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B7.5-8.83/6.3型背压式汽轮机DEH改造控制方案和利时自动化有限公司2016年9月12日1§1.概述该机组为B7.5-8.83/6.3型背压式汽轮机：配置了一个高压主汽阀、4个高压调门。高压主汽阀由自动自动关闭通过手轮拖动器拖动，自动关闭器的开启为手动方式，4个高压调节阀通过凸轮配汽机构由一个油动机拖动。原调节系统为DEH低压透平油控制系统（FM+D634），需要更新此次改造方案为：（1）DEH控制系统电子部分采用和利时KM系列模件，配以DEH专用模块伺服模块、测速模块，及CAN总线的快速通讯。构成DEH控制系统。DEH可与现有的DCS方便地进行数字通讯。保证转速反馈和加速度反馈周期小于50ms来构成DEH控制系统。（2）DEH控制系统液压调节部分：对高压调节阀油动机进行改造为带有独立油源的电液伺服系统。与现有1#机组的配置一致。改造优势：调节性能高，全面可以改变原机组的调节特性，能解除液压系统中带来的诸多问题：如滑负荷、卡涩问题。保证调节品质的快速响应性及控制精度。可以达到高压抗燃油DEH的调节效果；改造安装简便，现场改造时只需要拆掉原油动机，将自容式油动机安装到原油动机的位置，连接与油源的管路，现场工作量小；控制精度高，采用整套自容式油动机，提高油动机的输出刚度，可以保证DEH控制系统的稳定运行。§2.DEH系统电子控制系统描述包括DEH控制系统三大部分中的：电子控制柜、控制系统软件和液压控制系统。2.1DEH电子控制柜采用和利时KM系列模件，配以DEH专用模块伺服模块、测速模块，及CAN总线的快速通讯。构成DEH控制系统。DEH可与现有的DCS方便地进行数字通讯。保证转速反馈和加速度反馈周期小于50ms来构成DEH控制系统，参看下图为HOLLiASMACS系统结构示意图、DEH现场控制站控制柜系统结构图；DEH是以微处理器DPU为核心的，具备LCD显示、控制操作、打印记录、系统控制与试验等功能的独立完整的控制系统。机组的启停运行操作和监控、系统的自诊断信息等集中在操作员站的LCD画面上和键盘上，通过键盘和LCD画面能完成所有控制操作，及获得系统运行的各种信息。1DEH是以微处理器DPU为核心的，具备LCD显示、控制操作、打印记录、系统息等集中在操作员站的LCD画面上和键盘上，通过键盘和LCD画面能完成所有控制操作，及获得系统运行的各种信息。DEH电子控制柜由现场控制站、操作员站、工程师站、通讯网络、打印机、继电器盘、操作回路等组成。2.1.1通讯网络层装置与过程控制层（系统监控网）它是连接操作员、工程师站等节点与主控单元之间的实时数据通讯网络。系统网采用冗余的100Mbps以太网，传输介质为双绞线或多模光纤，各站均配有网卡作为与系统网的接口。其功能为人—机界面，实现操作员对控制系统的监控操作控制。现场信号处理与单元控制层（现场信号处理网）现场信号处理网是现场控制站内部使用的网络，实现控制站内各智能I/O模块和主控单元之间的互连和信息传送。系统管理层（系统管理网）最上一层为系统管理网，通过网关与系统监控网相联，管理者通过该层网调看DCS控制范围内的数据实现扁平化管理。2.1.2工程师站工程师站用于对应用系统进行数据库、控制算法、逻辑算法、图形和报表、趋势曲线和历史数据等一切现场控制站和操作员站所要完成的功能进行组态，并将组态数据下装到现场控制站和操作员站。2.1.3操作员站操作员站可以完成系统控制总貌、各工艺流程画面、实时参数显示、分组控制调节、1过程参数趋势曲线显示、报警观察处理、生产记录报表的在线打印、运行状态、故障显示、控制参数设定及修改等功能。操作员站由一台高可靠工业控制机及其外围设备组成，并配以专用实时操作系统软件。操作人员可通过键盘或鼠标方便地进行操作。2.1.4现场控制站现场控制站是一个大规模的I/O处理系统，由主控单元、各种I/O模块及现场电源组件等构成，具有可靠性高、分散度强、可冗余配置等特点。