NZ906890137汽轮机调节系统说明书.docx
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NZ906890137汽轮机调节系统说明书
NZ9-0.689/0.137型
9MW补汽冷凝式汽轮机
调节系统说明书
南京汽轮电机（集团）有限责任公司
目录
1前言
1.2调节保安系统的主要技术规范
1.3调节系统的工作原理和系统介绍
1.3.1DEH装置
1.3.2DEH基本工作原理
1.3.3运行方式
1.4ETS保护系统工作原理
1.5TSI系统工作原理
2系统配置
2.1DEH-NK网络结构
2.2DEH-NK控制柜
2.3电源分配系统
2.4控制器和IO模件
2.4.1DEH系统
2.4.2ETS系统
2.4.3DEH专用I/O模件功能介绍
2.5端子单元
2.6操作员站
2.6.1显示
2.6.2报警
2.6.3趋势图
2.6.4系统配置
2.6.5测点信息
2.6.6历史曲线
2.7工程师站
2.8DEH-NK的通讯
3DEH-NK系统软件
3.1DEH-NK软件平台
3.2DEH-NK应用软件
3.3DEH-NK工具软件
4DEH控制系统主要功能
4.1挂闸
4.1.1自动挂闸
4.1.2界面手动挂闸
4.2整定伺服系统静态关系
4.3启动前的控制
4.4升速控制
4.5负荷控制
4.5.1并网、升负荷及负荷正常调节
4.5.2负荷控制方式
4.5.3负荷限制
4.6主汽压控制
4.6.1主汽压力控制投入需同时满足
4.6.2主汽压力控制切除仅需满足任一下列条件
4.7主汽压保护
4.7.1主汽压力保护允许投入条件
4.7.2主汽压力保护切除条件
4.7.3主汽压力高保护动作
4.7.4主汽压力底保护动作
4.8补汽压力控制
4.9超速保护
4.9.1超速限制
4.9.1.2103%超速
4.9.2超速保护
4.10在线实验
4.10.1主汽门严密性试验
4.10.2高压调门严密性试验
4.10.3喷油试验
4.10.4调门活动试验
4.10.5超速保护试验
5DEH系统操作说明
5.1基本操作说明
5.1.1操作画面介绍
5.1.2操作说明
5.2DEH启动控制
5.2.1拉阀试验
5.2.2挂闸
5.3启动升速
5.4自动同期
5.5并网、带负荷
5.5.1阀位闭环控制
5.5.2功率闭环控制
5.6一次调频
5.7补汽控制
5.8CCS控制
5.9负荷限制
5.10阀位限制
5.11主汽压力控制
5.12主汽压力保护
5.13快减负荷
6调节保安系统
6.1主汽门自动关闭器及危急遮断复位装置
6.2伺服执行机构
6.3保安系统
6.3.1机械超速保护装置
6.3.2危急遮断装置
6.3.3电磁保护装置
6.3.4其它保护装置
6.4机组的紧急停机
7供油系统
7.1低压供油系统
7.2电液驱动器供油系统
8汽轮机监测保护系统
9DEH系统及保安部套的安装要求
9.1机械超速部套安装要求
9.2汽轮机监测保护装置的安装
9.3DEH系统的安装
9.3.1到货开箱
9.3.2设备安装
9.3.3系统接地
9.3.4电源分配系统
9.3.5外部信号连接
9.3.6检测与调试
9.3.7故障分析及处理
10ETS系统
11调节保安系统的调整与试验
11.1汽轮机静止状态下的试验
11.2汽轮机运转状态下的试验
11.3汽轮机静态下调试
11.3.1手拍危急遮断装置试验
11.3.2危急遮断油门试验及复位试验
11.3.3调节系统DEH的阀位标定
11.4汽轮机运行状态下调试
11.4.1启动
11.4.2运行时主要参数的考核和整定
11.4.3液压保护系统试验
12DEH-NK系统运行注意事项
1前言
DEH-NK数字电液调节系统时南汽自主开发的一种经过实践运行考核的成熟的电调系统，其性能指标和功能充分满足用户需求。
其数字电子部分由一个电子控制柜及操作员站等组成，该系统设备将DEH、ETS一体化设计供货，运转层上汽机信号的检测控制和保护全部进入DEH系统从而实现控制、监测和保护一体化，同时控制系统参数在线可调，极大方便了运行人员。
液压部分由伺服执行结构、保安系统、及供油系统组成。
电液调节系统各执行机构均由电液转换器及油动机组成，完成控制器的指令控制相应阀门开度；保安系统完成手动停机、机械超速及接受ETS保护电磁阀停机；供油系统包括低压主油泵供油系统及伺服阀专用供油系统；低压供油系统提供润滑、保安部套及油动机动作的供油，伺服专用供油系统向伺服阀供油。
1.2调节保安系统的主要技术规范
