国产DEH系统在1000MW超超临界机组上的首次应用及分析

胡昌盛，王伟哲，张佳兴（神华福能发电有限责任公司，福建 泉州 362712）

周鑫（四川东方电气自动控制工程有限公司，四川 德阳 362712）

国产DEH系统在1000MW超超临界机组上的首次应用及分析

胡昌盛，王伟哲，张佳兴（神华福能发电有限责任公司，福建 泉州 362712）

周鑫（四川东方电气自动控制工程有限公司，四川 德阳 362712）

文章介绍了国产和利时HOLLiAS-MACS V6.5.2控制系统在东汽1000MW机组的首次成功应用,从DEH的实际功能出发,以DEH的组态逻辑为主线,系统地分析了DEH的基本功能及工作方式,并针对调试过程发现的问题进行分析。

国产DEH；1000MW机组；控制功能；应用实践

我国汽轮机控制技术己经有了长足发展，汽轮机数字电液控制系统DEH ( Digital Electric Hydraulic Control System)的国产化工作也已经取得了显著的成绩。汽轮机是火电厂中的重要设备，在高温高压蒸汽的作用下高速旋转，完成热能到机械能的转换。汽轮机驱动发电机转动，将机械能转换为电能，电力网将电能输送给各个用户。为了维持电网频率，要求汽轮机的转速稳定在额定转速附近很小的一个范围内，通常规定此范围为:±1.5～3.0r/min。DEH实现机组从挂闸、冲转、并网到升负荷全程自动控制，同时具备保护限制功能、一次调频以及试验功能。

1 机组设备概述

神华福能鸿山电厂两台超超临界1000MW 燃煤发电机组为东方三大动力厂引进技术生产的1000MW机组。汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、单抽、抽凝式汽轮机，型号为N1000-26.25/600/600。鸿山电厂百万千瓦级机组是国内首台采用完全国产化DEH系统的机组，采用和利时公司生产的HOLLiAS-MACS V6.5.2装置实现了1000MW机组DEH，该机组于2015年3月投运。

DCS与DEH国产一体化配置。DEH控制装置下设3个控制柜, DEH01柜BTC基本功能控制，实现机组自动调节功能、保护限制功能、阀门管理功能等。DEH02柜为继电器控制柜，用于DEH硬回路以及与其他系统的接口实现。DEH03柜ATC自动控制柜，保护DEH 试验功能的实现。DEH控制装置图如图1所示。

2 DEH主要控制功能

2.1 调节系统功能

鸿山1000MW机组采用高压缸启动、混合阀配汽方式。汽轮机刚启动时高压主汽阀、中压主汽门全开，中压调节阀随阀位总指令逐渐开启，再热器内此时无蒸汽，汽轮机未冲转，待高压调节阀开启后，汽轮机开始冲转。在升速及低负荷阶段，4个高压调节阀开度基本一致，汽轮机为全周进汽形式，对汽缸进行均匀加热。在高负荷阶段，高压调节阀CV4逐渐关小后，再重新开大，以提高机组的经济性，此种配汽方式就是混合阀配汽方式。中压调节阀在启动及正常运行期间全开，整个正常调节过程中不节流，只是在超速限制、保护动作时才起节流作用。

在ATC方式下，若机组的某些主要运行参数超出正常范围，系统将发出报警信号及保持指令。若热应力计算有效，系统将给出建议的升降速率和负荷率。

在发电机脱网期间采用转速PID调节，在发电机并网期间可选择功率PID调节、主汽压力PID调节、协调控制和阀控方式。阀位总指令通过阀门曲线修正后去控制高中压调节阀开度。

DEH控制方式有：转速控制、阀控方式、功率控制、压力控制、CCS方式，每种方式可实现无扰切换。

一次调频功能，将给定转速与实际转速的偏差，经过不等率处理后，生成一次调频给定。一次调频给定可修正阀位总指令及功率给定值，使实际功率可随频率高低变化，以维持供电频率稳定。

