数字电液控制系统的比较

,华能汕头电厂600MW机组与 华能海门电厂1000MW机组 数字电液控制系统的比较,卢奕川 2008-7-20,内 容,概 况 控制系统原理相同 控制系统配置不同 DEH控制系统主要的功能相同 DEH控制系统主要不相同的功能,数字电液控制系统的比较,1 、华能汕头电厂600MW机组系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计生产的CLN600-24.2/566/566超临界一次中间再热、高中压合缸、单轴三缸四排汽凝汽式汽轮发电机组。 华能汕头电厂600MW汽轮机采用高压主汽门方式冲转，转速达到2900RPM时切换到高压调门控制升速、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）和四个中压调门（IV）。 机组启动运行方式： 定滑定运行，高压缸启动 负荷性质： 带基本负荷，可调峰运行 周波变化范围：48.550.5Hz 机组额定出力：600MW 主汽阀前额定蒸汽压力：24.2MPa（a） 主汽阀前额定蒸汽温度：566 华能汕头电厂600MW汽轮机调节系统配备了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），其电子设备采用了上海西屋控制系统有限公司的OVATION系统，液压系统采用了高压抗燃油EH装置。,概 况,2 、华能海门电厂1000MW机组系东 方 汽 轮 机 厂设计生产的N1000-25.0/600/600-1超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、单背压凝汽式。 华能海门电厂1000MW汽轮机采用高压调门方式冲转，高压调门控制升速、带负荷。每台机组配有四个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV）。 机组启动运行方式： 定滑定运行，高压缸启动 负荷性质： 带基本负荷 周波变化范围： 48.550.5Hz 机组额定出力：1000MW 主汽阀前额定蒸汽压力：25.0MPa（a） 主汽阀前额定蒸汽温度：600 华能海门电厂1000MW汽轮机调节系统配备了日本HITASS的高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），其电子设备采用了HITASS公司的H-5000M系统，液压系统采用了高压抗燃油EH装置。,概 况,华能海门电厂1000MW机组与华能汕头电厂600MW机组DEH控制系统的控制系统原理基本相同，它们主要目的都是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。 机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。 机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH通过加速度控制回路和速度控制回路来控制机组升转速，直到实际转速和目标转速相等为止。当DEH接收到同期指令时，实际转速在额定转速附近根据同期增、同期减指令进行摇摆，直到并网为止。,控制系统原理相同,机组并网以后，可以通过手动设定阀位指令来进行升负荷，到达一定负荷后可以通过投入CCS方式来控制负荷增、减，也可以通过手动设定阀位指令来进行增、减负荷。 DEH具有阀门活动试验功能。当有一个CV阀活动试验进行时，通过主蒸汽补偿器产生负荷补偿信号指令，控制其它CV阀门的开度，使实际负荷在CV阀活动期间基本保持不变。 机组跳闸时，置阀门开度给定信号一负偏置信号，关闭所有阀门。 DEH控制系统设有阀位限制、快卸负荷、汽机保护、一次调频等多种功能。 DEH控制系统设有CCS协调控制、ATS自启动、自动控制、手动控制等运行方式。 DEH进入ATS控制方式时，根据热应力计算结果，自动设定目标，选择合适的升速率或负荷率对机组进行全自动控制。,控制系统原理相同,控制系统原理相同,控制系统框架图,控制系统配置不同,一）、华能海门电厂DEH的控制系统的配置 华能海门电厂DEH的控制系统采用日本日立公司最新开发成功的具有世界先进水平的H-5000M系统。