搜索
西安热工研究院有限公司电站调试技术部二○○五年八月合同编号：措施（方案）编号：达拉特电厂四期2×600MW机组工程汽轮机数字电液控制系统(DEH)调试方案西安热工研究院电站调试技术部调试方案11编写：审核：批准：西安热工研究院电站调试技术部调试方案22汽轮机数字电液控制系统(DEH)调试方案1.概述达拉特电厂四期2×600MW机组工程汽轮机采用上海汽轮机厂生产的设备，汽轮机型式为：亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，汽轮机具有七级非调整回热抽汽，汽轮机额定转速为3000转/分。发电机为上海电机厂生产的3相、同步、水－氢－氢冷却方式、静态励磁。达拉特电厂四期2×600MW机组工程600MW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、带负荷。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）。DEH调试的目的是通过分系统调试和整套启动调试，使上述功能投入运行并达到原设计要求。因编写本调试大纲时缺乏必要的和基本的资料，故我们根据多年的工程经验和类似的DEH系统进行编写。在调试中将以实际系统和功能为准，对本大纲作适当的修改。2.编制依据中华人民共和国能源部《电力建设施工及验收技术规范(热工仪表及控制装置篇)》SDJ279-90电力工业部文件《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）》电力工业部建设协调司文件《火电工程启动调试工作规定（1996年版）》中华人民共和国电力行业标准《火力发电厂那个分散控制系统运行检修导则》DL/T744-2001中华人民共和国电力行业标准《火电机组热工自动投入率统计方法》中华人民共和国电力行业标准《模拟量控制系统负荷变动试验导则》3.控制系统硬件构成达拉特电厂热工控制系统均采用了公司的DCS控制系统，实现了DCS一体化，DEH是一体化DCS的一个组成部分。西安热工研究院电站调试技术部调试方案33达拉特电厂DEH由_______个控制柜组成：#____、#____、#____。从功能上分为四部分：超速保护（OPC）、汽机基本控制（BTC）和汽机自启停（ATC），分别由三对互为冗余的控制器（BRC100）和相应的功能子模件完成。人机接口（操作员站）是一台______。3.1.模件达拉特电厂DEH一共配置了______块模件，其中______块为多功能处理器，_______块接口模件。这些模件安装在#____机柜的模件安装单元中。模件数量名称用途控制主模件转速测量开关量输入开关量输出模拟量输入（4～20mA）控制电液伺服阀温度信号输入（TC/RTD）模拟量输出（4～20mA）工程师站接口3.2.操作员站达拉特电厂DEH操作员站为ConductorVMS，Composer的显示组态窗口GDC，为DEH操作画面提供了方便的手段。运行人员通过操作员站实现对汽轮机的控制。针对达拉特电厂600MW汽轮机DEH的特点，设计了如下画面，包括总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等，不仅为运行人员提供了操作手段，还可以通过画面监视汽轮机的运行状态。3.3.系统软件4.控制系统设计原则系统符合“故障-安全”设计准则，当系统失电时保证可靠停机，并对可能的误操作应采取有效的防范措施。系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。控制系统依据分层、分散控制原则，除了控制器冗余外，对重要的I/O信号西安热工研究院电站调试技术部调试方案44和I/O模件也进行冗余配置。冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。硬件选择力求可靠、先进。功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。操作站设计符合人机工程学要求，人机界面友好，信息丰富，操作简便可靠。5.控制功能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。达拉特电厂DEH控制功能分别由三对冗余的BRC100控制器实现，即超速保护、基本控制和自启停（包括转子应力计算）。这三部分既相互独立，同时又通过控制总线交换控制信息或状态。5.1.超速保护部分超速保护部分的主要作用是提供转速三选二、油开关状态及汽机自动停机挂闸（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS，没有转速和负荷调节控制。超速保护部分的功能子模件组成如下：5.1.1.系统转速选择5.1.2.汽轮机挂闸、发电机并网判断DEH判断机组是否并网的唯一根据是发电机出口开关状态，因此该信号的重要性不言而喻。为了实现“电气假并网试验不解线”的要求，程序除了对合闸信号三取二以外，还要对油开关隔离信号进行三取二处理，即只有当至少两路油开关合闸信号与至少两路隔离开关不在试验位同时存在时，DEH才认为机组真正并网了。基于同样的原因，DEH判断汽机是否挂闸也是通过对AST母管压力的三取二实现的。5.1.3.超速保护超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭GV和IV，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：并网前转速大于103％保护和并网后甩负荷预感器（LDA）。并网前以下条件引起OPC保护动作：西安热工研究院电站调试技术部调试方案55未进行电气超速或者机械超速试验转速超过3090RPM甩负荷油开关解列后转速大于2900RPM时转速飞升过快（加速度）发电机解列瞬间如果中压缸排汽压力（IEP）大于额定值的15％或者该测点发生故障，则无论此时转速是否超过3090RPM，OPC电磁阀都要动作2秒，这就是甩负荷预感器的功能。