一、概述
新疆眾和2×150mw熱電聯(lián)產工程#1、#2汽輪機是超高壓、一次中間再熱、雙缸（高中壓合缸）、雙排汽、直接空冷抽汽凝汽器汽輪機組，由南京汽輪電機（集團）有限責任公司制造。汽輪機數字電液控制系統(tǒng)deh是電站汽輪發(fā)電機組*的組成部分，是汽輪機啟動、停止、正常運行和事故工況下的調節(jié)控制器。deh系統(tǒng)通過控制汽輪機主汽門和調門的開度，實現(xiàn)對汽輪機的轉速、負荷、壓力等的控制。本文從deh系統(tǒng)軟、硬件的配置情況、工作原理、實現(xiàn)功能等方面介紹其在新疆眾和2×150mw熱電聯(lián)產工程中的應用。
二、deh控制系統(tǒng)配置
deh控制系統(tǒng)采用英維斯公司的nt6000v3分散控制系統(tǒng)的硬件平臺。
軟、硬件配置：deh系統(tǒng)配置兩臺deh控制機柜，一臺操作員站，一臺工程師站，一臺彩色噴墨打印機；配置一對冗余的dpu（km940）及km系列io卡件。冗余dpu分別通過冗余的數據高速公路與操作員站和工程師站相連，完成操作指令、基本控制數據、組態(tài)信息的通訊。
操作員站是運行人員進行操作、監(jiān)視系統(tǒng)運行的人機接口。操作員站上安裝了系統(tǒng)操作及畫面顯示等軟件，為操作員提供基于lcd的控制操作、圖形顯示及報警監(jiān)視。操作員站上可以顯示以下幾個方面的內容：模擬流程和總貌顯示，實時數據顯示，控制狀態(tài)顯示，運行參數實時趨勢顯示，控制流程實時顯示，報警狀態(tài)顯示等。系統(tǒng)顯示各測點的實時變化趨勢曲線及歷史曲線，用戶可以根據歷史數據分析過程趨勢，追逐故障，歸檔過程數據，監(jiān)控生產效率，維護設備。報警功能供運行人員和測試維護人員觀察了解系統(tǒng)中各測點和工作狀態(tài)和報警情況，當有報警發(fā)生時，在畫面的左上方始終閃爍顯示報警信息，報警程序界面的屏幕顯示項共有八項，它們是：報警時間、報警日期、報警類型、所處狀態(tài)、測點名稱、側點名稱描述、報警數值。
工程師站是于工程師設計、組態(tài)、調試、監(jiān)視系統(tǒng)的工具。工程師站和操作員站軟硬件配置基本相同，工程師站配置一臺打印機，用于畫面及歷史曲線的打印輸出。操作員站與工程師站在系統(tǒng)中*互為備用，它們之間的差別僅在于，為保證操作員站始終運行于deh軟件下，防止無關人員對系統(tǒng)進行更改，操作員站與工程師站分別設有權限，只有以不同的身份和密碼登陸，才能進入相應級別。操作員級別可對deh進行控制操作，工程師級別除了操作員級別外，可對deh系統(tǒng)進行組態(tài)、修改。系統(tǒng)管理員級別開放所有的安全區(qū)和操作權限。
網絡結構：deh系統(tǒng)采用2路冗余的以太網口，*層控制網絡（elin）連接dpu和mmi站，也稱為數據高速公路。采用符合ieee802.4協(xié)議的令牌冗余工業(yè)100m以太網，通訊協(xié)議為tcp/ip，通訊介質為超五類雙絞線，通過網絡交換機連接；第二層網絡為實時i/o通訊網絡，連接dpu及其所屬的i/o站，i/o網絡為通用的profibus-dp，profibus-dp專門為控制器與分散i/o之間進行通訊而設計，即可滿足高速傳輸，又簡單實用、可靠性強，傳輸速率為0.5m~2mbps。
電源配置：每個deh機柜需要兩路交流220v/10a，50hz的單相電源和一路直流220v/2a電源，兩路交流電源互為備用，任何一路電源的故障均不會導致系統(tǒng)的任一部分失電。任一路電源故障都會報警，并自動切換到另一路工作。直流220v電源主要用于一個掛閘電磁閥，兩個opc電磁閥和四個ast電磁閥的驅動電源。交、直流電源均由dcs電源柜提供。
三、工作原理
