一、概述
新疆眾和2×150mw熱電聯(lián)產(chǎn)工程#1、#2汽輪機(jī)是超高壓、一次中間再熱、雙缸（高中壓合缸）、雙排汽、直接空冷抽汽凝汽器汽輪機(jī)組，由南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司制造。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)deh是電站汽輪發(fā)電機(jī)組*的組成部分，是汽輪機(jī)啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行和事故工況下的調(diào)節(jié)控制器。deh系統(tǒng)通過(guò)控制汽輪機(jī)主汽門(mén)和調(diào)門(mén)的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、壓力等的控制。本文從deh系統(tǒng)軟、硬件的配置情況、工作原理、實(shí)現(xiàn)功能等方面介紹其在新疆眾和2×150mw熱電聯(lián)產(chǎn)工程中的應(yīng)用。
二、deh控制系統(tǒng)配置
deh控制系統(tǒng)采用英維斯公司的nt6000v3分散控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。
軟、硬件配置：deh系統(tǒng)配置兩臺(tái)deh控制機(jī)柜，一臺(tái)操作員站，一臺(tái)工程師站，一臺(tái)彩色噴墨打印機(jī)；配置一對(duì)冗余的dpu（km940）及km系列io卡件。冗余dpu分別通過(guò)冗余的數(shù)據(jù)高速公路與操作員站和工程師站相連，完成操作指令、基本控制數(shù)據(jù)、組態(tài)信息的通訊。
操作員站是運(yùn)行人員進(jìn)行操作、監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的人機(jī)接口。操作員站上安裝了系統(tǒng)操作及畫(huà)面顯示等軟件，為操作員提供基于lcd的控制操作、圖形顯示及報(bào)警監(jiān)視。操作員站上可以顯示以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：模擬流程和總貌顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，控制狀態(tài)顯示，運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示，控制流程實(shí)時(shí)顯示，報(bào)警狀態(tài)顯示等。系統(tǒng)顯示各測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)曲線(xiàn)及歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析過(guò)程趨勢(shì)，追逐故障，歸檔過(guò)程數(shù)據(jù)，監(jiān)控生產(chǎn)效率，維護(hù)設(shè)備。報(bào)警功能供運(yùn)行人員和測(cè)試維護(hù)人員觀察了解系統(tǒng)中各測(cè)點(diǎn)和工作狀態(tài)和報(bào)警情況，當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)，在畫(huà)面的左上方始終閃爍顯示報(bào)警信息，報(bào)警程序界面的屏幕顯示項(xiàng)共有八項(xiàng)，它們是：報(bào)警時(shí)間、報(bào)警日期、報(bào)警類(lèi)型、所處狀態(tài)、測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)、側(cè)點(diǎn)名稱(chēng)描述、報(bào)警數(shù)值。
工程師站是于工程師設(shè)計(jì)、組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)視系統(tǒng)的工具。工程師站和操作員站軟硬件配置基本相同，工程師站配置一臺(tái)打印機(jī)，用于畫(huà)面及歷史曲線(xiàn)的打印輸出。操作員站與工程師站在系統(tǒng)中*互為備用，它們之間的差別僅在于，為保證操作員站始終運(yùn)行于deh軟件下，防止無(wú)關(guān)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更改，操作員站與工程師站分別設(shè)有權(quán)限，只有以不同的身份和密碼登陸，才能進(jìn)入相應(yīng)級(jí)別。操作員級(jí)別可對(duì)deh進(jìn)行控制操作，工程師級(jí)別除了操作員級(jí)別外，可對(duì)deh系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、修改。系統(tǒng)管理員級(jí)別開(kāi)放所有的安全區(qū)和操作權(quán)限。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：deh系統(tǒng)采用2路冗余的以太網(wǎng)口，*層控制網(wǎng)絡(luò)（elin）連接dpu和mmi站，也稱(chēng)為數(shù)據(jù)高速公路。采用符合ieee802.4協(xié)議的令牌冗余工業(yè)100m以太網(wǎng)，通訊協(xié)議為tcp/ip，通訊介質(zhì)為超五類(lèi)雙絞線(xiàn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接；第二層網(wǎng)絡(luò)為實(shí)時(shí)i/o通訊網(wǎng)絡(luò)，連接dpu及其所屬的i/o站，i/o網(wǎng)絡(luò)為通用的profibus-dp，profibus-dp專(zhuān)門(mén)為控制器與分散i/o之間進(jìn)行通訊而設(shè)計(jì)，即可滿(mǎn)足高速傳輸，又簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠性強(qiáng)，傳輸速率為0.5m~2mbps。
