一、概述
　　
　　新疆眾和2×150MW熱電聯(lián)產(chǎn)工程#1、#2汽輪機(jī)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(jī)組，由南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司制造。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH是電站汽輪發(fā)電機(jī)組*的組成部分，是汽輪機(jī)啟動、停止、正常運行和事故工況下的調(diào)節(jié)控制器。DEH系統(tǒng)通過控制汽輪機(jī)主汽門和調(diào)門的開度，實現(xiàn)對汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)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(chǎn)工程中的應(yīng)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(jī)柜，一臺操作員站，一臺工程師站，一臺彩色噴墨打印機(jī)；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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、組態(tài)信息的通訊。
　　
　　操作員站是運行人員進(jìn)行操作、監(jiān)視系統(tǒng)運行的人機(jī)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(nèi)容：模擬流程和總貌顯示，實時數(shù)據(jù)顯示，控制狀態(tài)顯示，運行參數(shù)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(jù)歷史數(shù)據(jù)分析過程趨勢，追逐故障，歸檔過程數(shù)據(jù)，監(jiān)控生產(chǎn)效率，維護(hù)設(shè)備。報警功能供運行人員和測試維護(hù)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(dāng)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(cè)點名稱描述、報警數(shù)值。
　　
　　工程師站是于工程師設(shè)計、組態(tài)、調(diào)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(jī)，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(guān)人員對系統(tǒng)進(jìn)行更改，操作員站與工程師站分別設(shè)有權(quán)限，只有以不同的身份和密碼登陸，才能進(jìn)入相應(yīng)級別。操作員級別可對DEH進(jìn)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(jìn)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(quán)限。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：DEH系統(tǒng)采用2路冗余的以太網(wǎng)口，*層控制網(wǎng)絡(luò)（ELIN）連接DPU和MMI站，也稱為數(shù)據(jù)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(wǎng)，通訊協(xié)議為TCP/IP，通訊介質(zhì)為超五類雙絞線，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接；第二層網(wǎng)絡(luò)為實時I/O通訊網(wǎng)絡(luò)，連接DPU及其所屬的I/O站，I/O網(wǎng)絡(luò)為通用的Profibus-DP，Profibus-DP專門為控制器與分散I/O之間進(jìn)行通訊而設(shè)計，即可滿足高速傳輸，又簡單實用、可靠性強(qiáng)，傳輸速率為0.5M~2Mbps。
　　
　　電源配置：每個DEH機(jī)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(dǎo)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(qū)動電源。交、直流電源均由DCS電源柜提供。
　　
　　三、工作原理
　　
　　DEH應(yīng)用的150MW汽輪機(jī)組它由兩只高壓主汽閥、四只高壓調(diào)節(jié)閥控制高壓進(jìn)汽，兩只中壓主汽閥和兩只中壓調(diào)節(jié)閥控制中壓進(jìn)汽。以多功能處理器（MFP）為核心的DEH控制系統(tǒng)，采集機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率、汽壓等有關(guān)參數(shù)后，經(jīng)過分析、鑒定、計算，控制電液伺服閥，通過油動機(jī)分別使四只高壓調(diào)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(zhì)，工作油壓14.5Mpa，由集裝式抗燃油箱供油。
　　
　　本機(jī)組啟動方式為高、中壓缸聯(lián)合啟動。升速和升負(fù)荷過程由DEH實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的閉環(huán)控制。升速過程中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定后，給定轉(zhuǎn)速將按啟動曲線逐漸增加。DEH把實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速相比較，經(jīng)過PI校正后得到閥位設(shè)定值，再經(jīng)電氣凸輪（閥門流量曲線）修正后得到調(diào)節(jié)閥位置指令，從而控制各閥門開度使機(jī)組平穩(wěn)升速；需要暖機(jī)時，給定轉(zhuǎn)速保持不變；過臨界轉(zhuǎn)速時，自動提高升速率；并網(wǎng)后，升負(fù)荷過程中，目標(biāo)功率設(shè)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(jīng)過PI校正后得到閥位設(shè)定值，經(jīng)過電氣凸輪（閥門流量曲線）修正后得到各調(diào)節(jié)閥閥位指令，從而控制各閥門開度，使機(jī)組平穩(wěn)升負(fù)荷；機(jī)組啟動結(jié)束后穩(wěn)定運行時，宜采用噴嘴調(diào)節(jié)方式，即高壓調(diào)節(jié)閥順序開啟，以減少處于節(jié)流狀態(tài)下的閥門個數(shù)，提高熱效率；在啟動過程中，為保證機(jī)組全周進(jìn)汽，減少熱應(yīng)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(zhuǎn)換，稱為閥門管理。DEH可接受指令，2分鐘左右完成上訴轉(zhuǎn)換。　　超速控制：DEH具有超速控制功能，當(dāng)發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷以后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速將很快飛升，正常的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路很難將轉(zhuǎn)速控制在保護(hù)系統(tǒng)動作轉(zhuǎn)速以下。因此，甩負(fù)荷后，DEH接受油開關(guān)跳閘信號，通過各調(diào)節(jié)閥油動機(jī)的快關(guān)電磁閥快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥，以抑制機(jī)組轉(zhuǎn)速的zui大動態(tài)飛升，經(jīng)過2S左右各電磁閥復(fù)位，由正常轉(zhuǎn)速回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。若甩負(fù)荷后油開關(guān)跳閘信號沒有發(fā)出，DEH還設(shè)有103%超速預(yù)警控制，即當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過103%額定轉(zhuǎn)速（3090r/min）時，DEH發(fā)出指令到各調(diào)節(jié)閥油動機(jī)的快關(guān)電磁閥，快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于103%額定轉(zhuǎn)速時，各電磁閥復(fù)位，轉(zhuǎn)入正常轉(zhuǎn)速回路調(diào)節(jié)。
