概述

菏泽电厂二期工程汽轮机控制系统是由新华工程控制公司DEH-IIIA控制，采用XDPS-400控制器，EH高压抗然油系统，利用汽轮机转速和发电机功率作为输入信号，控制运算输出指令通过阀门特性函数转换，去控制主汽门、中压主汽门和高中压调门，其XDPS-400系统结构如图1所示。
图1XDPS-400系统结构

DEH—ⅢA的硬件主要由操作员站、工程师站、基本控制DPU、ATC控制DPU以及各种I／O卡件和后备手操盘等组成。操作员站由一台Pentium工业控制机组成，包括20〃彩色CRT，彩色打印机，薄膜键盘和鼠标等，采用全汉化的Windows操作系统；工程师站的配置与操作员完全相同，可由热工专业人员通过工程站对DEH系统进行组态、维护，同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看或修改，工程师站和操作员站可以互相备用。

各站之间及控制DPU之间，由冗余的数据高速公路相连，高速公路为以太网，符合IEEE802.3标准，通讯速率为10M，是目前最流行的通讯网络之一，各DPU控制处理单元的I／O站，通过冗余的BitBus工业控制网络与DPU相连，BitBus网络通讯速率375K。是常用的现场监控网络之一。

控制部分由一对冗余的DPU及四个I／O控制站组成，另外具有超速保护控制功能块(OPC)，由10块阀门控制卡(VCC卡)组成阀门伺服控制系统部分，每一块VCC用于一个阀门的控制，相互独立，一块VCC故障只影响一个阀门，且可以立即在线更换。

汽机挂闸后，在旁路切除的运行方式下，高压主汽门TV和中压主汽门RSV全开，由高压调门GV和中压调门IV控制汽轮机转速。

机组并网后，由高压调门GV控制机组负荷，由功率MW和调节级压力IMP反馈组成控制系统，控制流程如图2所示。
a.控制逻辑运算部分

b.伺服放大部分
图2DEH-IIIA系统原理

控制软件被存放在各自DPU的EEPROM和电池后备的RAM中，可在失电情况下保存3～5年，同时，控制软件还存放在工程师站的硬盘中，可随时调用。

另外，DEH-ⅢA配一个专用的后备硬手操盘，其上主要有阀位增减按钮和阀位指示等，在自动控制部分故障后失电的情况下，仍能对汽机进行手动控制，系统的开关量输入/输出通道经过光电和继电器两级隔离；DPU中所有的硬件卡、电源、系统中所有的CRT、打印机、硬盘、专用控制卡件的集成电路等均采用国外进口的可靠产品，DEH—ⅢA具有在线诊断，并进行在线维修功能。

1DEH—ⅢA系统运行方式

1.1手动

该方式作为系统自动操作方式的备用手段，应能保证值班人员在主计算机完全故障的情况下，仍可通过硬手操盘对各汽门的开度进行控制。

1.2操作员自动方式

该方式作为系统最基本的控制手段，必须由值班人员设定目标转速、目标负菏、升速率、升负荷率，能自动实现汽轮机转速和负菏的闭环控制。

1.3ATC方式

该方式作为系统最高级的全自动控制手段，能根据汽轮发电机组的状态和热应力，自动给出目标转速、升速率和升负荷率，并能实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，使汽机高中压转子温差控制在允许范围内。

在ATC控制方式下，系统根据当前机组的状态，自动升速到暖机转速，计算暖机时间，暖机，继续升速，进行阀门切换，将机组最终升速到同步转速；在升速过程中发生参数越限时立即停止并保持转速；在机组升速过程中按转子应力裕度自动给出升速率，并网后加负荷期间继续在线监视汽轮机组和各项参数；同时显示高中压转子应力、转速、功率、升负荷率等参数及变化趋势；根据操作员站给的目标值自动完成机组升负荷过程，此间监视金属膨胀，汽温、汽压、转子热应力、轴承振动等，若发生越限，自动改变负何变化率，当重要参数越限时，自动切至运行人员自动控制方式，并给出切换报警。

