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DEH控制功能说明书1(LN2000)


DEH 控制功能说明书

山东鲁能控制工程有限公司 2008-11-17

汽轮机数字电液控制系统说明书 目录 1.系统说明……………………………………………………………..…3 1.1 系统配置………………………………………………………………3 1.2 运行方式………………………………………………………………3 1.3 阀门管理…………

……………………………………………………3 1.4 超速控制………………………………………………………………3 1.5 超速保护………………………………………………………………4 1.6 试验功能………………………………………………………………4 2.硬件说明………………………………………………………………..5 2.1 系统配置………………………………………………………………5 2.2 网络配置及过程站……………………………………………………5 2.3 性能指标………………………………………………………………6 3.控制系统主要功能……………………………………………..………7 3.1 挂闸……………………………………………………………………7 3.2 启动方式………………………………………………………………8 3.3 升速控制………………………………………………………………8 3.4 摩擦检查………………………………………………………………8 3.5 自动同期………………………………………………………………8 3.6 并网带初负荷…………………………………………………………9 3.7 升负荷控制……………………………………………………………9 3.8 各调节回路……………………………………………………………9 3.9 一次调频………………………………………………………………12 3.10 单阀/顺序阀转换…………………………………………………… 13 4.保护功能…………………………………………………………….…14 4.1 超速控制………………………………………………………………14 4.2 超速保护………………………………………………………………14 4.3 限制保护功能…………………………………………………………15 5.试验功能………………………………………………..………………16 5.1 阀门活动性试验………………………………………………………16 5.2 阀门严密性试验………………………………………………………16 5.3 超速试验………………………………………………………………17 6.ATC 控制.…………………………………………….…………………19 6.1 ATC 自启动……………………………………………………………19 6.2 经验曲线启动…………………………………………………………19 7.抽汽控制……………………………………………………………..….20 8.操作界面说明……….……………………………..………………..…..21 9.安装调试………….…………………………………..…………..……..26 9.1 机柜尺寸及安装………………………………………………………26 9.2 接地要求………………………………………………………………26 9.3 配电要求………………………………………………………………27 9.4 伺服卡件………………………………………………………………27 10.应用业绩 ….…………………………………………………………..28

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汽轮机数字电液控制系统说明书

1.系统说明
本章主要阐述了汽轮机控制系统的基本控制原理、系统主要功能。 1.1 系统配置: 以上海汽轮机厂 300MW 亚临界、单轴、双缸、双排汽、中间再热、凝汽式汽轮机 为例。它由两只高压主汽阀、六只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。以过程控制站( LN-PU )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、鉴别、计算,控制电液 伺服阀,通过油动机分别使高压主汽阀、高、中压调节阀按启动、运行要求工作 ( DEH 控制系统原理图见图 1 - 1 - 1 ) 。液压动力油以磷酸脂抗燃油为工质,工作 油压 14MPa ,由集装式抗燃油箱供油。 DEH 系统由三个控制柜,两台上位机组成。两台上位机一台为工程师站 , 负责图 形逻辑组态及历史数据的采集工作,另外一台为操作员站 , 主要是提供给运行人员 进行操作以及监视。 1.2 运行方式: 2.1 自动 这是投 CCS 协调控制之前的最常用的运行方式。 这种运行方式又对应如下几种 运行状态:转速控制、功率反馈控制、调节级压力反馈控制、主汽压力控制及阀 位控制。关于这几种控制方式的详细说明,请参见后面相关章节。 2.2 CCS 协调控制 启动结束后,DEH 接到 CCS 的请求,操作人员可按下“ CCS 投入”按钮(在 OIS 上) ,在 DEH 允许的前提下,即可投入 CCS 控制,同时向 CCS 发出“ CCS 投入”信 号。此时,DEH 自动切除功率反馈、调节级压力反馈和主汽压力控制回路,按 CCS 给定的阀位信号控制机组,同时将实际阀位值反馈给 CCS 。 2.3 ATC 方式 在此方式下,汽轮机主要根据计算出的热应力大小等因素确定目标转速、升速 率、暖机时间、升负荷率等。 2.4 自动同期 汽轮机转速升至并网转速,电气发出允许自动同期信号,转速在 3000±50rpm 之内, 可以投入自动同期,自动同期投入后,目标转速与给定转速跟随电气自动同期装置发出 的命令动作,直到并网结束。 2.5 手动 “手动”是和“自动”相对的一种运行方式,在此方式下,运行人员通过 “手 动控制”画面上的“手动阀位设定值”按钮增、减总的阀位指令值。在“手动” 方式下,所有自动功能均不能投入。 1.3 阀门管理 在启动过程中(高压缸启动) ,为保证机组全周进汽,充分预热,减小热应力, 应该采用 2900 转以下采用高压主汽门控制,高压调节汽门全开的运行方式,当转 速到达 2900 转时进行切换,切换完毕后采用高压主汽门进行控制的方式 。此种方 式为节流配汽方式。 机组启动结束后稳定运行时,宜采用喷咀调节方式,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。切换过程为 120S 。 1.4 超速控制 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。甩负荷后,DEH 接收油开关跳闸信号,通过硬件 与软件两个回路进行甩负荷逻辑处理,通过 ETS 保护模块及各油动机的快关电磁
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汽轮机数字电液控制系统说明书 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,转速低于额定转 速后各电磁阀复位,由正常转速回路进行调节(当负荷小于 30 %额定负荷时,油 开关跳闸后不需要快关调门) 。 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 通过软回路及超速保护模 块、ETS 保护模块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,当转速低于额定转速时,各电磁阀复位,转入正常转速回路调节。 DEH 中还设有负荷不平衡限制回路,当电功率与汽轮机负荷相差超过 60% 时, 快速关闭中压调节汽阀,当负荷相差 <60% 时,各电磁阀复位。 1.5 超速保护 DEH 具有硬件与软件两方面的超速保护。 DEH 配置有三块汽机超速保护模块,当汽轮机转速超过 110 %额定转速时,超速 保护板的相应接点闭合,通过三取二处理后输出跳机指令,经硬接线回路使汽轮机停 机。 此外,当机组转速超过 110 %额定转速时, DEH 软件还会发出停机信号,同时作 用到各遮断电磁阀,关闭高中压主汽阀和调节汽阀,切断机组进汽,实现停机。 1.6 试验功能 DEH 具有在线试验功能:阀门活动试验、严密性试验以及超速试验。 1.6.1 阀门活动试验 机组正常运行时,可定期进行阀门活动试验,以检查各进汽阀是否工作灵活。 阀门活动试验由运行人员在 OIS 上进行操作,DEH 自动执行阀门活动指令,并给 出相应的提示或指示。 1.6.2 超速试验 DEH 具有提升转速进行机械、电气超速试验的功能,并可自动记录最高转速。 1.6.3 阀门严密性试验 当汽轮机在额定转速空转运行、锅炉汽压满足一定条件时, DEH 可控制机组作主 汽门严密性试验和调门严密性试验。

