（中国电建集团贵州工程公司贵州省贵阳市550003）
摘要：随着高参数、大容量、中间再热火600MW火电机组的广泛应用，要求进一步提高中间再热机组的功率动态响应性能、抗蒸汽参数扰动的能力及自动化水平，以满足电网调频、集中控制和综合自动化的需要。在此情况下，人们研制出了DEH系统。DEH是控制汽轮发电机组启动、升速和发电运行的重要装置。没有它将无法保证在发电运行时的安全运行。
关键字：DEH；系统性能；超速保护；转速控制
1、DEH系统的组成
1．1液压控制部分:600MW火电机组DEH装置共有三个机柜，其中有一个机柜为模件柜，安装供电电源、风扇及控制模板，另外两个机柜是端子柜及继电器柜，安装有各种I/O卡件配套的端子单元以及扩展继电器，完成与外部信号的连接。
1．2电气控制部分
DEH是一体化DCS的一个组成部分，是机组控制环路上的一个节点。环路上的代号是PCU73,DEH的功能模件组成一个过程控制单元（PCU），它在控制环路上的代号为PCU42。电厂DEH由三个控制柜组成：41#、42#、43#。42#为模件柜，41#和43#为端子柜。从功能上分为三个部分：超速保护（OPC）、汽机基本控制（BTC）和汽机自启停（ATC），分别由两对互为冗余的控制器（BRC300）和一对互为冗余的控制器（MFP12）及相应的功能子模件完成。人机接口（操作员站）是一台DELL高性能通用个人计算机，它通过ICI接入控制环路。操作员站的工作环境为英文版MicrosoftWindows2000Professional＋ABBPGP。电厂DEH硬件配置示意图如图1所示。
图1600MW火电厂DEH硬件配置示意图
2、DEH的功能
DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂闸、冲转、暖机、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个过程，通过MSV、CV、RSV和ICV实现，同时具备防止汽机超速的保护逻辑。
2.1挂闸
汽机挂闸以前，满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件，此时，由DEH输出挂闸指令，使复位阀组件1YV电磁阀带电，推动危急遮断装置的活塞带动连杆使转块转动，DEH在20S内检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合，ZS2的触点由闭合到断开，此时，DEH输出信号使1YV断电，ZS的触点又由闭合到断开，则低压部分挂闸完成DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀5YV，6YV带电，高压安全油建立，压力开关PS2，PS3，PS的常开触点闭合，高压部分挂闸完成。
2.2启动前的控制
DEH默认的启动方式是中压缸启动方式，在机组处于跳闸状态下，也可通过操作员站选择高压缸启动方式。无论是中压缸启动还是高压启动方式，DEH都会根据中压缸内壁温度的高低者根据调节级处高压内缸的温度高低状态将机组为冷态、温态、热态、极热态4种状况。在汽轮机转前，可以选择对高压调节阀阀壳进行预暖，当压调节阀阀壳预暖功能投入时，右侧高压主汽阀开，可同时对4个高压调节阀阀壳进行预暖。
2.3系统转速选择
转速三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大选结果进行小选。转速的三选二逻辑。发生系统转速故障后，DEH自动将系统转速设定为一个很大的数值，这样将产生超速跳闸命令。
图2三选二逻辑
2.4超速保护
超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭CV和ICV，并将转速维持在3000RPM。
2.5DEH跳闸
600MW火电机组汽轮机跳闸功能由ETS控制AST电磁阀实现，DEH只汇总以下的跳闸条件，它并不控制AST跳闸电磁阀：（1）并网前系统转速故障或者超速（大于3360RPM）；（2）系统电源（220VAC）故障；（3）阀门严密性试验结束；（4）ATC方式下任何ATC跳闸命令。ATC方式下是否允许ATC跳闸可以通过工程师站进行选择。
2.6超速试验
超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、油开关未合闸的情况下进行，它包括OPC超速试验（103％）、电气超速试验（110％）和机械超速试验（111～112％）。这三项试验在逻辑上相互闭锁，即任何时候只有一项超速试验有效。对于机械超速试验，除满足上述条件外，ETS操作盘上的“超速保护”钥匙开关必须在“试验”位。在电气或者机械超速试验过程中，如果汽机转速超过3360RPM仍未跳闸，为安全起见，DEH将无条件发出超速跳闸指令送ETS。
3基本控制部分
基本控制部分是DEH的核心，它提供与转速和负荷控制相关的逻辑、调节回路，所有闭环控制的PID调节器和伺服阀接口均通过一对冗余的BRC300实现。这部分还包括与自动控制有关的其他功能，如设定值/变化率发生器、限值设定、阀门切换、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及阀门校验等。与基本控制有关的重要模拟量，如发电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节级压力同样也是三取二。基本控制部分的功能子模件如下：IMFEC12×3、IMHSS03×10、IMDSO14×2、IMASO11×1、IMDSI22×1。
3.1远方挂闸/ETS复位
导致汽机跳闸的原因总结起来有两个：一个是汽机危急保安装置动作后保安油压消失，薄膜阀动作后将AST母管内EH抗燃油排泄掉，所有阀门关闭；另外一个是AST跳闸块上AST电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部闭。远方挂闸的作用就是复位危急保安机构，即DEH通过控制安装在汽轮机前箱附近的板式气动挂闸电磁阀使得保安油压重新建立起来；远方复位ETS则是指通过DEH送出复位AST跳闸电磁阀指令给ETS，使AST跳闸电磁阀恢复带电状态，从而恢复AST母管油压。远方挂闸/ETS复位操作都是时间长度为10秒的脉冲信号，即命令发出10秒后自动消失；如果汽机仍未挂闸，则DEH给出“挂闸失败”（RESETTURBINEFAIL）或“复位失败”（RESETASTFAIL）指示。汽机挂闸也可通过运行人员操纵前箱附近跳闸杠杆手动挂闸；同样，ETS也可通过ETS操作盘上的复位按钮实现。