汽机调节保安系统的主要技术规范见下表，注意加*的参数不同型号的机组可能不同。
序号
项目
单位
技术规范
备注
1
汽轮机额定转速
r/min
3000
2
主油泵进口油压
MPa
0.1～0.5
3
主油泵出口油压
MPa
～1.27
*
4
转速不等率
%
3～6
5
迟缓率
%
≤0.2
6
油动机最大行程
mm
210
*
7
危急遮断器动作转速
r/min
3300～3360
8
危急遮断器复位转速
r/min
3055±15
9
喷油试验时危急遮断器动作转速
r/min
2920±30
10
TSI超速保护（停机）
r/min
3300
11
转子轴向位移报警值（付推定位）
mm
+1.0或-0.6
负为反向
12
转子轴向位移保护值
mm
+1.3或-0.7
停机值
13
润滑油压降低报警值
MPa
0.05～0.055
14
润滑油压降低报警值
MPa
0.04
15
润滑油压降低保护值（停机）
MPa
0.02～0.03
16
润滑油压降低保护值（停盘车）
MPa
0.015
17
润滑油压升高报警值（停电动泵）
MPa
0.16
18
主油泵出口油压低报警值
MPa
1.0
19
轴承回油温度报警值
℃
65
20
轴瓦温度报警值
℃
100
21
冷凝器真空降低报警值
MPa
-0.087
22
冷凝器真空降低保护值（停机值）
MPa
-0.061
23
轴承座振动报警值
mm
0.06
24
DEH控制器超速停机值
r/min
3300
1.3调节系统的工作原理和系统介绍
DEH-NK汽轮机数字电液控制系统，由计算机控制部分（也称数字控制系统）和EH液压执行机构组成，系统控制精度、自动化水平高，它能实现升速（手动或自动），配合电气并网，电负荷控制（阀位控制或功频控制），及其他辅助控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等，能使汽轮机适应各种工况并长期安全运行。
1.3.1DEH装置
电调控制系统（DEH）能满足可户的高可靠性要求。
通过对调门、补汽阀的开度调节，应用比例和积分的闭环控制对转速和负荷进行可靠准确地控制。
DEH使一个分散型处理系统，采用高可靠性冗余地高速数据通讯网络，两条高速数据通讯网络同时运行，以保证即使一条出故障时，数据通讯照样畅通无阻。
DEH系统的硬件可分为：
分散型处理单元（DPU）即“处理站”、相关I/O输入输出卡件、端子板、冗余电源、操作员站、后备手操盘。
每个DPU可以独立于总线高速公路。
使用EEPROM存储DPU的应用程序，一旦发生断电，可以保存存储器中软件，使系统尽快恢复。
DPU中的应用软件是以功能块形式编制，类似于功能框图，且完全透明，这种程序使控制工程师能够很方便的修改程序以满足不同的要求。
操作员站作为操作员和系统之间的主要接口，通过标准键盘和鼠标器来控制LCD的显示软件输入数据，能在LCD上获得运行数据和信息，在系统出现报警时可把报警数据和信息打印记录下来。
工程师站与操作员站除有相同的功能外，还可用来装载各种支持系统的数据库文件以及高速数据通讯网络上各站的图表，电厂工作人员可以从工程师站获得所有应用程序，并拷贝在软、硬盘上存储起来，必要时可按需要对程序修改或删除，同样用户图形也可以修改、删除或按需建立新图。
操作员站与控制DPU通过数据高速公路相连。
I/O卡与控制DPU之间，通过I/O网相连，当控制DPU以上的设备发生故障时，均可由后备手操作盘直接控制阀门位置，手动/自动之间的切换，对系统的控制来说均时无忧的。
在自动情况下，操作员主要通过操作员站的鼠标和键盘，进行各种控制操作和画面操作，操作员指令传到控制DPU，由I/O卡执行输出控制。
DEH系统现场信号如转速、压力、行程等通过输入、输出卡送到控制处理器进行运算，运算的结果通过输入、输出卡件送到现场设备完成控制任务。
由于采用数字控制，因此控制任务的实现是在计算机上进行编程来解决。
信息的显示是以图形或报表的形式出现，十分直观。
数字控制系统包括数据采集（DAS）、数字电液调节系统（DEH）、汽机跳闸保护系统（ETS）、汽轮机安全检测系统（TSI）。
采用以LCD为中心的操作和控制方式。
数字控制系统设置有完善的系统引导，操作员站上电后，系统无需运行人员干预即可正常启动至控制画面。
由于对系统所有热键都进行了可靠的屏蔽，因此，不应进行任何使系统退出的尝试。
注：
系统是否包括工程师站在用户订货时确定，在DEH系统硬件与DCS系统一体化时不供后备设备手操盘。