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2.硬件说明
本章主要阐述了汽轮机控制系统的硬件配置、网络结构及系统技术指标。 2.1 系统配置 DEH 系统采用的三个控制柜中,DEH01 机柜实现电源分配、伺服控制功能,放置有伺 服卡、伺服卡电源、各机柜电源控制开关及就地电磁阀控制继电器;DEH02 机柜实现转速控 制、功率控制、OPC 保护、阀门快关、超速试验等基本功能;DEH03 机柜实现 ATC 控制、 阀门的各项试验、抽汽供热控制、汽轮机防进水及 DEH 参数监视功能。 LN2000 所提供的卡件有以下几种: 1 ) AO 卡件, 2 ) 4 - 20mA 模拟量输入卡 3 ) RTD 卡 4 ) TC 卡 5 ) DI 卡 6 ) ETS 保护模块 7 )汽机超速保护模块 8 ) DO 卡 9 )伺服卡件

柜内卡件布置

2.2 网络配置及过程站 DEH 系统所采用的 LN2000 分散控制系统。过程控制站采用嵌入式低功耗 CPU 、 64MRAM 、32M 电子盘( DOM ) 、双 100M 以太网接口,双 CAN 接口卡。其先进性在于分散 的结构和基于微处理器的控制,这两大特点加上冗余使得系统在具有更强的处理能力 的同时提高了可靠性。 100MB 带宽的高速以太网的高速公路通讯使各个控制器之间相
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汽轮机数字电液控制系统说明书 互隔离,又可以通过它来相互联系。 过程控制站是冗余配置的,通过其内置的两个互为冗余的以太网接口实现实时数据通信 和站间的冗余。 处于备用状态的 LN-PU 能够自动跟踪运行的 LN-PU, 一旦主控状态的 LN-PU 出现故障,备用 LN-PU 将立即承担过程控制任务,实现 LN-PU 间的无扰切换。过程控制站 与 I/O 模 块 间 的 通 信 网 络 采 用 了 冗 余 配 置 CAN 现 场 总 线 , 提 高 可 靠 性 。

网络配置

2.3 1 2 3 4 5 6 7

性能指标 转速调节范围: ( 50 ~ 3600 ) r/min 额定蒸汽参数下空转转速波动: ?? 0.1% 额定转速 负荷控制精度: ?? 2MW ; 负荷控制范围: 0 ~ 350MW ; 控制系统不灵敏度: ? 0.06 %; 转速不等率 4.5 %( 3 %~ 6 %范围内连续可调) 甩全负荷时,最大超速 ? 7 %额定转速,可维持空转; 可靠性:计算机 MTBF40000 小时 系统 MTBF ? 40000 小时 控制系统可用率 ? 99.9 %。

