MEH控制系统说明

MEH控制系统说明
1.概述
沧东公司MEH系统为小汽机数字电液控制系统，即利用计算机和液压传动系统实现小汽机正常工况下的转速精确控制和危险工况下的危急遮断功能。

每台机组配备2套MEH控制系统，该系统采用西门子PCS7系统的PLC进行组态，CPU型号为S7-414，该系统无操作画面，通过DCS实现通讯来进行控制。

2.硬件设备
2.1.电源模件
从CUM01和CUM02柜送来两路24VDC电源，该电源给电源模件供电。

其电源模件有两个，冗余工作。

每个电源模件配两个3.6V电池，防止突然断电时程序丢失。

2.2.CPU模件
MEH都使用的是S7-414H型CPU，是冗余配置，正常工作时只有一个处于工作位置，另一个处于备用位置，但同时监视互连的通讯总线数据，一旦发现工作的CPU故障，备用CPU 马上自动启动，这从一定程度上避免了由于硬件故障导致的系统瘫痪。

2.3.通讯模件
CP443-1是连接MEH控制器和工业以态网的通讯卡件，用一根双绞线连接到TXP的OSM 的端口上，使用TCP-IP协议进行通讯
I/O层机架上的通讯卡件IM153-2实现CPU和I/O机架的通讯，使用Profibus-DP协议进行通讯。

2.4.I/O卡件ET200M
ET200M为PCS7的标准化信号模块，支持冗余连接，通过在铝导轨上安装插入式背架总线方便地进行扩展，ET200M通过Profibus DP接口模件IM153-2与CPU进行通讯。

每层机架有主从两个IM153分别与左右两侧的CPU连接，主从对应。

在IM153的后面插入的是
SM331AI、SM332AO、SM321DI、SM322DO各I/O卡件，通过背板总线与IM153进行通讯，支持在线插拔。

另外系统还配有三个计数器模件FM350-2，接收的是三个转速前置放大器（SA、SB、SC）采集来的频率信号，送到CPU中再转化成转速信号。

2.5.转速前置放大器
前置放大器有两个引脚接一路24V电源，两引脚接现场的转速探头，两引脚为输出至计数器。

现场的磁阻发生器送到控制柜的转速脉冲信号为带有尖峰的波形，前置放大器能够将该波形变为方波的波形，输出的信号送至计数器模件。

2.6.伺服卡
接收来自CPU的阀位指令信号和来自就地的LVDT反馈信号，通过两者的比较来控制高、低压调门
2.7.高选卡
高选卡和伺服卡配合工作能够实现两个LVDT反馈的高选功能。

小机低压调门两路LVDT反馈两路高频振荡电压，一路进伺服卡另一路进高选卡，伺服卡将此反馈信号转换成0-10V直流电压，然后送到高选卡中，与高选卡中的另一路反馈信号进行比较取大，将取大信号送回到伺服卡中，伺服卡将信号转换为4-20mA的电流量送到AI 卡件中。

CPU的控制指令送到伺服卡中与阀门反馈进行比较，送出两路-40－40mA指令到伺服阀，两路同时作用于MOOG阀来控制阀门，只要有一组指令阀门就可动作。

2.8.TD型位移传感器变送器
速关阀LVDT通过就地的变送器已经转变4-20mA的信号直接送到AI卡件，控制柜内的变送器无用。

2.9.±15V电源装置
高选卡和伺服卡装置要求使用±15VDC电源，该装置能够将220VAC电源变成±15VDC 电源，为高选卡和伺服卡供电。

3.就地设备
3.1.压力开关
3.1.1.润滑油开关
润滑油压力开关共3台，采用2V3逻辑用来判断润滑油压力低跳闸。

使用美国索尔公司的压力开关，型号为：4NN-EE4-N4-C2A，压力开关定值0.08MPa，安装时采用常闭节点。

3.1.2.速关油开关
速关油压力开关共3台，采用2V3逻辑用来判断速关油压力低跳闸。

使用美国索尔公司的压力开关，型号为：4NN-EE45-N4-C2A，压力开关定值0.15MPa，安装时采用常闭节点。

3.1.3.抗燃油开关
抗燃油压力开关共3台，采用2V3逻辑用来判断抗燃油压力低跳闸。

使用美国索尔公司的压力开关，型号为：101RN-EE3-N4-C1A，压力开关定值6MPa，安装时采用常闭节点。

3.1.4.真空开关
真空压力开关共3台，采用2V3逻辑用来判断真空压力低跳闸。

使用美国索尔公司的压力开关，型号为：54MN-E118-N4-C1A，压力开关定值70kPa，安装时采用常开节点。

3.2.LVDT
3.2.1.速关阀LVDT及其传感器变送器
速关阀只有一支LVDT，LVDT的6根线送到就地传感器变送器，传感器变送器为220VAC 供电，它能够将LVDT的信号转变为4－20mADC的信号送至MEH柜的AI卡件。

