300MW DEH控制系統(tǒng)應(yīng)用案例

分類：技術(shù)教程日期：2009-07-14 08:28:27 來源：廠商

一. 系統(tǒng)概述

隨著電站自動化過程控制理論和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，對電站自動化過程控制系統(tǒng)的可靠性、復(fù)雜性、功能的完善性、系統(tǒng)的可維護性、人機界面的友好性、數(shù)據(jù)的可分析可管理性等各個方面都提出了愈來愈高的要求，系統(tǒng)之間的橫向數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)與管理層和現(xiàn)場儀表級的數(shù)據(jù)交換日益增加，現(xiàn)場總線的應(yīng)用越來越廣泛，不同系統(tǒng)之間的準確、高速、大量的數(shù)據(jù)交換得以實現(xiàn)全集成、一體化的解決方案。

因此，傳統(tǒng)的DEH系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電站自動化過程控制系統(tǒng)的設(shè)計標準和要求，HOLLiAS-MACS控制系統(tǒng)就是在這種形勢下開發(fā)的新一代過程控制系統(tǒng)，它是一個全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個電站生產(chǎn)過程的過程控制系統(tǒng)。 HOLLiAS-MACS是和利時公司結(jié)合最先進的計算機軟、硬件技術(shù)，面向電站過程控制應(yīng)用場合的先進過程控制系統(tǒng)。

HOLLiAS-DEH控制系統(tǒng)基于HOLLiAS-MACS控制系統(tǒng)平臺，集成BTC (Basic Turbine Control) 及 ATC (Automatic Turbine Control)系統(tǒng)，以汽輪機轉(zhuǎn)速、負荷等為反饋信號，利用計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理控制機組的高、中壓調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制流入機組高、中壓汽缸的蒸汽流量，進而控制汽輪機轉(zhuǎn)速和負荷，實現(xiàn)汽輪機的啟動、升速、定速、并網(wǎng)、帶負荷、協(xié)調(diào)控制等過程，最終達到汽輪機運行操作的全過程自動控制。和利時公司聯(lián)合華北電力大學(xué)專門開發(fā)出汽輪機熱應(yīng)力計算監(jiān)測系統(tǒng)，用于機組的壽命計算及安全保護控制功能，是大型汽輪機自動運行不可缺少的系統(tǒng)。

二. 系統(tǒng)主要功能

1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能

汽輪機通常采用定-滑-定啟動模式。汽輪機啟動階段，鍋爐燃燒率維持不變。汽輪機所需的啟動蒸汽壓力由旁路系統(tǒng)控制，維持不變。蒸汽溫度由鍋爐溫控系統(tǒng)控制，維持不變。機組并網(wǎng)帶負荷且旁路閥全關(guān)后，逐漸增加鍋爐燃燒率，蒸汽升溫、升壓，滑參數(shù)加負荷。正常運行時，可由汽機或鍋爐維持蒸汽壓力不變，鍋爐溫控系統(tǒng)維持蒸汽溫度不變，通過改變汽機的調(diào)門、鍋爐燃燒率和給水量，以滿足電網(wǎng)對發(fā)電機功率的要求。

在ATC方式下，若機組的某些主要運行參數(shù)超出正常范圍，系統(tǒng)將發(fā)出報警信號及保持指令。若熱應(yīng)力計算有效，系統(tǒng)將給出建議的負荷率。

(1) 升速控制

根據(jù)機組熱狀態(tài)，可控制機組全自動按經(jīng)驗曲線完成升速率設(shè)置、暖機、過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，直到3000r/min定速。操作員可通過修改目標轉(zhuǎn)速、升速率或按保持按鈕，對升速過程進行手動控制。在ATC方式下，系統(tǒng)根據(jù)機組熱應(yīng)力及機組運行參數(shù)，可自動給出保持指令，以控制啟動過程。

(2) 同期并網(wǎng)

DEH可與自動準同期裝置配合，將機組轉(zhuǎn)速調(diào)整到與電網(wǎng)同步的轉(zhuǎn)速，以便迅速完成并網(wǎng)操作。并網(wǎng)時，發(fā)電機自動帶上初負荷。

(3) 負荷控制

機組并網(wǎng)后，系統(tǒng)可在閥控、功控、壓控及CCS方式間無擾切換。

在閥控方式下，可設(shè)置目標閥位和閥位變化率，改變汽輪機調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)整機組負荷。

在功控方式下，可設(shè)置目標功率和負荷率，自動控制機組負荷。在熱應(yīng)力控制投入下，熱應(yīng)力計算程序分別給出建議升負荷率、降負荷率。

在壓控方式下，可設(shè)置目標壓力和壓變率，自動控制機前主汽壓力。在鍋爐輔機系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)出快卸信號時，可自動投入壓控方式，由汽機維持主汽壓力。

DEH收到CCS主控器發(fā)來的CCS請求信號后，可轉(zhuǎn)為CCS方式。在CCS方式下，系統(tǒng)接收CCS的給定指令控制機組負荷。

(4) 一次調(diào)頻

一次調(diào)頻可根據(jù)實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的偏差，自動調(diào)節(jié)油動機的開度，形成轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)，從而穩(wěn)定網(wǎng)頻。

