DEH控制系統(tǒng)培訓教材.doc

DEH控制系統(tǒng)培訓教材目 錄 第一章 控制系統(tǒng)原理 第二章 控制系統(tǒng)配置 第三章 DEH控制系統(tǒng)主要功能 第四章 故障檢測與維修 第一章 控制系統(tǒng)原理600MW汽輪機的高、中壓進汽部分共配有4個高壓調節(jié)閥(CV閥),2個中壓調節(jié)閥(ICV)，2個高壓主汽閥(MSV閥)及2個中壓主汽閥(RSV)。上述10個進汽閥除6個調節(jié)閥為連續(xù)控制外，為滿足閥門預暖的需要，1個高壓主汽閥（一般為右側）也采用伺服閥作為電液接口設備實現(xiàn)連續(xù)控制。其余的1個高壓主汽閥及2個中壓主汽閥均采用電磁閥控制方式與DEH接口實現(xiàn)兩位控制。液壓動力油以磷酸脂抗燃油為工質，工質油壓14MPa,由集裝式抗燃油箱供油。DEH控制系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的轉速和功率，從而滿足電廠供電的要求。DEH控制系統(tǒng)原理見圖1。機組在啟動和正常運行過程中，DEH接收CCS指令或操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令，采集汽輪機發(fā)電機組的轉速和功率以及調節(jié)閥的位置反饋等信號，進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。機組默認的啟動方式為中壓缸啟動方式，但是,也可根據(jù)實際情況選擇高壓缸啟動。機組在升速過程中（即機組沒有并網(wǎng)），DEH通過轉速控制回路來控制機組升轉速，直到實際轉速和目標轉速相等為止。在外同期方式時，實際轉速根據(jù)自動同期裝置來的“同期增”、“同期減”信號增減轉速，直到并網(wǎng)為止。 機組并網(wǎng)以后，可通過投入功率控制回路或主汽壓力控制回路進行升負荷，當升負荷過程當中，中壓缸啟動時，實際負荷增加到120MW，高壓缸啟動時，負荷指令增加到60MW后，可以通過投入CCS方式來控制負荷增、減，也可以通過手動設定閥位指令來進行增、減負荷。從原理圖中可以看出，DEH具有閥門活動試驗功能。機組跳閘時，置閥門開度給定信號為-2%，關閉所有閥門。DEH控制系統(tǒng)設有閥位限制、汽機保護、一次調頻等多種功能。DEH控制系統(tǒng)設有CCS協(xié)調控制、ATC自啟動、自動控制、手動控制等運行方式。DEH進入ATC控制方式時，根據(jù)熱應力計算結果，自動設定目標，選擇合適的升速率或負荷率對機組進行全自動控制。圖1 DEH控制系統(tǒng)原理圖第二章 控制系統(tǒng)配置一 DEH控制系統(tǒng)硬件配置主要由以下幾部分組成：a) 機柜；b) 電源分配系統(tǒng)；c) I/O模板；d) 操作員站OIS；e) 工程師站EWS二 DEH系統(tǒng)站的功能分配600MW的DEH系統(tǒng)一般包括兩個站，即：基本控制站(BTC)和自啟動控制站(ATC)。根據(jù)個別電廠的需要，有的還配有ETS控制站。1 BTC控制器完成以下功能：a） 超速保護OPC、跳機電磁閥的控制、加速度限制、功率負荷不平衡等功能；b） 對伺服卡的控制；c） 轉速、功率、并網(wǎng)等信號的處理；d ） 汽輪機的基本控制邏輯，包括升速、升負荷控制邏輯。2 ATC控制器完成以下功能：a） 各種試驗功能； b） ATC控制功能。第三章 控制系統(tǒng)主要功能1 DEH控制功能1.1 掛閘汽機掛閘以前，滿足“所有閥關”、“汽機已跳閘”條件，此時，由DEH輸出掛閘指令，使復位閥組件1YV電磁閥帶電，推動危急遮斷裝置的活塞，帶動連桿使轉塊轉動，DEH在20s鐘檢測到行程開關ZS1的常開觸點由斷開到閉合，ZS2的觸點由閉合到斷開，此時，DEH輸出信號使1YV斷電，ZS1的觸點又由閉合到斷開，則低壓部分掛閘完成。