3.2转速控制
600MW火电机组汽轮机是由CV/RSV/ICV控制冲转的。汽机挂闸且阀门不在校验状态时，运行人员可发出RUN（开主门）命令，此时MSV全开，CV，RSV，ICV保持关闭。RUN实际上就是开机命令指令，一旦发出，就意味着冲转开始；在汽机运行期间RUN命令始终保持，只有当汽机重新跳闸才能清除掉。运行人员通过DEH画面设定目标转速400RPM和升速率；一旦目标值发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员选择“运行”命令后，转速给定按照事先设定的升速率向目标值爬升，转速PID在偏差的作用下输出增加，开启CV，RSV，ICV,汽机实际转速随之上升。当转速给定与目标值相等时，程序自动进入HOLD状态，等待运行人员发出新的目标值。升速过程中，运行人员可随时发出HOLD命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持当前转速。为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在1150～2000RPM，2630～2880RPM时，转速进入临界区，此时，升速率自动设置为500RPM/min。转速临界区的范围可通过工程师站在线修改（根据现场需要）。当转速达到400RPM时，机组进行磨检听音。当转速达到800/1000RPM时，进入HOLD状态，进入中速暖机阶段。暖机结束后，由GV，IV控制汽机升速到3000RPM。由于TV和GV流量特性差异，程序将自动调整转速PID参数。此外，当转速超过2880RPM，程序自动将升速率降低为200RPM/min；超过2900RPM，升速率降为50RPM/min，使得3000RPM定速时转速更稳定。3000RPM定速后，可以进行自动同期。DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生转速目标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内（2985～3015RPM）。如果自动同期方式无法投入，其原因如下：（1）转速超过2985～3015RPM；（2）汽机跳闸；（3）发电机并网；（4）系统转速故障；（5）自同期装置未发出允许信号；（6）自同期增/减信号品质坏。
3.3负荷控制
负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈，此时汽机CV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于CV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也称为阀位方式。此外，锅炉自动方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。运行人员可根据需要设定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为100MW/min。一旦目标负荷发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员发出GO命令后，负荷给定按照设定好的负荷率向目标值逼近。当负荷给定等于目标值时，重新进入HOLD状态。当负荷达到30%左右时ICV全开。锅炉稳定燃烧后DEH可转入锅炉自动方式。该电厂协调控制方案为“炉跟机”方式，DEH接收来自机炉主控器的负荷指令（4-20MA）自动调整汽机负荷，此时DEH将负荷变化率设定为10MW/min。
3.4甩负荷控制
由于600WM火电机组汽轮机的转子时间常数较小，缸的容积时间常数较大。在发生甩负荷时，汽轮的转速飞升很快，若仅靠系统的转速反馈作用，高转速有可能超过110，而发生汽轮机遮断。为必须设置一套甩负荷超速限制逻辑：当15≤机甩负荷≤4O额定负荷时，DEH加速度继电器作，迅速关闭中压调节阀，同时使目标转速及给转速改为3000r／min，一段时间后，中压调节阀恢由伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定在3000min，以便事故消除后能迅速并网。当机组甩负荷≥40额定负荷时，DEH功率负荷不平衡继电器动作，迅速关闭高压调节阀和中压调节阀，同时使目标转速及给定转速改为3000min，一段时间后，高压调节阀和中压调节阀恢复伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定在3000r／min，便事故消除后能迅速并网。
3.5自启停部分
600WM火电机组汽轮机自启停（ATC）是以转子应力计算为基础，控制并监视汽轮机从盘车、升速、并网到带负荷全过程。基本的ATC逻辑由两部分组成，即转子应力计算、监视和启动步骤。这两部分相辅相成，共同组成一套使汽轮机自动完成从盘车到带负荷整个过程的平稳、高效的控制系统。
4结论
本文具体针对600MW火电机组DEH的组成、控制功能及特点进行了简要的论述。汽轮机是处于在高温高压状态下的高速旋转机械，维护其安全运行和电网稳定是衡量控制系统是否切实可行的一个重要指标。因此，在控制系统设计中必须有一套功能完善、动作迅速可靠的自动保护系统。另外还必须使汽轮机组在额定功率和额定转速下运行时能提供足够数量的电力和保证供电质量，控制系统具有良好的静态特性和动态特性。这些需求构成了DEH的控制功能。该电站完善的DEH控制系统从预启动、启动、升速、并网、升负荷、变负荷、额定负荷运行和停机具有良好的自动控制作用。
参考文献
[1]中国华东电力集团公司科学技术委员会编。
[2]600MW火电机组运行技术丛书[M]。北京：中国电力出版社，2000.1.