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(lái)源：廠商

一. 系統(tǒng)概述

隨著電站自動(dòng)化過(guò)程控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)電站自動(dòng)化過(guò)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(hù)性、人機(jī)界面的友好性、數(shù)據(jù)的可分析可管理性等各個(gè)方面都提出了愈來(lái)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(chǎng)儀表級(jí)的數(shù)據(jù)交換日益增加，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不同系統(tǒng)之間的準(zhǔn)確、高速、大量的數(shù)據(jù)交換得以實(shí)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(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，HOLLiAS-MACS控制系統(tǒng)就是在這種形勢(shì)下開發(fā)的新一代過(guò)程控制系統(tǒng)，它是一個(gè)全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個(gè)電站生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程控制系統(tǒng)。 HOLLiAS-MACS是和利時(shí)公司結(jié)合最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，面向電站過(guò)程控制應(yīng)用場(chǎng)合的先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)。

HOLLiAS-DEH控制系統(tǒng)基于HOLLiAS-MACS控制系統(tǒng)平臺(tái)，集成BTC (Basic Turbine Control) 及 ATC (Automatic Turbine Control)系統(tǒng)，以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等為反饋信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理控制機(jī)組的高、中壓調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制流入機(jī)組高、中壓汽缸的蒸汽流量，進(jìn)而控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的啟動(dòng)、升速、定速、并網(wǎng)、帶負(fù)荷、協(xié)調(diào)控制等過(guò)程，最終達(dá)到汽輪機(jī)運(yùn)行操作的全過(guò)程自動(dòng)控制。和利時(shí)公司聯(lián)合華北電力大學(xué)專門開發(fā)出汽輪機(jī)熱應(yīng)力計(jì)算監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于機(jī)組的壽命計(jì)算及安全保護(hù)控制功能，是大型汽輪機(jī)自動(dòng)運(yùn)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(jī)通常采用定-滑-定啟動(dòng)模式。汽輪機(jī)啟動(dòng)階段，鍋爐燃燒率維持不變。汽輪機(jī)所需的啟動(dòng)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(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)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(fù)荷。正常運(yùn)行時(shí)，可由汽機(jī)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(guò)改變汽機(jī)的調(diào)門、鍋爐燃燒率和給水量，以滿足電網(wǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)功率的要求。

在ATC方式下，若機(jī)組的某些主要運(yùn)行參數(shù)超出正常范圍，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)及保持指令。若熱應(yīng)力計(jì)算有效，系統(tǒng)將給出建議的負(fù)荷率。

(1) 升速控制

根據(jù)機(jī)組熱狀態(tài)，可控制機(jī)組全自動(dòng)按經(jīng)驗(yàn)曲線完成升速率設(shè)置、暖機(jī)、過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，直到3000r/min定速。操作員可通過(guò)修改目標(biāo)轉(zhuǎn)速、升速率或按保持按鈕，對(duì)升速過(guò)程進(jìn)行手動(dòng)控制。在ATC方式下，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組熱應(yīng)力及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，可自動(dòng)給出保持指令，以控制啟動(dòng)過(guò)程。

(2) 同期并網(wǎng)

DEH可與自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置配合，將機(jī)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(shí)，發(fā)電機(jī)自動(dòng)帶上初負(fù)荷。

(3) 負(fù)荷控制

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

在閥控方式下，可設(shè)置目標(biāo)閥位和閥位變化率，改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)整機(jī)組負(fù)荷。

在功控方式下，可設(shè)置目標(biāo)功率和負(fù)荷率，自動(dòng)控制機(jī)組負(fù)荷。在熱應(yīng)力控制投入下，熱應(yīng)力計(jì)算程序分別給出建議升負(fù)荷率、降負(fù)荷率。

在壓控方式下，可設(shè)置目標(biāo)壓力和壓變率，自動(dòng)控制機(jī)前主汽壓力。在鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)出快卸信號(hào)時(shí)，可自動(dòng)投入壓控方式，由汽機(jī)維持主汽壓力。

DEH收到CCS主控器發(fā)來(lái)的CCS請(qǐng)求信號(hào)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(jī)組負(fù)荷。

