华能南京电厂320MW机组汽轮机控制系统改造_沙友平

同期条件满足后 , DEH 可接受电气自动同期或控 制台手动同期信号实现同期并网 , 并网后自动进入起 始负荷 工况 并带负 荷至一 定值(根 据启动 热状态 决 定)。
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图 1 网络结构
(2)阀位工况 阀位控制为手动开环控制 , 主要 用于自动控制条件不满足的工况 , 也是一种后备操作 手段 。 运行员可通过手操盘“增加” 、“减少”键 , 或通过 CRT 设置阀位目标值 、阀位变化率来直接控制调速汽 门开度 。
(3)功率工况 设计有功率反馈闭环控制回路进 行功率调节 。 运行员可通过 CRT 设置负荷目标和负 荷变化率来改变机组负荷 。
(4)保压 1 工况 设计有主汽压反馈闭环控制回 路进行主汽压控制 , 以维持机前压力稳定 。 运行员可 通过 C RT 设置主汽压目标值来改变主汽压力 。压力 定值也可由运行员选择 , 自动设定(根据负荷 压力曲 线自动改变定值)。
技术交流
由试验结果可知 , 叠加 5 000 次的疲劳循环 , 即在 5 000 次起停或负荷发生较大变化的条件下 , 材料的变 形仍以蠕变为主 , 可以通过纯蠕变变形的特征描述以 蠕变为主体的蠕变疲劳交互作用的形变规律 , 疲劳对 蠕变的影响仅在于变形幅度 、速度和各变形阶段的时 间比例 。在试验时间 、周次内 , 上保载时间对蠕变疲劳 交互作用下材料的变形行为影响较大 , 上保载时间延 长 , 蠕变变形量增加 , 但随着保载时间的延长 , 将向纯 蠕变方向发展 。 可见 , 对运行后的 F 11 钢主蒸汽管道 , 用纯蠕变断裂模式进行寿命评估是符合实际的 。
2 主要功能
2 .1 电调/ 液调切换 保留原电调 、液调并存的运行方式 , 运行员可通过
C RT 或辅操盘进行切换 。 电调故障时可自 动切至液 调方式 , 并有首出记忆供运行员参考 , 待故障消除后可 由运行员手动切回电调方式运行 。 由液调切至电调方 式时可自动根据当前情况选择合适的运行工况 。
2 .4 DEH 的试验功能 设计有超速试验 、离线阀门试验和在线阀门试验 。
2 .5 自启动(AT C) 根据机组启动热状态(冷态 、温态 、热态 、极热态),
按照汽轮机制造厂推荐的并经过 现场修正的启 动曲 线 , 自动设定升速率 、暖机转速和时间 , 可实现汽机从 冲转至 3 000 r/ min 定速的自启动过程 。 在此自动升 速过程中 , 运行人员可随时退出 , 进入汽机自动控制方 式。
M 集散型 控制系统 的机组 级通讯 网络 , 该网 络采用 FDDI 光纤数据网络 , 具有高传输速率 、高可靠性 、实时 性强等特点 。DEH 的 OPC 和 AUT 2 个控制器是 100 M 光纤网上的 2 个独立节点 。
1 .4 辅助手操盘 在集控室的操作台上安装 1 块辅助手操盘 , 以便
改造的范围主要是原 DEH 的电调部分 , 保留原有 的液压系统 、电 液接口驱动部套等 , 原有的电调 、液调 并存的运行方式不变 , 控制系统采用与 DCS 系统一致的 日立 HIACS 5000M 系统 。 国电热工研究院承担整个 系统的设计 、组态 、联调及现场调试工作 。 改造后系统 于 2002 年 1 月 14 日在现场正式投运 。
1 .2 模件 DEH 系统配置了 2 对控制器模件 :OPC 和 AUT ,
它们是 HIACS 5000M 系统通讯光纤网上的 2 个独 立节点 , 配置有 H IACS 5000M 通用 I/O 模件 14 块 和用于汽轮机控制的专用 I/O 模件 9 块 。
1 .3 网络结构 如图 1 所示 , μ΢ Net work 100 是 H IACS 5000
(7)切分工况 切分工况条件满足后由运行员手 动投入 , 系统按一定的升压速率关闭调速汽门 , 当压力 升至一定值后自动转为保压 1 工况 。
(8)反切分工况 反切分工况条件满足后由运行 员手动投入 , 系统按一定的降压速率开启调速汽门 , 当 调速汽门开度大于一定值后自动转为阀位工况 。
(9)一次调频 运行员可选择一次调频的投入或 切除 。 一次调频投入时 , 当汽机转速与额定转速偏差 大于设置的死区时一次调频动作 , 频率调整给定按不
(2)众多工况的无扰切换 考虑到俄供机组的特
图 2 阀位平衡
(4)机炉协调控制及 AGC 设计为以汽机跟踪为
基础的 协调控 制系 统,
DEH 协 调调节 器调 节汽
轮机前压力 , 同时接收锅
炉 MCS 发出的 CCS 负荷 设定指令 , 利用锅炉蓄热
加快功率响应 , 如图 3 所
示 。在大量试验的基础
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等率随汽机转速变化而变化 。
2 .3 DEH 的保护功能 为保证汽轮机运行的安全性 , 设计的 DEH 保护功
能主要有 :(1)103 %超速保护 ;(2)甩负荷预警保护 ; (3)强关调速汽门保护(分为 750 mA 和 1 000 mA 强 关调速汽门);(4)调节级压力 >Max(闭锁增负荷); (5)两 侧 调 门 开足 (闭 锁增 负 荷);(6) DEH 跳 闸 (110 %超速保护 、保护系统停机指令等)。