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3.控制系统主要功能
本章讲述了 DEH 控制系统所完成的主要功能。这些控制功能的控制流 程见组态图。 主要功能有 : 1 自动挂闸 2 启动前的控制 自动判断热状态 3 转速控制 高压缸启动方式 升速:目标、升速率、过临界、暖机 3000r/min 定速 5 并网后控制 并网带初负荷 发电机假并网试验 升负荷:目标、负荷率、暖机 功率控制 调节级压力控制 主汽压力控制 一次调频 CCS 控制 高负荷限制 低负荷限制 阀位限制 主汽压力限制 6 单阀、顺序阀转换 3.1 挂闸: 挂闸就是使汽轮机的保护系统处于警戒状态的过程。汽轮机跳闸后,当 ETS 具备启动条件时, 所有阀门关闭的情况下, 由运行人员按下挂闸按钮则发出 汽轮机挂闸请求指令,系统接收到三取二以后的油压建立信号以后,挂闸成功。 挂闸允许条件: 汽轮机已跳闸 所有进汽阀全关 安全油压建立(三取二)判断 ----- 挂闸成功。 3.2 启动方式: 汽轮机的启动过程,对汽缸、转子等是一个加热过程。为减少启动过 程的热应力,对于不同的初始温度,应采用不同的启动曲线。 DEH 在每次挂闸时,应根据汽轮机调节级处高压内缸内上壁温 T 的高 低划分机组热状态。若上壁温度坏,自动由下壁温度信号代替。 T < 150 ℃ 冷态 150 ℃ ? T < 300 ℃ 温态
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汽轮机数字电液控制系统说明书 300 ℃ ? T < 400 ℃ 热态 400 ℃ ? T 极热态 汽轮机挂闸后,中压主汽门自动开启,按下操作员自动按钮,选择在操作员 自动运行方式,将阀位限制提高到 120%,中压调节门将全部打开,选择在 TV 控制方式, 高压调节门全部打开, 由高压主汽门控制转速, 进入高压缸启动模式。 3.3 升速控制: 在汽轮发电机组并网前,DEH 为转速闭环无差调节系统。其设定点为给 定转速。给定转速与实际转速之差,经 PID 调节器运算后,通过伺服系统 控制油动机开度,使实际转速跟随给定转速变化。 选择好启动方式以后,在自动控制操作界面设定目标转速和升速率,改变目 标值后保持指示灯亮,按下进行按钮,转速将会根据设定的速率增长。运行人员 设 定 的 升 速 率 最 大 为 300rpm/min , 当 转 速 超 过 2900rpm 后 最 大 升 速 率 为 60rpm/min,当转速增长到目标转速后,进行的指示灯将会熄灭。 如果目标转速设定在临界转速范围内,则自动将目标转速调整为低于临界转 速 下 限 50 转 , 当 转 速 进 行 到 临 界 转 速 区 范 围 内 时 , 升 速 率 自 动 调 整 为 500rpm/min,临界转速区的指示灯点亮。 在升速过程中,通常需对汽轮机进行中速、高速暖机,以减少热应力。 在汽机转速达到暖机转速时, 运行人员可以按下保持按钮,此时转速将维持在暖 机转速,直到再次按下进行按钮。如果转速位于临界转速区内时,保持指令 无效。 当汽机暖机结束以后,机组达到切换转速并经受了第一阶段的考验时,在控 制画面上按下 TV/GV 切换按钮, 可以在 CRT 画面上观察到从高压主汽门向高压 调节门切换的过程,切换完成后,高压主汽门全开,汽轮机处于高压调节门控制 下。 主汽阀-调节汽阀的转换是一个单方向的转换,机组从主汽阀切换到调节汽 阀后,运行人员就不能再切换到主汽阀控制。 3.4 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 。 当 转 速 升 至 500-800rpm 之 间 时 , 按 下 摩 擦 检 查 按 钮 , 高 压 主 汽 门 全 部 关 闭 ,转 速 开 始 下 降 。转 速 下 降 过 程 中 进 行 摩 擦 检 查 ,密 切 监 视 汽 机 转 动 情 况 和 各 监 测 仪 表 显 示 , 当 转 速 低 于 50 转 时 , 摩 擦 检 查 结 束 。 摩擦检查允许条件: DEH 控制在自动方式 汽机转速位于 500-800rpm 之 间 有下列情况,将退出摩擦检查: 汽机跳闸 DEH 控制切除至手动方式 汽机转速低于 50rpm 运行人员手动切除摩擦检查 3.5 自动同期: 汽轮机转速升至并网转速, 电气发出允许自动同期信号, 转速在 3000±50rpm 之内,可以投入自动同期,自动同期投入后,目标转速与给定转速跟随电气自动 同期装置发出的命令动作。当发电机的频率及相位达到同期条件的要求时,