另外TSI系统是否包括在DEH-NK系统中由用户在订货时确定，当TSI不包含在DEH-NK系统中时，TSI将采用常规供货方式，包含一次元件及二次表，但TSI信号的输出仍进入DEH系统。
1.3.2DEH基本工作原理
DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。
对于供热机组DEH控制系统还将控制供热压力或流量。
DEH系统设有转速控制回路、电功率控制回路、主汽压控制回路、超速保护回路等基本控制回路以及同期、调频限制、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。
DEH控制通过DDV伺服阀控制高压阀门，从而达到控制机组转速、功率的目的。
机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。
机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。
在此回路下，DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号，此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服卡。
此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。
升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。
机组并网后，DEH控制系统便切换到功率控制回路，汽机转速作为一次调频信号参与控制。
在此回路下有两种调节方式：
（1）功率反馈不投入，阀位控制方式：
在这种情况下，负荷设定是由操作员设定百分比进行控制。
设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，以满足要求的阀门开度。
在这种方式下功率时以阀门开度作为内部反馈的，在实际运行时可能有误差，但这种方式对阀门特性没有高的要求。
注意抽气机组在冷凝运行时阀门最大开度由工况图确定。
（2）功率反馈投入
这种情况下，负荷回路调节器起作用。
DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后，送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号送到伺服卡，与阀门反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门开度，满足要求的功率。
投入功率控制要求阀门流量特性必须好。
对汽机发电机组来讲，调节阀的开度同蒸汽流量存在非线性关系，因此要进行阀门的线性修正，DEH控制系统设计了阀门修正函数，F（X）来进行阀门的线性修正。
机组跳闸时，置阀门开度给定信号为0，关闭所有阀门。
DEH控制系统设有OPC保护，阀位限制和快卸负荷等多种保护。
还可设定一次调频死区。
DEH控制系统有汽机远控，汽机自动和汽机手动三种运行方式。
（3）补汽控制回路
当机组并网稳定运行且负荷大于额定负荷的30%后，可以投入补汽压力控制回路。
投入补汽运行后，运行人员可通过操作员站设定补汽压力目标值，通过补汽压力反馈，控制补汽阀的开度，以满足补汽投入的需求。
另外也可手动调节补汽阀的开度，调节补汽流量和压力。
（4）主汽压控制回路
作为DEH的辅助控制回路，以操作员设定值作为给定，以实际主汽压作为反馈，通过PID调节器对机侧主汽压进行闭环控制。
1.3.3运行方式
DEH有如下几种运行方式：
1.3.3.1操作员控制
这是最常用的运行方式。
这种运行方式又对应如下几种运行状态：
转速控制、功率反馈控制、主汽压力控制及阀位控制等。
1.3.3.2手操盘手动
手操盘手动运行方式是紧急状态下应急控制方式。
1.3.3.3协调控制
协调控制方式是DEH在阀位方式下接受协调指令开关调门脉冲（或模拟量）的控制方式。
关于这几种控制方式的详细说明，请参见后面相关章节。
1.4ETS保护系统工作原理
ETS即汽轮机紧急调闸保护系统，用来监视对机组安全又重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限制值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，实现紧急停机。
