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1、,華能汕頭電廠600MW機組與 華能海門電廠1000MW機組 數(shù)字電液控制系統(tǒng)的比較,盧奕川 2008-7-20,內(nèi) 容,概 況 控制系統(tǒng)原理相同 控制系統(tǒng)配置不同 DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同 DEH控制系統(tǒng)主要不相同的功能,數(shù)字電液控制系統(tǒng)的比較,1 、華能汕頭電廠600MW機組系哈爾濱汽輪機廠有限責任公司設(shè)計生產(chǎn)的CLN600-24.2/566/566超臨界一次中間再熱、高中壓合缸、單軸三缸四排汽凝汽式汽輪發(fā)電機組。 華能汕頭電廠600MW汽輪機采用高壓主汽門方式?jīng)_轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速達到2900RPM時切換到高壓調(diào)門控制升速、帶負荷。每臺機組配有兩個高壓主汽門（TV）、四個高壓調(diào)門（G

2、V）、兩個中壓主汽門（RSV）和四個中壓調(diào)門（IV）。 機組啟動運行方式： 定滑定運行，高壓缸啟動 負荷性質(zhì)： 帶基本負荷，可調(diào)峰運行 周波變化范圍：48.550.5Hz 機組額定出力：600MW 主汽閥前額定蒸汽壓力：24.2MPa（a） 主汽閥前額定蒸汽溫度：566 華能汕頭電廠600MW汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)配備了哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓抗燃油型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（簡稱DEH），其電子設(shè)備采用了上海西屋控制系統(tǒng)有限公司的OVATION系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)采用了高壓抗燃油EH裝置。,概 況,2 、華能海門電廠1000MW機組系東 方 汽 輪 機 廠設(shè)計生產(chǎn)的N1000-2

3、5.0/600/600-1超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、單背壓凝汽式。 華能海門電廠1000MW汽輪機采用高壓調(diào)門方式?jīng)_轉(zhuǎn)，高壓調(diào)門控制升速、帶負荷。每臺機組配有四個高壓主汽門（TV）、四個高壓調(diào)門（GV）、兩個中壓主汽門（RSV）和兩個中壓調(diào)門（IV）。 機組啟動運行方式： 定滑定運行，高壓缸啟動 負荷性質(zhì)： 帶基本負荷 周波變化范圍： 48.550.5Hz 機組額定出力：1000MW 主汽閥前額定蒸汽壓力：25.0MPa（a） 主汽閥前額定蒸汽溫度：600 華能海門電廠1000MW汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)配備了日本HITASS的高壓抗燃油型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（簡

4、稱DEH），其電子設(shè)備采用了HITASS公司的H-5000M系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)采用了高壓抗燃油EH裝置。,概 況,華能海門電廠1000MW機組與華能汕頭電廠600MW機組DEH控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)原理基本相同，它們主要目的都是控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足電廠供電的要求。 機組在啟動和正常運行過程中，DEH接收CCS指令或操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪機發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率以及調(diào)節(jié)閥的位置反饋等信號，進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。 機組在升速過程中（即機組沒有并網(wǎng)），DEH通過加速度控制回路和速度控制回路來控制

5、機組升轉(zhuǎn)速，直到實際轉(zhuǎn)速和目標轉(zhuǎn)速相等為止。當DEH接收到同期指令時，實際轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近根據(jù)同期增、同期減指令進行搖擺，直到并網(wǎng)為止。,控制系統(tǒng)原理相同,機組并網(wǎng)以后，可以通過手動設(shè)定閥位指令來進行升負荷，到達一定負荷后可以通過投入CCS方式來控制負荷增、減，也可以通過手動設(shè)定閥位指令來進行增、減負荷。 DEH具有閥門活動試驗功能。當有一個CV閥活動試驗進行時，通過主蒸汽補償器產(chǎn)生負荷補償信號指令，控制其它CV閥門的開度，使實際負荷在CV閥活動期間基本保持不變。 機組跳閘時，置閥門開度給定信號一負偏置信號，關(guān)閉所有閥門。 DEH控制系統(tǒng)設(shè)有閥位限制、快卸負荷、汽機保護、一次調(diào)頻等多種

