60MW高炉煤气发电汽轮机组调速自动控制研究与应用

苏辉　贾俊杰

【摘要】本文主要介绍邯钢60MW发电机组汽轮机DEH控制系统的原理、构成以及实际应用。该控制系统是以汽轮机组为控制对象，完成对整个机组的调节控制和保护，使得汽轮机组的控制与操作更加可靠。

【关键词】DEH；505E；电液伺服；SPC；LVDT

1、热电联产机组控制的特殊要求

邯钢60MW发电机组为可调抽汽凝汽式汽轮机，可以同时供热和供电，它和同容量的冷凝机组相比，控制与保护要求差异较大，应用505E系统可以满足各项控制要求。

1.1解耦调节

该调节方式，机组热负荷、电负荷独立调节。汽轮机在一定的工况范围内，热负荷的变化，不影响电负荷：反之，电负荷的变化，也不影响热负荷。

1.2不解耦调节

该调节方式，机组热负荷、电负荷联系调节。汽轮机在一定的工况范围内，热负荷、电负荷的变化影响高、低调节阀的动作，以满足热负荷、电负荷的变化要求。

2、控制系统介绍

DEH主要功能，如启动、转速控制、电功率控制、热负荷控制、运行状态及参数监视、超速保护、自动遮断及手动打闸等。控制系统主要性能如下：

3、系统的构成与配置

DEH系统的测量、控制和外部接口部分。由工业控制计算机、505E控制器、西门子S7-300PLC控制系统、外部接口电路、电源系统、信号检测回路、以及计算机操作站等构成。

3.1电源系统

DEH系统电源分为220VAC、220VDC、24VDC三類。PLC系统电源为220VAV电源，由双电源冗余切换回路完成。220VDC电源由专用直流切换二极管完成冗余切换输出。24VDC电源由菲尼克斯开关电源、菲尼克斯直流电源切换模块组成，电源经内部处理后输出多路稳定、纯净的24VDC.

3.2控制器

控制器采用WOODWARD公司生产的505E对汽轮机调速汽门进行自动控制。该DEH控制系统，适用于纯凝式发电机组和，凝抽式发电机组的控制，可对两个调门进行控制。

3.3外部接口电路及信号检测回路

现场检测元件主要对机组的，转速、功率、蒸汽压力等参数进行检测。使用两线制电磁式传感器测量机组转速。使用智能压力变送器，对蒸汽压力进行检测。在发电机出口高压柜安装，功率表对发电机功率进行检测。

4、505E自控系统工作原理及控制回路构成

4.1505E工作原理

505E控制精度高，热电负荷自整性高，能实现升速（手动或自动），配合电气并网，负荷控制，抽汽控制及其它控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等。DEH系统将机组实际和设定转速的运算后输出标准4-20MA信号给SPC伺服控制器，电液伺服阀接收SPC伺服控制器的开度信号，对高调门和低调门的开度进行调整，减少实际和设定转速的偏差，达到转速控制。

4.2505E调速自动控制回路构成

4.2.1模拟量输出

DEH系统中505E的高低调门控制信号为4-20MA，分别输出到高调门和低调门的两个SPC控制器中，通过在SPC控制器中编程组态，来满足现场实际需求，根据生产实际需求，修改相关控制参数，可以进行阀门整定，调零、调满。

4.2.2数字量输入及输出

505E共有数字量输入点16个，其中，停机，外部复位，转速升高，转速降低为系统指定点。其余接点可组态使用，也可组态外部停机，投入解除抽汽控制，外部运行，抽汽升高，抽汽降低。数字量输出点八个，两个为停机输出和报警输出，其余通道可以根据现场要求组态。

5、汽轮发电机组自动调速控制系统的功能及作用

汽轮机可在纯凝工况或抽汽工况下列任何一种运行方式下安全经济地运行：系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷控制。

5.1启动升速及转速控制和保护

可以选择自动，手动，两种启动方式开机，这两种种方式的切换可以在505E控制器编程组态模式下进行组态。

5.2负荷控制及停机

该系统能在发电机组并网后，根据机组工况，通过在DCS上位计算机进行转速设定，可以对机组进行升降负荷。遇到紧急情况可以自动发出停机指令，保证机组安全停机，也可按照相关操作规程顺序停机。

6、结束语

该DEH系统使用505E为主机，其硬件及软件经过多年运行的考验，保证系统可靠性。转速、停机等重要型号采用多路采集，通过控制器识别分析参与控制，保证了系统控制的可靠性、稳定性。该系统自投运至今，运行平稳，控制精准。提高了设备自动化程度，减少人员配备并有效的保障了邯钢高炉煤气发电机组的“安、稳、长、满、优”的运行。社会效益和经济效益显著。

参考文献

[1]中国动力工程学会主编《火力发电设备技术手册第三卷自动控制》机械工业出版社2005年1月第一版.