DEH控制装置共设有一个现场主控制站，主要承担转速控制、伺服放大、阀位移测量的调制和解调，各种定值生成，功率、汽压、阀位等控制回路及逻辑回路运算等功能。主控单元现场控制站的主控单元，为冗余配置，互为热备用。两个主控单元同时接收到网络数据和同时进行控制运算，但只有一个输出运算结果。一旦工作中的主控单元故障，备份主控单元自动进入工作状态，且切换过程是无扰的。测速模块K-FC01是K系列DEH专用汽轮机测速与超速保护模块，完成汽轮机转速测量与超速保护功能，配合K-SV01伺服模块完成快速一次调频功能；该模块采用工业级元件，能保证长期在工业环境中使用。K-FC01有1路频率量输入、2路模拟量输出、1路数字量输入、4路数字量输出，具备2路双冗余DP通讯，支持冗余切换；支持ModbusTCP以太网通讯；支持CAN自由口通讯。K-FC01模块为数字测速模块，通过参数配置设置模块齿数、跳闸转速。是专为DEH开发的高精度，高可靠性测速板，系统配有3块测速模块组成三取二冗余结构。测量范围：10-4500r/min，精度+0.5r/min，响应时间20ms。测速模块具有110%no跳闸接点输出，超速保护可实现三取二逻辑。伺服模块K-SV01是K系列DEH专用汽轮机阀门伺服控制模块，完成汽轮机阀门伺服控制，配合K-FC01测速模块完成快速一次调频功能；该模块采用工业级元件，能保证长期在工业环境中使用。DEH伺服模块专门用于控制液压系统的电液油动机。它与伺服阀、油动机、LVDT组成伺服位置随动系统。将阀位给定信号转换为与之对应的油动机行程，从而改变汽轮机1的进汽量。伺服模块主要完成给定值生成计算、零位幅度整定计算、显示数据计算等。伺服模块的DP通讯电路及通讯软件，完成与主控单元的信息交换。伺服模块接受两路油动机行程LVDT信号作反馈，通过高选电路实现冗余。可实现LVDT断线检测。伺服模块的调节器接受给定电压与反馈电压的差值。通常选择比例调节方式，通过调整比例放大倍数，可达到伺服系统响应快速稳定的要求。利用伺服模块的自动整定功能，可方便地完成自动整定过程，使阀位给定信号0～100%与油动机全关～全开位置相对应。K-SV01有2路模拟量输入、1路模拟量输出、2路数字量输入、1路继电器数字量输出，2路LVDT线性位移采集输入、2路PWM脉冲输出、1路模拟量输出，具备2路双冗余DP通讯，支持冗余切换；支持ModbusTcp以太网通讯；支持CAN自由口通讯；同时K-SV01模块支持冗余，单机\冗余模式可配，既可配置成单机模式、又可配置成冗余模式。I/O模块DEH系统中所用的开入/开出、模入/模出I/O模块能够自诊断模板本身的故障和发讯器的故障，并给出报警信号。I/O模块支持带电插拔和冗余配置。电源组件控制站中配有多套冗余的24VDC现场电源组件，冗余电源并联使用，均流运行，当其中一个故障时，另一个自动承担全部负荷。继电器操作回路完成现场电磁阀的驱动；电源失电及硬接线打闸逻辑；硬件甩负荷快关逻辑。2.2DEH控制回路1该章描述DEH控制装置的控制功能的系统软件平台及应用系统软件的要求2.2.1控制系统软件DEH采用Windows7操作系统作为组态的软件平台，组态功能软件采用买受方提供的专用软件，应实现：多任务实时控制软件此软件固化在现场控制站的主控单元上，可以完成信号转换与处理，控制运算，通信，自诊断，自动切换等功能。I/O板级软件固化在输入/输出（I/O）功能模板中，一般仅完成信号处理、与主控单元通信等较低层次的处理功能。采用这些系统软件，可按控制系统图组态出DEH控制所需要的实用控制回路。2.2.2基本控制回路控制回路由功能码组态构成，实现DEH各种控制功能的要求。控制回路包括：转速控制、功率控制、阀门开度控制、主汽压力控制、抽汽控制、升负荷过程中的自动定—滑—定控制、汽压及真空保护、防超速保护、快速减负荷等等。转速控制回路转速控制回路中设有转速目标值给定、转速变化率给定、自动升速曲线的生成及当前热应力对升速率和升负荷率的修正、转速PI调节器、转速测量及三取二逻辑、转速不等率和不调频死区设定、频率同期的自动或手动控制等。