DEH控制系统检修工艺规范

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1、DEH控制系统检修工艺规范i.i DEH系统规范汽轮机数字电液控制系统 DEH （ Digitalelectric-HydraulicControl System ）是汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统。 信阳电厂2X660MW 汽轮机调节系统为高压抗燃 油型数字电液调节系统（简称 DEH ），电子设备采用了北京 日立控制有限公司的 H5000M系统，液压系统采用了哈尔滨 汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置1电厂热工控制系统均采用了北京日立公司的H5000M系统，实现了 DCS 一体化，DEH是一体化DCS的一个组成 部分，是机组控制环路上的一个节点。DEH的功能模板组成一个

2、过程控制单元。DEH控制部分由三个控制柜组成：#19、#20、#21，#19为0A主控模板柜，#20为0A扩展模板柜， #21为ATC模板柜。从功能上分为二个部分：汽机基本控制（OA）和汽机自启停（ATC），分别由二对互为冗余的控制 器（R600C）和相应的功能子模板完成。操作员站的工作环 境为中文版 Microsoft Windows XP + H5000M。信阳电厂 660MW 汽轮机采用高中压联合方式启动，高压主汽门方式 冲转，转速达到 2900RPM时切换到高压调门控制升速、并 网、带负荷。DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂 闸、冲转、暖机、进汽阀切换、同期并网、带初负荷到带全

3、 负荷的整个过程，通过 TV、GV、IV和RSV实现，同时具 备防止汽机超速的保护逻辑。汽轮机自启停（ATC）是以转子应力计算为基础，控制 并监视汽轮机从盘车、升速、并网到带负荷全过程。基本的 ATC逻辑由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。 ATC功能由一对冗余的 CPU完成。ATC所监视的参数除具 有数据采集和报警功能外，还可以由逻辑设定，根据参数状 态的变化暂停自启动或自动切除ATC方式。DEH控制部分（转速测量）i.i.i.i DEH转速探头安装在#2瓦和#3瓦之间，三选二实际上 是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然 后再对三个大选结果进行小选，如图1所示。图1

4、转速测量三选二逻辑当出现以下情况时认为系统转速信号故障:a）任意两路转速故障b）一路转速故障，另外两路转速偏差大c）三路转速互不相同d）转速大于200RPM寸，当两路转速信号与系统转速相差80RPM系统认为转速故障，如果机组未并网，DEH将自动产生超速跳闸命令。并网DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，程序对合闸信号三取二，即只有当至少两路油开关合闸信号时， DEH才认为机组真正并网。挂闸与跳闸DEH判断汽机是否挂闸是通过对AST母管压力的三取二实现的，前箱右侧AST母管上安装三台压力开关，定值为 7MPa,当三个开关的任意两个大于 7MPa, DEH认为挂闸 成功，当运行中三个开关任

5、两个开关压力小于7MPa, DEH判断为跳闸，同时向ETS发出就地手动打闸信号，使 AST电磁阀失电跳机。超速保护（OPC功能）超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭高调门 和中调门，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在 3000RPM。它实际上由两部分组成：1、并网前转速大于103% 保护2、并网后转速大于105%保护3、发电机解列瞬间（如 果中压缸排汽压力X 0.119大于40或）发电机功率大于 60MW ,则无论此时转速是否超过 3090RPM , OPC电磁阀都 要动作2秒。阀门开度的测量每个阀门有两个LVDT用于测量阀门的行程，自动高选， 一个故障选另外正常一个。远方挂闸导

6、致汽机跳闸的原因总结起来有两个：一个是汽机危急保安装置动作后保安油压消失， 薄膜阀动作后将 AST母管内 EH抗燃油排泄掉，所有阀门关闭；另外一个是 AST跳闸块 上AST电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部关闭。远方挂闸的作用就是复位危急保安机构，即DEH通过控制安装在汽轮机前箱附近的板式气动挂闸电磁阀使得保安油压重新建立起来；挂闸的目的是使危急遮断器、 隔膜阀、AST电磁阀复位， 以建立起低压安全油压和高压安全油压，挂闸分低压油挂闸 和高压油挂闸，只有高低压安全油都建立，才算机组已挂闸。低压油挂闸：动作挂闸电磁阀或就地扳动挂闸杠杆，使危急遮断器复位，建立低压安全油压，低压安全油使隔膜阀

