新华汽轮机数字式电液控制系统DEH.doc

汽轮机数字式电液控制系统DEH-V介绍

新华控制工程有限企业是中国最早研制DEH系统企业, 从1996年开始, 新华企业在为新建机组配套300MW、 600MW机组DEH、 MEH系统同时, 还主动参与了国产和进口老机组技术改造工作。在原先DEH－IIIA基础上, 以分散控制系统XDPS-400E系统为基础, 开发了适应性更强DEH-V系统。DEH-V系统同时能够将在XDPS400E平台上开发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、 汽轮机故障诊疗系统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

1 DEH-V系统组成
DEH-V控制系统硬件由控制机柜、 操作盘、 连接电缆、 人机界面等组成。控制柜内包含冗余处理单元DPU, I/O控制模件及端子模件、 交流电源配电箱、 冗余直流电源以及相互之间连接预制电缆等, 完成将多种现场信号采集处理及指令操作等。操作盘是可选, 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。
专用卡件
除与DCS系统一致AI AO DI DO卡件外, DEH-V专用卡件包含:
VPC模件 用于汽轮机阀门伺服驱动控制。VPC模件与电液转换器一一对应, 该模件与功率放大模件相配合, 能够实现对高压抗燃油或低压透平油系统电液转换器驱动。VPC模件还含有手动、 智能数字整定、 反馈信号智能选择、 自动切换、 跟踪功效, 以及与液压安全油系统联锁保护功效。
SDP模件 检测汽轮机转速, 并判定是否超出超速保护与控制设定值, 同时该模件还含有甩负荷估计（LDA）功效、 功率-负荷不平衡（PLU）功效等, 在DEH-V中采取了3块独立SDP模件, 其输出结果进行“3选2”判定, 能够最大程度上预防误动和拒动。

SDP超速保护原理图

LPC模件 做为可选设备, 关键为中、 小型机组紧急停机系统而设计。硬件采取与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, 采取双LPC模件冗余配置模式或3块LPC模件冗余模式, 提升了保护系统可靠性, LPC模件含有智能CPU, 可将全部保护信号经过I/O总线送到DPU, 供显示、 统计、 报警, 并统计跳机首出原因, 可对任何一块LPC模件进行在线维护, 而机组仍然含有连续保护功效, 不影响机组运行, 同时LPC模件还含有次序事件统计功效, 时间分辨率<1ms, 便于查找故障和分析问题。

ETS系统结构图
对于DEH-V中使用关键信号, 如汽轮机转速、 发电机功率, 调速级压力、 凝汽器真空等, 采取3块独立AI输入模件, 在DEH-V中进行“3选2”处理; 关键开关量信号, 如机组复位（挂闸）、 发电机主开关等, 也采取3个独立DI输入模件, 在DEH-V中进行“3选2”处理, 以确保系统可靠性。
DEH-V数字仿真器EMU 也是可选设备, EMU模拟汽轮发电机组关键步骤动态特征, 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。能够仿真汽轮机转速、 功率、 压力和相关运行状态, 并经过硬件接口与DEH系统相连接。仿真系统能够检验DEH系统软件和硬件工作情况和控制性能, 方便机组调试。能够在厂内调试和现场调试期间、 机组大修后开启前, 利用仿真系统做DEH系统静态性能试验, 确保DEH系统一次开启成功。数字仿真器EMU还含有快速统计功效, 能够作为快速录波仪, 用来统计汽轮机阀门快速关闭时间。

上述这些DEH专用模件与其她通用模件一起, 共同完成汽轮机转速和负荷控制功效。DEH系统全部模件均设计有延迟上电功效, 可带电插拔。并含有自诊疗、 自恢复及自保持功效。
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用工控机组成, CPU采取高性能Pentium处理器, 运行汉字Windows NT/2X/XP系统, 采取鼠标或跟踪球 操作, 外接1600×1280高分辨率彩色LCD, 颜色多于16K, 并可接激光打印机、 光盘机等部分高级外围设备, 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备用站。
2 DEH-V基础控制功效
1. 汽机复位（挂闸）;
2. 自动升速控制;
3. 依据机组不一样分别采取高压缸开启、 中压缸开启、 高/中压缸联合开启;
4. ATC自开启/经验曲线开启/操作员自动;
5. 自动快速过临界;
6. 摩擦检验;
7. 暖阀/暖机;
8. 在DEH控制下进行电超速保护试验、 机械超速保护试验;
9. 阀门严密性试验;
10. 与自动同期装置接口, 实现自动同时控制;
11. 机组并网后, DEH将自动带初负荷以预防逆功率运行;
12. 负荷限制功效;
13. 自动调整机组电负荷;
14. 自动调整机组热负荷;
15. 主汽压控制及限制;
16. 热负荷/电负荷解耦调整;
17. 阀门管理;
18. 阀门活动试验;
19. 低真空保护与限制;
20. 参与电网一次调频和二次调频;
21. 与CCS系统配合实现机炉协调, 实现AGC发电;
22. 快速减负荷RUNBACK;
23. 快速切负荷FCB;
24. 能够实现与DCS通信, 提供DCS所需信息;
25. 超速保护控制OPC;
26. 甩负荷估计LDA;
27. 功率不平衡控制PLU;
28. 可选手动后备操作
29. 手/自动无扰切换。