6、功能。 DEH控制系統(tǒng)設(shè)有CCS協(xié)調(diào)控制、ATS自啟動、自動控制、手動控制等運行方式。 DEH進入ATS控制方式時，根據(jù)熱應(yīng)力計算結(jié)果，自動設(shè)定目標，選擇合適的升速率或負荷率對機組進行全自動控制。,控制系統(tǒng)原理相同,控制系統(tǒng)原理相同,控制系統(tǒng)框架圖,控制系統(tǒng)配置不同,一）、華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)的配置 華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)采用日本日立公司最新開發(fā)成功的具有世界先進水平的H-5000M系統(tǒng)。H-5000M系統(tǒng)采用的是當今世界上較為先進的分布式控制系統(tǒng)的先進技術(shù)。本系統(tǒng)采用日立公司生產(chǎn)的標準機柜。 DEH（含ETS）控制系統(tǒng)硬件配置主要由以下幾部分組成： a) 標準機柜； b)

7、 電源分配系統(tǒng)； c) H-5000M模板； d) OIS操作員接口站； e) EWS工程師站； f) 通訊接口裝置。,PD6000電源 PD6000電源裝置輸入、輸出部分采用模塊化結(jié)構(gòu)（輸入模塊2種、輸出模塊4種），系列化產(chǎn)品（輸出有+5V、12V、15V、+24V、+48V），（1單元=1輸入模塊+輸出模塊，最大輸出功率為600W，最大有7個輸出），可向計算機控制裝置和一般設(shè)備提供直流電源，是晶體管開關(guān)式的模塊化直流穩(wěn)壓電源裝置。 H-5000M標準機柜 本系統(tǒng)采用日立公司生產(chǎn)的標準機柜。 在5個機柜中分別裝有1#柜裝有電源、EHG系統(tǒng)的模板、HITASS系統(tǒng)的模板、MODBUS模板、繼電

8、保護回路、ETS系統(tǒng)的模板、RTB模板等。,華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)的配置,操作員接口站OIS 操作員接口站是一個重要的人機接口，通過它操作人員可參與整個控制過程，并修改相應(yīng)的控制策略，并可對控制過程和參數(shù)進行監(jiān)視和記錄。 工程師工作站EWS EWS是專用于工程師設(shè)計、組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)視系統(tǒng)的工具。EWS以個人計算機為基礎(chǔ)，配有系統(tǒng)開發(fā)標準軟件和一些可由用戶選擇的軟件。,,華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)的配置,系統(tǒng)軟件 日立H5000M控制系統(tǒng)的軟件是一套適應(yīng)過程控制專門開發(fā)的軟件，該軟件使用方便，易于調(diào)試，使用戶能進一步開發(fā)系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件包含以下幾部分： OIS站應(yīng)用軟件； EWS站應(yīng)

9、用軟件； 系統(tǒng)通訊軟件。 OIS站應(yīng)用軟件 OIS站應(yīng)用軟件是為了方便電廠工程師等沒有軟件開發(fā)經(jīng)驗的人員而專門開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，該軟件方便易學、容易掌握。該軟件能完成以下工作： 數(shù)據(jù)庫組態(tài)； 性能計算組態(tài)； CRT操作端組態(tài)； CRT畫面組態(tài)； 報表組態(tài)； 趨勢組態(tài)等。,,華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)的配置,EWS站應(yīng)用軟件 EWS站應(yīng)用軟件是為了方便電廠工程師等沒有軟件開發(fā)經(jīng)驗的人員而專門 開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，該軟件方便易學、容易掌握。該軟件能完成以下工作： 對PCU、模件等進行組態(tài)； 運用圖形組態(tài)工具（宏命令）對控制策略進行組態(tài)； 歷史數(shù)據(jù)、趨勢組態(tài)； 文件管理、日常功能管理等。

10、系統(tǒng)通訊軟件 系統(tǒng)通訊軟件是為了使OIS站、EWS站與DEH控制器之間通訊以及DEH 與DCS之間通訊而開發(fā)的系統(tǒng)軟件。,,華能海門電廠DEH的控制系統(tǒng)的配置,華能海門電廠DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,華能汕頭電廠DEH控制系統(tǒng)的配置, 華能汕頭電廠DEH的控制系統(tǒng)硬件采用了上海西屋控制系統(tǒng)有限公司的OVATION系統(tǒng)。 華能汕頭電廠DEH系統(tǒng)由三個控制柜(DPU41/91、DPU42/92、繼電器柜);一套Ovation 工程師/高性能工具庫工作站；一套Ovation操作員工作站組成。 Ovation控制器建立在開放的工業(yè)標準基礎(chǔ)之上，是最有效的工業(yè)過程控制器。由于在系統(tǒng)心臟配有英特爾奔騰處理器，Ova

