某机组DEH控制系统改造方案

摘要 本文分析了某厂汽轮机DE控制系统改造改造的原因，重点介绍了上海新华控制技术（集团）有限公司XDC-800控制方案的实现，为其他电厂汽轮机DEH改造提供参考。

关键词 汽轮机；DEH（数字电液调节系统）；转速；改造

引言

兖矿南屯电力分公司4#机组DEH系统由上海汽轮机厂配供，采用PLC控制。该机组为上海汽轮机厂CC50-8.83/4.12/0.44双抽机组，设主汽门一个、高压调节门两个、中压调整汽门四个、低压旋转隔板一个。每种调门由一块伺服卡、一个电液转换器和一块流量放大器实现调门的控制驱动功能。该套控制系统为2002年投产之处由上海汽轮机厂配备并安装调试。控制系统硬件采用MOORE公司的PLC，至今已运行达10年，系统曾出现误报、数据不能正常显示等问题。此外，系统的人机接口友好性较差，操作、修改复杂，信号传输中间环节较多，增加了故障点，不能满足现在的安全生产要求。鉴于目前很多机组DEH已采用国产化产品，本文仅对上海新华控制技术（集团）有限公司的XDC-800控制系统的方案进行探讨。

1 方案概述

XDC-800是一个高集成度、低功耗、具有目前世界先进水平的控制系统。XDC-800硬件可完成汽轮机控制DEH、计算机数据采集系统DAS、协调控制系统CCS和顺序控制系统SCS及火焰燃烧安全保护系统FSSS等全系列的自动控制。同时也可完成全厂辅助系统，即输煤顺控、化学水处理、除灰除渣控制等全厂辅助系统控制。

通过双冗余的高速网络可把主控制系统和辅助控制系统联成全厂一体化的管理控制网，以实现全厂实时信息的共享。

2 硬件配置

DEH系统由工程师站、操作员站、基本控制回路超速保护回路与其他系统通讯接口站组成，通过网络联为一体。

2.1 工程师站

工程师站完成系统组态、网络应用软件下载、系统初始化、系统运行状态监视、在线修改等功能，是系统日常维护的中心。

2.2 操作员站

现场运行人员通过鼠标等操作手段完成对汽轮机的监视和控制，使运行人员操作简单，易于掌控。在操作员站上，只能利用已经组态好的图形软件，对汽轮机进行监视和控制操作，而不能修改应用软件。

2.3 XCU主控机

XCU是组成分散控制系统的主要核心部件。XCU上装有一片低功耗CPU，64MB RAM ，128MB CF卡，运行嵌入式操作系统。具有强大的过程控制和处理能力，集多种控制类型于一体。接收I/O模件采集的数据；向HMI站广播数据，并接受HMI的操作指令；执行控制策略，可同时完成数据采集、模拟调节、逻辑运算、顺序控制、批量处理、高级控制等任务，同时支持用户自定义算法。

XDC800系统的XCU功能相对独立，通过通讯网络传递信息，实现信息共享。功能分散的系统结构将提高系统的可用率；同时使系统的风险分散，提高系统的可靠性。

控制器XCU冗余配置，连接XCU和HMI的高速数据网络冗余配置。冗余技术的使用提高了系统的可靠性和无故障运行时间。

2.4 基本控制回路

它由站控制模件（XCC）、多种I/O模件及相应端子板组成。XCC模件通过控制扩展的智能和非智能I/O模件实现对工业现场各种模拟量、开关量和脉冲量采集和控制。向上通过用5类双绞线与本地的XCU相联，进行数据交换，向下通过IO BUS（输入/输出总线）与IO BUS上的各种I/O模件通讯完成数据交换，从而实现对工业过程的分布式控制和管理之功能。

所有进入控制系统的重要模拟量（转速、功率、压力等）采用三重冗余、重要开关量采用三重或双重冗余，对操作员输入命令应有适当的规则进行检查，通过模件和软件的密切配合，完成基本控制和手动控制的自动跟踪和无扰切换。任何个别元件故障不会影响整个系统的工作。基本控制回路的主要功能就是完成对汽轮机转速及负荷的控制。

2.5 伺服阀控制模块

伺服阀控制模块是一种实现对伺服阀PI调节控制的模块，使用双路冗余24V电源供电，配合伺服阀控制端子板，每个模块可接受2路位移传感器信号，2路0-20mA信号，2路±40mA伺服电流的输出，2路0-20mA电流输出，8路开关量输入，1路开关量输出。模块与外部的通讯接口采用RS485，使用modbus协议，通讯速率可达125kbps。

伺服阀控制模块中使用高输入阻抗仪用运放、16bitAD实现信号的采样；在前端使用电子模拟开关切换通道，后端使用隔离运放实现外部信号与内部CPU部分的隔离。高性能的AMD188CPU完成多种信号的采样、处理、伺服阀PID控制、阀门反馈智能判断选择，并实现与上位机的RS485通讯。

2.6 超速保护回路

转速测量模件是一种脉冲量测速和超速保护功能合二为一的专用卡件，采用独立的硬件与软件，不与基本控制合并，OPC中测速逻辑采用三选二回路，即独立的三块测速模件采用三选二原则。其主要功能就是完成汽轮机测速和超速保护功能。

3 XDC800软件

XDC800采用统一的分布式实时数据库，在网络上共享，不需要配置服务器，不会产生服务器配置方式的DCS系统在通信过程中存在的通信瓶颈问题。

XDC800和控制器（XCU）是作为一个整体来开发的，整个系统的相互协调性非常好，除了可以数据交换外，还可以通过发送命令的方式，进行各种操作，而不需要通过中间点。此控制系统软件具有以下特点：

1）全中文化窗口化操作平台，适合运行人员高效，方便的操作和上机培训，克服了进口DEH不能汉化、部分汉化等缺陷；2）全图形化开放式组态，符合国际IEC61131-3标准；3）采用专业化嵌入式算法模块，实现在线修改等功能，对控制程序的修改无需编译和再次下装等步骤；4）具有强大的系统自诊断功能，诊断功能可以达到通道级。

4 改造效果分析

1）对抽汽机组，在运行工况范围内，可实现功率/抽汽的解耦控制，满足生产热——电负荷控制要求；

2）对阀门的升程流量可进行非线性修正，所以系统在全工况范围内，可认为是一个线性系统。计算机采用变参数调节，保证在全工况范围内稳定；

3）可以保证实现协调控制（CCS），接受AGC控制指令，增加机组快速响应调峰能力；

4）增加超速保护（OPC）功能。系统增加了不依赖于XCU的、独立的三路测速通道分布在不同的I/O站，作独立的三选二103％及110％超速保护。同时，DEH－V还可输出110％超速信号，通过保护系统停机；

5）方便地实现每个调节门的阀门活动试验或全行程试验，提高机组安全性；

6）在线维修方便，减少停机次数；

7）提高电厂运行自动化水平，减轻运行人员的劳动强度。