2.2 保护限制功能

（1）超速限制功能。超速限制包括103%超速限制、油开关跳闸超速限制、加速度大超速限制、功率-负荷不平衡超速限制。

（2）阀位限制。实际阀位总指令为阀位总指令与阀位限制值的低选值。当调门总指令高于阀位限制值时，阀位限制动作时，自动退出压力控制、功率控制、CCS遥控方式。

（3）高低负荷限制。在高负荷限制功能投入期间，当实际负荷大于限制值时，高负荷限制动作，在低负荷限制功能投入期间，当实际负荷小于限制值时，低负荷限制动作。低负荷限制动作时，自动退出压控、功控、CCS方式，直到实际负荷满足限制值的要求。

（4）主蒸汽压力低限制。在机组并网后，主汽压力大于90%、功率大于90%期间，TPC保护自动投入“TPC保护”按钮，可退出主汽压力低限制功能。在主汽压力限制功能投入期间，根据实际主汽压力计算出0～1的主汽压力低限系数，实际阀位总指令为TPC保护动作值与调门总指令。

（5）真空低限制。在真空低限制功能投入期间，根据实际低压缸排汽真空出0～1的系数，实际阀位总指令为阀位总指令与设定的阀位最小值的某个值。

（6）超速保护。机械飞锤，整定到3300～3360r/min；TSI系统3取2超速保护，动作转速3300 r/min；DEH 3取2测速板硬件超速保护，动作转速3300 r/min；DEH软件组态3取2超速保护，动作转速3300 r/min。

2.3 试验系统功能

试验功能主要包括OPC电磁阀静态试验、103%超速试验、电气超速试验、机械超速试验、摩擦检查、主汽门严密性试验、调门严密性试验、喷油试验、阀门活动试验、高压遮断试验。

3 应用过程注意的问题探讨

（1）油动机行程反馈值波动。汽轮机DEH伺服单元由SM461+SM3461两部分组成，SM3461为伺服单元端子板主要完成信号转换，将LVDT反馈的交流信号转换为0～5V的直流电压，通过DB25电缆传输到SM461，由SM461完成数据采集和处理。鸿山电厂油动机行程反馈波动，正常运行时出现最大3%以上的跳动，停机状态下上位机显示阀位反馈也会有明显的波动, 最大反馈为3.5%。经检查LVDT反馈交流电压正常，参与伺服系统控制运算的直流电压正常。厂家研发人员到厂进行SM3461-B、SM3461-D阀位反馈信号质量对比检测分析，提出通过修改软件滤波方式解决。

（2）伺服卡SM461不支持LVDT断线故障检测报警功能。油动机行程采用双支LVDT进行阀门位移的测量变送反馈，在伺服卡以低选值作为调节反馈量，但是单支LVDT短线故障后DEH系统不会报警提示，设备维护人员不能及时发现并解决问题，对系统的安全稳定运行带来隐患。

（3）重要保护温度测点频繁变坏点。原因分析为温度测量值的速率品质判断机制不能较好的满足工业生产现场的需求，当设置速率变化为5℃/s，DEH系统速率设置为50ms，这样的变化率为0.25℃/周期，导致温度频繁变坏点。当修改速率限制值0.5℃/周期，即10℃/s，轴瓦温度、排汽温度等重要主保护温度测点品质判断质量为坏点。温度测点频繁变坏点导致保护拒动严重影响机组的运行，建议通过控制逻辑优化解决，也需借助一定的检测试验手段验证控制系统速率限制判断的可靠性。

（4）控制站发生库文件自动更新，需要重新下装后，才能进行在线查看逻辑。在打开工程总控后，打开BTC站、ATC站经常会出现“库文件发生变化，将更新数据库”字样，必须下装工程才能在线查看逻辑，在线下装给生产过程带来隐患。另外在其他工程师站打开ATC#站时，会提示“DEH_ATC”库文件不存在，不能在线查看逻辑以及下装工作。建议对控制站设置密码保护功能，通过管理手段解决问题。

（5）引风机小机FMEHA在冲转前检查时发现，MEH超速卡件的齿数一项的参数由原先设置的37变为了60，DEH齿数从120恢复到默认值60，超速保护定值恢复到默认值，后经厂家分析此控制器进行过清空下装，导致设置参数恢复到了默认参数，修改参数并重新下装后正常。建议将此类关键参数封闭外部输入功能，出厂时直接置入，防止以后此类现象再次发生，从而威胁机组安全。