2基本控制方式

2.1转速控制

升速、阀切换、同步、甩负荷等工况实现转速自动调节。

1）在DEH硬操盘按下“挂闸”按钮，“阀位”画面中中压主汽门“RSV1、RSV2”自动开启且阀位显示全开。

2）按“转速控制”弹出“升速控制”画面，按“限制”，弹出“限制控制”画面，按“阀限”，弹出“模拟量置数”画面，数字键上输入100，按“确认”，中调门“IV1、IV2”全开。

3）在“升速控制”画面中，按下主汽门控制即“TV控制”，进行冲转，此时，目标值、给定值应为零，开启高压调门“GV1、GV2、GV3、GV4、GV5、GV6”。

4）高压调门全开后，按下“目标值”，用数字键输入目标值，再按“确认”，“保持”灯亮，按“进行”键，汽机即自动冲转。

5）按“转速控制”弹出“升速控制”画面，按“速率”，弹出“模拟量置数”画面，数字键上输入值，按“确认”。

6）升速到2900r/min时，在“升速控制”画面中按高调门控制即“GV控制”，DEH进行TV/GV的阀切换，高调门慢慢关下，主汽门全开后，阀切换完成。

7）汽机在高调门控制下冲转到3000r/min后，在“升速控制”画面中按下“自动同步”键。

8）DEH将汽机转速控制到同步转速，即可并网，并网后，DEH自动使机组带上5左右的初始负荷。

2.2负荷控制

包括负荷给定控制、转速回路(一次调频回路)、功率回路、调节级压力回路闭环控制、负荷高低限限制，功率回路、调节级压力回路可以手动或回路故障时自动切除，转速回路故障时自动切除，故障解除后可手动投入，不能手动切除，回路切投时无扰动。
功率回路反馈回路

2.3主汽压控制(TPC)

当实际主汽压低于设定控制点时，将关小调门，使主汽压回升到设定点以上，包括固定TPC，操作员设定TPC，遥控TPC三种，可以选择使用，主汽压控制点，固定TPC为额定主汽压的90％。

2.4阀门管理

单阀和多阀两种阀门控制方式，可以选择，无扰切换。

2.5遥控接口功能

DEH与下列控制系统有完整的接口，分别如表1、表2、表3所示。

1）自动同步控制(AS)：DEH通过开关量与AS接口，AS给DEH的开关量为无源接点，触点闭合有效，触点容量24VDC，20mADC，DEH输出无源接点，闭合有效，触点容量3A/250VAC。表1

2）协调控制(CCS)：DEH与CCS通过开关量和模拟量接口，CCS给DEH无源开关量接点，触点闭合有效，触点容量30VDC，1A，DEH还输出3个模拟量4～20mA到CCS，CCS以4～20mA模拟量形式提供DEH“遥控主汽压设定值”。表2

3）快速减负荷(RUNBACKl、RUNBACK2、RUNBACK3)：DEH系统有快速返回（RUNBACK）功能，使某些事故情况下，快速减负荷，提供了3个RUNBACK输入接点，当某接点闭合时，DEH按RUNBACK设定的速率减负荷，一旦该接点打开或减负荷达到RUNBACK设定的限值，DEH就停止减负荷，在遥控方式下发生RUNBACK时，DEH自动进入操作员自动方式。表3

DEH通过硬接线与旁路系统(BYPASS)接口，采用串口通讯，将DEH数据传送到DAS中。

3两种启动方式

3.1高压缸启动

DEH—ⅢA通过控制高压主汽门冲转，经过暖机后达到2900rpm，进行阀门切换，再由调门冲转至同步转速，并网及带初负菏。

3.2中压缸启动

在机组处于热态情况下，可以选择中压缸启动方式，DEH—ⅢA通过控制中压调门开始冲转，升速至2645rpm，进行中压调门／高压调门阀切换，切换结束后由高压主汽门控制转速至2900rpm，再进行主汽门／高压调门切换，切换过程结束后，由高压调门控制汽机至同步转速，并网及带初负菏。

