新华 DEH -V 汽轮机数字式电液控制系统_图文.doc

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　DB04008　D E H-V　汽轮机数字式电液控制系统　D i g i t a lE l e c t r o-H y d r a u l i c　S y s t e m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目　　　　　　　　　　　　录　1.　概述 (22.　DEH-V系统结构 (32.1.　硬件组成 (32.1.1.　分散处理单元DPU (42.1.2.　I/O处理模件 (42.1.3.　I/O端子板 (122.1.4.　人机接口站 (152.2.　软件结构 (152.2.1.　MMI软件 (162.2.2.　DPU软件 (172.2.3.　通讯处理软件 (193.　EH液压系统 (193.1.　高压抗然油系统 (193.1.1.　供油系统 (193.1.2.　执行机构 (203.1.3.　危急遮断系统(AST/OPC (213.2.　低压透平油系统 (214.　DEH-V在小机组中的应用 (235.　DEH-V控制功能简介 (236.　DEH-V人机界面 (307.　DEH-V的特点 (338.　引用的规范和标准 (349.　应用领域 (3510.　DEH-V技术规范 (3611.　外形尺寸 (3612.　电源要求 (3713.　运行环境 (3714.　参考业绩 (37　　　1.　概述　汽轮机是高温、高压、高速旋转的大型动力设备,汽轮发电机转子的时间常数小,自平衡能力很弱,转子、汽缸等部件厚度大,温度变化剧烈。

因此要求汽轮机控制系统必须具有实时性、快速性,尤其在其阀门控制、转速调节、超速保护、应力计算和寿命管理等方面有其特殊性　汽轮机数字式电液控制系统DEH是电站汽轮发电机组不可或缺的组成部分,是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器DEH系统与EH系统组成的电液控制系统,通过控制汽轮机主汽门和调门的开度,实现对汽轮发电机组的转速、负荷、压力等的控制　 　DEH-V汽轮机岛一体化系统图　　DEH-V汽轮机控制系统是新华公司在三百多套DEH-IIIA系统,五年多运行实践的基础上改进而成的DEH-V系统包含了当今最先进的控制技术,进一步提高了系统可靠性,使系统结构更加合理,　DEH调试、维护更加方便DEH-V系统集成了控制、监视和保护功能,范围涵盖给水泵汽轮机控制系统MEH、汽轮机旁路控制系统BPC、汽轮机保护系统ETS、汽轮机监测仪表系统TSI、汽轮机故障诊断系统TCM、汽轮机寿命管理系统Sailor、全厂仿真系统Simpanel等集成为一体,组成汽轮机岛控制系统,简称ATM　 DEH-V系统结构图　2.　DEH-V系统结构　2.1.　硬件组成　DEH-V控制系统硬件由控制机柜、端子柜、操作盘、连接电缆、人机界面等组成。

端子柜内含有各种端子模件,完成将各种现场信号转换为I/O模件可以接受的标准信号,同时完成I/O模件送来的指令信号的处理工作,包括给变送器供电、电流/电压转换等控制机柜内包括冗余处理单元DPU,I/O控制模件、交流电源配电箱、冗余直流电源以及相互之间的连接预制电缆等操作盘是可选的,用来在自动控制系统故障情况下,维持机组运行或处理、更换部件时使用DEH系统的操作与显示,数据、曲线的记录等均由连接在高速数据公路上的工程师站、操作员站完成DEH-V的系统与原DEH-IIIA相比,其结构上的改进有:　1.　改进DEH基本控制部分的系统结构,使原来典型的5个I/O控制站减少到3个,减少了系统的响应时间,提高了DEH性能;　2.　可以根据设计需要,自由安排阀门控制模件和OPC模件,增加了通用性和分散性;　3.　采用双层网络结构,I/O总线采用10MB/S冗余工业以太网,网络通讯采用100MB/S冗余工业以太网,大大提高了DEH系统的数据吞吐量;　4.　DEH-V仿真系统更加方便和规范,只需将EMU模件插入插槽即可;　5.　VPC模件位置可以自由安排,布局更加合理,负载均衡,自动化程度提高;　　 DEH-V机柜示意图　2.1.1.　分散处理单元DPU　DPU为DEH-V控制系统的主机部分,采用Pentium400处理器,运行在实时控制系统之下。