(4) 一次調(diào)頻

一次調(diào)頻可根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的偏差，自動(dòng)調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī)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(hù)功能

(1) 超速限制

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

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

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

(2) 閥位限制

當(dāng)閥位給定大于閥位限制值時(shí)，閥位限制動(dòng)作，關(guān)小閥位。

(3) 高負(fù)荷限制

高負(fù)荷限制功能投入期間，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷大于限制值時(shí)，高負(fù)荷限制動(dòng)作，閥位給定以設(shè)定速率下降，調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)隨之關(guān)小。

(4) 低負(fù)荷限制

低負(fù)荷限制功能投入期間，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷小于限制值時(shí)，低負(fù)荷限制動(dòng)作，閥位給定以設(shè)定速率增加，調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)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(dāng)實(shí)際主汽壓力大于限制值時(shí)，主汽壓力限制動(dòng)作，總閥位給定以設(shè)定速率下降，調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)隨之關(guān)小。

(6) 快卸負(fù)荷

快卸負(fù)荷功能投入期間，當(dāng)快卸負(fù)荷剛動(dòng)作，DEH 自動(dòng)投入壓控，以維持主汽壓力。若快卸負(fù)荷動(dòng)作時(shí)不能投入汽機(jī)壓控，則汽機(jī)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(dāng)實(shí)際真空對(duì)應(yīng)的負(fù)荷限制值小于實(shí)際負(fù)荷時(shí)，真空低限制動(dòng)作，閥位給定以設(shè)定速率下降。

(8) 超速保護(hù)

·機(jī)械飛錘，整定到3300~3360r/min。

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

·DEH 3取2測(cè)速板硬件超速保護(hù)，動(dòng)作轉(zhuǎn)速3300 r/min。

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

3、試驗(yàn)系統(tǒng)功能

(1) 103%超速限制試驗(yàn)

用于檢驗(yàn)103%超速限制的動(dòng)作轉(zhuǎn)速。

(2) 超速保護(hù)試驗(yàn)

用于檢驗(yàn)各超速保護(hù)的動(dòng)作轉(zhuǎn)速。

(3) 嚴(yán)密性試驗(yàn)

用于檢測(cè)主汽門、調(diào)節(jié)汽門嚴(yán)密性。

(4) 噴油試驗(yàn)

用于定期在線進(jìn)行噴油試驗(yàn)，活動(dòng)危急遮斷器。

(5) 閥門活動(dòng)試驗(yàn)

用于定期在線對(duì)油動(dòng)機(jī)進(jìn)行全行程活動(dòng)試驗(yàn)。

(6) 高壓遮斷模塊試驗(yàn)

用于在線進(jìn)行高壓遮斷模塊試驗(yàn)，檢驗(yàn)高壓遮斷模塊動(dòng)作是否靈活。

4、輔助系統(tǒng)功能

(1) 自動(dòng)判斷熱狀態(tài)

根據(jù)機(jī)組沖轉(zhuǎn)前高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁溫度T的大小，將機(jī)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(jì)性及壽命損耗。

(3) 自動(dòng)閥門整定

閥門整定方式下，DEH改變閥位給定值，使油動(dòng)機(jī)全行程走一遍，DEH自動(dòng)記錄油動(dòng)機(jī)全關(guān)、全開位置對(duì)應(yīng)的LVDT油動(dòng)機(jī)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(duì)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(dòng)機(jī)行程一一對(duì)應(yīng)，無(wú)須頻繁手動(dòng)調(diào)節(jié)。

(4) ATC控制

DEH采集高壓調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽溫度和高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁溫度、高中壓外缸進(jìn)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(jí)后），通過(guò)簡(jiǎn)化模型分別計(jì)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(fù)荷率。

三. 系統(tǒng)特點(diǎn)

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

▲分布與分散（Distributed & Decentralized）

·分布：運(yùn)算邏輯分布，減小風(fēng)險(xiǎn)。

·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(chǎng)總線。

·超低功耗，小模塊結(jié)構(gòu)。