电厂DEH控制系统改造及应用

摘要：文章介绍了在2008年某机组大修DCS改造中，同时也对DEH和ETS系统进行改造，并给出了系统的改造方式、改造后调试过程及系统改造后取得的效果，供相关人员借鉴。

关键词：电厂；DCS改造；DEH控制系统；ETS系统；系统改造

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)14-0047-02

一、概述

某电厂生产设备于1996年正式投入商业运行，电液调节系统采用EGT的MICROREC。该系列设备技术属20世纪世纪90年代初产品，是ALSTHOM汽轮机的标准配套的控制系统，随着系统投运时间的不断增长，系统已面临电子设备老化的问题，除此外，该系统还存在如下问题：

1.厂家采用封装的“黑盒子”结构，无法对控制系统内部逻辑参数进行监视和掌握，也无法修改逻辑，造成我们对系统缺乏更深的了解，系统故障分析困难。

2.机组原DEH系统和ETS系统采用ALSTHOM公司配套的MICROREC控制系统，是ALSTHOM汽轮机的标准配套的控制系统，随着系统投运时间的不断增长，系统已面临电子设备老化的问题，备品备件难求等问题。

3.备品备件昂贵，订货周期长，而且现在很多备品备件厂家已经不生产，给机组的运行带来严重威胁。

4.由于和DCS系统的接口全部采用硬接线，系统事件记录不足，给故障分析带来困难。

5.汽轮机主汽门、调门关闭时间超标，一般都在0.6秒，对机组安全不利。

6.没有设计调门严密性试验功能，无法完成调门的严密性试验。

7.ETS跳闸电磁阀采用二选一策略，采用晶体管驱动，随着电子设备的老化，系统的可靠性稳定性下降严重，容易发生机组保护误动。

8.MICROREC系统目前已不能适应国内电力市场的新需要。除了由于价格、备品备件及服务上的因素外，该系统在功能上也比较单一，如不具备在线维修，冗余容错，网络通讯免维护设计等特性。

9.MICROREC系统的冗余考虑不够充分，除转速外其它重要回路未采用三选中设计。这样一旦变送器或接线故障将影响系统正常运行。

10.MICROREC系统的电液转换器采用动圈式二级放大。结构上不够精巧，产品通用性不强，维护和调整的工作量较大。

基于以上问题，DEH控制系统的改造势在必行。在2008年C2机组大修DCS改造中，同时也对DEH和IETS系统进行改造。

二、DEH系统改造后效果

在此次大修DEH改造后的运行试验中，DEH系统全部功能均一一进行了投运和试验，所有功能均正确无误，没有出现任何问题，而且各项功能表现非常出色，品质优秀，达到了预期目标。如机组热态启动冲转，以600r/min/min的升速率升速到3000r/min额定转速，转速超调量只有0.6r/min，在整个升速动态过程中，转速控制的最大动态偏差也不超过±3r/min。机组50％甩负荷时。最高飞升转速只有3061r/min，再热汽泄压后能稳定在3000r/min，而原MICROREC系统50％甩负荷最高转速高达3162r/min，而且无法稳定回到3000r/min。

(一)DEH改造后的功能

本次DEH改造，保留了原来系统的功能，采用ABB标设和原控制方式和功能的有机结合，实现原有的全部功能，保证了机组的运行、操作、保护方式和以前一致，与主机的设计和特点有效一致，保证了机组的安全和使用寿命。原机组特有的与主机结构相适应的控制、保护功能和运行方式，在改造时均得到实现，保证了主机的安全稳定可靠运行和使用寿命。

(二)应用情况

此次DEH改造，解决了该电厂原DEH系统存在的多个疑难问题：

1.一体化的改造，与DES的信息交换一致，SOE、记录、历史数据的存档、分析很方便，大大降低了事故分析的难度。由于一体化的改造，操作界面保持一致，无需专用的DEH操作台，运行监盘、操作更方便、更快捷。

2.改造后的系统，开放透明，无论参数调整、软件分析修改、故障检查诊断。大大优于原系统，维修人员对新系统的掌握比原系统更容易，大大降低了事故分析处理维护的难度，从另一方面来讲，也提高了系统的可靠稳定性。

3.备品备件更容易采购，也便宜得多，采购的周期也大大缩短，对机组的维护很有利。

4.系统性能提高很多，汽门关闭时间大大缩短，由以前的0.6S以上降到0.3S左右，甩负荷时的最高转速由以前的3162r/min降到3061r/min，提高了系统的安全和可靠性。