H-5000M系统采用的是当今世界上较为先进的分布式控制系统的先进技术。本系统采用日立公司生产的标准机柜。 DEH（含ETS）控制系统硬件配置主要由以下几部分组成： a) 标准机柜； b) 电源分配系统； c) H-5000M模板； d) OIS操作员接口站； e) EWS工程师站； f) 通讯接口装置。,PD6000电源 PD6000电源装置输入、输出部分采用模块化结构（输入模块2种、输出模块4种），系列化产品（输出有+5V、12V、15V、+24V、+48V），（1单元=1输入模块+输出模块，最大输出功率为600W，最大有7个输出），可向计算机控制装置和一般设备提供直流电源，是晶体管开关式的模块化直流稳压电源装置。 H-5000M标准机柜 本系统采用日立公司生产的标准机柜。 在5个机柜中分别装有1#柜装有电源、EHG系统的模板、HITASS系统的模板、MODBUS模板、继电保护回路、ETS系统的模板、RTB模板等。,华能海门电厂DEH的控制系统的配置,操作员接口站OIS 操作员接口站是一个重要的人机接口，通过它操作人员可参与整个控制过程，并修改相应的控制策略，并可对控制过程和参数进行监视和记录。 工程师工作站EWS EWS是专用于工程师设计、组态、调试、监视系统的工具。EWS以个人计算机为基础，配有系统开发标准软件和一些可由用户选择的软件。,华能海门电厂DEH的控制系统的配置,系统软件 日立H5000M控制系统的软件是一套适应过程控制专门开发的软件，该软件使用方便，易于调试，使用户能进一步开发系统。系统软件包含以下几部分： OIS站应用软件； EWS站应用软件； 系统通讯软件。 OIS站应用软件 OIS站应用软件是为了方便电厂工程师等没有软件开发经验的人员而专门开发的系统应用软件，该软件方便易学、容易掌握。该软件能完成以下工作： 数据库组态； 性能计算组态； CRT操作端组态； CRT画面组态； 报表组态； 趋势组态等。,华能海门电厂DEH的控制系统的配置,EWS站应用软件 EWS站应用软件是为了方便电厂工程师等没有软件开发经验的人员而专门 开发的系统应用软件，该软件方便易学、容易掌握。该软件能完成以下工作： 对PCU、模件等进行组态； 运用图形组态工具（宏命令）对控制策略进行组态； 历史数据、趋势组态； 文件管理、日常功能管理等。 系统通讯软件 系统通讯软件是为了使OIS站、EWS站与DEH控制器之间通讯以及DEH 与DCS之间通讯而开发的系统软件。,华能海门电厂DEH的控制系统的配置,华能海门电厂DEH系统结构图,华能汕头电厂DEH控制系统的配置, 华能汕头电厂DEH的控制系统硬件采用了上海西屋控制系统有限公司的OVATION系统。 华能汕头电厂DEH系统由三个控制柜(DPU41/91、DPU42/92、继电器柜);一套Ovation 工程师/高性能工具库工作站；一套Ovation操作员工作站组成。 Ovation控制器建立在开放的工业标准基础之上，是最有效的工业过程控制器。由于在系统心脏配有英特尔奔腾处理器，Ovation 控制器能使发展极为迅速的微处理技术容易地结合进系统中。Ovation控制器执行简单或复杂地调节和顺序控制策略，能实现数据获取功能，可以与网络及I/O子系统连接。标准化地PC 结构和相应地PCI/ISA总线接口使控制器可以与其他标准PC产品连接和运行。,Ovation 工作站提供现代化过程控制系统所要求的可靠性、高性能和灵活性，基于UNIX的工作站与Ovation 网络安全匹配，最大容量可达200000点。所以操作遵循Ovation安全系统规则。 Ovation 工程师/高性能工具库工作站具有以下功能:高性能工具库服务器、系统软件服务器、高性能工具数据库、高性能工具库、操作员功能、各种工程师功能等。 Ovation操作员工作站具有以下功能：过程图监视与操作、报警管理、趋势显示、测点信息/测点检查、操作员事件报告等。 工程师站、操作员站的工作环境为带有Solaris操作系统的SUN 工作站,华能汕头电厂DEH控制系统的配置,华能汕头电厂DEH系统结构图,DEH控制系统主要的功能相同,华能海门电厂1000MW机组与华能汕头电厂600MW机组汽轮机启动方式相同,均为高压缸启动方式。