ABB Symphony系統在50MW機組DEH控制系統上的應用

裴志博 張瑜坤（神華包頭煤化工，內蒙古 包頭 014030）

神華包頭煤化工有限責任公司熱電站汽輪機采用哈爾濱汽輪機控制工程有限公司生產的高壓、沖動、單抽、凝汽式汽輪機。額定功率為50MW，型號為CKZ50-8.83/4.1，主蒸汽壓力為8.83MPa，抽汽壓力為4.1MPa。機組控制系統采用高壓抗燃油純電調控制,電液轉換器采用MOOG公司生產的MOOG761伺服閥等組成。DEH系統的硬件采用ABB公司Symphony系統。EH系統由哈爾濱汽輪機控制工程有限公司生產的成套的抗燃油系統。

1 我們先介紹一下DEH的特點和一般的組成

1.1 DEH系統的特點

A.穩定性好，靈敏度高，便于信號綜合與傳遞；

B.系統組態靈活，功能齊全——轉速調節、負荷控制、控制方式；

C.可靠性高：采用冗余配置，無擾切換，系統自檢和診斷；D.易于測試、維修和調整。

1.2 DEH系統的組成

DEH系統由工作站（操作員站和工程師站）、控制器（MFP）、閥門管理器（VMP）、自啟動控制器（ATC）、超速保護（OPC）、電液轉換器、油動機、控制閥門和供油系統組成，并與機械測量系統（TSI）、跳閘保護系統（ETS）、自動同步裝置（AS）、數據采集系統（DAS）相連接，還留有與鍋爐燃燒控制系統（BMS）等的通訊接口，組成分布式控制系統（DCS），以實現對機爐協調控制（CCS）。它是分布式控制系統（DCS）的一個子系統，實現對汽輪機的控制和保護

2 下面就我廠的DEH系統做一簡單的介紹

2.1 我廠的DEH系統硬件配置

圖-1

2.1.1 超速保護（OSP）部分

作為機組超速保護部分由一對冗余的BRC300控制器，三塊IMDSI22數字量輸入模塊，三塊IMDSO14數字量輸出子模件，一塊IMFCS01頻率計數模件組成，都在邏輯組M3中來把功能實現，其中包含轉速調節回路、OVERSPEED LOGIC回路、電超速試驗回路、機械超速試驗回路、OPC試驗回路、機組掛閘回路、調門嚴密性試驗回路、主汽門嚴密性試驗等回路組成。

2.1.2 基本功能部分

作為基本控制功能的邏輯由一對冗余的BRC300控制器，三塊IMFEC12模擬輸入模件、一塊IMASO11模擬信號輸出模件。一塊IMDSO14數字輸出子模件、八塊IMHSS03電液伺服模件是為調門控制模件等組成。用以實現了閥門控制、主汽壓力控制、功率控制、抽汽控制，負荷目標值及負荷設定值的形成、同期、設定點形成等功能。

2.2 下面拿幾個邏輯回路跟大家一起研究

2.2.1 轉速信號的測量與處理

汽輪機DEH轉速的測量由安裝在汽輪機軸上的3個磁電式傳感器進行測量的。傳感器輸出脈沖信號，脈沖信號的頻率與齒輪盤上齒數及轉速成正比。這三個傳感器的輸出分別送到三塊頻率計數子模件FCS中，FCS是用于通過周期計數的方法獲得汽輪機的轉速的，并將其進行轉化為二進制數后通過子擴展總線向BRC300傳送。

2.2.2 那么系統轉速邏輯是怎么實現的呢？

三路轉速測量信號兩兩送入大選模塊，大選模塊的輸出又經過小選模塊，小選模塊選出三路轉速的平均值，該轉速就作為汽輪機的轉速。這個轉速同時被送到加法模塊，以此來判定轉速信號的一致性，如某一路轉速信號偏離中間值±20r/min,且轉速信號值大于200r/min,就發出該通道轉速信號故障的信息。若以上三個通道的故障信息，送到三選二邏輯，當三個轉速通道有兩個以上的轉速故障時，發出轉速故障信息。在汽輪機掛閘運行后，若汽輪機轉速偏離轉速設定值±500r/min，延時2S時，也發出系統轉速故障的信息。當有轉速通道故障時，將進行報警。當有系統轉速故障時，且機組未并網，將使汽輪機跳閘。