11、tion 控制器能使發(fā)展極為迅速的微處理技術(shù)容易地結(jié)合進系統(tǒng)中。Ovation控制器執(zhí)行簡單或復(fù)雜地調(diào)節(jié)和順序控制策略，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取功能，可以與網(wǎng)絡(luò)及I/O子系統(tǒng)連接。標準化地PC 結(jié)構(gòu)和相應(yīng)地PCI/ISA總線接口使控制器可以與其他標準PC產(chǎn)品連接和運行。,Ovation 工作站提供現(xiàn)代化過程控制系統(tǒng)所要求的可靠性、高性能和靈活性，基于UNIX的工作站與Ovation 網(wǎng)絡(luò)安全匹配，最大容量可達200000點。所以操作遵循Ovation安全系統(tǒng)規(guī)則。 Ovation 工程師/高性能工具庫工作站具有以下功能:高性能工具庫服務(wù)器、系統(tǒng)軟件服務(wù)器、高性能工具數(shù)據(jù)庫、高性能工具庫、操作員功能、各

12、種工程師功能等。 Ovation操作員工作站具有以下功能：過程圖監(jiān)視與操作、報警管理、趨勢顯示、測點信息/測點檢查、操作員事件報告等。 工程師站、操作員站的工作環(huán)境為帶有Solaris操作系統(tǒng)的SUN 工作站,華能汕頭電廠DEH控制系統(tǒng)的配置,華能汕頭電廠DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,華能海門電廠1000MW機組與華能汕頭電廠600MW機組汽輪機啟動方式相同,均為高壓缸啟動方式。DEH控制系統(tǒng)主要相同的功能有： 1 、 掛閘功能相同 汽機掛閘以前，滿足“所有閥關(guān)”、“汽機已跳閘”條件，此時，由DEH輸出掛閘指令，使復(fù)位閥組件電磁閥帶電，建立保安油，低壓部分掛閘完成。DEH

13、發(fā)出掛閘指令同時使主遮斷電磁閥帶電，高壓安全油建立，高壓部分掛閘完成。,2、 轉(zhuǎn)速控制功能相同 在汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)前，DEH為轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速控制器計算產(chǎn)生閥門的流量指令，該指令通過閥門流量曲線分配以產(chǎn)生每一CV及ICV的開度指令。高壓缸啟動時，中壓調(diào)門一開始就接近全開，依靠高調(diào)門進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。（汕電2900后用高調(diào)） 比例加積分控制器用以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速加速度控制，通過比較設(shè)定升速率與實際升速率來完成，當實際轉(zhuǎn)速接近目標轉(zhuǎn)速時，目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速之間的偏差變小，這個小偏差信號被小選器選中，實際上相當于目標升速率逐漸變小，結(jié)果使實際轉(zhuǎn)速控制在目標轉(zhuǎn)速上。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,3 摩

14、擦檢查功能相同 當實際轉(zhuǎn)速達到200r/min時，操作CRT上的“ALL VALVE CLOSE”按鈕，汽機轉(zhuǎn)速逐漸下降，進行摩擦檢查，完后再設(shè)定相應(yīng)的升速率及目標轉(zhuǎn)速，機組重新升速。 4 并網(wǎng)功能相同 機組并網(wǎng)前，當DEH接收到自同期投入信號時，汽輪機轉(zhuǎn)速根據(jù)同期增減信號在3000r/min附近搖擺，當滿足同期條件時，油開關(guān)閉合，機組并網(wǎng)加初負荷。 5. 負荷控制功能相同 油開關(guān)合閘以后，機組自動加初負荷直到實際負荷升到2%為止。此后，可通過設(shè)定閥位指令繼續(xù)升負荷，到達一定負荷之后可投入CCS控制，也可通過設(shè)定閥位指令進行增、減負荷。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,6負荷限制 負荷限制