DEH控制系统主要相同的功能有： 1 、 挂闸功能相同 汽机挂闸以前，满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件，此时，由DEH输出挂闸指令，使复位阀组件电磁阀带电，建立保安油，低压部分挂闸完成。DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀带电，高压安全油建立，高压部分挂闸完成。,2、 转速控制功能相同 在汽轮发电机组并网前，DEH为转速闭环调节系统。转速控制器计算产生阀门的流量指令，该指令通过阀门流量曲线分配以产生每一CV及ICV的开度指令。高压缸启动时，中压调门一开始就接近全开，依靠高调门进行转速调节。（汕电2900后用高调） 比例加积分控制器用以实现转速加速度控制，通过比较设定升速率与实际升速率来完成，当实际转速接近目标转速时，目标转速与实际转速之间的偏差变小，这个小偏差信号被小选器选中，实际上相当于目标升速率逐渐变小，结果使实际转速控制在目标转速上。,DEH控制系统主要的功能相同,3 摩擦检查功能相同 当实际转速达到200r/min时，操作CRT上的“ALL VALVE CLOSE”按钮，汽机转速逐渐下降，进行摩擦检查，完后再设定相应的升速率及目标转速，机组重新升速。 4 并网功能相同 机组并网前，当DEH接收到自同期投入信号时，汽轮机转速根据同期增减信号在3000r/min附近摇摆，当满足同期条件时，油开关闭合，机组并网加初负荷。 5. 负荷控制功能相同 油开关合闸以后，机组自动加初负荷直到实际负荷升到2%为止。此后，可通过设定阀位指令继续升负荷，到达一定负荷之后可投入CCS控制，也可通过设定阀位指令进行增、减负荷。,DEH控制系统主要的功能相同,6负荷限制 负荷限制功能分为高负荷限制和低负荷限制。允许运行人员设定负荷最大值，当设定值超过负荷高限时，发出高限报警并使设定值不再增加。所设定的限值不得低于当前实际负荷，提高高负荷限制或降低实际负荷可消除高限报警。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发出低限报警并使设定值不再减小，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，降低低负荷限限制或提高实际负荷可消除低限报警。高、低负荷限制功能只有在并网后才起作用,DEH控制系统主要的功能相同,7 一次调频功能相同 汽轮发电机组在并网运行时，为保证供电品质对电网频率的要求，通常应自动投入一次调频功能。当实际转速和额定转速有差时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。 8 后备超速保护功能相同 后备超速保护为三取二回路，当汽轮机转速超过设定值（112%额定转速）时，后备超速保护动作，跳闸继电器动作，使汽轮机跳闸。,DEH控制系统主要的功能相同,9 锅炉汽机协调控制功能相同 当投入锅炉汽机协调控制时，汽机负荷目标值受锅炉控制系统控制，CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为：420mA对应0100%，CCS给定信号代表总的阀位给定。 10 喷油试验功能相同 为确保危急遮断器飞环在机组一旦出现超速时，能迅速飞出，遮断汽轮机，需经常对飞锤进行活动试验。 此活动试验时将油喷到飞环中增大离心力，使之飞出。但飞环因喷油试验飞出不应打闸。,DEH控制系统主要的功能相同,11 机械超速试验功能相同 在汽轮机首次安装或大修后，必须验证机械超速保护动作的准确性，投入超速保护试验时， DEH自动将目标转速设置为3390r/min ，机组由3000 r/min开始以速率300r/min/min升速到108%额定转速，然后速率变为100r/min/min，转速缓慢上升到飞环动作转速，遮断汽机。飞环动作转速在110%111%之间。,DEH控制系统主要的功能相同,12 阀门活动试验功能相同 阀门试验分为阀门严密性试验和活动试验两部分。 阀门严密性试验在3000RPM定速后油开关合闸前进行，其目的是检验主汽门和调节门的严密程度，保证事故工况下阀门能可靠地关闭，截断蒸汽进入汽缸，防止超速。 