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新华XDC800B在200MW机组DEH系统升级改造中的应用

新华XDC800B在200MW机组DEH系统升级改造中的应用
新华XDC800B在200MW机组DEH系统升级改造中的应用

新华XDC800B在200MW机组DEH系统升级改造中的应用

钟永春

(华电能源哈尔滨第三发电厂热工分场)

摘要:哈尔滨第三发电厂#1机组为200MW机组,DEH控制系统设备老化、供电系统复杂、调门控制精度低等缺点,在机组停机期间对DEH控制系统进行升级改造,由原来的DEH-III升级为XDC800B型。介绍了DEH系统改造方案,改造后的特点及功能,针对一些问题提出解决方案。

关键词:DEH控制系统;XDC800B;

0 引言

哈尔滨第三发电厂#1机组采用新华DEH-III型系统,由于多年的使用使得控制器、卡件等电子设备可靠性及稳定性均有所降低。DEH-III系统已属淘汰产品。许多部件及卡件均已停产,备件已经严重不足。超速保护卡件(OPC卡和MPC—OPC卡)虽然可以购买到备件,但其已经属于淘汰产品,其性能和可靠性远远不及新型的超速保护卡件;OPC卡故障,还可能造成AI输入点显示不准,甚至影响到OPC、AST保护动作;阀门伺服控制卡(VCC卡)也属于淘汰型号,经常出现故障现象;调门控制精度低,调门静态试验为手动调整,电位计精度不够,经常发生零飘现象,造成调门突开。在实际运行中DEH一Ⅲ控制系统经常出现故障,影响机组的安全稳定生产。

1 改造方案

鉴于以上原因,决定对DEH控制系统进行升级改造。本次改造是基于EH部分及就地控制仪表都不变的前提下对DEH控制系统进行全面升级改造,由DEH—III 型DEH控制系统升级为XDC800B型DEH控制系统,具体改造方案如下:

a.系统控制柜拆除,重新安装新控制柜,原有控制柜内电缆尽量利用,当原有控制电缆长度不够时,不采用转接方式,敷设新电缆。控制柜由原来2个柜合并为一个XDC800B控制柜;

b. DPU控制器拆除,控制器更型为新华XCU冗余过程处理器XCU—NET;

c.卡件及端子板全部拆除,采用新华800系列I/O模件及端子板;

d.电源系统拆除,更换新的电源模件(XPR150一24)及2路220VAC电源切换开关箱;

e.通讯设备拆除,更换新的以太网交换机模件(Xfes-1005DU);

f.工程师及操作员站拆除,工程师站和操作员站工控机全部更型为DELL计算机,显示器全部使用DELL 24”液晶宽屏显示器;安装新系统软件OnXDC2.0,对控制系统进行组态、调试、试验。

2新华XDC800B系统的特点

新华XDC800BDEH系统采用新华8O系列I/O模件,以32位CPU组成的新华控制器XCU为核心,配置标准的以太网和现场总线技术,构成环形网络结构或星型网络结构的通讯网络,系统控制功能分散,管理集中,集数据采集、过程控制、信息管理于一体。其特点如下:

a.分布式全冗余结构:控制器XCU、I/O模件、网络通讯、电源都能冗余配置。

b.开放式系统:网络、工作站和操作系统采用商业信息技术,能与第三方产品连接。网络节点数1~ 250个任意配置。

c.高速、可靠、冗余的通讯网络:采用现场总线技术和工业以太网技术,设计两个层次的通讯网络。

d.具有图形显示、报表、控制、记录统计的生成工具软件。

e.具有在线的诊断至通道级的自诊断功能。

f.设计有分布实时数据库,对网上节点透明。

全局数据库模拟量与开关量各达640000点。

g.很高的实时性,在一秒内可更新所有全局点的值,在一秒内调出任何图形显示,最快50ms的控制周期,特殊要求工程最快可达10ms的控制周期。

3新华XDC800B系统组成

3.1 硬件系统

新华XDC800B系统的硬件主要由操作员站、工程师站、控制器XCU—net以及各种I/O模件和后备硬手操盘等组成。

3.1.1 操作员站及工程师站操作员站工控机由DELL 双核 2.6GHz处理器/2G 内存/500G硬盘/DVD—ROM/光电鼠标/标准键盘组成,显示器使用DELL 24”液晶宽屏显示器;采用全汉化的Windows操作系统;工程师站的配置与操作员完全相同,可由专业人员通过工程站对DEH系统进行组态、维护,同时,所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看或修改,工程师站和操作员站可以互相备用。