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汽轮机数字电液控制系统说明书 同期装置发出油开关合闸指令使油开关闭合。 自动同期允许条件: DEH 控制在自动方式 汽机转速位于 2950-3050rpm 之 间 电气发出允许自动同期信号 有下列情况之一,则退出同期方式: 手动状态 转速故障 并网 汽机已跳闸 3.6 并网带初负荷: 发电机并网以后,DEH 系统根据实际的主蒸汽压力计算出带初负荷预开度, 保证发电机并网以后能带上 5%的初负荷,防止逆功率运行。 3.7 升负荷控制: 在汽轮发电机组并网后, DEH 为实现一次调频, 调节系统配有转速反馈。 在试验或带基本负荷时,也可投入负荷反馈或调节级压力反馈,当需要进 行主汽压力控制时,可投入主汽压力控制回路。 当主汽压力控制投入时, 目标和给定值以 MPa 形式表示。在其他回路控制时,目标和给定值均以 MW 形式表示,系统自动换算成对应的控制参数。 在设定目标后,给定值自动以设定的变化率向目标值逼近,随之发电 机负荷或主汽压力逐渐变化。 在升负荷过程中, 通常需对汽轮机进行暖机, 以减少热应力。 除操作员可通过 OIS 设置目标外,在下列情况下, DEH 自动设置目标 : 负荷反馈刚投入时,目标为当前负荷值 (MW) 调节级压力反馈刚投入时, 目标为当前调节级压力 对应负荷值 (MW) 主汽压力控制回路刚投入时,目标为当前主汽压力( MPa ) 发电机刚并网时,目标为初负荷给定值 (MW) 手动状态,目标为负荷给定值 (MW)( 额定压力下流量对应负荷 ) 反馈刚切除时,目标为 负荷给定值 (MW) 跳闸时,目标为零 CCS 控制方式下,目标为 CCS 给定 (%) 3.8 各调节回路: 调节回路设置有:功率回路、调压回路、主汽压力控制回路以及接受来自 CCS 的控制。当发电机并网以后,DEH 系统在自动状态,无控制回路投入,被 控信号无故障,压力负荷合适时,可考虑投入一个控制回路。 3.8.1 功率控制回路 负荷控制器为 PI 调节,用于比较设定值与实际功率,经过计算后输出 控制 GV 阀指令。 在满足以下条件后,可由操作员投入该控制器(所有条件同时满足) : 机组已并网,负荷大于 15MW 功率信号正常 调节级压力控制器未投入 主汽压力控制器未投入 CCS 控制未投入
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汽轮机数字电液控制系统说明书 TPL 未动作 高负荷限制未动作 低负荷限制未动作 负荷不平衡未动作 阀位限制未动作 RB 未动作 系统处于自动方式 负荷控制器切除条件(任一条件满足) : 操作员切除该控制器 负荷小于 15MW 功率信号不正常 汽轮机跳闸 系统转到手动方式 高负荷限制动作 低负荷限制动作 TPL 动作 负荷不平衡动作 阀位限制动作 RB 动作 油开关跳闸 在负荷反馈投入时,设定点以 MW 形式表示。采用 PI 无差调节,稳态 时负荷等于设定的值。 3.8.2 调压控制回路 调节级压力控制器为 PI 调节,它比较设定值与调节级压力对应负荷值,经 过计算阀门流量控制 GV 阀。 当满足以下条件时,通过 OIS 可将该控制器投入(所有条件同时满足) : 控制系统处于自动方式 机组已并网 负荷控制器未投入 主汽压力控制器未投入 CCS 控制未投入 调节级压力信号正常 TPL 未动作 RB 未动作 阀位限制未动作 高负荷限制未动作 低负荷限制未动作 负荷不平衡未动作 该控制器切除条件(任一条件满足时) : 操作员将其切除 TPL 动作 高负荷限制动作 低负荷限制动作 负荷不平衡动作
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汽轮机数字电液控制系统说明书 阀位限制动作 RB 动作 油开关断开 汽轮机跳闸 调节级压力信号故障 系统转到手动方式 在调节级压力反馈投入时,采用 PI 无差调节,根据调节压力机组负荷 维持在运行人员设定的目标负荷附近, 不同的工况实际负荷与设定负荷可能不一 致。 3.8.3 主汽压力控制回路 主汽压力控制器是一个 PI 控制器,用于比较设定值与实际主汽压力, 经过计算后输出控制 GV 阀指令。 在满足以下条件后,可由操作员投入该控制器(所有条件同时满足) : 控制系统处于自动方式 机组已并网 负荷控制器未投入 主汽压力控制器未投入 CCS 控制未投入 主汽压力信号正常 主汽压力在 10.2-17.5Mpa 之间 TPL 未动作 RB 未动作 阀位限制未动作 高负荷限制未动作 低负荷限制未动作 负荷不平衡未动作 ATC 方式未投入 主汽压力控制器切除条件(任一条件满足) : 操作员将其切除 TPL 动作 高负荷限制动作 低负荷限制动作 负荷不平衡动作 阀位限制动作 RB 动作 油开关断开 汽轮机跳闸 主汽压力信号故障 系统转到手动方式 ATC 方式投入 3.8.4 CCS 控制 CCS 遥控,从 DEH 发出遥控请求信号,CCS 接收到请求信号以后,锅炉侧 条件满足后遥控回路投入,此时 DEH 接收 DCS 送来控制信号,根据 DCS 信号 来控制阀门开度,维持机组负荷,达到机组协调控制的目的。
