ABB Symphony系统在50MW机组DEH控制系统上的应用

2015-05-29裴志博张瑜坤神华包头煤化工内蒙古包头014030

化工管理 2015年27期

裴志博张瑜坤（神华包头煤化工，内蒙古包头 014030）

神华包头煤化工有限责任公司热电站汽轮机采用哈尔滨汽轮机控制工程有限公司生产的高压、冲动、单抽、凝汽式汽轮机。额定功率为50MW，型号为CKZ50-8.83/4.1，主蒸汽压力为8.83MPa，抽汽压力为4.1MPa。机组控制系统采用高压抗燃油纯电调控制,电液转换器采用MOOG公司生产的MOOG761伺服阀等组成。DEH系统的硬件采用ABB公司Symphony系统。EH系统由哈尔滨汽轮机控制工程有限公司生产的成套的抗燃油系统。

1 我们先介绍一下DEH的特点和一般的组成

1.1 DEH系统的特点

A.稳定性好，灵敏度高，便于信号综合与传递；

B.系统组态灵活，功能齐全——转速调节、负荷控制、控制方式；

C.可靠性高：采用冗余配置，无扰切换，系统自检和诊断；D.易于测试、维修和调整。

1.2 DEH系统的组成

DEH系统由工作站（操作员站和工程师站）、控制器（MFP）、阀门管理器（VMP）、自启动控制器（ATC）、超速保护（OPC）、电液转换器、油动机、控制阀门和供油系统组成，并与机械测量系统（TSI）、跳闸保护系统（ETS）、自动同步装置（AS）、数据采集系统（DAS）相连接，还留有与锅炉燃烧控制系统（BMS）等的通讯接口，组成分布式控制系统（DCS），以实现对机炉协调控制（CCS）。它是分布式控制系统（DCS）的一个子系统，实现对汽轮机的控制和保护

2 下面就我厂的DEH系统做一简单的介绍

2.1 我厂的DEH系统硬件配置

图-1

2.1.1 超速保护（OSP）部分

作为机组超速保护部分由一对冗余的BRC300控制器，三块IMDSI22数字量输入模块，三块IMDSO14数字量输出子模件，一块IMFCS01频率计数模件组成，都在逻辑组M3中来把功能实现，其中包含转速调节回路、OVERSPEED LOGIC回路、电超速试验回路、机械超速试验回路、OPC试验回路、机组挂闸回路、调门严密性试验回路、主汽门严密性试验等回路组成。

2.1.2 基本功能部分

作为基本控制功能的逻辑由一对冗余的BRC300控制器，三块IMFEC12模拟输入模件、一块IMASO11模拟信号输出模件。一块IMDSO14数字输出子模件、八块IMHSS03电液伺服模件是为调门控制模件等组成。用以实现了阀门控制、主汽压力控制、功率控制、抽汽控制，负荷目标值及负荷设定值的形成、同期、设定点形成等功能。

2.2 下面拿几个逻辑回路跟大家一起研究

2.2.1 转速信号的测量与处理

汽轮机DEH转速的测量由安装在汽轮机轴上的3个磁电式传感器进行测量的。传感器输出脉冲信号，脉冲信号的频率与齿轮盘上齿数及转速成正比。这三个传感器的输出分别送到三块频率计数子模件FCS中，FCS是用于通过周期计数的方法获得汽轮机的转速的，并将其进行转化为二进制数后通过子扩展总线向BRC300传送。

2.2.2 那么系统转速逻辑是怎么实现的呢？

三路转速测量信号两两送入大选模块，大选模块的输出又经过小选模块，小选模块选出三路转速的平均值，该转速就作为汽轮机的转速。这个转速同时被送到加法模块，以此来判定转速信号的一致性，如某一路转速信号偏离中间值±20r/min,且转速信号值大于200r/min,就发出该通道转速信号故障的信息。若以上三个通道的故障信息，送到三选二逻辑，当三个转速通道有两个以上的转速故障时，发出转速故障信息。在汽轮机挂闸运行后，若汽轮机转速偏离转速设定值±500r/min，延时2S时，也发出系统转速故障的信息。当有转速通道故障时，将进行报警。当有系统转速故障时，且机组未并网，将使汽轮机跳闸。

2.3 OVERSPEED LOGIC回路

在机组运行过程中，DEH对三个转速信号进行采集、质量选择后形成了机组的转速。将机组的转速与额定转速的103%进行比较，若超过了这一值，则机组的OSP集成块卸掉OSP油压，快速关掉所有调门，尽快降低机组转速，若此时能稳住转速则不至于跳机，如果继续超速达额定转速的110%，逻辑则发出机组跳闸信号。

