控制，即当汽轮机转速超过103%额定转速(3090r/min)时，DEH发出指令到各调节阀油动机的快关电磁阀，快速关闭高、中压调节汽阀。当转速低于103%额定转速时，各电磁阀复位，转入正常转速回路调节。
　　
　　超速保护：DEH具有超速保护功能，即当机组转速超过110%额定转速(3300r/min)时，DEH发出110%超速停机信号，同时作用到AST遮断电磁阀，关闭高、中压主汽阀及调节汽阀，切断机组进汽，实现停机。
　　
　　DEH系统图见下图：
　　
　　供油系统：高压抗燃油供油系统采用集装式抗燃油箱供油，它配置两台柱塞式油泵，一台工作，一台备用，向伺服系统提供14.5MPa的工作油，当压力低于11.2Mpa时，备用泵自动启动。为保证油动机快速动作时补充工作油，系统配有一台10L高压皮囊式蓄能器。为保证油泵洁净，配有一台高精度的滤油器，过滤精度达到3μm。油再生循环泵可使油经过油再生装置，除去油中的水份和杂质。为使高压油工作在40±2.5℃，设有油加热器和冷却器，当油温高或低时将发出报警。主油箱的容积为900L，装有浮子式液位计，具有高高、高、低、低低的油位报警功能。
　　
　　执行机构：液压控制系统具有两种类型的执行机构：两位执行机构和连续执行机构。高中压主汽阀油动机为两位执行机构，主要由油缸、泄荷阀、试验电磁阀组成。当汽轮机发生危急情况时自动停机危急遮断油(AST油)母管失压后，卸荷阀在压力油的作用下快速打开，迅速卸去高压主汽阀油动机活塞下腔的压力油，则主汽门在弹簧力的作用下迅速关闭。试验电磁阀带电时油动机关闭速度较慢，从而可以通过该电磁阀作阀门活动试验。高、中压主汽阀油动机上装有全开全关的行程开关。高、中压调节阀油动机为连续执行机构。从DEH来的控制信号通过伺服阀去操作各自油动机，按运行需要开大或关小调节阀，装在油动机上的线性差动位移传感器LVDT给出阀位反馈信号，在DEH中取得平衡后维持阀门静止。油动机由油缸、伺服阀、液压集成块、LVDT、快泄阀和电磁阀组成。伺服阀为双线圈，一个线圈故障时，仍可可靠工作，失电时，能使油动机关闭。LVDT的零点和幅值可在线校验。电磁阀接受机组遮断信号或超速信号快速关闭汽阀。在汽机左右两侧配有一套高、低压蓄能器，高压蓄能器容量各为2×40L，低压蓄能器容量各为2×10L。
　　
　　高压遮断系统：高压遮断系统由OPC、AST电磁阀组成。遮断插装阀动作可分别关闭主汽阀和调节阀。由两个并联布置的超速保护电磁阀(20-1、2/OPC)及两个逆止阀和相关表记组成超速保护(OPC)电磁阀的组件。它们是由DEH控制器的OPC部分所控制，正常运行时两个OPC电磁阀是失电关闭的，封闭了OPC母管的泄油通道，使高压调节汽阀执行机构活塞杆的下腔建立起油压；当汽轮机运行转速超过103%额定转速时，DEH控制系统OPC控制器发出动作信号，这两个电磁阀就被励磁打开，使OPC母管油经无压回油管排至EH油箱。这样相应的调节阀伺服执行机构上的卸载阀就快速开启，使各高、中压调节阀迅速关闭。四个串并联布置的AST电磁阀(20-1、2、3、4/AST)是由ETS系统控制的，正常运行时这四个AST电磁阀是得电关闭的，封闭了AST母管的泄油通道，使主汽门执行机构和调节阀门活塞杆的下腔建立起油压，使机组发生危急情况时，AST信号输出，这四个电磁阀就失电打开，使AST母管油经无压回油管路排至EH油箱。这样主汽阀执行机构和调门执行机构上的卸荷阀就快速打开，使各个汽门快速关闭。四个AST电磁阀布置成串并联方式，其目的是为了保证汽轮机运行的安全性可靠性，20-1/AST和20-3/AST、20-2/AST和20-4/AST每组并联连接，这样在汽轮机危急遮断时每组中只要有一个电磁阀动作，就可以将AST母管中的压力油泄去，进而保证汽轮机的安全，这样设计，可以保证AST电磁阀既能防止“拒动”又能防止“误动”。在复位时，两组电磁阀组的电磁阀，只要有一组关闭，就可以使AST母管中建立起油压，使汽轮机具备起机的条件。AST油和OPC油是通过AST电磁阀组件上的两个逆止阀隔开的，这两个电磁阀被设计成：当OPC电磁阀动作时，AST母管油压不受影响；当AST电磁阀动作时，OPC母管油压也失去。
　　
　　低压遮断系统：当转速升到110~112%额定转速时，主轴上的两个危急遮断器击出，打在危急遮断油门的撑钩上，使危急遮断油门掉闸，放掉通往隔膜阀上方的一次安全油，隔膜阀向上动作，卸掉高压系统中的AST油压，使所有的主汽阀和调节阀关闭，切断进汽，实现停机。
　　
　　高压遮断系统和低压遮断系统，用隔膜阀联接起来。
　　
　　四、实现功能
　　
　　DEH控制系统主要实现以下功能：
　　
　　1.自动挂闸；
　　
　　2.整定伺服系统静态关系；
　　
　　3.启动前控制；
　　
　　4.转速控制；
　　
　　5.负荷控制(并网带初负荷、负荷反馈控制、一次调频、CCS控制、负荷限制、快减负荷、阀位限制、快减负荷、阀位限制)；
　　
　　6.主汽压力控制；
　　
　　7.主汽压力低保护；
　　
　　8.抽汽控制；
　　
　　9.背压控制；
　　
　　10.单/多阀控制；
　　
　　11.超速控制；
　　
　　12.在线试验；
　　
　　13.EH设备控制；
　　
　　14.ATC汽机自启动。
　　
　　五、结束语
　　
　　DEH控制系统的投入，使机组能够稳定、快速地响应机组负荷指令变化，提高了转速、压力、负荷控制精度,保证了机组的安全、稳定运行。