ETS系统具有各种保护投切，自动跳闸保护，首出原因记忆等功能。
当下列任一条件出现时，ETS可发出汽轮机跳闸信号，使AST电磁阀动作，实现紧急停机。
●汽轮机超速110%（DEH来）
●汽轮机超速110%（超速保护装置来）
●轴向位移大Ⅱ值（TSI来）
●振动高Ⅱ值（TSI来）
●#1～#4径向轴承温度超过110℃（4点，逻辑或）
●#1～#4径向轴承回油温度超过75℃（4点，逻辑或）
●正推力瓦温度超过110℃（10点，逻辑或）
●正负推力瓦回油温度超过75℃（2点，逻辑或）
●润滑油压低IV值（就地来）
●凝汽器真空低Ⅱ值（就地来）
●发电机主保护动作（电气来）
●DEH停机保护动作（DEH来）
●手动停机（双按钮，布置在操作台上）（无投切）
●手动停机（DEH画面上操作）
在实际运行中应根据汽机运行保护说明和实际情况进行各种保护条件的投切。
1.5TSI系统工作原理
TSI汽轮机监视仪表系统，用来在线监测对机组安全有重大影响的参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过DEH和ETS控制汽轮机实现安全停机。
TSI系统主要监视汽轮机的转速、振动、轴向位移等参数。
DEH-NK系统对TSI系统有两种处理方式，一种是采用专用卡件可接受TSI传感器信号并通过软件进行分析处理用于测量显示和报警保护。
另外一种时通过DEH的AI和DI通道采集独立的TSI系统模拟量和开关输出。
随机出厂的DEH系统采用何种方式处理TSI系统可在DEH接线端子图中查阅。
2系统配置
本系统中的DEH和ETS部分均采用英国欧陆公司的NETWORK-6000分散控制系统的硬件平台。
硬件配置主要由以下部分组成：
一个控制柜，一台操作员站（可选配工程师站），一台彩色喷墨打印机。
DEH系统配置一对冗余的DPU（T940X）及4个2500系列IO机架。
ETS系统配置一对冗余的DPU（T2550）及IO卡件。
冗余DPU分别通过冗余的数据高速公路与操作员站和工程师站相连，完成操作指令、基本控制数据、组态信息的通讯。
2.1DEH-NK网络结构
DEH和ETS系统均采用二层网络结构。
第一层控制网络（ELIN）连接DPU和MMI站，为冗余实时数据网络，也成为数据高速公路。
采用符合IEEE802.4协议的令牌冗余工业100M以太网，通讯协议为TCP/IP。
通讯介质为超五类双绞线，通过网络交换机连接，第二层网络为实时I/O通讯网络（Profibus-DP）,连接DPU及其所属的I/O站。
I/O网络为符合国际标准的Profibus-DP。
Profibus-DP专门为控制器与分散I/O之间进行通讯而设计，既可满足高速传输，又有简单实用、可靠性强等特点，传输速率为12M。
2.2DEH-NK控制柜
本系统DEH控制机柜数量为1个。
机柜结构符合NEMA标准NEMA12＜IP52＞，尺寸：
700×800×2100，前后开门，并设计成经底部电缆。
端子排采用的德国凤凰公司端子，端子单元能适应截面为1.5mm2芯线的连接。
电缆夹头、电线走线槽均由阻燃型材料制造。
端子排的安装位置便于接线，距柜底部不小于400mm，距柜顶部不小于150mm，排与排之间距离部不小于200mm。
机柜内电气元件如继电器、断路器、投切开关及直流电源均采用进口产品。
柜内设置排气风扇或内部循环风扇，并设置温度检测元件，当温度过高时进行报警。
DEH系统与ETS系统之间重要控制信息的交换通过各自的I/O模件以机柜之间的硬接线方式实现，整个系统能提供一定数量的输出点供SOE、热工信号报警等系统使用。
机柜内设有保护地和屏蔽的接地母排，接地系统严格要求单点接地，通过直径部不小于3mm的电缆接到电气主接线地上，接地电阻小于2欧姆。
2.3电源分配系统
系统的供电由用户向每个控制柜提供两路交流220V±10%，10A，50Hz±1Hz的单相电源（其中一路来自不间断电源UPS，令一路来自厂用保安电源）和一路直流220V/2A电源到控制机柜。
两路交流电源互为备用，任何一路电源的故障均不会导致系统任一部分失电。
任一路电源故障都会报警，并自动切换到另一路工作。
机柜内电源部分配置了多组冗余的DC24V和DC48V电源，分别向DPU、I/O卡件、DO隔离继电器、信号处理装置和DI隔离继电器供电。
电源具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求。
机柜内的馈电均分散配置，以获得最高可靠性。
对I/O模件、处理器模件、通讯模件和变送器等均提供冗余的电源。