4系统保护功能

4.1甩全负荷超速保护

电力系统事故致使机组和电力系统解列时，能迅速关闭调节汽门，维持机组空转，以便重新并网。

4.2超速保护功能

当转速超到103％时，OPC动作，关闭调门，当发生110％超速时，发出110超速信号，通过紧急停机装置，迅速关闭所有的主汽门和调速汽门，紧急停机。

在汽轮发电机组带负荷30％以上时，由于功率较大，在发生甩负荷的瞬间，机组转速还没有上升到保护动作的转速之前，DEH—ⅢA提前关闭高中压调门，起到超速保护的作用。

可进行103％、110％、机械超速保护在线试验。

5人机接口

系统的操作可通过操作员站上的鼠标或专用薄膜键盘进行，CRT上的操作键状态反映出操作是否有效，CRT画面上，具有机组状态及DEH状态显示。

操作员站提供30幅运行所需画面，其内容包括参数、曲线、趋势、报警及操作指导等。并可根据要求，增加与DEH相关的画面，现场也可以增加或修改，画面总数可达200幅。

另外，系统具有操作记录的功能和事故追忆打印及屏幕拷贝功能。

6应用情况

针对2005年5月18日，#4机组大机六个高调门突然关闭问题，与上海新华公司人员进行了讨论分析，决定实施和需要核实的问题如下：

6.1＃4机DEH系统主控DPU切换原因分析

1）本DPU出现单网，有报警功能，但本次没报警。
2）DPU与BC板通讯超时，有报警功能（设计时间较长，几秒后才发），本次没有报警。
3）本DPU出现死机现象，有报警功能，但本次没报警。
4）DPU中344卡（双机切换卡）故障，没有报警功能；A.344卡始终抢主控。B.让另一DPU重启。

本次事故DPU没有报警，说明只有第2）、4）种情况可能存在，#3、#4机组下次有停机机会时验证报警功能。

6.2DPU与BC板之间通讯出错

针对5月18日，#4机DEH系统出现的甩负荷情况，新华公司技术人员通过历史数据和现场实际检查情况认为，该现象可能是由于DPU与BC板之间通讯出错引起，造成当时GV快速关闭，不是因为DPU切换和切换时间长引起的，瞬间通讯出错的原因可能由以下两部分造成：

1）DPU中的344卡和BC板硬件有可能瞬间的故障，发送了错误数据，当时DEH系统报警也没有关于卡件的报警，在升级补丁文件期间，也对DPU和BC板进行了检查工作，目前暂未发现以上硬件有异常情况存在，仍需要通过一定时间的观察，来确认以上硬件是否确实有问题。

2）DPU中的344卡和BC的通讯可能受到干扰，发送了错误数据，目前经过新华公司的分析需采取的措施是对通讯软件升级，将公司的新版补丁文件VIO.DLL用于现场，该文件在处理通讯纠错方面有较强的能力，对现场的抗干扰和纠正通讯错误有一定的改善作用。

目前已经对#4机的DEH系统进行了补丁文件的处理，对怀疑有问题的＃1站2块BC板进行了更换，对BC板与DPU中344卡的通讯线进行了晃动检查，采取上述措施后，没有发现异常情况，对于是否能够真正解决该问题还需要进行观察，同时对#3机DEH系统也进行了通讯软件的升级工作。

6.3新华公司DEH系统DPU的跟踪方式问题

两台DPU同时进行数据采集、同时进行逻辑运算、同时跟踪网上数据，两台DPU单独运算，分别与BC板通讯，相互交换数据进行比较，一旦主控DPU故障，副控DPU马上变为主控，并根据自己采集的数据参与实时控制，本次高调门VCC卡切手动的原因是由于通讯错误产生的。

6.4DPU切换时间长问题

DPU数据采集后的发布时间为0.5S，DPU记录用数据采样周期为1S后才能采集到，如果在切换指令发布上网时，记录数据采样刚好过去，这样就需要等1S后才能采到，因此这种情况下存在打印记录中切换时间较长。