15、功能分為高負荷限制和低負荷限制。允許運行人員設(shè)定負荷最大值，當設(shè)定值超過負荷高限時，發(fā)出高限報警并使設(shè)定值不再增加。所設(shè)定的限值不得低于當前實際負荷，提高高負荷限制或降低實際負荷可消除高限報警。低負荷限制則是保證實際負荷不低于運行人員設(shè)定的負荷最小值，低負荷限制起作用時，DEH發(fā)出低限報警并使設(shè)定值不再減小，負荷恢復(fù)必須由人工完成。負荷低限的設(shè)定不得高于當前實際負荷，降低低負荷限限制或提高實際負荷可消除低限報警。高、低負荷限制功能只有在并網(wǎng)后才起作用,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,7 一次調(diào)頻功能相同 汽輪發(fā)電機組在并網(wǎng)運行時，為保證供電品質(zhì)對電網(wǎng)頻率的要求，通常應(yīng)自動投入一次調(diào)頻功能。當實際

16、轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速有差時，一次調(diào)頻動作，頻率調(diào)整給定按不等率隨轉(zhuǎn)速變化而變化。 8 后備超速保護功能相同 后備超速保護為三取二回路，當汽輪機轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值（112%額定轉(zhuǎn)速）時，后備超速保護動作，跳閘繼電器動作，使汽輪機跳閘。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,9 鍋爐汽機協(xié)調(diào)控制功能相同 當投入鍋爐汽機協(xié)調(diào)控制時，汽機負荷目標值受鍋爐控制系統(tǒng)控制，CCS給定信號與目標及總閥位給定的對應(yīng)關(guān)系為：420mA對應(yīng)0100%，CCS給定信號代表總的閥位給定。 10 噴油試驗功能相同 為確保危急遮斷器飛環(huán)在機組一旦出現(xiàn)超速時，能迅速飛出，遮斷汽輪機，需經(jīng)常對飛錘進行活動試驗。 此活動試驗時將油噴到飛環(huán)中增大

17、離心力，使之飛出。但飛環(huán)因噴油試驗飛出不應(yīng)打閘。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,11 機械超速試驗功能相同 在汽輪機首次安裝或大修后，必須驗證機械超速保護動作的準確性，投入超速保護試驗時， DEH自動將目標轉(zhuǎn)速設(shè)置為3390r/min ，機組由3000 r/min開始以速率300r/min/min升速到108%額定轉(zhuǎn)速，然后速率變?yōu)?00r/min/min，轉(zhuǎn)速緩慢上升到飛環(huán)動作轉(zhuǎn)速，遮斷汽機。飛環(huán)動作轉(zhuǎn)速在110%111%之間。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,12 閥門活動試驗功能相同 閥門試驗分為閥門嚴密性試驗和活動試驗兩部分。 閥門嚴密性試驗在3000RPM定速后油開關(guān)合閘前進行，其目

18、的是檢驗主汽門和調(diào)節(jié)門的嚴密程度，保證事故工況下閥門能可靠地關(guān)閉，截斷蒸汽進入汽缸，防止超速。 為確保閥門活動靈活，需定期對閥門進行活動試驗，以防止卡澀。 MSV閥活動試驗時每個閥門不能同時試驗。當有一個CV閥試驗時，其它CV閥不能同時試驗。ICV及RSV活動試驗，當左側(cè)試驗時時，右側(cè)不能同時試驗。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,13 高壓遮斷電磁閥試驗功能相同 在高壓遮斷集成塊上有四個高壓遮斷電磁閥及兩個壓力開關(guān)。當進行一組高壓遮斷電磁閥的試驗時，中間油壓將升高，壓力開關(guān)發(fā)訊，表明被試驗的電磁閥已有效動作；當進行另一組高壓遮斷電磁閥試驗時，中間油壓將降低，壓力開關(guān)發(fā)訊，表明被試驗的電磁閥