汽轮机的控制软件都装在DPU内,DPU通过冗余I/O总线,实现对下位机的通讯及控制同时通过网络接口模件实现DPU联网软件的修改在工程师站上完成,组态完毕后装载至DPU 内,修改可以修改或离线修改汽轮机由两套冗余的DPU控制,互为热备用　2.1.2.　I/O处理模件　DEH-V系统全部采用智能控制处理模件,每一块模件由印刷电路板、电子元器件、微处理器、输入输出接口等组成,完成特定的信号处理功能DEH-V系统I/O模件均采用表面贴装工艺用于DEH-V系统的模件主要有:　a　开关量输入模件(DI　b　开关量输出模件(DO　c　模拟量输入模件(AI　d　模拟量输出模件(AO　e　阀门控制模件(VPC　f　转速测量与保护模件(SDP　g　专用仿真模件(EMU　h　ETS处理模件(LPC　i　TSI处理模件(VDP、SKP　n VPC模件　其中VPC模件专为DEH-V系统设计,用于汽轮机阀门伺服驱动控制该模件与功率放大模件相配合,可以实现对高压抗燃油或低压透平油系统电液转换器的驱动VPC模件与电液转换器一一对应,实现油动机的单独控制如果汽轮机的阀门与油动机也是一一对应,则在低压纯电调系统中也可以实现阀门管理功能。

VPC模件还具有手动、自动切换、跟踪功能,以及与液压安全油系统的联锁保护功能DEH-V阀门伺服控制方面的新特点包括:　1.　阀门控制模件VPC可以适应各种LVDT、变送器等多种位移反馈信号;　2.　VPC模件采用智能数字整定,无须人为调整阀门开度和零位避免了手动调整,提高了自动化程度和位置精度;　3.　实现了阀门反馈信号智能选择,克服了反馈信号故障对阀门控制回路的影响,提高了阀门控制的可靠性;　4.　采用16位A/D、12位D/A转换器,进一步提高阀门控制精度;　5.　采用PWM脉宽调制技术,实现低压电调系统的大电流驱动,减少了功耗,使部件工作更加可靠;　 VPC模件示意图　通过工程师站或便携机,通过BCnet网络或通过VPC模件上的串口均可连接VPC,对其进行工作方式设置、阀门开度校正、控制回路参数调整等　VPC模件采用数字整定后,在提高阀门控制精度和准确度的同时,大大减少了现场调试人员的工作量热工人员在工程师站或者通过便携式计算机就可以对阀门进行远程校正可以一次完成阀门或油动机的零位、满度、偏置调整还可以调整阀门控制回路的PID参数,使阀门伺服控制特性达到最佳状态这些参数设置完成后,保留在工程师站和VPC模件上。

通过工程师站可以对VPC模件的参数进行下装和上装,这样,当机组运行中某VPC故障的情况下,就可以直接把保存在工程师站上的参数下装到新的VPC模件中,不需要重新对VPC模件进行整定　　VPC数字整定界面　VPC模件可以接受最多4路反馈输入,包括2路LVDT信号或者2路4￣20mA标准变送器信号在VPC模件调试软件中可以设定单独选择其中1路信号或对多路反馈进行智能选择,作为反馈信号,包括:　n 选“A”—以A路信号为反馈　n 选“B”—以A路信号为反馈　n 　“均选”—以A路和B路的平均值信号为反馈　n “自动高选”—根据2路信号的情况,智能选择A路或B路信号　当VPC检测到2路反馈均故障的情况下,自动输出指令关闭该阀门　VPC模件还设计了与机组安全保护系统的联锁功能,当紧急遮断系统动作以后,安全油压力消失,主汽门关闭检测该安全油压力的3个压力开关就动作,联锁VPC模件快速清除阀门控制指令,使调节阀门跟随关闭　 VPC联锁保护原理图　为了保证DEH系统的安全可靠和方便维修,DEH-V设计了后备手动操作盘通过手动操作盘可以在DEH主控系统故障的情况下,直接操作汽轮机的进汽调节阀门,维持机组运 统。