3 新华DEH-V系统关键特点:
1． DEH专用部分
a) 关键信号及卡件采取3选2多重冗余设计, 确保DEH控制可靠性
b) 采取专用阀门控制卡件, 针对汽轮机特点设计
c) 采取3选2OPC超速保护控制系统, 甩负荷估计系统,
d) DEH-V超速控制及保护( OPC), 包含103%、 110%、 甩负荷估计LDA、 功率不平衡PLU, 确保甩负荷后不超速, 新华全部DEH甩负荷转速飞升<7%额定转速, 低于中国外其她DEH产品。OPC系统由硬件实现,与自动控制DPU完全分开, OPC与基础控制系统分开, 是一套独立硬件及软件, 采取“三选二”结构, 确保超速保护快速可靠性, 能够实现103%、 110%超速保护及试验。
e) 采取快速采样汽轮机专用测速卡件, 正确测定机组转速
f) 阀门伺服控制采取一对一, 可在线维修, 降低停机次数, ,
g) 实现阀门管理
h) 提供2种阀门运行方法, 既可满足机组寿命要求, 同时提升机组效率, 降低机组热耗
i)
j) 实现转速控制、 负荷控制、 汽压控制、 阀门试验、 快速减负荷等功效
k) 实现机组协调控制、 AGC自动发电控制, 参与电网一次调频与二次调频
l) 实现转子应力计算、 寿命管理、 在线仿真、 故障诊疗, 状态检修, 提升机组利用率
m) 独有专用仿真器, 实现电液联动, 验证DEH全部功效, 确保机组一次开启成功
2． 液压实施机构部分
a) 100%冗余恒压变量供油系统, 确保调整系统稳定
b) 不锈钢全封闭系统, 确保系统不受外界系统污染, 确保液压系统不卡涩
c) 采取高压抗燃油系统, 不易着火, 提升机组控制精度和机组安全性
d) 单侧作用油动机, 关闭靠弹簧力, 即使液压系统失去动力, 仍能使阀门快速关闭
e) 4只紧急停机电磁阀, 串并联结构, 预防误动与拒动, 确保机组可靠运行
f) OPC超速电磁阀冗余配置, 确保可靠
g) 大流量卸载阀, 确保阀门快速关闭时间小于0.15秒
h) 在线自循环滤油、 冷油、 加热系统, 确保油质
i) 每个阀门LVDT冗余配置, 确保阀门控制可靠性
j) 保安系统、 紧急遮断系统与调速系统联动, 协调控制机组运行
k) 关键部件采取进口设备: MOOG阀、 薄膜阀等
3． DEH系统性能指标
a) 转速控制范围: 10-3600转/分 控制精度: ±1转/分
b) 负荷控制范围: 初负荷-110% 控制精度: ±1.5MW
c) 系统迟缓率 < = 0.06%
d) 转速不等率 5% (3% - 6%可调)
e) 转速超调量: 甩额定负荷 < 7%
f) 高中压主汽门、 调整汽门关闭时间: < 0.15秒
g) 系统MTBF > 25000小时
h) 系统可利用率 > 99.9％

4． 应用领域
1. 多种类型火电站、 核电站汽轮机控制系统:
n 中间再热机组
n 抽汽机组
n 冷凝机组
n 背压机组
n 混压机组
n 给水泵汽轮机
2. 多种类型工业用汽轮机控制系统:
n 驱动压缩机、 风机、 泵等汽轮机
n 机械拖动用汽轮机
3. 多种容量、 等级汽轮机组控制系统
n 6MW、 12MW、 15MW、 25MW、 50MW、 100MW
n 125MW、 130MW、 200MW、 300MW、 325MW、 330MW、 600MW
n 以及更大容量汽轮机控制;
4. 水电站水轮机控制。

编者按: 简明介绍了新华企业DEH-V系统, 济南大陆机电做为新华企业在北方最大系统承销商, 在多年工程中DEH系统中标项目捷报频传, 所占比重逐年增加, 主动开展了与济南发电设备厂、 南京汽轮机厂、 青岛捷能、 北重、 杭州中能上汽、 东汽等主机厂配套合作, 承接了150MW、 200MW、 12MW、 15MW、 25MW、 50MW抽凝及背压等多种机组DEH/EH/MEH系统, 与GE能源集团紧密合作, 企业产品及业务不停拓展提升, 在承接工程项目同时, 并负担了GE新华企业在中国外DCS/DEH/MEH调试任务。我们将在近期开展专栏介绍我企业多个关键产品。