5.1.4.DEH跳闸达拉特电厂600MW汽轮机跳闸功能是由ETS控制AST电磁阀实现了。5.1.5.超速试验超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、油开关未合闸的情况下进行，它包括OPC超速试验（103％）、电气超速试验（110％）和机械超速试验（111～112％）。这三项试验在逻辑上相互闭锁，即任何时候只有一项超速试验有效。对于机械超速试验，除满足上述条件外，ETS操作盘上的“超速保护”钥匙开关必须在“试验”位。在电气或者机械超速试验过程中，如果汽机转速超过3360RPM仍未跳闸，为安全起见DEH将无条件发出超速跳闸指令送ETS。5.2.基本控制部分基本控制部分是DEH的核心，它提供与转速和负荷控制相关的逻辑、调节回路，所有闭环控制的PID调节器和伺服阀接口均通过一对冗余的BRC100实现。这部分还包括与自动控制有关的其他功能，如设定值/变化率发生器、限值设定、阀门切换、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及阀门校验等。与基本控制有关的重要模拟量，如发电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节级压力同样也是三取二。基本控制部分的功能模件如下：5.2.1.远方挂闸导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；远方复位ETS则是指通过DEH送出复位AST跳闸电磁阀指令给ETS，使AST跳闸电磁阀恢复带电状态，从而恢复AST母管油压。远方挂闸、ETS复位操作都是时间长度为10秒的脉冲信号，即命令发出10秒后自动消失；如果汽机仍未挂闸，则DEH给出“挂闸失败”（RESETTURBINEFAIL）指示。（注：汽机挂闸也可通过运行人员操纵前箱附近跳闸杠杆手动挂闸；同样，ETS西安热工研究院电站调试技术部调试方案66也可通过ETS操作盘上的复位按钮实现。）5.2.2.转速控制达拉特电厂600MW汽轮机是由TV控制冲转的。汽机挂闸且阀门不在校验状态时，运行人员可发出RUN命令，此时GV、RSV全开，TV保持关闭、IV保持关闭。RUN实际上就是开机命令指令，一旦发出，就意味着冲转开始；在汽机运行期间RUN命令始终保持，只有当汽机重新跳闸才能清除掉。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HOLD状态，当运行人员选择GO命令后，转速给定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HOLD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HOLD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700-900RPM，1300-1700RPM，2100-2300RPM，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2890～2910RPM时，程序自动进入HOLD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1％/s的速率缓缓关闭；当GV已影响到汽机转速时，TV以2％/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。当转速超过2800RPM，程序自动将升速率降低为200RPM/min；超过2900RPM，升速率降为100RPM/min，使得3000RPM定速时转速更稳定。3000RPM定速后，可以进行自动同期。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，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（2985～3015RPM）。如果自动同期方式无法投入，其原因如下：转速超过2985～3015RPM汽机跳闸发电机并网系统转速故障自同期装置未发出允许信号自同期增/减信号品质坏5.2.3.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，西安热工研究院电站调试技术部调试方案77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5.2.4.负荷控制负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者主蒸汽压力反馈，此时汽机GV受负荷PID或者主蒸汽压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意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。此外，锅炉自动方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。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HOLD状态，当运行人员发出GO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HOLD状态。投入功率闭环回路的允许条件如下：有功功率变送器没有故障汽机负荷在8～600MW之间网频波动在50±0.5Hz范围以内主蒸汽压力闭环未投入阀位限制未动作负荷高限未动作主汽压限制未动作RUNBACK未发生汽机未跳闸油开关合闸5.2.5.主压力控制回路该控制回路，以操作员设定作为给定值，以实际主汽压为反馈，通过PI调节器控制机侧主汽压力。此种功能是为进行机调压进行设计的。当锅炉工作于稳压状态，汽机的功率则随锅炉出力的变化而变化。能够很好的协助锅炉控制系统的主蒸汽压力。主汽压回路可与其它回路进行无扰切换。