電源配置：每個(gè)deh機(jī)柜需要兩路交流220v/10a，50hz的單相電源和一路直流220v/2a電源，兩路交流電源互為備用，任何一路電源的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的任一部分失電。任一路電源故障都會(huì)報(bào)警，并自動(dòng)切換到另一路工作。直流220v電源主要用于一個(gè)掛閘電磁閥，兩個(gè)opc電磁閥和四個(gè)ast電磁閥的驅(qū)動(dòng)電源。交、直流電源均由dcs電源柜提供。
三、工作原理
deh應(yīng)用的150mw汽輪機(jī)組它由兩只高壓主汽閥、四只高壓調(diào)節(jié)閥控制高壓進(jìn)汽，兩只中壓主汽閥和兩只中壓調(diào)節(jié)閥控制中壓進(jìn)汽。以多功能處理器（mfp）為核心的deh控制系統(tǒng)，采集機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率、汽壓等有關(guān)參數(shù)后，經(jīng)過(guò)分析、鑒定、計(jì)算，控制電液伺服閥，通過(guò)油動(dòng)機(jī)分別使四只高壓調(diào)節(jié)閥按啟動(dòng)、運(yùn)行要求工作。液壓動(dòng)力油以磷酸脂抗燃油為工質(zhì)，工作油壓14.5mpa，由集裝式抗燃油箱供油。
本機(jī)組啟動(dòng)方式為高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。升速和升負(fù)荷過(guò)程由deh實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的閉環(huán)控制。升速過(guò)程中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定后，給定轉(zhuǎn)速將按啟動(dòng)曲線(xiàn)逐漸增加。deh把實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速相比較，經(jīng)過(guò)pi校正后得到閥位設(shè)定值，再經(jīng)電氣凸輪（閥門(mén)流量曲線(xiàn)）修正后得到調(diào)節(jié)閥位置指令，從而控制各閥門(mén)開(kāi)度使機(jī)組平穩(wěn)升速；需要暖機(jī)時(shí)，給定轉(zhuǎn)速保持不變；過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，自動(dòng)提高升速率；并網(wǎng)后，升負(fù)荷過(guò)程中，目標(biāo)功率設(shè)定以后，給定功率將按啟動(dòng)曲線(xiàn)逐漸增加，deh把實(shí)際功率與給定功率相比較，經(jīng)過(guò)pi校正后得到閥位設(shè)定值，經(jīng)過(guò)電氣凸輪（閥門(mén)流量曲線(xiàn)）修正后得到各調(diào)節(jié)閥閥位指令，從而控制各閥門(mén)開(kāi)度，使機(jī)組平穩(wěn)升負(fù)荷；機(jī)組啟動(dòng)結(jié)束后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，宜采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，即高壓調(diào)節(jié)閥順序開(kāi)啟，以減少處于節(jié)流狀態(tài)下的閥門(mén)個(gè)數(shù)，提高熱效率；在啟動(dòng)過(guò)程中，為保證機(jī)組全周進(jìn)汽，減少熱應(yīng)力，宜采用節(jié)流配汽方式，即所有閥門(mén)同步開(kāi)啟。實(shí)現(xiàn)這兩種配汽方式間的轉(zhuǎn)換，稱(chēng)為閥門(mén)管理。deh可接受指令，2分鐘左右完成上訴轉(zhuǎn)換。
超速控制：deh具有超速控制功能，當(dāng)發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷以后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速將很快飛升，正常的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路很難將轉(zhuǎn)速控制在保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作轉(zhuǎn)速以下。因此，甩負(fù)荷后，deh接受油開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)，通過(guò)各調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的快關(guān)電磁閥快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥，以抑制機(jī)組轉(zhuǎn)速的zui大動(dòng)態(tài)飛升，經(jīng)過(guò)2s左右各電磁閥復(fù)位，由正常轉(zhuǎn)速回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。