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汽轮机数字电液控制系统说明书 当满足以下条件,可由操作员投入 CCS 控制(所有条件同时满足) : 控制系统在自动方式 机组已并网 接收到 CCS 请求信号 CCS 来的指令信号无故障 TPL 未动作 RB 未动作 阀位限制未动作 高负荷限制未动作 低负荷限制未动作 负荷不平衡未动作 切除 CCS 方式或条件(任一条件满足) : TPL 动作 阀位限制动作 高负荷限制动作 低负荷限制动作 负荷不平衡动作 手动方式 CCS 请求消失 CCS 来的指令信号故障 油开关跳闸 汽轮机跳闸 在 CCS 方式下,DEH 的指令信号接受来自 CCS 的信号,切除负荷反馈、 调节级压力反馈、主汽压力反馈回路、切除 DEH 调频功能 3.8.5 基本回路控制 并网以后所有控制回路不投入,则处于阀门控制状态,此时设定的目标值为 额定蒸汽参数下的目标负荷, 系统根据目标负荷来设定调门的开度,此时控制回 路为开环状态,DEH 仅控制阀门的开度,机组功率由蒸汽参数决定。 各个控制回路之间进行切换时,机组的控制是平稳无扰的,不会改变阀门的 开度,不影响机组负荷。 3.9 一次调频: 汽轮发电机组在并网运行时,为保证供电品质对电网频率的要求,通 要求投入一次调频功能。 当机组转速在死区范围内时, 频率调整给定为零, 一次调频不动作。当转速在死区范围以外时,一次调频动作,频率调整给 定按不等率随转速变化而变化。 一次调频功能投入条件: 系统处于自动状态 负荷大于 100MW 后 在投入 CCS 协调时, DEH 的一次调频功能自动切除。 不等率在 3 ~ 6% 内可调,出厂时设为 4.5% 死区在 0 ~ 30r/min 内可调 死区范围为 :3000 ±死区值
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3.10单阀/顺序阀转换: 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。 运行人员在操作界面上点开单阀/顺序阀控制按钮, 弹出一个阀门方式选择小 窗口,在此窗口上选择在单阀或顺序阀控制方式,选择顺序阀控制方式后,机组 将切换至顺序阀控制方式。切换过程为:#1、#2 调门同时开启,#4、#5、#6、 #3 根据机组负荷的要求依次开启,切换时间为 120S,切换完成以后转为顺序阀 控制。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 4.保护功能: DEH 系统具有 110 超速和 OPC 超速两种保护功能。超速保护系统对转速进 行了三取二,并且设计有硬回路和软回路两路保护功能,两路保护互为冗余,保 证保护动作的可靠性。 4.1 超速控制 4.1.1 甩负荷 由于大容量汽轮机的转子时间常数较小,汽缸的容积时间常数较大。在发 生甩负荷时,汽轮机的转速飞升很快,若仅靠系统中转速反馈的作用,最 高转速有可能超过保护系统动作转速,而发生汽轮机遮断。为此必须设置 一套甩负荷超速限制逻辑。 若油开关断开出现甩负荷, DEH 硬件及软件两个回路同时动作,通过超速 限制集成块及各调节阀油动机快关电磁阀,快速关闭高、中压调节阀,同 时将目标转速及给定转速改为 3000r/min ,待 2 秒种后,各电磁阀复位, 调节阀恢复由伺服阀控制,转入正常转速回路调节,最终使汽轮机转速稳 定在 3000r/min ,以便事故消除后能迅速并网。 4.1.2 103% 超速 因汽轮机若出现超速,对其寿命影响较大。除对汽轮机进行超速试验时, 转速需超过 103% 外,其它任何时候均不允许转速超过 103%( 因网频最高到 50.5Hz 即 101%) 。 超速试验钥匙开关在正常位置时,一旦转速超过 103% ,则迅速动作超速限 制集成块及各调节阀油动机的快关电磁阀,关闭高、中压调节阀,待转速 低于 103% 时,各电磁阀复位,调节阀恢复由伺服阀控制,转入正常转速回 路调节。 注意 : 若超速试验钥匙开关在试验位置,则 103% 超速限制功能失效。 4.2 超速保护 超速保护 若汽轮机的转速太高,由于离心应力的作用,会损坏汽轮机。虽然为 防止汽轮机超速,DEH 系统中配上了超速限制功能,但万一转速限制不住, 超过预定转速则立即打闸,迅速关闭所有主汽阀、调节阀。 为了安全可靠,系统中设置了多道超速保护 : DEH 电气超速保护 110% (软件、硬件两个方面) 机械超速保护(通过危急遮断器、危急遮断装置) 另外, DEH 还配有下列打闸停机功能 : 操作员手打停机 由紧急停机柜 ETS 来打闸信号