4 DEH国产化应用的优点

（1）DEH与DCS一体化设计优势。采用一体化设计之后，DEH和DCS的设备组态，系统构架都可以在一个工程师站进行集中管理。各个操作员站、工程师通讯站都可以对DCS 和 DEH 系统进行操作、数据分析、报警监视、趋势分析、打印、事故追忆等。

（2）DEH控制系统相对独立。DEH和DCS的各个功能被分在各个独立的控制柜里，各个控制器与相应的模块组成控制网。从这个意义上说，DEH与DCS相对来说又互不影响相互独立。因而一体化的设计不会影响各自的功能，并且通过系统网络还能进行主控之间的数据共享，进行逻辑组态，因而可以更灵活的分配各站的测点，也更节省硬件资源。

（3）强大的仿真试验功能。在机组已跳闸时，可进入DEH仿真方式。在DEH仿真方式下，算法组态中的仿真程序可根据控制系统来的调门开度信号及操作员设置的初始条件，计算出相关的转速、功率、压力等信号，因此可仿真模拟完成上述调节、保护、试验等大部分功能。利用此功能，可方便地调试组态软件、培训现场人员。

（4）方便实用的阀门管理功能。DEH阀位总指令值经流量曲线修正后去控制高中压调节阀油动机行程。阀门整定方式下，DEH改变阀位给定值，使油动机全行程走一遍，伺服板自动记录油动机全关、全开位置对应的LVDT油动机行程反馈电压值，也使画面上油动机行程的显示值与实际油动机行程一致。阀门维修方式用于伺服系统调试。操作员可设置阀位给定值和给定速率，以便调整LVDT反馈电压的零位幅值以及动态响应特性。比如，机组正常运行发现CV1油动机有漏油现象，需暂时全关CV1，可方便应用阀门管理功能，在功率闭环模式下，手动逐渐关闭CV1，CV2、CV3、CV4按照阀门流量曲线开启，待缺陷处理完毕，可逐步恢复CV1自动，自动控制机组功率。

5 结束语

在鸿山电厂、东方自控、和利时、调试所等相关技术人员的共同努力下，特别是各方专家领导的关心指导下，顺利完成了鸿山2×1000MW新建机组的DEH控制系统调试任务。国产化DEH控制系统在 1000MW 超超临界燃煤发电机组的首次成功投用，填补了百万机组国产DEH顺利投运入运行的空白，有力促进了国产化控制系统的蓬勃发展，逐步证明国产DEH控制系统即将替代并必将超越进口产品的应用水平。

[1] 中国东方电气集团. 东方汽轮机厂数字电液控制系统说明书[Z]. 2013.

[2] 李飞. 东方1000MW超超临界等大型供热机组DEH控制及保护设计[J].东方电气评论. 2009, 1.

[3] 陈凤昊, 孙新峰, 沈铁志.首次国产DCS与DEH控制系统一体化在国华宝电一期工程的应用[J]. 工业控制计算机. 2012(05).

[4] 吴公宝. 西门子T3000型DEH在台山1000MW机组应用及问题分析[J]. 河南科技. 2010(12)

[5] 王常力, 罗安. 分布式控制系统（DCS）设计与应用实例[M]. 北京: 电子工业出版社. 2004.

Analysis on the First Application of China-made DEH System in 1000MW Ultra Supercritical Unit

This paper introduces the successful first-time application of the China-made Hollysys HOLLiAS-MACS V6.5.2 control system in Dongfang steam turbine1000MW unit . From the practical function of DEH, taking the configuration logic of DEH as main line, this paper systematically analyzes the basic function of DEH and its work manner. Some problems in debugging process are also analyzed.

China-made DEH; 1000MW unit; Control function; Application practice

B

1003-0492(2015)06-0084-02

TM621.6

胡昌盛（1989-）,男，甘肃平凉人，大专，技术员，从事火力发电厂热工自动化基建、调试、维护工作。