3.1.2 控制器XCU—net

XCU—net是系统高性能、高处理能力的过程控制器,比DPU功能更强大。XCU—net 作为主算法控制器,配置低功耗的工控主机板,扩展两个lOMbps或100Mbps的双网口,装载Windows CE.NET嵌入式操作系统,运行系统OnXDC算法与设备控制程序。维护人员可以根据指示灯的状态判断出控制器的运行状态,非常直观、明了。XCU还支持在线组态,包括参数整定、仿真、算法的在线修改,不需要重新对整个控制算法进行编译、下载,方便了维护人员对系统组态的维护和调试。

改造XCU—net控制器按1:1冗余配置,当主XCU故障时,可自动无扰切换至备用XCU,以保证系统安全稳定运行。

3.1.3后备硬手操盘

后备硬手操盘其上主要有自动/手动钥匙、超速保护试验/投入钥匙、GV、IV、LV阀位增减按钮和阀位指示等,在DEH自动控制部分故障或失电的情况下,仍可以通过后备硬手操盘对汽机进行手动控制,维持机组运行。

3.2 系统软件

新华XDC800B系统的应用软件一OnXDC2.0,包括XHM1人机界面可视化图形组态软件和XCU图形组态化编程软件,XHMI具有强大的图像显示功能和方便、直观、可视化的图形生成功能;XCU图形组态编程软件具有非常丰富的控制算法。本次改造针对以前DEH—III曾出现的调门零点漂移,造成系统调节质量下降的事件,新增加了调门零满度整定逻辑、调门零满度整定画面,在进行调门试验时,不需要频繁调整伺服阀控制端子板上调门的零度、满度电位计,只需要通过整定逻辑进行软件修正即可,避免了调门零点漂移现象的发生,同时也节省了大量的调试时间和人力。

4调试中遇到的问题及解决方案

a.模拟量输出模件(AO)超差,询问厂家解释原因为AO模件出厂调校时未接地,导致AO模件输出线性与现场实际不符。解决办法:厂家提供精度合格的AO模件2块,一块供现场使用,一块作为备件。

b.在做控制器(XCU)及以太网通讯模件(XCC)冗余切换试验时,当拔掉主控制器的双机切换线时,主、备控制器全都变成备控状态,通讯故障。经厂家分析发现,当时备控制器的双机切换线没有插好,原因是, XDC800B系统的双机切换线比较特殊,只有连上双机切换线后,控制器才有可能进入到主控状态,并由内部的仲裁电路决定哪个XCU主控,哪个XCU备控。以太网通讯模件的双机切换线也是同样原理,当2个XCC卡的双机切换线都没插牢时,XCC卡所带站的卡件就会通讯故障。解决办法:机组启动前,对所有的双机切换线进行紧固,机组运行时也要定期对双机切换线进行紧固,以防通讯故障。

c.在做超速保护试验时,三路转速信号任意一路转速>3090r/min时,103%超速保护OPC动作,任意一路转速>3300r/min时,110%超速保护AST动作,目前的超速保护是三取二逻辑,与实际不符。后经厂家发现,原来是转速测量端子板底部的跳线跳错了,当四个跳线端子全跳是超速保护二选一逻辑,四个跳线端子全不跳才是超速保护三选二逻辑。

5结束语

DEH升级改造后的新华XDC800B系统,设计先进,修改方便,工作可靠,调试过程中没有发生硬件故障或损坏,阀门控制精度较高,负荷控制稳定,在整个运行

期间,系统投人的各项功能均动作正常,满足机组启停及正常运行的要求。同时系统本身也有很强的故障诊断能力和修复能力,从而大大缩短停机时间,提高了经济效益。

参考文献

上海乐华控制XDC800硬件手册

汽机专业学习培训.(DOC)

