自备电厂汽轮机DEH系统应用

【摘 要】 介绍浙江中控有限责任公司生产的ECS-100控制系统在我厂410t/h燃煤锅炉扩建工程中的应用及该系统的软硬件结构特点，详细阐述控制系统各站功能分配及逻辑运算实现。

【关键词】 DEH 转速 组态 系统 汽轮机 电厂

1 概述

大庆石化公司热电厂是辅助生产厂，1#-3#机组为背压式及抽汽背压式机组，调速、保安系统为老式机械液压型调节系统，存在严重固有的设计缺陷隐患，主要表现在迟缓率大、运行中稳定性很差、经常出现负荷大幅度滑移波动现象等问题，而且在控制室内没有控制调整手段，靠人为手动现场调整维持机组运行，无法快速跟踪负荷变化，对化工生产供汽平稳构成严重威胁。2009年11月经大庆石化公司研究决定对该三台机组机械调速系统更新为低压纯电调系统（DEH）。

2 解决方案

采用和利时公司的MACS-DCS系列产品，再配上DEH专用的测速模块和伺服模块，构成DEH控制系统。现有仪表、电气控制和检测回路全部进入DEH系统。采用DEH控制系统后，利用计算机强大的信息采集处理能力和方便、灵活地通过软件设计实现各种控制回路的组态，因而大大地扩展了汽轮机调节保安系统的功能，尤其是可以方便地完成机组的自动启停控制、机炉协调控制（CCS）、自动发电控制（AGC）和功率。此外，还可以实现在相应各种条件下的负荷限制和快速减负荷（RB）控制，还有多重防超速保护措施。而且DEH作为电厂DCS系统网上的一个节点，可以实现与DCS的有机联系，达到电厂内部信息资源共享。

3 系统构成

DEH自控系统由三大部份组成：电子控制柜；软件系统和现场执行单元（电磁阀）组成。

3.1 增加的仪表设备

（1）关主汽门电磁阀（2）复位电磁阀（3）AST遮断电磁阀（四只电磁阀）（4）压力开关（5）压力变送器（6）功率变送器（7）磁阻式转速变送器（8）DEH控制系统及相关的工程师站、操作员站、操作台等。

3.2 现场控制站

MACS-DCS现场控制站是一个大规模的I/O处理系统，由主控单元、各种I/O模块及现场电源组件等构成，具有可靠性高、分散度强、可冗余配置等特点。DEH控制装置共设有一个现场主控制站，主要承担转速控制，伺服放大，阀位移测量的调制和解调，各种定值生成，功率、汽压、阀位等控制回路及逻辑回路运算。

3.3 主控单元SM203

现场控制站的主控单元，为冗余配置，互为热备用。两个主控单元同时接收到网络数据和同时进行控制运算，但只有一个输出运算结果。一旦工作中的主控单元故障，备份主控单元自动进入工作状态，且切换过程是无扰的。

3.4 控制系统软件及控制回路

DEH控制装置的控制功能，主要由软件来完成。软件由两大部分构成，即系统软件平台及应用系统软件。前者决定了DEH控制系统的适时性，灵活性和先进性；后者决定了DEH系统的控制功能。

3.5 控制系统软件

DEH采用MACS-DCS系统的Windows作为功能码进行系统组态的软件平台，主控单元采用专用的多任务实时控制软件。

此软件固化在现场控制站的主控单元上，可以完成信号转换与处理、控制运算、通信、自诊断、自动切换等功能。

固化在输入/输出（I/O）功能模板中，一般仅完成信号处理、与主控单元通信等较低层次的处理功能。

采用这些系统软件，可按控制系统图，组态出DEH控制所需要的实用控制回路。

4 控制站CPU负荷计算

4.1 控制站CPU负荷计算

主循环周期额定时间：控制主要CPU完成采样处理控制、输出、自控网络通信等等一系列任务的额定循环周期，此项时间指标：

系统时间：Ts=50ms～5s可选。

控制站在每个主循环周期内实际消耗CPU时间与该控制站的实际处理任务有关，也就是说与控制站信息（AO，AI，DI，DO）控制的处理量有关。我们可以根据实际信息处理工作量估算出CPU在每个额定时间周期内实际消耗时间值。

4.2 系统信息量

系统基本内核平均消耗时间：10000us（包括故障自诊断）冗余配置情况下冗余处理最大消耗时间：5000us

网络通信平均消耗时间：5000us

控制站基本内核网络通信信息量：4096字节

在每个额定循环周期内CPU实际消耗时间TR（us）TR=96*30+ 120*10+4*20+4*150+2*800+2*800+10000+5000+5000=27960us

CPU负荷=TR/TS=（27.96/2）/100=14.0%（TS以100ms计算）

5 结语

从大庆石化公司热电厂1#-3#汽轮机组DEH自2009年开始陆续改造结束并投运，至今的运行情况来看，DEH系统运行稳定，可靠性高，系统维护量少，控制精度较高，收到了良好的效果。伴随着#6锅炉的稳定安全运行，性能优良的杭州和利时有限公司自主研发的DEH系统的优越性再次得到证明。