6.5针对DEH系统DPU中增加阀门指令变化率逻辑的修改，新华公司周奎忠工程师认为：

1、若在DPU加阀门指令变化率的限制，则会限制住机组在紧急情况下需要DEH甩负荷时而要求的阀门快速准确响应机组变化的要求。

2、本次高调门关闭是由于DPU中的344卡和BC的通讯问题，发送了错误数据而导致的，与DPU组态没有关系，即使对逻辑进行了修改，仍然无法避免因通讯问题造成的类似情况的发生。

6.6针对此次高调门关闭事故要求采取的措施：

1）对当前的通讯软件安装新版补丁文件VIO.DLL。
2）对基本控制柜＃1站2块BC板进行更换。
3）检查BC板与DPU中344卡的通讯线。
4）在工程师站，将Hisrec.cfg文件中的采样时间由1S修改为0.5S，从而使DPU的记录采样时间缩短到0.5秒。

6.7需新华公司进一步研究的问题

1）针对本次问题研究新的程序，由热工队负责联系进展情况。
2）DPU通讯超时，落实具体多长时间，联系进展情况，DPU中344卡故障研究增加报警功能。

7DPU主板更换安全措施

7.1更换目的

由于系统DPU原主控板故障率较高，频繁出现DPU主控板离线现象，给DEH系统带来设备隐患，为保证DEH系统正常工作，确保设备的长周期安全运行，对DEH系统DPU原主控板进行更换，更换为低功耗主控板。

7.2更换过程

1）更换安装前需要检查原先系统运行状况，通过画面自检和柜内查看。
2）更换安装前，需要将原来三对DPU的组态进行上装备份到ENG站。
3）逐个将DPU停电，解除DPU后部连接电缆后将DPU卸下，拆除原先DPU中的主机板，将新的主机板安装进入DPU机盒，正确连接所有电缆线，待所有DPU安装完成后，对DPU系统进行逐个送电。
4）DPU送电运行完成后，需要将各自备份的组态下装到DPU，如新DPU的配置I/O站数量与原先不同，需要修改成与现场一致，并需复位DPU，以使修改生效。
5）所有DPU完成送电和组态下装后，需要进行一下DPU切换与所属I/O站通讯情况检查。

更换工作完成，进行设备的静态试验，保证更换前后DEH系统原功能正常。

7.3安全注意事项

1）在更换DEH系统DPU主控板期间，工作人员要带防静电手环。
2）解除DPU连接电缆时，要作好标记，恢复时确保正确连接。
3）工作人员正确操作上装和下装DPU组态的步骤，严格执行监护记录制度。

8DPU补丁文件升级步骤

由于#4机DEH近期出现了甩负荷事件，新华公司针对发生的情况进行分析后认为，该事件是由DPU与BC板之间的通讯错误产生，该错误的产生可能由硬件故障或者外部干扰通讯引起，由新华公司提供一个最新版本中的一个VIO.DLL文件，该项措施旨在加强通讯方面的处理能力，尽可能的减少错误的发生。

8.1操作步骤

1）将DEH系统解除CCS控制，并投入功率回路的情况下，将控制系统转为单阀工况，在手操盘上将钥匙开关打在手动位置。
2）从光盘中将VIO.DLL文件拷贝到D：\XDPS2.0\X2BIN\XDPU目录下。
3）用SENG级别连接11（31）号DPU，密码为ENG。
4）连接成功后，选择“OP”图标后选中下装文件，选择VIO.DLL文件，选择打开后，提示操作成功。
5）选择复位DPU。
6）1分钟后该DPU启动成功，所做的修改已经生效。同样方法对另一个DPU进行操作。

8.2注意事项

1）虽然此项工作可以在自动方式下进行，但为了确保机组安全，仍切在手动下进行。
2）在进行工作过程中，如需要进行增减负荷，从DEH手操盘对阀门进行控制，运行也可以靠升降主汽压带负荷。
3）理论上此项工作不影响机组负荷，运行人员加强监视即可。

8.3系统检查

在升级工作完成后，对系统进行进一步检查，检查内容包括以下部分：1）BC板检查。虽然此次报警中没有卡件报警出现，但可以检查卡件外表和跳线设置。2）DPU检查，查看连接电缆，DPU主板和344卡的工作情况。(

来源：佳工机电网