汽机专业学习培训 第一节概述 汽轮机是以水蒸气为工质,将蒸汽的热能转变为机械能的一种高速旋转式原动机。与其他类型的原动机相比,它具有单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等一系列优点,它不仅是现代火电厂和核电站中普遍采用的发动机,而且还广泛用于冶金、化工、船运等部门用来直接拖动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。在现代火电厂和核电站中,汽轮机是用来驱动发电机生产电能的,故汽轮机和发电机合称为汽轮发电机组,全世界发电总量的80%左右是由汽轮发电机组发出的。除用于驱动发电机外,汽轮机还经常用来驱动泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等,所以汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。 汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一,汽轮机设备包括汽轮机本体、调节保安及供油系统和辅助设备等。 系统简介 1、主蒸汽及再热蒸汽系统。 2、EH油(抗燃油)控制调节系统。 3、润滑油及保安油系统,危急遮断装置、油箱、主油泵等。 4、给水回热加热系统,包括高压加热器、除氧器、低压加热器和给水泵等。 5、凝汽系统包括凝汽器、凝结水泵、真空泵、开式水泵及冷却系

统等。 6、配合发电机需用的定子冷却水系统、密封油系统等。 主蒸汽从锅炉经1根主蒸汽管到汽机房后通过Y型异径斜插三通分别到达汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀。并由6根挠性导汽管进入汽轮机作功,作完功的蒸汽进入锅炉再热系统重新加热,增加作功能力,从锅炉再热器出来的再热蒸汽经由再热热段蒸汽管到达汽轮机两侧的再热主汽阀与再热调节汽阀,并从下部两侧进入中压缸,中压缸流出的蒸汽通过中低压缸连通管从低压缸的中部进入,并分别流向两端的排汽口排入直接空冷汽轮机的排汽装置 从排汽装置引出一条直径为DN6000的排汽主管道,排汽主管道水平穿过汽机房至A列外, 24个空冷凝汽器冷却单元分为6组,垂直A列布置,每组有4个单元空冷凝汽器,其中3个为顺流,1个为逆流,24台冷却风机设置在每个冷却单元下部。24台冷却风机为调频风机,根据环境温度的高低,通过自动装置调节风机转速而保证机组安全连续运行。 抽真空管道接自每组冷却器的逆流冷却单元的上部,运行中通过水环真空泵不断地把空冷凝汽器中的空气和不凝结气体抽出,保持系统真空。凝结水经空冷凝汽器下部的各单元凝结水管汇集主凝结水竖直总管,接至排汽装置下的凝结水箱。 凝结水采用二级反渗透精处理装置,设置二台100%容量凝结水泵互为备用。为了汇集空冷凝汽器中的凝结水,系统中设有一个凝结水箱。凝结水箱的容积按接纳各种启动疏水和溢流疏放水来考虑。凝

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一、画面介绍 STARTUPSGC:汽机启动顺控8905 SHUTDOWN SGC:汽机停止顺控8907 STM PURITY:蒸汽品质确认8902 REL NOMINAL SPEED释放至额定转速8902 WARM TIMEDONE:暖机时间完成(中压转子平均温度) HPTAB:高压缸TAB LPTAB:低压缸TAB RESETALLTRIP SIGNAL:复位跳闸信号,复位首出信号7081

OVERSPEED TEST:超速试验7087(设定值3390RPM) OPCTEST:OPC试验7088(设定值3090RPM)SEAL CV:调门严密性试验7089 SEAL ESV:主汽门严密性试验7090 HPESV1:高主门1活动性试验7082(0。5S) HPESV2:高主门2活动性试验7083(0.4S) IPESV1:中主门1活动性试验7084(0.6S) IPESV2:中主门2活动性试验7085(0.5S) MANUAL:SSS联轴器电磁阀锁定/解锁7080 LOCKVLV:SSS联轴器电磁阀锁定 UNLOCK VLV:SSS联轴器电磁阀解锁 ENGAGED:SSS联轴器已锁止 PRELOCK:SSS联轴器预锁止 UNLOCK:SSS联轴器未锁止 LEAKAGE:油动机油盘油位检测信号

S/UPDEVICE :启动装置 SPEED SETP:转速设定 TSE INFL:应力限制,TSE FAULT报警时将闭锁负荷增长和转速升高GRAD SETP:负荷变化速率设定。 LOAD SETP:手动负荷设定 EXTERN LOADSETP:遥控负荷设定 HP SETP:主汽压力设定