若甩負(fù)荷后油開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)沒(méi)有發(fā)出，deh還設(shè)有103%超速預(yù)警控制，即當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)103%額定轉(zhuǎn)速（3090r/min）時(shí)，deh發(fā)出指令到各調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的快關(guān)電磁閥，快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于103%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，各電磁閥復(fù)位，轉(zhuǎn)入正常轉(zhuǎn)速回路調(diào)節(jié)。
超速保護(hù)：deh具有超速保護(hù)功能，即當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過(guò)110%額定轉(zhuǎn)速（3300r/min）時(shí)，deh發(fā)出110%超速停機(jī)信號(hào)，同時(shí)作用到ast遮斷電磁閥，關(guān)閉高、中壓主汽閥及調(diào)節(jié)汽閥，切斷機(jī)組進(jìn)汽，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
deh系統(tǒng)圖見(jiàn)下圖：
供油系統(tǒng)：高壓抗燃油供油系統(tǒng)采用集裝式抗燃油箱供油，它配置兩臺(tái)柱塞式油泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，向伺服系統(tǒng)提供14.5mpa的工作油，當(dāng)壓力低于11.2mpa時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。為保證油動(dòng)機(jī)快速動(dòng)作時(shí)補(bǔ)充工作油，系統(tǒng)配有一臺(tái)10l高壓皮囊式蓄能器。為保證油泵潔凈，配有一臺(tái)高精度的濾油器，過(guò)濾精度達(dá)到3μm。油再生循環(huán)泵可使油經(jīng)過(guò)油再生裝置，除去油中的水份和雜質(zhì)。為使高壓油工作在40±2.5℃，設(shè)有油加熱器和冷卻器，當(dāng)油溫高或低時(shí)將發(fā)出報(bào)警。主油箱的容積為900l，裝有浮子式液位計(jì)，具有高高、高、低、低低的油位報(bào)警功能。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)：液壓控制系統(tǒng)具有兩種類(lèi)型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：兩位執(zhí)行機(jī)構(gòu)和連續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。高中壓主汽閥油動(dòng)機(jī)為兩位執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由油缸、泄荷閥、試驗(yàn)電磁閥組成。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生危急情況時(shí)自動(dòng)停機(jī)危急遮斷油（ast油）母管失壓后，卸荷閥在壓力油的作用下快速打開(kāi)，迅速卸去高壓主汽閥油動(dòng)機(jī)活塞下腔的壓力油，則主汽門(mén)在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉。試驗(yàn)電磁閥帶電時(shí)油動(dòng)機(jī)關(guān)閉速度較慢，從而可以通過(guò)該電磁閥作閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)。高、中壓主汽閥油動(dòng)機(jī)上裝有全開(kāi)全關(guān)的行程開(kāi)關(guān)。高、中壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)為連續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從deh來(lái)的控制信號(hào)通過(guò)伺服閥去操作各自油動(dòng)機(jī)，按運(yùn)行需要開(kāi)大或關(guān)小調(diào)節(jié)閥，裝在油動(dòng)機(jī)上的線(xiàn)性差動(dòng)位移傳感器lvdt給出閥位反饋信號(hào)，在deh中取得平衡后維持閥門(mén)靜止。油動(dòng)機(jī)由油缸、伺服閥、液壓集成塊、lvdt、快泄閥和電磁閥組成。伺服閥為雙線(xiàn)圈，一個(gè)線(xiàn)圈故障時(shí)，仍可可靠工作，失電時(shí)，能使油動(dòng)機(jī)關(guān)閉。lvdt的零點(diǎn)和幅值可在線(xiàn)校驗(yàn)。電磁閥接受機(jī)組遮斷信號(hào)或超速信號(hào)快速關(guān)閉汽閥。在汽機(jī)左右兩側(cè)配有一套高、低壓蓄能器，高壓蓄能器容量各為2×40l，低壓蓄能器容量各為2×10l。