为确保阀门活动灵活，需定期对阀门进行活动试验，以防止卡涩。 MSV阀活动试验时每个阀门不能同时试验。当有一个CV阀试验时，其它CV阀不能同时试验。ICV及RSV活动试验，当左侧试验时时，右侧不能同时试验。,DEH控制系统主要的功能相同,13 高压遮断电磁阀试验功能相同 在高压遮断集成块上有四个高压遮断电磁阀及两个压力开关。当进行一组高压遮断电磁阀的试验时，中间油压将升高，压力开关发讯，表明被试验的电磁阀已有效动作；当进行另一组高压遮断电磁阀试验时，中间油压将降低，压力开关发讯，表明被试验的电磁阀已有效动作。 14自启停部分功能相同 汽轮机自启停（ATC）是以转子应力计算为基础，控制并监视汽轮机从盘车、升速、并网到带负荷全过程。基本的ATC逻辑由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。这两部分相辅相成，共同组成一套使汽轮机自动完成从盘车到带负荷整个过程的平稳、高效的控制系统。,DEH控制系统主要的功能相同,DEH控制系统主要不相同的功能,一）、华能海门电厂1000MW机组DEH控制系统与华能汕头电厂600MW机组DEH控制系统不相同的功能： 1 高压调节阀阀壳预暖功能 汽轮机冲转前，可以选择对高压调节阀阀壳预暖。当高压调节阀阀壳预暖功能投入时，2#、3#高压主汽阀微开，可同时对4个高压调节阀阀壳进行预暖。 2 加速度限制功能 当汽轮机转速大于3060 r/min、加速度大49r/min/s时，加速度限制回路动作，快速关闭中压调节阀，抑制汽轮机的转速飞升。,3 功率负荷不平衡（PLU）功能 当甩负荷情况发生时，这个回路用来避免汽轮机超速。 当汽轮机功率（用再热器压力表征）与汽轮机负荷（用发电机电流表征）不平衡时， 会导致汽轮机超速。PLU回路检测到这一情况时，迅速关闭高、中压调节阀（CV与ICV），抑制汽轮机的超速。 当再热器压力与发电机电流之间的偏差超过设定值并且发电机电流的减少超过40%/10ms时，功率负荷不平衡继电器动作，快速关闭高压和中压调节阀。 功率负荷不平衡回路采用三取二组态以提高可靠性，因此，在正常带负荷运行时可对每一个回路进行试验检查。,DEH控制系统主要不相同的功能,4 甩负荷功能 由于大容量汽轮机的转子时间常数较小，汽缸的容积时间常数较大。在发生甩负荷时，汽轮机的转速飞升很快，若仅靠系统的转速反馈作用，最高转速有可能超过110%，而发生汽轮机遮断。为此必须设置一套甩负荷超速限制逻辑。 在机组甩负荷15%额定负荷且40%额定负荷时，DEH加速度继电器动作，迅速关闭中压调节阀，同时使目标转速及给定转速改为3000r/min，一段时间后，中压调节阀恢复由伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定3000r/min，以便事故消除后能迅速并网。 当机组甩负荷40%额定负荷时，DEH功率-负荷不平衡继电器动作，迅速关闭高压调节阀和中压调节阀，同时使目标转速及给定转速改为3000r/min，一段时间后，高压调节阀和中压调节阀恢复由伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定在3000r/min，以便事故消除后能迅速并网。,DEH控制系统主要不相同的功能,二）、华能汕头电厂600MW机组DEH控制系统与华能海门电厂1000MW机组DEH控制系统不相同的功能：,1、阀门校验功能 阀门校验就是当液压系统正常工作后，通过调整阀定位模块的阀位控制精确并具有尽可能好的动态响应，因此阀门校验分为阀位校验和控制参数整定两部分。系统初次使用或者在线更换了阀定位模块以及LVDT时，必须对相应阀定位模块的进行校验，否则阀定位模块将不能正常工作。华能汕头电厂DEH中需要校验的阀门是2个TV，4个GV和4个IV，所以一共有10块阀定位模块需要校验。 影响控制器响应的因素很多，如伺服阀、LVDT以及液压执行机构的特性、系统非线性度、闭环系统延迟时间等。确定控制器增益首先要考虑系统响应时间及稳定性，模拟控制器调整的目标就是在保证系统稳定性的前提下获得较高的频响特性。,DEH控制系统主要不相同的功能,谢谢大家！祝工作愉快！,