7、活 塞向下移动，通过隔膜阀，关断AST油泄油，建立起高压安全油咼压油挂闸：AST电磁阀是带电关闭，失电打开的阀门， 当机组挂闸时通过动作四个 AST电磁阀的继电器，使 AST 电磁阀带电复位，关闭高压遮断油路中的泄油口。高压油挂 闸在ETS上实现的，在 ETS上触摸屏上按跳闸复位按钮， 使AST电磁阀复位。电磁阀复位后一定要将手指移开复位按 钮，否则，可能引起机组跳闸拒动。转速控制我电厂660MW汽轮机是由TV控制冲转的。默认启动 方式为“高中压缸联会启动”。汽机挂闸，中主门全开，DEH 就进入冲转状态，运行人员通过DEH画面“阀位限值设定”按钮弹出阀位限值操作端， 设定阀位限值为100%，此

8、时GV 全开，TV、IV保持关闭。运行人员通过 DEH画面设定目标转速和升速率，一旦 目标值发生改变，程序自动进入保持状态，当运行人员选择 执行命令后，转速给定值按照事先设定的升速率向目标值爬 升，转速PID在偏差的作用下输出增加，按照阀门曲线开启 TV、IV，汽机实际转速随之上升。当转速给定与目标值相等时，程序自动进入保持状态， 等待运行人员发出新的目标值。 升速过程中，运行人员可随时发出保持命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持 当前转速。为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在700900RPM , 1300 1700RPM , 2100 2300RPM

9、时，转速进入 临界区，此时，升速率自动设置为 500RPM/min。转速临界 区的范围可通过工程师站在线修改。当转速达到2900RPM时，程序自动进入保持状态，表 示进入TV/GV切换阶段。运行人员发出TV/GV切换命令后， GV开始以0.4%/s的速率缓缓关闭；当 GV已影响到汽机转 速时，TV以1% /s开启。当TV开度达到100 %时，汽机转 速由GV控制，TV/GV 切换结束。TV/GV 切换过程中，汽 机转速将保持在2900RPM附近。切换结束后，GV控制汽机 升速到3000RPM。由于TV和GV流量特性差异，程序将自 动调整转速 PID参数。此外，当转速超过2850RPM，程序自动

10、将升速率降低为 50RPM/min ;使得3000RPM定速时转 速更稳定。3000RPM定速后，可以进行自动或手动同期。自动同期时DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生 转速目标值；手动同期运行人员通过DEH画面来改变转速目标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允 许范围内（29503050RPM ）。自动带初负荷发电机并网后，DEH在现有GV阀位参考值上加3%,这个开度对应于大约 3%的初负荷。初负荷的实际大小决定 于当时主蒸汽压力，因此引入了主蒸汽压力进行修正，即主 汽压较高时阀门开度小，反之则较大。初负荷大小可以在工 程师站上修改。负荷控制负荷控制一般分为开环和

11、闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈， 此时汽机GV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环 方式则需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与 实际负荷的近似程度依赖于 GV阀门流量曲线和当前蒸汽参 数。开环负荷控制也称为阀位方式。运行人员只需输入一目 标值，此时阀门的开度由给定值决定的，即，某一给定值对 应一固定的阀门开度，机组的负荷是由阀门开度和蒸汽的压 力及温度决定。此外，当协调投入后自动切除功率回路。1.1.1.2 功率回路投入刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当 前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。运行人员可根 据需要设

12、定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为 100MW/min。一旦目标负荷发生改变，程序自动进入保持状 态，当运行人员发出执行命令后，负荷给定按照设定好的负 荷率向目标值逼近。当负荷给定等于目标值时，重新进入保 持状态。投入功率闭环回路的允许条件如下：e）有功功率变送器没有故障f）汽机负荷在8600 MW之间g）网频波动在50 0.5Hz范围以内h）调节级压力闭环未投入i）阀位限制未动作j）负荷高限未动作k）主汽压限制未动作i） RUNBAC未发生m）汽机未跳闸n）油开关合闸o）CCS回路未投1.1.1.3 调压回路投入调节级压力与进入汽轮机的蒸汽流量近似成正比关系， 所以只有在进行阀门活动试验

13、和在线阀门校验时才投入，其 他带负荷正常运行工况下一般不推荐投级压力闭环。刚投入 级压力闭环时，负荷给定跟踪实际级压力，以保证级压力闭 环无扰切换；级压力闭环方式下目标值和变化率均对应于额 定参数下的百分比。级压力闭环投入的允许条件如下：p）级压力变送器没有故障q）调节级压力在218MPa之间r）网频波动在50 0.5Hz范围以内s）功率闭环未投入t）阀位限制未动作U）负荷高限未动作v）主汽压限制未动作w）RUNBAC未发生X）协调控制方式未投入y）汽机未跳闸z）油开关合闸aa）负荷给定与实际负荷偏差小于20%1.1.1.4协调回路投入锅炉稳定燃烧后 DEH可转入协调控制方式。由于锅炉 是直流