3.2.2.低调门LVDT
低压调门为双支LVDT，两个LVDT的6根信号线分别送到MEH柜内的低调门伺服卡和高选卡上。

3.2.3.高调门LVDT
高压调门为双支LVDT，两个LVDT的6根信号线分别送到MEH柜内的高调门伺服卡和高选卡上。

3.3.伺服阀
伺服阀也叫MOOG阀，通过接收来自伺服卡的两路-40－40mADC的信号来控制进油或放油。

两路指令信号为冗余信号，只要有一路正常工作即可。

3.4.电磁阀
3.4.1.启动油电磁阀
3.4.1.1.启动油电磁阀电源为110VDC，机组正常运行时失电
3.4.1.2.启动油电磁阀和速关油电磁阀配合可以实现小汽机挂闸
⏹首先速关油电磁阀和启动油电磁阀同时带电，建立启动油
⏹15秒钟以后速关油电磁阀失电，建立速关油，通过溢流阀的限压作用使速关油压高于
启动油压约0.5Bar，使速关阀缓慢开启
⏹60秒后启动油电磁阀失电，启动油与回油导通，只剩下了速关油，则速关阀完全开启
⏹注：速关油电磁阀失电时建立速关油，启动油电磁阀带电时建立启动油
3.4.2.速关油电磁阀
速关油电磁阀电源为110VDC，机组正常运行时失电
3.4.3.跳闸电磁阀
跳闸电磁阀有两个，电源为110VDC，机组正常运行时失电，两个跳闸电磁阀任意一个带电，则小汽机跳闸
3.4.4.试验电磁阀
试验电磁阀有一个，电源为110VDC，机组正常运行时失电。

设置试验电磁阀目的是检验速关阀动作的可靠性，电磁阀带电后使速关阀向关方向运动，达到80％或在试验60s后，电磁阀失电。

3.5.速关阀行程开关
速关阀有开关行程开关各一个。

3.6.磁阻发送器
就地共安装有4个磁阻发送器，其中一个送到就地转速表，另外3个送到MEH控制柜的转速前置放大器。

3.7.轴位移传感器
3个轴位移传感器，定值为800um。

探头型号：330104-00-07-10-02-00，延伸缆型号：330130-040-00-00，前置器型号：330180-51-00。

3.8.振动探头
振动探头分汽泵振动和小汽机振动探头两种。

汽泵振动定值为：125um，探头型号：330103-11-19-10-02-00，延伸缆信号：330130-040-00-00，前置器型号：330180-50-00。

小汽机振动定值为：80um，探头型号：330106-05-30-10-02-00，延伸缆型号：
330130-040-00-00，前置器型号：330180-51-00。

3.9.高、低调门LVDT调试步骤
3.9.1.将伺服卡送高选卡的信号线解掉
3.9.2.使用万用表测量伺服卡端子5B/2B，调整伺服卡的零点旋钮Z使输出为0.2伏。

3.9.3.使用万用表测量高选卡端子3C/4C（或伺服卡端子3C/4C），调整高选卡的零点旋钮Z
使输出为0.2伏
3.9.
4.就地用信号发生器在伺服阀上加8mA左右的直流电流信号，使阀门全开，调整高选卡和
伺服卡的满度旋钮S使前置器输出为9.8伏。

3.9.5.恢复伺服卡送高选卡的接线。

调整时注意使高选卡和伺服卡前置器的输出有一个0.03伏左右的偏差量，防止切换频繁。

5.外部信号
6.控制逻辑
6.1.小机ETS条件
6.1.1.润滑油压力低2V3，定值0.08MPa
6.1.2.抗燃油压力低2V3，定值6MPa
6.1.3.转速大于300rpm时速关油压力低2V3，定值0.15MPa
6.1.4.排汽压力高2V3，定值70kPa
6.1.5.轴位移大，定值800um
6.1.6.小机前后轴承振动大，定值80um
6.1.
7.汽泵前后轴承振动大，定值125um
6.1.8.电超速，定值5900rpm
6.1.9.机械超速，定值6550rpm
6.1.10.MFT
6.1.11.除氧器水位低，定值600mm
6.1.12.DCS跳闸
6.1.12.1.前置泵跳闸
6.1.12.2.流量低于255t/h且再循环开度小于60％，延时20秒
6.1.12.3.汽泵径向轴承温度大于100°C，推力轴承温度大于110°C，小机推力和径向
轴承温度大于120°C。