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转速 卡件

模拟量转速 信号 DPU 内 三取二处理

转速 卡件 开关量转速 转速 卡件 信号硬回路 三取二处理

ETS 控制系统

110 超速工作原理

并网信号 2/3 且负荷信号 DPU 中 进行处理 转速卡件 转速信号 DPU 处理 转速卡件 OPC 超速 转速卡件 硬回路 OPC 硬回 路动作 硬回路部分并网信号 2/3 且负荷〉 30% OPC 电磁阀 OPC 软回 路动作

OPC 超速工作原理

4.3 限制保护功能 DEH 设计有阀位限制、负荷高限、负荷低限以及 TPC 保护功能。 4.3.1 负荷限制 4.3.1.1 高负荷限制 汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内不希望负荷带得太高时, 操作员可在 (15 ~ 360)MW 内设置高负荷限制值,使 DEH 设定点始终小于此 限制对应的值 , 负荷上限值不能小于下限值。 4.3.1.2 低负荷限制 汽轮发电机组由于某种原因, 在一段时间内不希望负荷带得太低时, 操作员可在 (15 ~ 330)MW 内设置低负荷限制值,使 DEH 设定点始终大于此
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汽轮机数字电液控制系统说明书 限制对应的值。 4.3.2 阀位限制 汽轮发电机组由于某种原因,在一段时间内,不希望阀门开得太大时, 操作员可在 (0 ~ 120)% 内设置阀位限制值。 DEH 总的阀位给定值为负荷参考 量与此限制值之间较小的值,负荷下限值不能高于上限值 。 4.3.3 主汽压力限制( TPL ) 主汽压力限制 在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时,可通过关小调门开度 减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常,这称之为主汽压力限制。 主汽压力限制方式切除条件(任一条件满足) : 油开关跳闸 主汽压力信号故障 主汽压力限制方式投入条件(所有条件同时满足) : 主汽压力信号无故障 并网 主汽压力限制值上电缺省值为 12.7MPa ,操作员可在主汽压力限制方 式切除时,在 (8 ~ 16)MPa 内设置此限制值。 在主汽压力限制方式投入期间,若主汽压力低于设定的限制值,则主 汽压力限制动作。动作时,设定点在刚动作时的基础上,以当前的负荷变 化率减小。同时目标和设定点即等于总的阀位参考量,也跟随着减小。若 主汽压力回升到限制值之上,则停止减设定点。若主汽压力一直不回升, 负荷减到小于 50MW 时,停止减。 在主汽压力限制动作时,自动切除负 荷反馈、调节级压力反馈、主汽 压力反馈,退出 CCS 方式。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 5.试验功能 DEH 具有在线试验功能:阀门活动试验、严密性试验以及超速试验。 5.1 阀门活动性试验: 阀门的活动性试验目的是确保主汽阀、调节阀、再热主汽阀的运行正常, 避免因为长时间没有运行而造成阀门卡涩。活动试验应该在功率回路投入时 进行,以保证机组负荷不发生变化。 阀门松动试验必须在汽机挂闸、发电机并网并且处于操作员自动状态下 才能进行。如果要进行全行程 100%的松动试验,必须要求在单阀方式。在 操作画面上选择进入阀门松动试验,则进行的 是 10%的松动试验,如果未 选择在松动试验位置,进行的则是全行程试验。 首先在操作画面上选择在阀门试验位置,选择进行试验的阀门,按下关 闭按钮。如果被选择的是调节汽门,则被选择的调节汽门按照一定速率慢慢 关闭,其他的阀门会慢慢开启,以保证机组的进汽流量不变。如果被选择的 是主汽门,按下关闭按钮后,同侧的调节汽门首先关闭,当调节汽门关闭到 位后对应的主汽门才会关闭。按下保持按钮,阀门将保持在现有开度不变。 按下复位按钮,阀门将会开启,阀门开启到位后,试验结束。 如果选择在全行程 10%的松动试验,按下关闭按钮后,阀门将逐渐关闭 至全行程 90%位置保持不动,按下复位按钮阀门开启,试验结束。中压主汽 门不能进行 10%松动试验。 阀门活动试验允许条件为: 当前没有任何阀门进行活动试验 处于自动控制方式 试验钥匙开关在试验位 发电机已并网 CCS 控制未投入 高压主汽阀、中压主汽阀全部开启 在试验过程之中,应投入功率反馈控制回路或调节级压力反馈控制回 路,以保持发电机功率基本不变。阀门试验过程之中如果出现手动方式、 汽轮机跳闸、 OIS 切 除试验等过程,则 DEH 将终止阀门试验。 5.2 阀门严密性试验: 汽轮机启机后并网之前,应进行主汽阀和调节阀的严密性试验 。即在 额定真空时,当高、中压主汽阀或高、中压调节阀关闭以后,汽轮机转速 应迅速下降至转速 n 以下, n 可按下式进行计算: n=P/P 0 ? 1000r/min 式中: P 为当前主蒸汽压力,应不低于 50 %额定主蒸汽压力 P 0 为额定主蒸汽压力 试验开始后, DEH 按照上式计算出一个可接受转速,然后计算从当前 转速下降到可接受转速所经过的时间,运行人员以此判断主汽阀或调节阀 的关闭是否严密。转速在 30 分钟之内能够将至合格转速,说明阀门严密性可 靠。 在满足下列条件时,可进行阀门严密性试验: DEH 在“自动”方式; 汽轮机转速为 3000r/min 左右;