deh應用的150mw汽輪機組它由兩只高壓主汽閥、四只高壓調節(jié)閥控制高壓進汽，兩只中壓主汽閥和兩只中壓調節(jié)閥控制中壓進汽。以多功能處理器（mfp）為核心的deh控制系統(tǒng)，采集機組的轉速、功率、汽壓等有關參數后，經過分析、鑒定、計算，控制電液伺服閥，通過油動機分別使四只高壓調節(jié)閥按啟動、運行要求工作。液壓動力油以磷酸脂抗燃油為工質，工作油壓14.5mpa，由集裝式抗燃油箱供油。
本機組啟動方式為高、中壓缸聯(lián)合啟動。升速和升負荷過程由deh實現(xiàn)轉速和負荷的閉環(huán)控制。升速過程中，目標轉速設定后，給定轉速將按啟動曲線逐漸增加。deh把實際轉速與給定轉速相比較，經過pi校正后得到閥位設定值，再經電氣凸輪（閥門流量曲線）修正后得到調節(jié)閥位置指令，從而控制各閥門開度使機組平穩(wěn)升速；需要暖機時，給定轉速保持不變；過臨界轉速時，自動提高升速率；并網后，升負荷過程中，目標功率設定以后，給定功率將按啟動曲線逐漸增加，deh把實際功率與給定功率相比較，經過pi校正后得到閥位設定值，經過電氣凸輪（閥門流量曲線）修正后得到各調節(jié)閥閥位指令，從而控制各閥門開度，使機組平穩(wěn)升負荷；機組啟動結束后穩(wěn)定運行時，宜采用噴嘴調節(jié)方式，即高壓調節(jié)閥順序開啟，以減少處于節(jié)流狀態(tài)下的閥門個數，提高熱效率；在啟動過程中，為保證機組全周進汽，減少熱應力，宜采用節(jié)流配汽方式，即所有閥門同步開啟。實現(xiàn)這兩種配汽方式間的轉換，稱為閥門管理。deh可接受指令，2分鐘左右完成上訴轉換。
超速控制：deh具有超速控制功能，當發(fā)電機甩負荷以后，汽輪機轉速將很快飛升，正常的轉速調節(jié)回路很難將轉速控制在保護系統(tǒng)動作轉速以下。因此，甩負荷后，deh接受油開關跳閘信號，通過各調節(jié)閥油動機的快關電磁閥快速關閉高、中壓調節(jié)汽閥，以抑制機組轉速的zui大動態(tài)飛升，經過2s左右各電磁閥復位，由正常轉速回路進行調節(jié)。若甩負荷后油開關跳閘信號沒有發(fā)出，deh還設有103%超速預警控制，即當汽輪機轉速超過103%額定轉速（3090r/min）時，deh發(fā)出指令到各調節(jié)閥油動機的快關電磁閥，快速關閉高、中壓調節(jié)汽閥。當轉速低于103%額定轉速時，各電磁閥復位，轉入正常轉速回路調節(jié)。
超速保護：deh具有超速保護功能，即當機組轉速超過110%額定轉速（3300r/min）時，deh發(fā)出110%超速停機信號，同時作用到ast遮斷電磁閥，關閉高、中壓主汽閥及調節(jié)汽閥，切斷機組進汽，實現(xiàn)停機。
deh系統(tǒng)圖見下圖：
供油系統(tǒng)：高壓抗燃油供油系統(tǒng)采用集裝式抗燃油箱供油，它配置兩臺柱塞式油泵，一臺工作，一臺備用，向伺服系統(tǒng)提供14.5mpa的工作油，當壓力低于11.2mpa時，備用泵自動啟動。為保證油動機快速動作時補充工作油，系統(tǒng)配有一臺10l高壓皮囊式蓄能器。為保證油泵潔凈，配有一臺高精度的濾油器，過濾精度達到3μm。油再生循環(huán)泵可使油經過油再生裝置，除去油中的水份和雜質。為使高壓油工作在40±2.5℃，設有油加熱器和冷卻器，當油溫高或低時將發(fā)出報警。主油箱的容積為900l，裝有浮子式液位計，具有高高、高、低、低低的油位報警功能。
執(zhí)行機構：液壓控制系統(tǒng)具有兩種類型的執(zhí)行機構：兩位執(zhí)行機構和連續(xù)執(zhí)行機構。高中壓主汽閥油動機為兩位執(zhí)行機構，主要由油缸、泄荷閥、試驗電磁閥組成。當汽輪機發(fā)生危急情況時自動停機危急遮斷油（ast油）母管失壓后，卸荷閥在壓力油的作用下快速打開，迅速卸去高壓主汽閥油動機活塞下腔的壓力油，則主汽門在彈簧力的作用下迅速關閉。試驗電磁閥帶電時油動機關閉速度較慢，從而可以通過該電磁閥作閥門活動試驗。高、中壓主汽閥油動機上裝有全開全關的行程開關。高、中壓調節(jié)閥油動機為連續(xù)執(zhí)行機構。從deh來的控制信號通過伺服閥去操作各自油動機，按運行需要開大或關小調節(jié)閥，裝在油動機上的線性差動位移傳感器lvdt給出閥位反饋信號，在deh中取得平衡后維持閥門靜止。油動機由油缸、伺服閥、液壓集成塊、lvdt、快泄閥和電磁閥組成。伺服閥為雙線圈，一個線圈故障時，仍可可靠工作，失電時，能使油動機關閉。lvdt的零點和幅值可在線校驗。電磁閥接受機組遮斷信號或超速信號快速關閉汽閥。在汽機左右兩側配有一套高、低壓蓄能器，高壓蓄能器容量各為2×40l，低壓蓄能器容量各為2×10l。