14、炉，压力控制的稳定性比较困难，我厂协调控制方案 为“机跟炉”方式，DEH接收来自机炉主控器的 CCS综合 阀位指令，自动调整汽机负荷，此时DEH将阀位控制权交给CCS，即协调控制方式下汽机负荷的变化取决于机炉主控 器阀位指令的变化，DEH的各控制回路跟踪 CCS综合阀位， DEH只是一个执行机构，阀门开度及机组负荷等完全有协调 控制。协调控制方式投入的允许条件如下：bb） CCS方式允许cc）阀位限制未动作dd）负荷高限未动作ee）主汽压限制未动作ff） RUNBAC未 发生gg）自动控制方式hh）汽机未跳闸ii）油开关合闸1.1.1.5主蒸汽压力限制/保护（TPL）主蒸汽压力限制功能投入后，

15、当机前压力降低到保护限值以下时，GV将以0.1% /s的速率关闭，直到机前压力恢复 到限值之上 0.07MPa或GV参考值小于 20%为止。DEH的 汽压保护功能主要用于单元制机组在锅炉异常运行工况时 恢复稳定燃烧，有助于防止锅炉灭火事故的发生；汽压保护 动作过程中，由于 GV关闭，主汽压将得以回升，但汽机负 荷也会随之下降，因此建议机组在接近额定参数下运行时投 入。投入汽压保护功能必须满足以下条件：jj）主蒸汽压力变送器工作正常kk）主汽压大于90 %额定值ii）主汽压大于其保护限值 0.35MPamm）油开关合闸nn）自动控制方式oo）功率回路没有投入PP）调压回路没有投入qq）汽机挂闸r

16、r）没发生RBss） CCS未投入负荷限制负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。高负荷限 制允许运行人员设定负荷最大值，当实际负荷超过负荷高限 时，发出高限报警并自动将负荷限制在高限值。高负荷限制 功能只有在并网后才起作用，所设定的限值不得低于当前实 际负荷。低负荷限制则是保证实际负荷不低于运行人员设定 的负荷最小值，低负荷限制起作用时，DEH发出低限报警，并自动将负荷限制在低限值，负荷恢复必须由人工完成。负 荷低限的设定不得高于当前实际负荷。阀位限制阀位限制功能允许运行人员设定平均阀位的最大值。当 平均阀位超过阀位限制时将产生报警。频率校正（一次调频）频率校正实际上就是机组参加电网的一次调

17、频。只要系 统转速没有故障，就可以在并网后参加调频。为了机组稳定 运行，不希望机组因为网频变化频繁调节，因此设置了土 2RPM的死区（可调）。当投入协调控制方式运行时，协调控制系统发送给 DEH的负荷指令已经包含了频率修正分量， DEH系统将自动切除一次调频。我厂汽机转速的不等率为4.5 %。RUNBACK 该功能我厂暂时没有用，但该系统有如下功能：当接收到外部系统RUNBACK命令后，按照预先设定好 的速率减负荷，直到RUNBACK命令消失或者达到减负荷目 标终值。DEH提供三档 RUNBACK接口，分别是：tt） RB1：以25% /s的速率减负荷至 50%，送风，引风， 空预器RB动作u

18、u） RB2以50%/s的速率减负荷至 30%, 一次风机 RB 动作vv） RB3:以50% /s的速率减负荷至 30% ,给水泵RB动作 当机组发生RB时，自动切除锅炉主控自动，汽机主控 自动方式，这时不发送 RB至DEH，机组按内部设定的 RB 速率减负荷，到目标值后停止。如果这时切除汽机主控自动， RB由DEH执行，按设定的速率及目标值减负荷，直到负荷（给定值）到目标值后停止。单阀/顺序阀切换单阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和快 速性，实质是通过喷嘴的节流配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与 部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，蒸汽通

19、过高压调节阀 和喷嘴室，在 360全周进入调节级动叶，调节级叶片加热 均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较 快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。顺序阀方式则是让调节阀按照预先设定的次序逐个开启和 关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭 状态，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，节流损 失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对 叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速 度受到限制。因此，冷态启动或低参数下变负荷运行期间， 采用单阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机 组寿命；额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性

