汽轮机数字电液控制系统说明书

密级:公司秘密汽轮机数字电液控制系统说明书编号D330F-000401CSM版本号A2010年9月东方汽轮机有限公司DONGFANGTURBINECo.,Ltd.编号D330F-000401CSM编制**设计签字****设计签字日期**校对**校对签字****校对签字日期**审核**审核签字****审核签字日期**会签**标准化签字****标准化签字日期****会二签字****会二签字日期****会三签字****会三签字日期****会四签字****会四签字日期****会五签字****会五签字日期****会六签字****会六签字日期****会七签字****会七签字日期****会八签字****会八签字日期****会九签字****会九签字日期**审定**审批签字****审批签字日期**批准**批准签字****批准签字日期**汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM共2页第1页目录序号章－节名称页数备注11系统概述121-1前言131-2控制系统原理342控制系统配置152-1EDPF标准机柜162-2电源分配系统172-3控制模板782-4操作员工作站192-5工程师工作站1102-6系统软件1113DEH控制系统主要功能1123-1自动挂闸1133-2整定伺服系统静态关系1143-3启动前的控制和启动方式1153-4转速控制1163-5负荷控制4173-6超速保护1183-7在线试验2193-8ATR热应力控制1203-9供热控制1214DEH系统操作说明1224-1DEH控制器通电1234-2DEH启动控制1244-3升速1254-4并网、升负荷1264-5单阀/顺序阀转换1274-6CCS控制1284-7负荷限制1294-8阀位限制1304-9主汽压力限制1314-10快卸负荷投入与切除1324-11超速、喷油试验1334-12阀门活动试验1344-13阀门严密性试验1汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM共2页第2页354-14电磁阀试验1364-15手动控制1374-16供热控制1385安装调试1395-1到货开箱1405-2设备安装1415-3系统接地1425-4电源分配系统1435-5外部信号连接1445-7系统功能检查1466故障诊断及维修1476-1在线自诊断1486-2故障分析及维护1497供货范围1汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM1-11系统概述本章主要阐述了汽轮机控制系统的控制原理以及330MW型汽轮机一些结构特点。汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM1-1-11-1前言本文所涉及的汽轮机是用于火力发电的蒸汽轮机。在火力发电厂，它与锅炉、发电机及其它辅助设备配套，完成将煤中的化学能转化为蒸汽中的热能，将蒸汽中的热能转换成旋转机械能，再将旋转机械能转变为电能，并通过电网将电能输送到各种用电设备，为人们的生产、生活服务。发电厂生产的电能是不能大量储存的，即各发电机送入电网的功率必须等于当时用户所需要的功率。为保证各种用电设备能正常运转，发电厂不但要连续不断地向电网输送电能，而且还要求其供电品质，即频率和电压保持不变。我国电力工业法规规定：频率误差≤±1%电压误差≤±6%发电厂的首要任务就是以较低的成本，连续生产出品质符合规定的电能。频率和电压二者与汽轮机转速都有一定的关系。电频率直接与汽轮机转速相对应；电压除与汽机转速有关外还与发电机励磁电流有关。电压是通过发电机的励磁控制系统来调节的，不在汽机控制系统之内。所以汽机控制系统的主要任务就是调节汽机的转速。数字电液控制系统(简称DEH)是控制汽轮发电机组的实时控制系统，是机组启停、运行和防止事故发生的重要手段。随着自动化技术的发展，为保证汽轮发电机组安全可靠和经济的运行，电厂提出了越来越高的要求。主要体现在系统是否可靠、响应是否快速、功能是否完善、人机界面是否友好和系统是否开放几方面。我厂开发和生产汽轮机DEH数字电液控制系统已有十多年历史，在系统设计、软件编制和整机调试等方面积累了丰富的实践经验。随着以微处理器为基础的分布式控制系统（DCS）技术的发展，运用分散控制、集中管理的设计思想，不但控制的可靠性得到了更大的提高，而且可大量减少操作维护人员的劳动强度近年来，又吸收了国外如日立、西屋、西门子以及ETSI(贝利)等公司的先进控制技术，在引进和消化国外先进技术的基础上，我厂又与北京国电智深控制技术有限公司合作，采用他们的硬件结合我厂的DEH数字电液控制系统完成此项目。该套控制系统采用的是EDPF分散式控制系统的先进技术。我们编写这本说明书的目的是能使该系统安全可靠地运行，给用户使用提供方便。注：如果该说明书中有与国电智深公司提供的硬件资料有不符的地方，以国电智深公司提供的资料为准。汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM1-2-11－2控制系统原理DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。控制系统原理图见图1－2－1。机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。这点可从原理图中看出，当没有并网信号时，控制信号就为1，则输出等于输入1（即转速回路调节器输出）。在此回路下，DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号。此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服卡。此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。