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核一厂主汽机控制系统(DEH)训练参考数据 学习目标: 了解本厂汽机控制系统,包括液压驱动、汽机保护、数字控制软应体、运转模式及操作运转等 目录: 第一章:核一厂主汽机控制系统DEH 概述 第二章:液压驱动系统 第一章:润滑油与汽机保护系统 第四章:数字控制系统架构与设备 第五章:DEH 系统的运转模式 第六章:系统操作与运转 核一厂电气课 汪惠强 第一章核一厂主汽机控制系统DEH 概述 一、汽机控制系统概述(图1-1) DEH,为数字式电子液压控制(Digital Electronic Hydraulic)系统之简称。包括: 1. 蒸气阀、伺服阀(Servo Valve)及动作器(Actuator)。 2. EH 高压液压驱动系统。 3. 润滑油系统与汽机保护系统。 4. 数字电子控制器(DEH)。 二、控制目的与功能: 1. 反应炉压力控制 2. 控制汽机的转速、加速度及超速保护。 3. 控制汽机的负载,随反应器的蒸汽产生率自动调整。 4. 发生大功率瞬变时,操纵主蒸汽旁通系统,以维持反应器压力在限制值以内。 5. 进气阀、控制阀、旁通阀功能试验。 三、核一厂主汽机架构:(图1-2 &图1-3) 一只高压汽机及两只低压汽机串行而成,主要蒸气阀门有:。 进汽阀(Stop Valve 简称SV)两只 控制阀(Governor Valve 简称GV)四只 中间阀(Interceptor Valve 简称IV)四只 再热蒸汽阀(Reheat Stop Valve 简称RV)四只 旁通阀(Bypass Valve 简称BPV)三只 四、汽机复归与启动:

1. 汽机复归(Latch) : ·通常于现场执行汽机复归动作。 ·建立自动停机油压(Auto Stop Oil)压力> 45 PSIG ,自动停机膜片阀(Auto Stop Diaphragm Valve)关闭,将紧急跳脱停机液压封闭,建立蒸气阀控制油压。 ·主控制室DEH 手动控制盘〝TURBINE TRIPPED〞灯熄,〝TURBINE LATCH〞灯亮。 ·各进汽阀(Stop Valve)、中间阀及再热阀在〝OPEN〞状态,各控制阀(Governor Valve)在〝CLOSE〞状态。 2. 通常汽机起动均俟下列条件到达后即执行汽机复归动作: ·反应器压力到达无载额定65㎏/c㎡(924 PSIG) ·蒸汽产生率达10~20%额定值 ·主冷凝器真空愈高愈好,最好高于62.3 ㎝( 25〞)以上。 ·汽机慢车回转至少2 小时 五、主汽机数字电子控制器(DEH)之演进:(参图1-1 ) 核一厂:原装机采用WESTINGHOUSE DEH MOD I (1970) 中央计算机(P-2000)与模拟控制为架构。 核二厂:WESTINGHOUSE DEH MOD II (1973) (请核二介绍) 核一厂:1993 更新,采用西屋公司WDPF (Westinghouse Distributed Processing Families) 分布式数字控设备为架构,称之为DEH MOD Ⅲ。(参图1-4)

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DEH培训教材 一、系统简介 嘉兴电厂二期工程#3#4机组汽机控制DEH系统采用的是日立公司生产的EHG和ETS一体化的H-5000M系统。它主要包括EHG(电液控制)、HITASS (ATC)和ETS三个部分,其中: 1、EHG系统配有两套完全独立互为冗余的的CPU板和I/O板,它主要完成汽轮机从自投盘车到转速控制、负荷控制、试验等功能。 2、HITASS的含义为Hitachi Automatic Start-Up System,与DEH配合,主要完成汽轮机的启动控制和热应力计算。 3、ETS采用的是完全独立的三个CPU和I/O系统,所有的输入输出信号均采用三取二的的方式,以保证系统的可靠性。 二、控制原理 DEH控制系统原理见图1-2-1。 1、挂闸 汽机挂闸以前,满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件。同时在挂闸之前,必须选择启动方式,一旦挂闸后,就不允许再修改启动方式,因为这涉及到旁路的运行方式。操作员在DEH上按下MASTER RESET(主复位按钮),则有两个功能:①将跳闸信号复位,使主遮断电磁阀得电,机械停机电磁阀失电;②将复位电磁阀带电,使危急遮断装置的撑钩复位。 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钟检测到行程开关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,ZS1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、