　　
　　超速保護(hù)：DEH具有超速保護(hù)功能，即當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過110%額定轉(zhuǎn)速（3300r/min）時，DEH發(fā)出110%超速停機(jī)信號，同時作用到AST遮斷電磁閥，關(guān)閉高、中壓主汽閥及調(diào)節(jié)汽閥，切斷機(jī)組進(jìn)汽，實現(xiàn)停機(jī)。
　　
　　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(dāng)壓力低于11.2Mpa時，備用泵自動啟動。為保證油動機(jī)快速動作時補(bǔ)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(dá)到3μm。油再生循環(huán)泵可使油經(jīng)過油再生裝置，除去油中的水份和雜質(zhì)。為使高壓油工作在40±2.5℃，設(shè)有油加熱器和冷卻器，當(dāng)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(jī)構(gòu)：液壓控制系統(tǒng)具有兩種類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：兩位執(zhí)行機(jī)構(gòu)和連續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。高中壓主汽閥油動機(jī)為兩位執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由油缸、泄荷閥、試驗電磁閥組成。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生危急情況時自動停機(jī)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(jī)活塞下腔的壓力油，則主汽門在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉。試驗電磁閥帶電時油動機(jī)關(guān)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(jī)上裝有全開全關(guān)的行程開關(guān)。高、中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)為連續(xù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從DEH來的控制信號通過伺服閥去操作各自油動機(jī)，按運行需要開大或關(guān)小調(diào)節(jié)閥，裝在油動機(jī)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(jī)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(jī)關(guān)閉。LVDT的零點和幅值可在線校驗。電磁閥接受機(jī)組遮斷信號或超速信號快速關(guān)閉汽閥。在汽機(jī)左右兩側(cè)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(guān)閉主汽閥和調(diào)節(jié)閥。由兩個并聯(lián)布置的超速保護(hù)電磁閥（20-1、2/OPC）及兩個逆止閥和相關(guān)表記組成超速保護(hù)（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(guān)閉的，封閉了OPC母管的泄油通道，使高壓調(diào)節(jié)汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿的下腔建立起油壓；當(dāng)汽輪機(jī)運行轉(zhuǎn)速超過103%額定轉(zhuǎn)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(jīng)無壓回油管排至EH油箱。這樣相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸載閥就快速開啟，使各高、中壓調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)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(guān)閉的，封閉了AST母管的泄油通道，使主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門活塞桿的下腔建立起油壓，使機(jī)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(jīng)無壓回油管路排至EH油箱。這樣主汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥就快速打開，使各個汽門快速關(guān)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(jī)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(jī)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(jìn)而保證汽輪機(jī)的安全，這樣設(shè)計，可以保證AST電磁閥既能防止“拒動”又能防止“誤動”。在復(fù)位時，兩組電磁閥組的電磁閥，只要有一組關(guān)閉，就可以使AST母管中建立起油壓，使汽輪機(jī)具備起機(jī)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(shè)計成：當(dāng)OPC電磁閥動作時，AST母管油壓不受影響；當(dāng)AST電磁閥動作時，OPC母管油壓也失去。
　　
　　低壓遮斷系統(tǒng)：當(dāng)轉(zhuǎn)速升到110~112%額定轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)閥關(guān)閉，切斷進(jìn)汽，實現(xiàn)停機(jī)。
　　
　　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(guān)系；
　　
　　3.啟動前控制；
　　
　　4.轉(zhuǎn)速控制；
　　
　　5.負(fù)荷控制（并網(wǎng)帶初負(fù)荷、負(fù)荷反饋控制、一次調(diào)頻、CCS控制、負(fù)荷限制、快減負(fù)荷、閥位限制、快減負(fù)荷、閥位限制）；
　　
　　6.主汽壓力控制；
　　
　　7.主汽壓力低保護(hù)；
　　
　　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(shè)備控制；
　　
　　14.ATC汽機(jī)自啟動。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　DEH控制系統(tǒng)的投入，使機(jī)組能夠穩(wěn)定、快速地響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令變化，提高了轉(zhuǎn)速、壓力、負(fù)荷控制精度,保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運行。