DEH發(fā)出掛閘指令同時使高壓遮斷電磁閥帶電，高壓安全油建立，壓力開關PS2、PS3、PS4的常開觸點閉合，高壓部分掛閘完成。1.2 啟動前的控制1.2.1自動判斷熱狀態(tài) 汽輪機的啟動過程，對汽機、轉子是一個加熱過程。為減少啟動過程的熱應力，對于不同的初始溫度，應采用不同的啟動曲線。HP啟動時，自動根據(jù)汽輪機調節(jié)級處高壓內缸壁溫T的高低劃分機組熱狀態(tài)。T320 冷態(tài)320T420 溫態(tài)420T445 熱態(tài)445T 極熱態(tài)IP啟動時，自動根據(jù)中壓內缸壁溫T的高低劃分機組熱狀態(tài)。T305 冷態(tài)305T420 溫態(tài)420T490 熱態(tài)490T 極熱態(tài)1.2.2 高壓調節(jié)閥閥殼預暖 汽輪機沖轉前，可以選擇對高壓調節(jié)閥閥殼預暖。當高壓調節(jié)閥閥殼預暖功能投入時，右側高壓主汽閥微開，可同時對4個高壓調節(jié)閥閥殼進行預暖。1.2.3 選擇啟動方式汽輪機啟動方式有二種：中壓缸啟動、高中壓缸聯(lián)合啟動。DEH默認的啟動方式為中壓缸啟動，也可通過操作員站選擇高壓缸啟動方式。1.3 轉速控制在汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)前，DEH為轉速閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。轉速控制器計算產(chǎn)生閥門的流量指令，該指令通過閥門流量曲線分配以產(chǎn)生每一CV及ICV的開度指令。高壓缸啟動時，中壓調門一開始就接近全開，依靠高調門進行轉速調節(jié)。中壓缸啟動時，若選擇暖機運行方式，機組轉速在400轉以下時，CV閥微開，進行高壓缸暖機；當轉速大于400轉時，CV閥開度不變，ICV閥打開；若不選擇暖機運行方式，則高調門不開啟，僅開啟中壓調門。通過中壓調門將轉速控制到3000r/min。1.3.1 目標轉速運行人員可通過操作員站CRT上的按鈕設置目標轉速。在自啟動方式時，目標轉速由自啟動邏輯產(chǎn)生。1.3.2 升速率冷態(tài)啟動時速率為100r/min/min，溫態(tài)啟動時速率為150r/min/min，熱態(tài)、極熱態(tài)啟動時速率為300r/min/min。當然，操作員可通過CRT上的按鈕修改升速率。1.3.3 臨界轉速軸系臨界轉速當前設定值為（可根據(jù)實際情況進行修改）：第一階：910r/min1113 r/min第二階：1541r/min1946 r/min過臨界時轉速不能保持，升速率可以提高。1.3.4 摩擦檢查 當實際轉速達到200r/min時可以進行摩擦檢查。日立系統(tǒng)是通過操作CRT上的“ALL VALVE CLOSE”按鈕關閉所有進汽閥門（不包括中壓主汽門）來實現(xiàn)的；其他電氣系統(tǒng)是通過操作CRT上的“摩擦檢查（FRIC CHK）”按鈕關閉相應的調門來實現(xiàn)的。汽機轉速逐漸下降，進行摩擦檢查，完后再設定相應的升速率及目標轉速，機組重新升速。1.3.5 并網(wǎng)機組并網(wǎng)前，當DEH接收到同期裝置發(fā)來的自同期投入信號時，DEH調整實際轉速以滿足并網(wǎng)條件。1.4 負荷控制油開關合閘以后，機組自動加初負荷直到實際負荷升到5%為止。通過負荷控制方式進行升負荷，當升負荷結束后，可以通過投入CCS方式來控制負荷增、減，也可以通過手動設定閥位指令來進行增、減負荷。1.5 一次調頻汽輪發(fā)電機組在并網(wǎng)運行時，為保證供電品質對電網(wǎng)頻率的要求，通常應自動投入一次調頻功能。當實際轉速和額定轉速有差時，一次調頻動作，頻率調整給定按不等率隨轉速變化而變化。