2.3 OVERSPEED LOGIC回路

在機組運行過程中，DEH對三個轉速信號進行采集、質量選擇后形成了機組的轉速。將機組的轉速與額定轉速的103%進行比較，若超過了這一值，則機組的OSP集成塊卸掉OSP油壓，快速關掉所有調門，盡快降低機組轉速，若此時能穩住轉速則不至于跳機，如果繼續超速達額定轉速的110%，邏輯則發出機組跳閘信號。

在做機械超速、電氣超速、系統超速時試驗時，通過修改定值的方法來完成。注意在做超速試驗時TSI超速應該考慮進來，否則可能TSI超速會先動導致DEH這邊無法實現。

在此值得一提的是有必要對現場的OPC、AST集成塊熟悉。當機組實際運行轉速達到或超過103%額定轉速時或機組甩負荷時，系統中布置的兩個并聯的OPC電磁閥，該電磁閥得電打開，迅速關閉各調節汽門，以限制機組轉速的進一步飛升。當機組運行轉速降低到額定轉速時，OPC電磁閥在DEH系統OPC控制器的控制下，失電關閉，OPC母管控制油壓得以恢復，各調節汽門恢復動作前的開度。

當機組實際運行轉速達到或超過110%額定轉速時，四個邏輯關系為兩“或”一“與”的的AST電磁閥失電動作遮斷汽輪機。

2.4 轉速設定值形成原理

在Symphony電液調節系統中，設定值形成回路的核心模塊是限速模塊，通過限速模塊，把一個階躍變化變化量變為斜坡變化量。轉速設定值邏輯和負荷設定值形成邏輯是同一個。并網前，由設定值形成的設定值就是轉速設定值；并網后，由設定值形成邏輯形成的設定值就是負荷設定值，此時轉速設定值為額定轉速。在設定值形成邏輯中除限速塊外，還有多個切換器，當機組的運行工況或運行狀態發生變化時，設定值也作相應的調整。對這個轉速設定值解讀如下

2.4.1 當機組并網后，機組并網后強迫目標值方式置位，由強迫目標值形成邏輯可知，轉速目標值跟蹤轉速設定值為3000r/min。

2.4.2 當汽輪機跳閘或電液調節系統沒運行時，轉速設定值為0r/min，由強迫目標值邏輯可知，目標轉速跟蹤轉速設定值，也為0r/min。

2.4.3 當汽輪機控制系統處于手動方式時，轉速設定值跟蹤實際轉速，使轉速調節器的入口偏差為“0”，可實現手動自動無擾切換。目標轉速也跟蹤實際轉速，操作員可通過畫面操作面板，修改閥位設定值來控制汽輪機轉速。但在汽輪機沖轉過程中應盡量選擇自動方式因為此種方式無法使機組按一穩定的升速率進行升速，可能會造成大的擾動。

2.4.4 當機組跳閘時，轉速設定值、轉速目標值都置0，當機組掛閘后并發出運行命令后，轉速目標值、轉速設定值均跟蹤機組的實際轉速即盤車轉速。

2.4.5 當發電機剛解列且汽輪機未跳閘時，將轉速設定為額定轉速3000r/min，使汽輪機維持在額定轉速下運行，以便排除故障后盡快并網。

2.4.6 當汽輪機沖轉時，轉速設定值跟蹤汽輪機的實際轉速，這樣可使轉速調節器入口偏差為0，從而減少控制系統的擾動，提高機組的穩定性。汽輪機剛掛閘復位時，使強迫目標值邏輯置位，轉速目標值也跟蹤實際轉速。