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汽轮机数字电液控制系统说明书 油开关未合闸; 未进行任何试验。 当试验完成,按“调门试验停止”按钮,将停止阀门严密性试验,汽机保持 调门全关状态,由运行人员手动打闸。 5.3 超速试验: 在机组安装完成或者大修后进行首次启动时,汽轮机应进行超速试验以 检验超速遮断机构。在进行超速试验前,选择 DEH 系统在超速试验位置。 3 . 1 DEH 电气超速试验 选择进入电超速试验状态,目标设为 3310r/min ,选择合适速率即可 进行试验,用以检测跳闸转速及电超速保护功能 。 作 DEH 电气超速试验时,应将危急遮断装置隔离,或者将电超速动作 值调低,防止机械超速提前动作。 3 . 2 机械超速试验 选择进入机械超速试验状态。 将 DEH 的目标转速设置为 3360r/min 慢慢提升汽轮机转速,到达被试 验 的 一路超速保护的动作转速 时,此路超速保护动作,遮断汽轮机。 DEH 可自动记录汽轮机遮断转速以及最高转速。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 6.ATC 控制 ATC 控制的目的在于保证汽轮发电机组的安全以及正确的启动和加负荷。 当运行人员选择 ATC 控制方式时, 其程序同时监视和控制汽轮机。 在 ATC 控制时, 可以自动地变更转速 、改变升速率、产生转速保持、改变负荷变化率、产生负 荷保持。在升速过程中,将机组从盘车转速带到同步转速,由操作员完成并网; 并网后,操作员给出目标负荷,系统自动增、减负荷。ATC 不仅可以作为一个控 制器而且可作为操作指导。即使操作员不选择 ATC,所有的保护逻辑仍在运行, 以提供有关的监视信息及建议。 6.1 ATC 自启动: 此 种 方 式 下 , DEH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。 6.2 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。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 7.抽汽控制 抽汽控制是通过调节连通管调节阀和抽汽调节阀来控制的。它分为连通 管压力控制和抽汽压力控制两部分。连通管压力控制是通过调节连通管压力 调节阀(CV)的开度来控制进入低压缸的蒸汽流量,从而控制中压排汽压力, 以防止中压排汽压力过低而引起中压缸过热。抽汽压力的控制是通过调节抽 汽阀(EV)的开度来完成的。当机组在纯凝汽工况运行时,CV 全开,EV 全关。 如要投入抽汽工况运行,则必须先投入连通管压力控制,保证中压缸排汽压 力不低于设定值,然后再投入抽汽压力控制。 抽汽控制投入步骤: 一.投入连通管压力控制 当负荷大于抽汽最小负荷时,设定中压缸排汽压力为 0.655 MPa。如此时 中压缸排汽压力大于设定值,则 CV 将保持全开。如实际压力低于设定值,则 CV 将关小,控制中压缸排汽压力为 0.655 MPa。 二.抽汽压力控制投入 当连通管压力控制投入后,可根据供热系统的要求,设定抽汽压力,最 大可设定为 0.5 MPa。DEH 将调节 EV 的开度来控制抽汽压力在设定值。 注: ? 抽汽投入运行时,为了不影响负荷,DEH 设计成可投入功率反馈回路来 调节功率。一旦调门全开,锅炉达到满负荷,此时再增加抽汽量,将会使负 荷下降。 抽汽运行工况的切除: 除了紧急情况外, 应逐步减少热负荷, 然后切除抽汽压力控制, EV 全关, 再切除连通管压力控制,全开 CV。机组回到纯凝汽工况状态。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 8. 操作界面说明: 基本监视画面: 在此画面中,可以实现 DEH 系统的基本操作功能,能够完成自动投入、挂 闸、主汽门/调门控制方式选择;目标转速、升速率的设定,目标功率、升负荷 率的设定; 可以实现升速过程中给定值进行与保持的切换;可以进行调节回路的 选择;TPL、负荷、阀位限制的设定;在机组正式运行前进行仿真试验。 此外在此画面中还有系统状态及主要参数的监视。