20、是电厂 运行水平的考核目标，采用顺序阀方式能有效地减小节流损 失，提高汽机热效率。对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对 应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的 意义也不大。对于定压运行变负荷工况，在变负荷过程中希 望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷 嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用 单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。我电厂660MW 汽轮机高压调节阀的开启顺序为GV#1/GV#2 GV#3 GV#4，即 GV#1 和

21、 GV#2 同时开启， 然后是GV#3 , GV#4最后开启。关闭顺序与此相反。单阀/顺序阀切换时间为10分钟（可调）；当阀位参考值大于 99.9%（阀门全开）或小于 0.1% （阀门全关）时，切换瞬间完成。GV开启顺序号GV位置序号图2 660MW气轮机阀门/喷嘴布置sfcI1008060400 20406030100图3 660MW气轮机顺序阀流量曲线20图4 660MW气轮机单阀流量曲线FLOW (%)EH油系统工作原理4.1.15.1.调速保安系统概述本机液压调节系统（简称 EH）的控制油为14MPa的磷 酸脂抗燃液，而机械保安油为0.8-1.0MPa的低压透平油，该 系统有一个独立的

22、高压抗燃油供油装置。每一个进汽阀门均 有一个执行机构控制其开关，其中中压主汽阀执行机构为开 关型两位式执行机构，高压主汽阀执行机构、高、中压调节 阀执行机构为伺服式执行机构，可以接受来自于DEH控制系统的-40mA的阀位控制信号，控制其开度，所有阀门执行 机构的工作介质均为高压抗燃油，单侧进油，即所有阀门执 行机构均靠液压力开启阀门，弹簧力关闭阀门。以保证机组 在控制系统故障时阀门处于安全位置。油动机主要有调节 型、开关型两种。高、中压调门，高压主汽门为调节型，中 压主汽门为开关型。调节型油动机通过伺服阀控制到精确位 置，以保证机组控制的精度。开关型油动机仅全开全关，由 电磁阀控制。调门的安全

23、油为 OPC安全油，主汽门的安全油为 AST 安全油，OPC安全油泄去时，仅关闭所有的调门，AST安全 油泄去时关闭所有的主汽门和调门。OPC油通过OPC电磁阀控制，电磁阀电源为 110V直流，直接由DEH控制。AST 油通过隔膜阀或 AST电磁阀控制，隔膜阀由透平油控制， AST电磁阀电源为 110V直流，由ETS控制，当 AST电磁 阀动作或隔膜阀动作，均泄去 AST油，实现停机。启机时首先通过挂闸电磁阀使危急遮断器滑阀复位，并 通过ETS系统将AST电磁阀挂闸，然后由DEH开启高压调 阀，全开后，高压主汽门，中压调节阀执行机构接受DEH的阀位指令信号开启相对应的蒸汽调节阀门，从而实现机组

24、 的启动、升速，待机组转速达到2900转/分，进行高压主汽门、高压调门阀切换，高压主汽门全开，由高调门控制机组 转速，进而控制并网带负荷。在超速保护系统中布置有两个并联的超速保护电磁阀（20/OPC-1、2）当机组并网前转速超过 3090转/分，或并网 后转速超过3150转/分，或机组甩负荷时，该电磁阀得电打 开，迅速关闭各调节汽门，以限制机组转速的进一步飞升。在保安系统中配置有一只飞锤式危急遮断器和危急遮 断器滑阀，危急遮断器滑阀和危急遮断器杠杆的工作介质为0.8-I.OMPa透平油.当转速达到109-110：额定转速时，危急遮断器的撞击子飞出击动危急遮断器杠杆，拨动危急遮断器 滑阀，泄掉薄

25、膜阀上腔的保安油， 使EH系统危急遮断（AST） 母管的油泄掉，从而关闭所有的进汽阀门，进而实现停机。除此以外在EH系统中还布置有四个两“或” 一“与”的自 动停机（20/AST-1、2、3、4）电磁阀，它接受 ETS各种保 护停机信号，当任一保护动作，通过动作四个AST电磁阀，使汽轮机跳闸。-T-耳狞二卜图5挂闸跳闸油路4.1.152DEH调节的液压伺服系统所有的控制系统都有一套独立的汽阀、油动机、电液伺 服阀（开关型汽阀例外）、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和 滤油器等，各自独立执行任务。所有的油动机都是单侧油动 机，其开启依靠高压动力油，关闭靠弹簧力，这是一种安全 型机构，例如在系统漏“油”