5.可靠性大大增强。本次改造，综合了ABB标设和原系统双方的长处，避免了两者的短处，大大提高了系统的可靠性。比如原来的功率信号为单信号，现在改为三取中方式，原来控制油压力低信号，一个误动就会导致跳机，现在改为三取二方式，以上诸与此类的改动，大大提高了系统的可靠性和稳定性。转速测点因机械结构原因，全部装在前箱，测点故障时，转速信号变为零，在冲转时非常危险，现在对转速信号的故障作了专门处理，保证了系统的安全。

三、系统改造特色及创新点

(一)提高测速信号的可靠性

国内汽轮机一般都设置机械式危急遮断器作为超速保护，而ALSTOM公司660MW汽轮机只设有电超速保护，没有设置机械式危急遮断器。为此，DEH控制系统的改造，转速控制及超速保护显得尤为重要，对转速信号测量的可靠性要求极高。

机组原来设计的测速装置为永磁测速发电机，永磁测速发电机设有三个绕组，可同时发出三个转速脉冲信号，用于DEH系统调速和超速保护。永磁测速发电机的脉冲信号与汽轮机转速成正比，信号的频率与转速和发电机铁芯齿数成正比。发电机铁芯齿数24齿，盘车转速47.67r/min时，测速发电机频率19.07Hz，电压约1.83V；转速3000r/min时，测速发电机频率1200Hz，电压约115V，汽轮机跳闸转速3300转/分时，测速发电机频率1320Hz，电压约127V。用测速发电机作为转速测量发讯器，其测量精度和可靠性都比采用磁阻探头或电涡流传感器要高。改造前的准备工作过程中，在1号机组安装了哈汽提供的磁阻式探头作为测试，经采用示波器对测速发电机和磁阻探头的频率信号进行对比分析，发现测速发电机发出的信号非常光滑，最接近正弦波，而磁阻探头发出的信号不够光滑，中间有拐点，不是标准的正弦波信号，若采用磁阻探头作为测速元件，势必会造成转速信号的不稳定。

但测速发电机的电压较高，无法与TPS02卡的测速通道相匹配。本项目改造工程采用一个电源变压器，将电压降低一半，然后再经过一个电源滤波器，消除皆波影响。采用电源变压器，除了实现电压匹配外，还能使TPSO2与测速信号绝缘隔离，最大限度地 提高了转速测量通道的抗共模干扰能力。采用电源滤波器，能消除各种干扰信号，极大提高了转速信号测量的稳定性。实际运行效果证明，采用这种方案是成功的，取得了极好的效果。

(二)改造后优点

本次改造，在油路的安排、软件的编写、信号的处理等多方面，结合了哈尔滨汽轮机控制公司、ABB标设和原系统双方的长处，在可靠性、稳定性、功能性等多方面得到加强，具有不少优点。

四、DEH系统投运

(一)转速控制投运

1.2009年1月15日第二次冲转曲线。机组大修改首次冲转时转速控制不稳定的原因是IP LIMT造成的。通过查阅汽轮培训资料，发现里面有这么一句话：“在冲转及带初负荷时，高压排汽的压力还不能达到5bar，于是中压调门几乎全关以提高再热蒸汽压力(也即高压排汽压力)――之所以不是全关而是有一个5％的开度是考虑到用它带走中低压子产生的鼓风热量。”从这句话可以看出，IP LIMIT并不能全关中压调门来提高再热汽压力。

2.2009年1月16日进行超速试验时的转速控制。2009年1月16日9:45分，机组一次性升速到3000r/min，中间不停留，整个升过程转速控制平稳，最大动态不超过3r/min，定速到3000r/min时，超调量也只有0.6r/min，效果非常好。以100r/min的升速率升速，整个过程约29min完成，如图1所示：

(二)热态启动转速控制

2006年1月26日16:04机组进行了一次热态启动，升速率为600r/min，转速控制非常稳定，动态偏差不超过3r/min。升到3000r/min时，动态超调量只有0.6r/min，转速控制品质良好。

当高压外缸金属温度大于1300C，同时中压外缸金属温度大于320℃，则为热态启动。热态冲转时主汽压力为100bar左右。

(三)负荷控制

DEH变负荷试验记录曲线如图2所示，DEH很好配合协调控制系统完成机组变负荷控制的功能。

五、结语

本次DEH改造，是国内同类型ALSTHOM机组改造最全面最彻底的一次，充分采取了多种技术和措施，使得改造后的系统在多方面具有优势。控制系统软硬件一体化改造，大大提高了系统的性能和可靠性，同时也提高了经济效益。