6.1.13.手动打闸（通讯测点）
6.2.小汽机工作方式
6.2.1.手动方式
6.2.1.1.投入条件
6.2.1.1.1.手动方式按钮
6.2.1.1.2.PID入口偏差大
6.2.1.1.3.转速信号故障
6.2.1.1.4.小机ETS
6.2.1.1.5.参考指令和实际转速偏差大于1000rpm
6.2.1.2.退出条件
6.2.1.2.1.投入转速自动方式
6.2.1.3.在手动方式下，只能通过（MAN VLV CTRL）按钮来手动设定阀位，但此时设定的值
为PID调节器的出口值，是一个代表流量的数值，而不是阀位设定，此种方式一般
是不用的
⏹注：参考指令和实际转速做偏差后进入PID调节器进行运算，输出值为此时所需要的蒸
汽流量，再经过流量－阀位函数后转变为实际阀位指令（4－20mA）。

当PID输出50％时，对应低调门开度为100％，PID输出50％时开始打开高调门。

6.2.2.转速自动方式
6.2.2.1.允许投入条件
6.2.2.1.1.速关阀已开或速关阀阀位大于80％
6.2.2.1.2.速关油压力不低
6.2.2.2.投入条件
6.2.2.2.1.转速自动按钮
6.2.2.2.2.超速试验投入
6.2.2.2.3.锅炉自动条件不满足
6.2.2.2.4.DCS转速指令和参考指令偏差大于500rpm（即锅炉自动条件不符合）
6.2.2.3.切除条件
6.2.2.3.1.锅炉自动投入
6.2.2.3.2.手动方式投入
6.2.2.4.在转速自动方式下，MEH接收来自通讯的目标指令和升速率指令，根据升速率指令
和计算出的升速率取小后作为实际升速率，并且每个计算周期都累加到当前的参考
指令上去，形成参考指令。

则参考指令逐渐趋近于目标指令，最终使两者平衡。

同
时可以按转速升、转速减按钮调整转速，每发一个脉冲，可以使目标指令和参考指
令同时增加或减少一转。

6.2.2.5.在转速自动方式下投入GO按钮，则参考指令中的rate为正常值，但如果按HOLD
按钮后，rate则为0，逻辑中限制的最大升降速率为1500rpm。

当目标指令和参考
指令有偏差时，点击GO按钮，则参考指令开始变化，同时带动实际转速变化。

当
点击HOLD时，则参考指令保持不变。

当最终目标指令和参考指令一致时，自动切
为HOLD状态。

6.2.2.6.如果在HOLD状态下，按转速增减按钮，HOLD自动变为GO状态，在投入锅炉自动
前一直为转速自动状态。

⏹转速自动方式时，由运行人员设定目标指令，通过点击GO按钮使参考指令跟随目标指
令变化，参考指令和实际转速通过PID调节器后形成流量指令，流量指令最终变成阀位指令控制高低调门的开启和关闭，DCS转速指令跟踪参考指令。

6.2.3.锅炉自动方式
6.2.3.1.投入条件
6.2.3.1.1.手动按钮
6.2.3.1.2.在转速自动方式下
6.2.3.1.3.未进行超速试验
6.2.3.1.4.参考指令和DCS转速指令偏差小于2000rpm
6.2.3.1.5.参考指令、目标指令、实际转速在1000－5600rpm之间
6.2.3.1.6.DCS转速指令大于1000rpm
6.2.3.1.
7.速关阀已开
6.2.3.1.8.无ETS条件
6.2.3.1.9.无转速故障
6.2.3.2.退出条件
6.2.3.2.1.锅炉自动条件不满足
6.2.3.2.2.参考指令和DCS转速指令偏差大于2000rpm
6.2.3.2.3.转速自动按钮
6.2.3.2.4.手动按钮
6.2.3.2.5.超速试验投入
6.2.3.3.锅炉自动投入后，可以在给水总貌图上输入DCS转速指令，MEH通过硬接线接收该
DCS转速指令，并转化为参考指令，参考指令和实际转速通过PID调节器后形成流量
指令，流量指令最终变成阀位指令控制高低调门的开启和关闭。

目标指令跟踪参考指
令。

6.2.3.4.当DCS投入给水自动后，DCS转速指令由给水系统进行控制。

给水自动通过汽包水
位偏差生成DCS转速指令。

6.3.速关阀试验按钮
为检验速关阀功能动作的可靠性，需要使用速关试验电磁阀进行验证。

当电磁阀带电后，速关阀朝关方向运动，达到80%阀位或60s后，电磁阀失电。

许用试验压力P1=0.67MPa，实际试验压力P2可以从压力表读到，若P2大于P1，则证明阀杆部分结盐或油缸部分结垢，需要再次试验。

6.4.清除最大转速按钮
在运行过程中，能够计算小机的最大转速显示到画面上，该按钮可以清除最大转速记录。

6.5.超速试验
6.5.1.电超速试验
点击电超速按钮，小机就可以做电超速试验，该试验能够闭锁机械超速试验，点击正常按钮可以恢复正常
6.5.2.机械超速试验
点击机械超速按钮，小机就可以做机械超速试验，该试验能够闭锁电超速试验，点击正常按钮可以恢复正常。