机组并网后，DEH控制系统便切到功率控制回路，汽机转速作为一次调频信号参与控制。这点可从原理图中看出：当有并网信号时，控制信号就为0，则输出等于输入2（即功率控制回路的输出）。在此回路下有三种调节方式：·负荷反馈不投入，主汽压力反馈也不投入；在这种情况下，阀门开度直接由操作员设定进行控制。设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，以满足要求的阀门开度。·负荷反馈投入；这种情况下，负荷回路调节器起作用。DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后，送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的功率。·主汽压力反馈投入；在这种情况下，主汽压力回路调节器起作用。DEH接收汽轮机主汽压力信号与给定信号进汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM1-2-2行比较后，送到主汽压力回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的主汽压力。操作人员可设置目标和升负荷率。DEH控制系统逻辑设定负荷反馈投入方式和主汽压力反馈投入方式不能同时投入。机组启动时可选用高中压联合启动方式和中压缸启动方式里的任何一种方式。当选择高中压联合启动方式时，阀切换系数等于1，阀门开度信号同时输出到高压调节阀和中压调节阀。当选择中压缸启动方式时，阀切换系数等于0，送高压调节阀的阀门开度信号乘系数0，则高调阀开度为0，因此，阀位开度信号仅送到中压调阀控制回路，从而控制中调阀的开度，满足中压缸启动方式。在阀切换过程中，阀切换系数由0变到1，机组便转入高中压联合进汽方式。对汽轮发电机组来讲，调节阀的开度同蒸汽流量存在非线性，因此要进行阀门的线性修正，DEH控制系统设计了阀门修正函数F（X）来进行阀门的线性修正。对高压调节阀来讲，阀门的开启方式可选择单阀控制方式或选用顺序阀控制方式，即通常所说的阀门管理，方式选择由单阀/顺序阀切换逻辑完成。从原理图中可看出：当要进行阀门活动试验时，必须在单阀控制方式下进行。机组跳闸时，置阀门开度给定信号为0，关闭所有阀门。DEH控制系统设有TPC保护，阀位限制和快卸负荷等多种保护。另外，还可设定一次调频死区。汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM1-2-3图1-2-1控制系统原理图汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-12控制系统配置DEH控制系统硬件配置主要由以下几部分组成：EDPF-NT标准机柜电源分配系统EDPF-NT模板伺服板和伺服机箱OPR操作员站ENG工程师站网络集线器BTC柜DPU控制器配置容量：数字量输入64路数字量输出48路普通模拟量输入64路普通模拟量输出16路ATC柜DPU控制器配置容量：数字量输入16路数字量输出32路热电阻模拟量输入16路热电偶模拟量输入48路汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-2控制系统配置图汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-1-12－1EDPF-NT标准机柜本装置使用国电智深公司的标准机柜。机柜安装有供电电源、风扇及控制模板。安装有与各种I/O子模件配套的端子单元，完成与外部信号的连接。机柜的尺寸图见图2―1－1。图2-1-1汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-2-12－2电源分配系统DEH单个机柜要求二路交流电源，一路厂用UPS，一路厂用保安电源。每路电源要求：220VAC,50HZ,最大电流为20A。DEH另要求二路直流电源，经DEH转换后供现场汽机侧电磁阀。每路电源要求：220VDC,10A。1系统的供电1.1电源品质电源电压：220VAC±10%电源频率：50±0.5Hz波形畸变：≤5%（有效值）1.2冗余供电出于安全和高可靠性的要求，EDPF-NT系统要求分别对单个机柜提供两路220VAC供电。除电源品质要满足上述要求外，两路电源还必须是同相位的。其中第一路最好是从UPS供给。每路电源只需接入火线和零线，地线不得引入与机柜地连接。尽管系统内电源是冗余并带有切换的，但出于安全和可靠的要求，不允许长时间外部电源单路供电。图2-2-1汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-3-12－3控制模板1模块概述图2-3-1为几种模块面板的形式（以国电智深公司提供的实际卡件为主）。图2-3-1几种典型的模块前面板模块面板上都标有模块的类型，如图2-3-1中左起第一个标有“EDPF-AI”的为模拟量输入模块。下图为几种典型模块后面板的形式：图2-3-2几种典型的模块后面EDPF-PWRPWR2PWR1871615EDPF-AI65414121332111019EDPF-DIDO3DO1DO4DO2DI1DI2CPUPWRCOMEDPF-CTCPUPWRCOMCPUPWRCOMb.BUSSIGa.c.BUSSIGIOUT汽轮机数字电液控制系统说明书D330F-000401CSM2-3-2电源模块的两个指示灯PWR1和PWR2分别指示输出的两路24V直流电源是否工作正常。其他的模块上部有一排三个指示灯，其指示和功能见下表：指示灯指示功能正常状态故障状态PWR电源亮灭CPU模块CPU闪烁常亮或灭COM通讯闪烁灭对于带开关量的模块，另有指示灯显示出该通道的状态，如图2-3-1中的DI和CT。模块后面板的BUS插座为通讯总线和直流供电所用，见图2-3-2中b和c。各脚的定义见下表：管脚功能管脚功能1CLK1+7DATA2+2CLK1-8DATA2-3DATA1+9+24V14DAT