在做机械超速、电气超速、系统超速时试验时，通过修改定值的方法来完成。注意在做超速试验时TSI超速应该考虑进来，否则可能TSI超速会先动导致DEH这边无法实现。

在此值得一提的是有必要对现场的OPC、AST集成块熟悉。当机组实际运行转速达到或超过103%额定转速时或机组甩负荷时，系统中布置的两个并联的OPC电磁阀，该电磁阀得电打开，迅速关闭各调节汽门，以限制机组转速的进一步飞升。当机组运行转速降低到额定转速时，OPC电磁阀在DEH系统OPC控制器的控制下，失电关闭，OPC母管控制油压得以恢复，各调节汽门恢复动作前的开度。

当机组实际运行转速达到或超过110%额定转速时，四个逻辑关系为两“或”一“与”的的AST电磁阀失电动作遮断汽轮机。

2.4 转速设定值形成原理

在Symphony电液调节系统中，设定值形成回路的核心模块是限速模块，通过限速模块，把一个阶跃变化变化量变为斜坡变化量。转速设定值逻辑和负荷设定值形成逻辑是同一个。并网前，由设定值形成的设定值就是转速设定值；并网后，由设定值形成逻辑形成的设定值就是负荷设定值，此时转速设定值为额定转速。在设定值形成逻辑中除限速块外，还有多个切换器，当机组的运行工况或运行状态发生变化时，设定值也作相应的调整。对这个转速设定值解读如下

2.4.1 当机组并网后，机组并网后强迫目标值方式置位，由强迫目标值形成逻辑可知，转速目标值跟踪转速设定值为3000r/min。

2.4.2 当汽轮机跳闸或电液调节系统没运行时，转速设定值为0r/min，由强迫目标值逻辑可知，目标转速跟踪转速设定值，也为0r/min。

2.4.3 当汽轮机控制系统处于手动方式时，转速设定值跟踪实际转速，使转速调节器的入口偏差为“0”，可实现手动自动无扰切换。目标转速也跟踪实际转速，操作员可通过画面操作面板，修改阀位设定值来控制汽轮机转速。但在汽轮机冲转过程中应尽量选择自动方式因为此种方式无法使机组按一稳定的升速率进行升速，可能会造成大的扰动。

2.4.4 当机组跳闸时，转速设定值、转速目标值都置0，当机组挂闸后并发出运行命令后，转速目标值、转速设定值均跟踪机组的实际转速即盘车转速。

2.4.5 当发电机刚解列且汽轮机未跳闸时，将转速设定为额定转速3000r/min，使汽轮机维持在额定转速下运行，以便排除故障后尽快并网。

2.4.6 当汽轮机冲转时，转速设定值跟踪汽轮机的实际转速，这样可使转速调节器入口偏差为0，从而减少控制系统的扰动，提高机组的稳定性。汽轮机刚挂闸复位时，使强迫目标值逻辑置位，转速目标值也跟踪实际转速。

2.4.7 转速目标值与转速设定值不等时，若有任一进行条件，则设定值以一定速率逼近目标值；若有任一保持条件，则设定值停止变化，保持当前的设定值不变。

2.4.7.1 任一条件时，任一进行逻辑置位指a)机组未并网且进入自动同期方式。b)机组未并网且为ATR方式。c)自动设置目标值。d)目标值和设定值不相等且有“进行”标志。

2.4.7.2 任一条件时，任一保持逻辑置位指a)有保持条件为1。b)有ATR来的负荷保持且没有油开关刚合上、功率回路刚投入、调速及压力回路刚投入、两个回路刚退出任一情况。

3 常见系统故障分析

3.1 执行机构关不下去

查看操作站画面中的报警页面及检查卡件出的状态灯，看IMHSS03电液伺服模件是否有报警，看MOOG阀输出是否有故障报警，若没报警则做隔离措施，拆下伺服阀上的接线插头，如执行机构关不下去则可能问题出在伺服阀上；关闭油门再看是门否关，若门不关则说明门卡死，若门关闭则用万用表检查MOOG阀线圈电阻和伺服卡的输出指令是否正常。油脂的是否合格也要考虑不合格会将MOOG阀卡死。

3.2 执行机构开不上去

查看操作站画面中的报警页面及检查卡件出的状态灯，看IMHSS03电液伺服模件是否有报警，看MOOG阀输出是否有故障报警，若没报警则拆下伺服阀上的接线插头，用万用表测量伺服阀两线圈上的电阻，用1.5V电池接在单线圈的两端注意不要接错线，正反对调看执行机构是否开得上去，如开不上去，听不到进油管有油流声则说明伺服阀故障；如果进油管有油流声则说明卸载阀故障，汽门开得上去则证明DEH柜到油动机的电缆线或IMHSS03电液伺服模件故障。