直流220V电源主要用于向OPC电磁阀和AST电磁阀供电。
2.4控制器和IO模件
2.4.1DEH系统
（1）一对功能强大的DPU-T940X：
●主芯片：
PentiumMMX,主频：
266MHZ。
●1：
1冗余配置，冗余处理器模件为无忧切换，切换时间＜5ms,数据更新周期为50ms。
●冗余供电模块、可带电插拔CPU模件、自动初始化功能。
●IEC-1131-3标准组态方式：
功能模块（FB）、顺序功能快（SFC）、结构化文本（ST）、梯形图（LD）。
●运算周期可组态为20～200ms，运行2400个Block,可联结2048点I/O。
●具备强大的控制策略组态能力，可同时运行连续和顺序控制，控制策略可在线下载。
●开放的I/O网络：
Profibus/DP和MODBURTU。
支持冗余I/O通讯，通讯速率可达到12M。
（2）2500系列I/O模件：
●密封的模块化结构。
●采用表面贴装先进技术，防尘、防潮湿、防盐雾、防电磁干扰。
●性能稳定，抗干扰能力强。
●单块I/O模件的点数部超过8点。
●独立的模件和通道状态指示，故障诊断可到通道级。
●所有模件均可带电插拔。
（3）DEH系统的IO模件主要有：
●2500C：
IO机架CPU模件
●AI4：
四通道模拟量输入（电流、电压、热电耦）模件。
●AI2：
两通道热电阻输入模件。
●DI8：
八通道开关量输入模件。
●RLY4：
四通道开关量输出模件。
●AO2：
两通道模拟量输出模件。
●PI：
单通道转速测量模件。
●OPC：
超速保护模件
●TFW：
阀门控制卡。
注：
各项目的模块具体数量不尽相同。
2.4.2ETS系统
（1）一对功能强大的DPU-T2550：
●主芯片：
专用高速处理器。
●1：
1冗余配置，冗余处理器模件为无忧切换，切换时间＜5ms,数据更新周期为50ms。
●冗余供电模块、可带电插拔CPU模件、自动初始化功能。
●IEC-1131-3标准组态方式：
功能模块（FB）、顺序功能快（SFC）、结构化文本（ST）、梯形图（LD）。
●运算周期可组态为20～200ms，运行2400个Block,可联结2048点I/O。
●具备强大的控制策略组态能力，可同时运行连续和顺序控制，控制策略可在线下载。
●开放的I/O网络：
Profibus/DP和MODBURTU。
支持冗余I/O通讯，通讯速率可达到12M。
（2）T2550系列I/O模件：
●密封的模块化结构。
●采用表面贴装先进技术，防尘、防潮湿、防盐雾、防电磁干扰。
●性能稳定，抗干扰能力强。
●单块I/O模件的点数不超过8点。
●独立的模件和通道状态指示，故障诊断可到通道级。
●所有模件均可带电插拔。
（3）ETS系统的IO模件主要有：
●DI8：
八通道开关量输入模件。
●DO8：
八通道开关量输出模件。
2.4.3DEH专用I/O模件功能简介：
（1）测速卡（PI）：
每块测速卡分别通过独立通道测量汽轮机的转速，三块测速卡测量三路转速，在DPU内对接收到数据进行三选二处理。
（2）OPC卡：
三块OPC高速测速卡分别测量三路转速，实现相关的OPC逻辑，快速送出OPC超速保护信号，进行三选二处理后输出信号到OPC电磁阀，实现超速保护功能，OPC卡同时也能快速输出110%快速信号，进行三选二处理后输出信号到ETS系统进行电超速停机保护。
（3）阀门控制卡（TFW）：
阀门控制卡失DEH最重要的卡件之一，阀门控制卡组成DEH阀门伺服控制系统。
TFW卡的控制指令来自DPU，并接收现场的调门反馈信号，每一块TFW卡控制一个调门，即控制一个伺服阀油动机。
（4）IO控制CPU模件：
IO控制CPU模件是I/O通道卡与CPU之间联系的桥梁，负责传送主机数据及指令到I/O卡，并将I/O卡的数据和状态返回CPU。
（5）模拟量输入模件（AI）：
对基本控制的模拟量（4～20mA,RTD，TC）进行传输，如功率、主汽压、调节级压力、各种温度测点等。
（6）开关量输入/输出模件（DI/DO）：
对基本控制的开关量输入/输出进行隔离。
（7）拟量输出模件（AO）：
将DPU输出的模拟量进行4～20mA转换，并对外输出。
2.5端子单元
机柜内的端子单元为现场部分I/O提供连接口，有的端子单元还可以对信号进行调整处理，现场变送器的供电电源亦是通过端子单元分配到各处。
（1）八通道模拟量端子板（TAI
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