本回路承担汽轮发电机组的与转速相关的控制任务，如：启机、摩擦检查、暖机、冲临界、定速、超速试验等等。功率控制回路功率控制回路包括目标功率值给定、功率变化率设定、主汽压波动对功率给定的动、静态修正、最大功率限制及限制值给定、发电机有功功率校正、功率测量的三取二逻辑或大选逻辑、功率PI调节器、机炉协调控制的投入/切除等。本回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。背压控制回路包括背压压力给定，背压回路的投/切逻辑、背压不等率控制逻辑、PI调节器等。阀门开度控制回路阀门开度控制回路包括高压调节阀开度值给定、开度变化率给定、阀门开度测量及大1选逻辑、阀位PI调节器、CCS控制等该回路构成对高压调节阀开度的控制，维持阀位为定值。主汽压力控制（TPC）回路主汽压力控制回路包括机前主汽压给定，主汽压测量及大选逻辑和压力PI调节器。该回路构成对机前主汽压力的控制，维持锅炉出口压力稳定。汽压（TPL）保护控制回路包括汽压测量，保护值设定，低汽压减负荷回路。低汽压保护在启机时的升速升负荷过程中，一般不投入，其保护限制值跟踪实际汽压值减去一个差值，汽压保护一旦投入，其汽压保护值由司机设定。超速保护控制回路（OPC）为防止小网转速波动导致停机，需屏蔽掉103%n0动作值，需在DEH中增设了加速度大OPC功能来抑制甩负荷飞升：转速接受油开关跳闸辅助接点信号、加速度大于预定值且转速超过3015r/min发出加速度大OPC动作信号，使调节阀迅速关闭。待转速下降时取消OPC动作信号，控制权交回调节系统。加速度大OPC功能由硬件完成，不经过主控单元，响应速度很快。快速减负荷控制回路（RB）当机组辅机发生故障时，DEH接受CCS发来的快速降负荷信号，根据不同的故障情况可按三种速率快速降负荷到事前所设定的数值。一次调频可根据需要决定机组是否参与一次调频。参与一次调频时的转速不等率可以方便地由运行人员修改（3％～6％连续可调），通常情况下设为不参与一次调频。二次调频伺服放大LVDT反馈回路伺服放大器与液压系统的电液伺服阀、油动机、位移反馈（LVDT）构成一个电液随动系统。伺服放大器除将输入信号放大后去控制电液伺服阀，还对LVDT进行调制、解调，变为油动机的位移反馈信号，完成对油动机位置的闭环控制。2.3DEH控制功能由上述控制回路分别或联合实现汽机的程控启动、自动调节、参数限制、保护、监视及试验等功能。2.3.1自动调节控制功能1挂闸:手动升速司机设置目标转速后，机组可自动沿当前热状态对应的经验曲线控制调节阀，完成升速暖机过临界直到3000r/min定速控制。（过临界转速时自动修改升速率）在升速过程中，司机也可通过修改目标转速，升速率、转速保持时间等手段来控制机组的升速过程。自动同期汽机定速后，DEH可接受自动同期装置指令，自动将机组控制到同步转速。并网带初负荷发电机并网后，DEH自动增加给定值，使发电机自动带上初负荷（6MW，可调）避免出现逆功率。升负荷机组并网后，司机可根据需要采用阀控方式，功控方式，压控方式或CCS方式控制机组。阀控方式司机通过设置目标阀位直接控制调门开度，DEH维持阀位不度。这时，机组负荷与蒸汽压力自动平衡。功控方式司机通过设置目标功率来控制机组负荷，DEH以汽机实发功率作为反馈信号进行功率闭环控制，维持机组负荷不变。背压方式并入热网后，司机通过设置目标压力来控制背压值，DEH控制调门开度来维持背压不变。压控方式司机通过设置目标压力来控制机前压力，DEH控制调门开度来维持主汽压力不变。一次调频DEH具有一次调频功能，满足孤网运行的要求。2.4CCS方式在CCS方式下，DEH接受CCS主控器来的阀位给定信号，直接控制调门开度。DEH与CCS主控器配合可完成机跟炉，炉跟机以及机炉协调的各种控制功能。2.5限制控制功能1负荷及阀位限制限制值由人工给定，DEH可自动将