2、限制保護功能

(1) 超速限制

在油開關(guān)跳閘期間，當轉(zhuǎn)速超過3090r/min時，快速關(guān)調(diào)門。當轉(zhuǎn)速小于3060r/min時，控制系統(tǒng)恢復(fù)到轉(zhuǎn)速控制方式運行，調(diào)門開度受轉(zhuǎn)速PID控制。

在負荷大于10%期間，發(fā)生油開關(guān)跳閘時，快速關(guān)調(diào)門，同時控制系統(tǒng)切換到轉(zhuǎn)速PID方式，轉(zhuǎn)速目標給定3000r/min。2秒后控制恢復(fù)到轉(zhuǎn)速PID方式，將機組轉(zhuǎn)速維持到3000r/min。

在負荷大于30%期間，若遠方線路開關(guān)跳閘甩負荷，當加速度超過預(yù)定值時，快關(guān)調(diào)門。當加速度小于零時，控制系統(tǒng)恢復(fù)控制，由一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速反饋維持機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。

(2) 閥位限制

當閥位給定大于閥位限制值時，閥位限制動作，關(guān)小閥位。

(3) 高負荷限制

高負荷限制功能投入期間，當實際負荷大于限制值時，高負荷限制動作，閥位給定以設(shè)定速率下降，調(diào)節(jié)閥油動機隨之關(guān)小。

(4) 低負荷限制

低負荷限制功能投入期間，當實際負荷小于限制值時，低負荷限制動作，閥位給定以設(shè)定速率增加，調(diào)節(jié)閥油動機隨之開大。

(5) 主汽壓力低限制

主汽壓力限制功能投入期間，當實際主汽壓力大于限制值時，主汽壓力限制動作，總閥位給定以設(shè)定速率下降，調(diào)節(jié)閥油動機隨之關(guān)小。

(6) 快卸負荷

快卸負荷功能投入期間，當快卸負荷剛動作，DEH 自動投入壓控，以維持主汽壓力。若快卸負荷動作時不能投入汽機壓控，則汽機總閥位給定以設(shè)定相應(yīng)速率下降。

(7) 真空低限制

真空限制功能投入期間，當實際真空對應(yīng)的負荷限制值小于實際負荷時，真空低限制動作，閥位給定以設(shè)定速率下降。

(8) 超速保護

·機械飛錘，整定到3300~3360r/min。

·TSI系統(tǒng)3取2超速保護，動作轉(zhuǎn)速3300 r/min。

·DEH 3取2測速板硬件超速保護，動作轉(zhuǎn)速3300 r/min。

·DEH軟件組態(tài)3取2超速保護，動作轉(zhuǎn)速3300 r/min。

3、試驗系統(tǒng)功能

(1) 103%超速限制試驗

用于檢驗103%超速限制的動作轉(zhuǎn)速。

(2) 超速保護試驗

用于檢驗各超速保護的動作轉(zhuǎn)速。

(3) 嚴密性試驗

用于檢測主汽門、調(diào)節(jié)汽門嚴密性。

(4) 噴油試驗

用于定期在線進行噴油試驗，活動危急遮斷器。

(5) 閥門活動試驗

用于定期在線對油動機進行全行程活動試驗。

(6) 高壓遮斷模塊試驗

用于在線進行高壓遮斷模塊試驗，檢驗高壓遮斷模塊動作是否靈活。

4、輔助系統(tǒng)功能

(1) 自動判斷熱狀態(tài)

根據(jù)機組沖轉(zhuǎn)前高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁溫度T的大小，將機組劃分為冷、溫、熱、極熱四種熱狀態(tài)，設(shè)置相應(yīng)的初始升速率。

(2) 閥門管理

閥門配汽方式有單閥、順序閥兩種，可兼顧熱經(jīng)濟性及壽命損耗。

(3) 自動閥門整定

閥門整定方式下，DEH改變閥位給定值，使油動機全行程走一遍，DEH自動記錄油動機全關(guān)、全開位置對應(yīng)的LVDT油動機行程反饋電壓值，并使閥位給定值0%、100%模出的給定電壓值等于對應(yīng)的全關(guān)、全開位置LVDT電壓值，即可使閥位給定值與油動機行程一一對應(yīng)，無須頻繁手動調(diào)節(jié)。

(4) ATC控制

DEH采集高壓調(diào)節(jié)級后蒸汽溫度和高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁溫度、高中壓外缸進中壓汽缸處上半內(nèi)壁溫度和隔板套上半內(nèi)壁溫度（中壓第一級后），通過簡化模型分別計算出高中壓轉(zhuǎn)子表面和中心孔的體積溫度以及應(yīng)力比率，根據(jù)體積溫度及應(yīng)力比率的大小給出負荷率。

三. 系統(tǒng)特點

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

▲分布與分散（Distributed & Decentralized）

·分布：運算邏輯分布，減小風(fēng)險。

·分散：安裝地域分散，節(jié)省成本。

▲智能化與小型化（Smarter & Smaller）

·智能模塊，并且支持現(xiàn)場總線。

·超低功耗，小模塊結(jié)構(gòu)。