在这种情况下,当任何一块VPC模件、或一根LVDT故障等情况仍然可以维持机组运行此时,故障部分可以更换,进一步提高了机组的可利用率　 冗余VPC控制原理图　VPC具有多种监测与诊断功能,可以监视阀门开度指令、反馈、伺服阀驱动电流、机组挂闸、OPC等信号,故障时给出报警并记录,便于分析阀门的运动情况　VPC模件的主要特性:　(1　输入,输出信号完全隔离,隔离放大器耐压达1500V　(2　8路新型电子开关(隔离电压达400V,切换时间<0.5mS　(3　高可靠性设计、支持直接手动逻辑　(4　支持热插拔设计,单电源24V或5V　(5　LED状态指示　(6　全新低功耗设计Pmax　<　4.5W　n SDP模件　SDP模件检测汽轮机转速,并判断是否超过超速保护与控制设定值,同时该模件还具有甩负荷预测(LDA功能、功率-负荷不平衡(PLU功能等,并可实现运行超速保护试验SDP模件可以在20ms内完成转速的判断、执行任务,保证汽轮机甩额定负荷转速飞升不超过7%同时为了保证超速保护系统的可靠性,在DEH-V系统中采用了3块独立的SDP模件,其输出结果进行“3选2”判断,可以最大程度上防止误动和拒动　冗余总线冗余总线 SDP超速保护原理图　SDP为汽机控制系统中专用的测速及超速保护模件,模件上采用AMD　188EM为16位嵌入式CPU,它具有与速度快、数据处理能力强PC机的指令相兼容。

因此,具有较强的软件开发手段最大寻址空间为存贮器1Mbyte,I/O为64K,有3个16位定时器/计数器、多级中断、8个优先级等功能　程序存储器FLASH　ROM(AMD　29F040,FLASH　ROM中固化了32K的EMON86　V3.21和PI的执行程序,数据存储器一片628128　128K字节的RAM,该RAM主要用于程序的运行和数据计算　SDP模件的主要指标是:　1.　1路转速输入:1-20KHz,最小电压:100mV,测量转速时间<20ms;　2.　8路开关量输入:机组挂闸、并网、遮断;　3.　4路开关量输出:OPC、AST;　4.　6 SDP模件示意图　DEH-V系统OPC超速保护控制的特点是:　1.　OPC超速控制、甩负荷预测等功能仍由大规模可编程阵列硬件实现,保证OPC系统的快速性;　2.　OPC保护控制功能分散在3个独立SDP模件上,分散布置,通过硬件实现“三选二”表决,进一步提高可靠性;　3.　SDP模件为智能型,具有完善的监视、诊断手段;　4.　增加功率-负荷不平衡功能(PLU,解决电网故障后的系统稳定性问题;　5.　智能设定OPC保护控制设定值、测速齿数,使之适应DEH、MEH、ETS系统;　6.　提高OPC BR1OSTIEP1　SDP超速控制原理图　SDP模件采用数字设定OPC动作定值,该定值包括超速保护控制(OPC动作点、超速保护遮断(OPT动作点、测速齿轮齿数、甩负荷预测(LDA动作点、功率负荷不平衡动作点(PLU等。

这些设置值固化在SDP模件的FLASH-ROM中,DEH-V可以读取,并进行监视由于可设置,因此SDP模件可以广泛适用于DEH、MEH、ETS等各种控制系统中旋转设备的转速测量　SDP模件主要特性:　1.　高性能、高可靠性设计　2.　输入/输出信号完全。