2.4.7 轉速目標值與轉速設定值不等時，若有任一進行條件，則設定值以一定速率逼近目標值；若有任一保持條件，則設定值停止變化，保持當前的設定值不變。

2.4.7.1 任一條件時，任一進行邏輯置位指a)機組未并網且進入自動同期方式。b)機組未并網且為ATR方式。c)自動設置目標值。d)目標值和設定值不相等且有“進行”標志。

2.4.7.2 任一條件時，任一保持邏輯置位指a)有保持條件為1。b)有ATR來的負荷保持且沒有油開關剛合上、功率回路剛投入、調速及壓力回路剛投入、兩個回路剛退出任一情況。

3 常見系統故障分析

3.1 執行機構關不下去

查看操作站畫面中的報警頁面及檢查卡件出的狀態燈，看IMHSS03電液伺服模件是否有報警，看MOOG閥輸出是否有故障報警，若沒報警則做隔離措施，拆下伺服閥上的接線插頭，如執行機構關不下去則可能問題出在伺服閥上；關閉油門再看是門否關，若門不關則說明門卡死，若門關閉則用萬用表檢查MOOG閥線圈電阻和伺服卡的輸出指令是否正常。油脂的是否合格也要考慮不合格會將MOOG閥卡死。

3.2 執行機構開不上去

查看操作站畫面中的報警頁面及檢查卡件出的狀態燈，看IMHSS03電液伺服模件是否有報警，看MOOG閥輸出是否有故障報警，若沒報警則拆下伺服閥上的接線插頭，用萬用表測量伺服閥兩線圈上的電阻，用1.5V電池接在單線圈的兩端注意不要接錯線，正反對調看執行機構是否開得上去，如開不上去，聽不到進油管有油流聲則說明伺服閥故障；如果進油管有油流聲則說明卸載閥故障，汽門開得上去則證明DEH柜到油動機的電纜線或IMHSS03電液伺服模件故障。

3.3 調門擺動

實際生產應用中調門擺動也是會遇到的，總結歸納大致有以下幾個方面的原因

3.3.1 由于壓力信號中有一存在擺動，則引起主控PID的PV發生變化導致調門發生變化。

3.3.2 汽輪機主控PID參數設定不當，引起PID輸出擺動導致閥門擺動。

3.3.3 閥門自身的擺動即閥門實際在動或LVDT信號擺動。這些間接的反過來影響負荷導致閥門擺動。高溫環境LVDT出故障是常有的。如線圈開路或短路，鐵心松動等。

3.4 啟機時掛閘情況的檢查

在啟機過程中經常會遇到掛不上閘的情況，此時工藝運行人員經常首當其沖的來讓熱工儀表人員來查原因，一般按著下面思路來做。

讓工藝運行人員在集控室按掛閘按鈕，此時DEH的掛閘燈應點亮。如果掛不上閘,檢查薄膜閥上腔1.96MPa的保安油壓是否建立起來，然后用鐵絲或鋸條試一下掛閘電磁閥是否勵磁，沒勵磁就說明DEH沒給電磁閥通電。就要對掛閘邏輯和保險進行檢查。復雜的時候可能是滑閥的故障，這時就要結合油路圖來分析排查了。

4 結語

通過對ABB公司Symphony DEH系統簡單的介紹，希望能夠給大家對ABB公司Symphony DEH的學習和使用帶來幫助，使它在現場控制中能夠發揮更大的作用，使機組能夠更穩定的運行。

[1]劉雪梅.DEH系統在55MW單元機組中的運用[A].中國計量協會冶金分會2008年會論文集[C].2008年.

[2]王麗珍.汽輪機數字式電液調節系統的研究[D].太原理工大學,2007年.

[3]孫雪松,王亮.N125汽輪機DEH電液接口的安全性分析及其改進技術[J].上海電力學院學報;2006年01期.