供热控制画面: 在此画面中主要是对抽汽供热阀门进行控制, 包括供热回路的投/切、 抽汽压 力的设定等。

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活动试验画面: 在此画面中可以完成阀门活动和全行程试验的操作。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 超速试验画面 在此画面中可以完成超速试验和严密性试验, 超速试验包括 110%超速、 103% 超速以及机械超速试验。在此画面上还可以监视到超速保护动作时转速的最大 值,严密性试验转速的合格值,以及严密性试验进行的时间。

以下画面是对汽轮机重要参数的监视画面, 包括: 振动监视画面、 轴温监视画面、 缸温监视画面、蒸汽温度监视画面等。 振动监视画面

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汽轮机数字电液控制系统说明书

轴温监视画面

缸温监视画面
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汽轮机数字电液控制系统说明书

蒸汽温度监视画面

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汽轮机数字电液控制系统说明书 9.安装调试 9.1 机柜尺寸及安装 尺寸:800 mm(宽) 600.mm (深)2260 mm(高) 高度尺寸分三个部分: 吊环:30 mm 柜身:2200 mm 底座:100 mm 参见机柜外形尺寸如图 1-1 所示,安装尺寸如图 1-2 所示。

图 1-1 机柜外形尺寸

图 1-2 机柜安装尺寸

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9.2 接地要求 为保证 LN2000 系统正常运行,系统的接地设计与安装要求遵守以下原则: LN2000 系统的接地只需要一个接地点。 系统的接地铜板到大地的接地电阻不超过 4Ω ,最好小于 1Ω 。 各机柜与安装机柜底座的金属槽钢必须绝缘。
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汽轮机数字电液控制系统说明书 ? ? 不得接到高压设备所用的接地点。 其他设备不得通过 LN2000 系统地接地。

9.3 配电要求 LN2000 系统要求现场供给双路独立交流 220V 电源。 双路独立 220VAC 电源通过电源分配机柜内配电电路分配至各个机柜, 作为 柜内直流电源模块及部分开关量输出的电源。所以当其中一路电源出现故障,系 统自动切换至另一路, 保证正常工作并发出电源故障报警,以便维护人员及时维 修。 系统供电要求: 电压:220VAC ±10% 频率:50Hz±2Hz 正弦波形畸变率:电压波形各次谐波分量总和小于基波分量的 5% 电压瞬变的干扰脉冲、涌浪等在电压正弦波上叠加最大幅值应小于 100V, 幅宽小于几十微秒至几百微秒。 9.4 伺服卡件 伺服模块是鲁能控制公司开发的汽轮机 DEH 伺服单元模块。本控制模块用于 闭环控制系统气动或液动伺服的阀位控制。输入指令 4-20mA,指令与 LVDT 反 馈电压进行 P 或 P+I 调节之后,输出±40mA 或±10V 信号驱动伺服阀。 伺服模块的 LVDT 适配器电路与 LVDT 连接。伺服模块输出振荡信号至 LVDT 初级线圈,在次级线圈中感应的信号经 LVDT 适配器电路转换为阀门位置反馈。 阀门位置反馈选择采用单路或双路通道配置, 可通过 JP1/JP2 来选择哪一路 LVDT 起作用。选择单路通道时,被选择通道输出;两路通道同时作用时,高选输出。 回路在将 LVDT 信号转换成 4-20mA 信号输出时有两组电位器可进行调节,其 中一组调整 LVDT 信号与 0-10V 相对应,另外一组调整 0-10V 与 4-20mA 相对应。 两组电位器中均有零点电位器和满度电位器,两电位器可单独调整。调整 0-10V 与 4-20mA 相对应的电位器在出厂前已经调整完毕,在现场调试中一般不需要再 另外进行调整。 现场调试中只需要调整 LVDT 信号与 0-10V 相对应电位器。先使阀门关闭, 调整零点电位器,是测试点(TEST1/TEST2)输出电压为 0V,再全开阀门,调整 满度电位器,使测试点(TEST1/TEST2)输出电压为 10V,反复调整几次,使零点 与满度对应 0-10V 准确无误。

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汽轮机数字电液控制系统说明书 10.DEH 应用业绩 目前 LN2000 系统已经广泛应用于多台机组的 DEH 系统。目前已经投运 的有山西忻州广宇煤电 2×135MW 机组,新疆阜康电厂 2×150MW 机组;正在 试运 DEH 系统有莱芜电厂 2×330MW 机组, 山西晋北铝业公司二期 100 万吨氧 化铝扩建背压式机组。

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