例如，如果轉速不等率為4.5%，額定轉速為Nr，實際轉速為Na，則下列關系成立（這里，蒸汽參數(shù)穩(wěn)定且處于額定狀態(tài)）： DL（Nr-Na）/Nr1/0.045也就是說，當實際轉速上升4.5%時，負荷減少100%以保持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。1.6 加速度限制日立系統(tǒng)和OVATION系統(tǒng)的軟件中都具有加速度限制功能。當汽輪機轉速大于3060 r/min、加速度大于49r/min/s時，加速度限制回路動作，快速關閉中壓調節(jié)閥，抑制汽輪機的轉速飛升。1.7 功率負荷不平衡（PLU）當甩負荷情況發(fā)生時，這個回路用來避免汽輪機超速。日立和INFI-90系統(tǒng)是通過硬件來實現(xiàn)的，而OVATION系統(tǒng)是通過軟件來實現(xiàn)的。當汽輪機功率（用再熱器壓力表征）與汽輪機負荷（用發(fā)電機電流表征）不平衡時， 會導致汽輪機超速。PLU回路檢測到這一情況時，迅速關閉高、中壓調節(jié)閥（CV與ICV），抑制汽輪機的超速。1.8 110（或112）超速保護 當汽輪機轉速超過設定值（110或112%額定轉速）時，超速保護動作，跳閘繼電器動作，使汽輪機跳閘。1.9 鍋爐汽機協(xié)調控制此時汽機負荷目標值受鍋爐控制系統(tǒng)控制，CCS給定信號與目標及總閥位給定的對應關系為：420mA對應0100%，CCS給定信號代表總的閥位給定。1.10 在線試驗1.10.1 噴油試驗為確保危急遮斷器飛環(huán)在機組一旦出現(xiàn)超速時，能迅速飛出，遮斷汽輪機，需經(jīng)常對飛錘進行活動試驗。此活動試驗時將油噴到飛環(huán)中增大離心力，使之飛出。但飛環(huán)因噴油試驗飛出不應打閘。為提高可靠性，增加了試驗用隔離電磁閥。做噴油試驗時，4YV帶電，檢測到隔離電磁閥在隔離位后，2YV帶電，油噴進危急遮斷器中，飛環(huán)擊出，ZS2發(fā)訊，然后使2YV失電，過一段時間后，1YV自動掛閘，掛上閘后，再使隔離電磁閥失電，最后，危急遮斷器恢復到正常位置。1.10.2 機械超速試驗在汽輪機首次安裝或大修后，必須驗證機械超速保護動作的準確性。進行超速保護試驗時， DEH設置目標轉速、升速率，轉速緩慢上升到飛環(huán)動作轉速，遮斷汽機。飛環(huán)動作轉速在110%111%之間，滿足要求。1.10.3 高壓遮斷電磁閥試驗在高壓遮斷集成塊上有2個（或4個）高壓遮斷電磁閥及各自的試驗位置開關，高壓遮斷電磁閥應分別做試驗，確保做試驗時始終有個（或3個）遮斷電磁閥常帶電。1.10.4 閥門活動試驗為確保閥門活動靈活，需定期對閥門進行活動試驗，以防止卡澀。a) MSV閥活動試驗：右側開始試驗時，MSVR以一定的速度從全開位到全關位，當MSVR關到10%時，MSVR快關閥帶電，全關到零位，然后，MSVR快關閥失電，MSVR以一定的速度從全關位到全開位；左側開始試驗時，MSVL試驗電磁閥帶電，MSVL從全開位到全關位，當MSVL關到10%時，MSVL快關閥帶電，全關到零位，然后，MSVL試驗電磁閥及快關閥失電，MSVL從全關位到全開位。注：MSVR及MSVL不能同時試驗。b) CV閥活動試驗：CV1試驗時，CV1以一定的速度從全開位到全關位，當關到10%時，快關閥帶電，全關到零位，然后，CV1快關閥失電，CV1以一定的速度從全關位到全開位。CV2、CV3、CV4活動試驗同CV1。注：當有一個CV閥試驗時，其它CV閥不能同時試驗。c) ICV及RSV活動試驗：左側試驗時，ICVL以一定的速度從全開位到全關位，當關到10%時，快關閥帶電，全關到零位，接著，RSVL試驗電磁閥帶電，RSVL從全開位到全關位，當RSVL關到10%時，RSVL快關閥帶電，全關到零位，然后，RSVL試驗電磁閥及快關閥失電，RSVL從全關位到全開位，接著，ICVL快關閥失電，ICVL以一定的速度從全關位到全開位。右側活動試驗同左側。注：當左側試驗時，右側不能同時試驗。