殊性和电厂运行 、维护人员的习惯 , 在设计中保留了原 DEH 的转速工况等 8 种工况 。 因工况众 多 , 切换 、跟 踪比较复杂 , 故充分考虑了运行及事故过程中可能出 现的各种情况 , 为各工况均设计了严密的切换逻辑和 控制 、跟踪回路 , 并在出厂前联调和启动前联调过程中 做了大量的试验 , 保证了各运行工况的无扰切换 , 为机 组一次启动成功和顺利投入商业运行奠定了基础 。
(2)1000 mA 强关调门 配 置切换继电器 , 常闭接点通过正 常控制电流至电液转换器 , 常开 接点连接 1 000 mA 保护回路 。 1 000 mA 保护回路单独配置了 48 V 电源和串联限流电阻 , 与电 液转换器控 制线圈内 阻形成 回 路。
(3)电/ 液调切换 除 了在 DEH 系统正常运行时 , 通过运行 员手 动 和联 锁 逻 辑进 行 电/ 液调 切 换 外 , 还 设 计 了 DEH 系统 24 V 或 48 V 电 源失 去 、OPC 或 AUT 双 CP U 全故障时 , 通过继电器回路切至液调的功能 。
上 , 对压 力和功率在调节
中所占 的 比例 以 及调 节
器参数 本 身进 行 了细 致
的整定 , 使得机炉协调控
制和 AGC 获得了良好的
调节品质 。
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图 3 协调控制
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图 5 不同最小应力下材料的变形行为 (上保载时间 120 s)
图 6 不同保载时间下材料的变形行为
2 .2 电调方式下的基本控制功能 在电调方式下设计有 8 种运行工况 :转速工况 、阀
位工况 、功率工况 、保压 1(包含 RB)工况 、保压 2 工 况 、切分工况 、反切分工况和协调工况 , 以下简单介绍 各工况下的基本控制功能 。
(1)转速工况 控制汽机冲转 、暖机和同期并网 过程 。 分为运行员自动和自启动(ATC)2 种方式 。 在 运行员自动方式时 , 运行员可设置目标转速和升速率 控制汽轮机冲转和暖机 ;AT C 方式时 , 根据 汽机启动 状态自动设置目标转速和升速率控制汽轮机冲转和暖 机 。 具有自动快速冲过临界转速区和防止目标转速误 设在临界转速区内的功能 。
进行紧急异常工况 或 DEH 系统故障时 的后备操作 。 盘上有 4 个数字显示表 , 8 个显示表量纲状态灯 , 2 个 钥匙开关 , 9 个带灯按钮(其中“强关调门”按钮带盖)。
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1 .5 保护接口 (1)超速保护 超速保护板
驱动继电器 , 将超速保护跳闸信 号送汽机保护系统和 SOE 。
(5)保压 2 工况 保压 2 是 一种特殊 的压力工 况 。在协调工况下 , 主汽压降至一定值时自动进入该 工况 。 运行员可手动调整主汽压目标值 , 当主汽压大 于一定值后 , 运行员可切换至“保压 1”工况 。
(6)协调工况 协调工况是把锅炉和汽轮机作为 1 个整体进行控制 , 由机炉共同完成稳定运行和满足 电网负荷变动的要求 。
1 硬件构成
1 .1 机柜 DEH 系统包含 3 个机柜 , 其中 1 个是专用测量和
驱动卡柜(与 HIACS 5000M 系统第 1 排机柜电源变 压器共用), 另 2 个是 DEH 模件和接口柜 。
(1)1 号柜 专 用测量 和驱动 卡柜 , 安装 有 :1) LVDT 变送器 , 内有 20 块 R 02 系列变送器 , 包含 3 个 机架 , 每个机架有 1 块 R 02 电源卡 ;2)电液转换器功 放板 , 为南京电厂专门设计的模拟电子板 , 将 DEH 输出
(3)阀位指 令与阀位反 馈采用软 件平衡 利用 OPC 控制器的快速性(10 ms), 在 OPC 控制器中实现 阀位指令与阀位反馈的软平衡(图 2)。 由于采用软件 平衡 , 所以能够根据甲 、乙侧阀门控制特性的差异 , 灵 活地设置不相同的非线性补偿和增益 , 使阀门随动控 制获得最佳的快速性和稳定性 , 从而提高了整个系统 的调节品质 。从试验及现场投运情况看效果良好 。
利。 DEH 系统与 DCS 采用一体化控制 , 系统 设计与
DCS 紧密联系 , 如机炉协调控制 、RB 等功能均充分利 用一 体化 控 制思 路 , 使 这 些 功能 更 加 完善 和 合理 。 DEH 与 DCS 设计思路 、监 控画面 、历 史记录 、趋 势等 均完全一体 , 为电厂运行及维护人述
华能南京电厂 1 号机组 DEH 控制系统选用成熟 可靠的硬件及软件系统 , 采用先进完善的设计方法 , 自 改造后投运以来运行情况良好 , 完全能够满足汽轮发 电机组对控制系统安全 、可靠 、快速反应的要求 。 它具 有以下特点 :
(1)DEH 系统与机组 DCS 采用一体化选型 、一体 化控制 DEH 系统的硬件部分与机组 DCS 采用一体 化选型 , DEH 的控制器为 DCS 光环网的 2 个节点 , 所 以能与 DCS 实现真正的数据共享 , 系统间通讯信号方 便 、可靠 。DCS 的任一操 作员站均可对 DEH 系 统进 行监控 , 冗余度高 , 大大提高系统的可靠性 。 另外 , 一 体化选型也为电厂的日常管理和维护提供了极大的便