高壓遮斷系統(tǒng)：高壓遮斷系統(tǒng)由opc、ast電磁閥組成。遮斷插裝閥動作可分別關閉主汽閥和調節(jié)閥。由兩個并聯(lián)布置的超速保護電磁閥（20-1、2/opc）及兩個逆止閥和相關表記組成超速保護（opc）電磁閥的組件。它們是由deh控制器的opc部分所控制，正常運行時兩個opc電磁閥是失電關閉的，封閉了opc母管的泄油通道，使高壓調節(jié)汽閥執(zhí)行機構活塞桿的下腔建立起油壓；當汽輪機運行轉速超過103%額定轉速時，deh控制系統(tǒng)opc控制器發(fā)出動作信號，這兩個電磁閥就被勵磁打開，使opc母管油經無壓回油管排至eh油箱。這樣相應的調節(jié)閥伺服執(zhí)行機構上的卸載閥就快速開啟，使各高、中壓調節(jié)閥迅速關閉。四個串并聯(lián)布置的ast電磁閥（20-1、2、3、4/ast）是由ets系統(tǒng)控制的，正常運行時這四個ast電磁閥是得電關閉的，封閉了ast母管的泄油通道，使主汽門執(zhí)行機構和調節(jié)閥門活塞桿的下腔建立起油壓，使機組發(fā)生危急情況時，ast信號輸出，這四個電磁閥就失電打開，使ast母管油經無壓回油管路排至eh油箱。這樣主汽閥執(zhí)行機構和調門執(zhí)行機構上的卸荷閥就快速打開，使各個汽門快速關閉。四個ast電磁閥布置成串并聯(lián)方式，其目的是為了保證汽輪機運行的安全性可靠性，20-1/ast和20-3/ast、20-2/ast和20-4/ast每組并聯(lián)連接，這樣在汽輪機危急遮斷時每組中只要有一個電磁閥動作，就可以將ast母管中的壓力油泄去，進而保證汽輪機的安全，這樣設計，可以保證ast電磁閥既能防止“拒動”又能防止“誤動”。在復位時，兩組電磁閥組的電磁閥，只要有一組關閉，就可以使ast母管中建立起油壓，使汽輪機具備起機的條件。ast油和opc油是通過ast電磁閥組件上的兩個逆止閥隔開的，這兩個電磁閥被設計成：當opc電磁閥動作時，ast母管油壓不受影響；當ast電磁閥動作時，opc母管油壓也失去。
低壓遮斷系統(tǒng)：當轉速升到110~112%額定轉速時，主軸上的兩個危急遮斷器擊出，打在危急遮斷油門的撐鉤上，使危急遮斷油門掉閘，放掉通往隔膜閥上方的一次安全油，隔膜閥向上動作，卸掉高壓系統(tǒng)中的ast油壓，使所有的主汽閥和調節(jié)閥關閉，切斷進汽，實現(xiàn)停機。
高壓遮斷系統(tǒng)和低壓遮斷系統(tǒng)，用隔膜閥聯(lián)接起來。
四、實現(xiàn)功能
deh控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：
1.自動掛閘；
2.整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關系；
3.啟動前控制；
4.轉速控制；
5.負荷控制（并網帶初負荷、負荷反饋控制、一次調頻、ccs控制、負荷限制、快減負荷、閥位限制、快減負荷、閥位限制）；
6.主汽壓力控制；
7.主汽壓力低保護；
8.抽汽控制；
9.背壓控制；
10.單/多閥控制；
11.超速控制；
12.在線試驗；
13.eh設備控制；
14.atc汽機自啟動。
五、結束語
deh控制系統(tǒng)的投入，使機組能夠穩(wěn)定、快速地響應機組負荷指令變化，提高了轉速、壓力、負荷控制精度,保證了機組的安全、穩(wěn)定運行。