26、时，油动机向关闭方向时动作。 执行机构是一种组合阀门机构，在油动机的油缸上有一个控 制块的接口，在该块上装有隔绝阀、快速卸载阀和止回阀， 并加上相应的附加组件构成一个整体，成为具有控制和快关 功能的组合阀门机构。中压主汽阀的组合结构中压主汽阀组合机构的主要组成部件是： 油缸、控制块、 电磁阀、溢流阀、隔绝阀、逆止阀（ 2个）等。它与控制型 汽阀的不同之处有：由于没有控制功能，所以不必装设电液伺服阀及其相应的伺服放大器。增设 1个二位二通电磁阀，用以开关中压主 汽阀，以及定期进行阀杆的活动试验，保证该汽阀处于良好 的工作状态。当电磁阀动作时，能迅速地泄去中压主汽阀的 危急遮断油，使快速卸载阀动作

27、，紧急关闭主汽阀。高压供抽快速卸栽阀中压主汽阀的工作原理图油动机EH油系统主要是指高压抗燃油系统，液压油采用抗燃 油，有独立供油装置提供，与汽机透平油的接口为隔膜阀。 抗燃油的工作压力为 14.5Mpa。当透平油压力低于一定的压 力时，隔膜阀动作，从而泄掉高压抗燃油，使汽轮机的全部 进汽门关闭，实现停机。每台机组配有两个高压主汽门 （TV ）、 四个高压调门（GV ）、两个中压主汽门（RSV）和四个中压 调门（IV ）。汽轮机自启停（ATC）在国内很少有电厂使用，我厂这 一部分也没有经过调试， 运行中不要使用 ATC控制方式。我 厂汽轮机启动用的是高中缸联合启动，即高中压缸同时进 汽，中调门和

28、高调门及高主门按一定的函数关系开启，中调 门开度跟踪高调门和高主门，按低选输出如下图所示。并网 前高调门全开，中调门和高主门函数关系开启，阀切换后， 高主门全开，中调门和高调门函数关系开启，运行中及启动 时，默认为高中缸联合启动，启动时不要按中缸启动按钮。在DEH调节系统中，数字控制部分的输出，进入液压 伺服系统，该系统由伺服放大器、电液伺服阀、油动机及其 位移反馈（LVDT ）组成，是DEH的末级放大与执行机构。 油动机及其相应的汽阀称为DEH系统的执行机构，它们具有以下特点：中压主汽阀也称再热蒸汽主汽阀，它只在全开和全关两 个位置，属于开关型汽阀。中压主汽阀组合机构的组成与特 点。控制器是

29、H5000M控制的核心设备，如机组在运行过程 中控制器发生故障，应先尽量保持机组运行稳定的工况下，仔细分析清楚原因，再更换硬件或进行相应处理。如发生故 障时机组正处于升速阶段，应要求打闸停机后再进行处理。 如机组已并网正常运行时发生控制器故障，应通知运行运行 人员尽量保持目前状态， 减少操作，必要时停止一切软操作。 如发生单控制器故障，且不影响另一控制器的正常控制，可 以仍保持在自动状态下运行，对故障的控制器进行处理。如 双控制器同时发生故障，应在查清故障原因后再进行相应处 理，如果不能处理，而各汽门也无法控制，应申请停机。阀门活动试验分两部分，汽机并网后，TV、RSV和IV全部开启，因此必须

30、定期对阀门做活动试验，以防止卡涩。 按照660MW汽轮机运行规程，阀门活动试验单侧分组进行： TV1 和 GV1/GV4，TV2 和 GV2/GV3，RSV1 和 IV1/1V3， RSV2和IV2/IV4 一共四组，任何时候只有一组试验有效， 即阀门活动试验必须单侧进行。高压主汽阀（TV ）和高压调节汽阀（GV）及中压调门（IV ）是一种控制型的阀门机构，运行时可以根据需要将汽 阀控制在任意的中间位置上，其调节规律是蒸汽流量与阀门 的开度成正比。它比中压主汽门多了一套伺服放大机构，接 受DEH控制系统提供的+ /-40mA电流信号，当 DEH系统 需要打开阀门时，发出+ 40mA电流，伺服放大器动作，使 油动机下部活塞进油增加，油动机活塞上部泄油，使阀门向 上移动，阀门打开，同时线性位移传感器（LVDT ）开度增