王滩发电厂DEH系统简述

王滩发电厂DEH系统简述

高春雷

高春雷

河北大唐国际王滩发电有限责任公司063611

摘要：本文结合自己的工作体会，简述设计中选择、配置汽轮机电液控制系统应考虑的一些因素，对DEH系统进行了较为全面深入的分析。

关键词：DEH；系统配置；控制功能

1.前言

王滩电厂600MW汽轮机采用高中压缸联合启动方式冲转，2100rpm暖机，转速达到2150RPM时中主门全开，机组继续升速、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）和两个中压调门（IV）。

王滩电厂600MW汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了北京日立控制有限公司的H5000M系统，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。

2.系统配置及组成

王滩电厂电厂热工控制系统均采用了北京日立公司的H5000M系统，实现了DCS一体化，DEH是一体化DCS的一个组成部分，是机组控制环路上的一个节点。DEH的功能模板组成一个过程控制单元。

王滩电厂DEH由三个控制柜组成：#34、#35、#36。#34、#35为OA模板柜，#36为ATC模板柜。从功能上分为二个部分：汽机基本控制（OA）和汽机自启停（ATC），分别由二对互为冗余的控制器（R600C）和相应的功能子模板完成。

3.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。王滩电厂DEH控制功能分别由两对冗余的BRC100控制器实现，即超速保护、基本控制。

3.1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。

3.1.1系统转速选择

转速三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大选结果进行小选。

3.1.2油开关状态

DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，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。

3.1.3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。

3.2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。

3.2.1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。

3.2.2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，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。

3.2.3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调节级压力反馈，此时汽机GV受负荷PID或者调节级压力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，协调控制方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。

3.2.4负荷限制

负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。高负荷限制允许运行人员设定负荷最大值，当实际负荷超过负荷高限时，发出高限报警并自动将负荷限制在高限值。高负荷限制功能只有在并网后才起作用，所设定的限值不得低于当前实际负荷。低负荷限制则是保证实际负荷不低于运行人员设定的负荷最小值，低负荷限制起作用时，DEH发出低限报警，并自动将负荷限制在低限值，负荷恢复必须由人工完成。负荷低限的设定不得高于当前实际负荷。

3.2.5RUNBACK

当接收到外部系统RUNBACK命令后，按照预先设定好的速率减负荷，直到RUNBACK命令消失或者达到减负荷目标终值。DEH提供三档RUNBACK接口，分别是：

RB1：以3.333％/s的速率减负荷至30％

RB2：以1.667％/s的速率减负荷至20％

RB3：以0.833％/s的速率减负荷至10％

3.2.6单阀/顺序阀切换

单阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和快速性，实质是通过喷嘴的节流配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，在360°全周进入调节级动叶，调节级叶片加热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。

对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的意义也不大。对于定压运行变负荷工况，在变负荷过程中希望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。

单阀/顺序阀切换就是按照上述思想设计的，单阀系数乘以单阀开度指令与顺序阀系数乘以顺序阀开度指令相加后得到的就是各个阀门实际的开度指令。

在实际的阀门切换过程中，上述分析中的假设条件是难以成立的，所以不可避免地会有负荷扰动；但如果投入闭环控制，负荷扰动在一定程度上可以得到改善，即如果投入功率闭环回路，当实际功率与负荷设定值相差大于4%时，切换自动中止；当负荷调节精度达到3%以内时，切换又自动恢复。投入调节级压力控制回路与此类似。上述限制过程对运行人员的操作没有任何要求。这样，阀门切换过程中如果投入功率闭环，则功率控制精度在3%以内；如果投入调节级压力闭环，则调节级压力控制精度在1.5%以内。单阀/顺序阀切换也可以开环进行，显然，此时负荷扰动的大小与阀门特性曲线的准确性及汽机运行工况有关。