高壓遮斷系統(tǒng)：高壓遮斷系統(tǒng)由opc、ast電磁閥組成。遮斷插裝閥動(dòng)作可分別關(guān)閉主汽閥和調(diào)節(jié)閥。由兩個(gè)并聯(lián)布置的超速保護(hù)電磁閥（20-1、2/opc）及兩個(gè)逆止閥和相關(guān)表記組成超速保護(hù)（opc）電磁閥的組件。它們是由deh控制器的opc部分所控制，正常運(yùn)行時(shí)兩個(gè)opc電磁閥是失電關(guān)閉的，封閉了opc母管的泄油通道，使高壓調(diào)節(jié)汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿的下腔建立起油壓；當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速超過(guò)103%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，deh控制系統(tǒng)opc控制器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，這兩個(gè)電磁閥就被勵(lì)磁打開(kāi)，使opc母管油經(jīng)無(wú)壓回油管排至eh油箱。這樣相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸載閥就快速開(kāi)啟，使各高、中壓調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉。四個(gè)串并聯(lián)布置的ast電磁閥（20-1、2、3、4/ast）是由ets系統(tǒng)控制的，正常運(yùn)行時(shí)這四個(gè)ast電磁閥是得電關(guān)閉的，封閉了ast母管的泄油通道，使主汽門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門(mén)活塞桿的下腔建立起油壓，使機(jī)組發(fā)生危急情況時(shí)，ast信號(hào)輸出，這四個(gè)電磁閥就失電打開(kāi)，使ast母管油經(jīng)無(wú)壓回油管路排至eh油箱。這樣主汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥就快速打開(kāi)，使各個(gè)汽門(mén)快速關(guān)閉。四個(gè)ast電磁閥布置成串并聯(lián)方式，其目的是為了保證汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性可靠性，20-1/ast和20-3/ast、20-2/ast和20-4/ast每組并聯(lián)連接，這樣在汽輪機(jī)危急遮斷時(shí)每組中只要有一個(gè)電磁閥動(dòng)作，就可以將ast母管中的壓力油泄去，進(jìn)而保證汽輪機(jī)的安全，這樣設(shè)計(jì)，可以保證ast電磁閥既能防止“拒動(dòng)”又能防止“誤動(dòng)”。在復(fù)位時(shí)，兩組電磁閥組的電磁閥，只要有一組關(guān)閉，就可以使ast母管中建立起油壓，使汽輪機(jī)具備起機(jī)的條件。ast油和opc油是通過(guò)ast電磁閥組件上的兩個(gè)逆止閥隔開(kāi)的，這兩個(gè)電磁閥被設(shè)計(jì)成：當(dāng)opc電磁閥動(dòng)作時(shí)，ast母管油壓不受影響；當(dāng)ast電磁閥動(dòng)作時(shí)，opc母管油壓也失去。
低壓遮斷系統(tǒng)：當(dāng)轉(zhuǎn)速升到110~112%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，主軸上的兩個(gè)危急遮斷器擊出，打在危急遮斷油門(mén)的撐鉤上，使危急遮斷油門(mén)掉閘，放掉通往隔膜閥上方的一次安全油，隔膜閥向上動(dòng)作，卸掉高壓系統(tǒng)中的ast油壓，使所有的主汽閥和調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，切斷進(jìn)汽，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
高壓遮斷系統(tǒng)和低壓遮斷系統(tǒng)，用隔膜閥聯(lián)接起來(lái)。
四、實(shí)現(xiàn)功能
deh控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
1.自動(dòng)掛閘；
2.整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系；
3.啟動(dòng)前控制；
4.轉(zhuǎn)速控制；
5.負(fù)荷控制（并網(wǎng)帶初負(fù)荷、負(fù)荷反饋控制、一次調(diào)頻、ccs控制、負(fù)荷限制、快減負(fù)荷、閥位限制、快減負(fù)荷、閥位限制）；
6.主汽壓力控制；
7.主汽壓力低保護(hù)；
8.抽汽控制；
9.背壓控制；
10.單/多閥控制；
11.超速控制；
12.在線(xiàn)試驗(yàn)；
13.eh設(shè)備控制；
14.atc汽機(jī)自啟動(dòng)。
五、結(jié)束語(yǔ)
deh控制系統(tǒng)的投入，使機(jī)組能夠穩(wěn)定、快速地響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令變化，提高了轉(zhuǎn)速、壓力、負(fù)荷控制精度,保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。