1.11 自動啟動系統(tǒng)功能對自啟動系統(tǒng)來說，高壓、中壓轉子的熱應力計算是非常重要的。對高壓轉子來說，計算高壓第一級后應力，對中壓轉子來說，計算再熱蒸汽入口處的應力，在這兩處，應力最大。高壓轉子應力計算如下，首先，根據(jù)主蒸汽流量、主蒸汽溫度及修正蒸汽流量（根據(jù)無負荷時的汽輪機轉速計算得出）計算出第一級后的蒸汽溫度。轉子表面的傳熱系數(shù)從蒸汽流量函數(shù)得到。根據(jù)第一級后蒸汽溫度及傳熱系數(shù)，計算得到轉子的溫度場（溫度分布）。然后，根據(jù)轉子表面溫度、轉子平均溫度、轉子中心孔溫度計算得到轉子表面應力及轉子中心孔應力。中壓轉子應力計算方法與高壓轉子相同。只不過蒸汽溫度是通過直接測量得到的。由于熱應力有滯后效應，因此根據(jù)蒸汽溫度或壓力的變化得到其預期值，使用預期值進行控制。當高壓和中壓轉子應力被選作控制參數(shù)時，以應力水平不超限來選擇合適的升速率或負荷率。第四章 故障診斷及分析 DEH在運行過程中，DEH系統(tǒng)進行定時在線自診斷，對發(fā)生故障的環(huán)節(jié)進行報警顯示和打印故障內容，以指導熱控人員進行有針對性的在線或離線維修,以使DEH系統(tǒng)盡快恢復正常。 DEH系統(tǒng)要想長期、穩(wěn)定地運行,必須定期地進行維護和檢修。 特別提示: 用戶應在認真閱讀和掌握DEH控制系統(tǒng)的說明書和用戶手冊后,才能安裝、操作、維修該套設備,否則將造成人身傷害和設備損壞。1 在線自診斷 DEH在運行過程中,對DEH重要硬件設備,重要的輸入/輸出信號進行自我檢測和診斷,如發(fā)現(xiàn)故障則進行報警顯示。1.1 轉速通道診斷及處理 當三路轉速通道中任一路轉速信號丟失,或轉速信號快速變化，則該轉速通道故障。 當三路轉速通道中任一路,與中間值之差大于10r/min,該轉速通道故障。 當三塊測速模板中任一塊在板微處理器故障,則該轉速板故障。 單通道故障時,OIS只顯示故障通道號。 當有兩個通道故障或當轉速設定值與轉速之差大于500r/min時,產(chǎn)生“EHG主要故障”信號,該信號將產(chǎn)生汽機跳閘信號。1.2 系統(tǒng)監(jiān)視 打開OIS站進入“系統(tǒng)監(jiān)視畫面” ，該畫面可對DEH整個系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡、模板等）進行監(jiān)視和報警。 1.2.1 控制器自診斷 任一站的主控制器故障，則系統(tǒng)將自動切至備用主控制器，同時將在“系統(tǒng)監(jiān)視畫面”中產(chǎn)生報警信息。1.2.2 網(wǎng)絡自診斷 DEH網(wǎng)絡包括以太網(wǎng)、MODBUS總線及各系統(tǒng)專用網(wǎng)，當不同的網(wǎng)絡故障出現(xiàn)時會出現(xiàn)不同的報警信息。1.2.3 模板自診斷 模板自診斷的方法、顯示及處理詳見各電氣系統(tǒng)的硬件手冊，相關的報警信息將再OIS站上顯示出來。2 故障分析及維護 DEH裝置在進行控制時,系統(tǒng)內部同時進行在線診斷，對發(fā)生故障的單元將進行報警、指示。根據(jù)操作員站站及模板前面板上的報警內容可進行有針對性的在線或離線維修,以使DEH盡快恢復正常。 DEH裝置內的所在模板都提供了現(xiàn)場診斷、維修方框圖，如模板發(fā)生故障請遵守用戶手冊的指導。 以下提供一些現(xiàn)場信號的故障原因分析及處理方法:2.1 轉速通道故障:短暫的單通道故障將不會影響系統(tǒng)的正常運行,但若是長時間故障或轉速系統(tǒng)故障,則應由熱工進行維修處理，首先用示波器檢查故障通道轉速是否正常若不正常則應檢查測速發(fā)訊頭接線是否正確,安裝是否符合要求。若轉速信號正常而出現(xiàn)轉速通道故障,則有可能是測速板本身有故