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150MW机组汽轮机数字电液控制系统设计及功能(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/5/4 17:17:38   

  所属频道:  火力发电    关键词:  汽轮机 数字电液控制系统

  一、概述

  新疆众和2×150MW热电联产工程#1、#2汽轮机是超高压、一次中间再热、双缸(高中压合缸)、双排汽、直接空冷抽汽凝汽器汽轮机组,由南京汽轮电机(集团)有限责任公司制造。汽轮机数字电液控制系统DEH是电站汽轮发电机组不可或缺的组成部分,是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器。DEH系统通过控制汽轮机主汽门和调门的开度,实现对汽轮机的转速、负荷、压力等的控制。本文从DEH系统软、硬件的配置情况、工作原理、实现功能等方面介绍其在新疆众和2×150MW热电联产工程中的应用。

  二、DEH控制系统配置

  DEH控制系统采用英维斯公司的NT6000V3分散控制系统的硬件平台。

  软、硬件配置:DEH系统配置两台DEH控制机柜,一台操作员站,一台工程师站,一台彩色喷墨打印机;配置一对冗余的DPU(KM940)及KM系列IO卡件。冗余DPU分别通过冗余的数据高速公路与操作员站和工程师站相连,完成操作指令、基本控制数据、组态信息的通讯。

  操作员站是运行人员进行操作、监视系统运行的人机接口。操作员站上安装了系统操作及画面显示等软件,为操作员提供基于LCD的控制操作、图形显示及报警监视。操作员站上可以显示以下几个方面的内容:模拟流程和总貌显示,实时数据显示,控制状态显示,运行参数实时趋势显示,控制流程实时显示,报警状态显示等。系统显示各测点的实时变化趋势曲线及历史曲线,用户可以根据历史数据分析过程趋势,追逐故障,归档过程数据,监控生产效率,维护设备。报警功能供运行人员和测试维护人员观察了解系统中各测点和工作状态和报警情况,当有报警发生时,在画面的左上方始终闪烁显示报警信息,报警程序界面的屏幕显示项共有八项,它们是:报警时间、报警日期、报警类型、所处状态、测点名称、侧点名称描述、报警数值。

  工程师站是专用于工程师设计、组态、调试、监视系统的工具。工程师站和操作员站软硬件配置基本相同,工程师站配置一台打印机,用于画面及历史曲线的打印输出。操作员站与工程师站在系统中完全互为备用,它们之间的差别仅在于,为保证操作员站始终运行于DEH软件下,防止无关人员对系统进行更改,操作员站与工程师站分别设有权限,只有以不同的身份和密码登陆,才能进入相应级别。操作员级别可对DEH进行控制操作,工程师级别除了操作员级别外,可对DEH系统进行组态、修改。系统管理员级别开放所有的安全区和操作权限。

  网络结构:DEH系统采用2路冗余的以太网口,第一层控制网络(ELIN)连接DPU和MMI站,也称为数据高速公路。采用符合IEEE802.4协议的令牌冗余工业100M以太网,通讯协议为TCP/IP,通讯介质为超五类双绞线,通过网络交换机连接;第二层网络为实时I/O通讯网络,连接DPU及其所属的I/O站,I/O网络为国际通用的Profibus-DP,Profibus-DP专门为控制器与分散I/O之间进行通讯而设计,即可满足高速传输,又简单实用、可靠性强,传输速率为0.5M~2Mbps。

  电源配置:每个DEH机柜需要两路交流220V/10A,50HZ的单相电源和一路直流220V/2A电源,两路交流电源互为备用,任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。任一路电源故障都会报警,并自动切换到另一路工作。直流220V电源主要用于一个挂闸电磁阀,两个OPC电磁阀和四个AST电磁阀的驱动电源。交、直流电源均由DCS电源柜提供。

  三、工作原理

  DEH应用的150MW汽轮机组它由两只高压主汽阀、四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。以多功能处理器(MFP)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、鉴定、计算,控制电液伺服阀,通过油动机分别使四只高压调节阀按启动、运行要求工作。液压动力油以磷酸脂抗燃油为工质,工作油压14.5Mpa,由集装式抗燃油箱供油。

  本机组启动方式为高、中压缸联合启动。升速和升负荷过程由DEH实现转速和负荷的闭环控制。升速过程中,目标转速设定后,给定转速将按启动曲线逐渐增加。DEH把实际转速与给定转速相比较,经过PI校正后得到阀位设定值,再经电气凸轮(阀门流量曲线)修正后得到调节阀位置指令,从而控制各阀门开度使机组平稳升速;需要暖机时,给定转速保持不变;过临界转速时,自动提高升速率;并网后,升负荷过程中,目标功率设定以后,给定功率将按启动曲线逐渐增加,DEH把实际功率与给定功率相比较,经过PI校正后得到阀位设定值,经过电气凸轮(阀门流量曲线)修正后得到各调节阀阀位指令,从而控制各阀门开度,使机组平稳升负荷;机组启动结束后稳定运行时,宜采用喷嘴调节方式,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;在启动过程中,为保证机组全周进汽,减少热应力,宜采用节流配汽方式,即所有阀门同步开启。实现这两种配汽方式间的转换,称为阀门管理。DEH可接受指令,2分钟左右完成上诉转换。

  

  超速控制:DEH具有超速控制功能,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。因此,甩负荷后,DEH接受油开关跳闸信号,通过各调节阀油动机的快关电磁阀快速关闭高、中压调节汽阀,以抑制机组转速的最大动态飞升,经过2S左右各电磁阀复位,由正常转速回路进行调节。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103%额定转速时,各电磁阀复位,转入正常转速回路调节。

  超速保护:DEH具有超速保护功能,即当机组转速超过110%额定转速(3300r/min)时,DEH发出110%超速停机信号,同时作用到AST遮断电磁阀,关闭高、中压主汽阀及调节汽阀,切断机组进汽,实现停机。

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