19、已有效動作。 14自啟停部分功能相同 汽輪機自啟停（ATC）是以轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算為基礎(chǔ)，控制并監(jiān)視汽輪機從盤車、升速、并網(wǎng)到帶負荷全過程?；镜腁TC邏輯由兩部分組成，即轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算、監(jiān)視和啟動步驟。這兩部分相輔相成，共同組成一套使汽輪機自動完成從盤車到帶負荷整個過程的平穩(wěn)、高效的控制系統(tǒng)。,DEH控制系統(tǒng)主要的功能相同,DEH控制系統(tǒng)主要不相同的功能,一）、華能海門電廠1000MW機組DEH控制系統(tǒng)與華能汕頭電廠600MW機組DEH控制系統(tǒng)不相同的功能： 1 高壓調(diào)節(jié)閥閥殼預(yù)暖功能 汽輪機沖轉(zhuǎn)前，可以選擇對高壓調(diào)節(jié)閥閥殼預(yù)暖。當高壓調(diào)節(jié)閥閥殼預(yù)暖功能投入時，2#、3#高壓主汽閥微開，可同時對4

20、個高壓調(diào)節(jié)閥閥殼進行預(yù)暖。 2 加速度限制功能 當汽輪機轉(zhuǎn)速大于3060 r/min、加速度大49r/min/s時，加速度限制回路動作，快速關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)閥，抑制汽輪機的轉(zhuǎn)速飛升。,3 功率負荷不平衡（PLU）功能 當甩負荷情況發(fā)生時，這個回路用來避免汽輪機超速。 當汽輪機功率（用再熱器壓力表征）與汽輪機負荷（用發(fā)電機電流表征）不平衡時， 會導致汽輪機超速。PLU回路檢測到這一情況時，迅速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥（CV與ICV），抑制汽輪機的超速。 當再熱器壓力與發(fā)電機電流之間的偏差超過設(shè)定值并且發(fā)電機電流的減少超過40%/10ms時，功率負荷不平衡繼電器動作，快速關(guān)閉高壓和中壓調(diào)節(jié)閥。 功率

21、負荷不平衡回路采用三取二組態(tài)以提高可靠性，因此，在正常帶負荷運行時可對每一個回路進行試驗檢查。,DEH控制系統(tǒng)主要不相同的功能,4 甩負荷功能 由于大容量汽輪機的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)較小，汽缸的容積時間常數(shù)較大。在發(fā)生甩負荷時，汽輪機的轉(zhuǎn)速飛升很快，若僅靠系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋作用，最高轉(zhuǎn)速有可能超過110%，而發(fā)生汽輪機遮斷。為此必須設(shè)置一套甩負荷超速限制邏輯。 在機組甩負荷15%額定負荷且40%額定負荷時，DEH加速度繼電器動作，迅速關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)閥，同時使目標轉(zhuǎn)速及給定轉(zhuǎn)速改為3000r/min，一段時間后，中壓調(diào)節(jié)閥恢復(fù)由伺服閥控制，最終使汽輪機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定3000r/min，以便事故消除后能迅速并網(wǎng)。

22、 當機組甩負荷40%額定負荷時，DEH功率-負荷不平衡繼電器動作，迅速關(guān)閉高壓調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)閥，同時使目標轉(zhuǎn)速及給定轉(zhuǎn)速改為3000r/min，一段時間后，高壓調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)閥恢復(fù)由伺服閥控制，最終使汽輪機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3000r/min，以便事故消除后能迅速并網(wǎng)。,DEH控制系統(tǒng)主要不相同的功能,二）、華能汕頭電廠600MW機組DEH控制系統(tǒng)與華能海門電廠1000MW機組DEH控制系統(tǒng)不相同的功能：,1、閥門校驗功能 閥門校驗就是當液壓系統(tǒng)正常工作后，通過調(diào)整閥定位模塊的閥位控制精確并具有盡可能好的動態(tài)響應(yīng)，因此閥門校驗分為閥位校驗和控制參數(shù)整定兩部分。系統(tǒng)初次使用或者在線更換了閥定位模塊以及LVDT時，必須對相應(yīng)閥定位模塊的進行校驗，否則閥定位模塊將不能正常工作。華能汕頭電廠DEH中需要校驗的閥門是2個TV，4個GV和4個IV，所以一共有10塊閥定位模塊需要校驗。 影響控制器響應(yīng)的因素很多，如伺服閥、LVDT以及液壓執(zhí)行機構(gòu)的特性、系統(tǒng)非線性度、閉環(huán)系統(tǒng)延遲時間等。確定控制器增益首先要考慮系統(tǒng)響應(yīng)時間及穩(wěn)定性，模擬控制器調(diào)整的目標就是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下獲得較高的頻響特性。,DEH控制系統(tǒng)主要不相同的功能,謝謝大家！祝工作愉快！,,