2、启动前的控制

2.1自动判断热状态 汽轮机的启动过程,对汽机、转子是一个加热过程。为减少启动过程的热应力,对于不同的初始温度,应采用不同的启动曲线。 HP启动时,自动根据汽轮机调节级处高压内缸壁温T的高低划分机组热状态。若高压内缸内壁温度坏,自动由高压内缸外壁温度信号代替。 T<320℃冷态 320℃≤T<420℃温态 420℃≤T<445℃热态 445℃≤T 极热态 IP启动时,自动根据再热器内缸壁温T的高低划分机组热状态。若再热器内缸壁温度坏,自动由再热器外壁温度信号代替。 T<305℃冷态 305℃≤T<420℃温态 420℃≤T<490℃热态 490℃≤T 极热态 注:具体设定请参见主机启动运行说明书。 2.2高压调节阀阀壳预暖 汽轮机冲转前,可以选择对高压调节阀阀壳预暖。当高压调节阀阀壳预暖功能投入时,右侧高压主汽阀微开,此时汽机已挂闸,中压主汽门全开,左侧的主汽门全关。左侧的主汽门上的试验电磁阀带电,左侧主汽门油动机下腔室的排油口接通,故此时左侧主汽门保持关闭状态,这个试验电磁阀带电动作的条件是: ①左侧主汽门试验开始且汽机挂闸后,右侧主汽门已全开。 ②当汽机挂闸后,右侧主汽门在没有全开前,左侧试验电磁阀一直保持带电状态,因此此时左侧主汽门将一直保持关闭。 2.3选择启动方式 汽轮机启动方式有二种:中压缸启动、高中压缸联合启动。 DEH默认的启动方式为中压缸启动,只有当旁路系统坏或旁路系统未处于

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一、画面介绍 STARTUP SGC:汽机启动顺控8905 SHUTDOWN SGC:汽机停止顺控8907 STM PURITY:蒸汽品质确认8902 REL NOMINAL SPEED 释放至额定转速8902 WARM TIME DONE:暖机时间完成(中压转子平均温度) HP TAB:高压缸TAB

LP TAB:低压缸TAB RESET ALL TRIP SIGNAL:复位跳闸信号,复位首出信号7081 OVERSPEED TEST:超速试验7087(设定值3390RPM)OPC TEST:OPC试验7088(设定值3090RPM) SEAL CV:调门严密性试验7089 SEAL ESV:主汽门严密性试验7090 HPESV1:高主门1活动性试验7082(0.5S) HPESV2:高主门2活动性试验7083(0.4S) IPESV1:中主门1活动性试验7084(0.6S) IPESV2:中主门2活动性试验7085(0.5S) MANUAL:SSS联轴器电磁阀锁定/解锁7080 LOCK VLV:SSS联轴器电磁阀锁定 UNLOCK VLV:SSS联轴器电磁阀解锁 ENGAGED:SSS联轴器已锁止 PRELOCK:SSS联轴器预锁止 UNLOCK:SSS联轴器未锁止 LEAKAGE:油动机油盘油位检测信号

S/UPDEVICE :启动装置 SPEED SETP:转速设定 TSE INFL:应力限制,TSE FAULT报警时将闭锁负荷增长和转速升高GRAD SETP:负荷变化速率设定。 LOAD SETP:手动负荷设定 EXTERN LOAD SETP:遥控负荷设定

DEH、MEH培训相关知识

DEH控制系统 数字式电气液压控制系统(Digital Electric Hydraulic Control System,DEH),简称数字电调。 系统采用高压抗燃油(三芳基磷酸脂油,具有很好的阻燃性和润滑特性)汽轮机数字电液调节系统(Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH),完成机组运行的控制要求。6.1 和利时DEH 6.1.1 DEH结构(见下图) 6.1.2DEH各功能简介 操作员站:主要完成的是人机接口,运行人员通过操作员站完成能够利用DEH完成的正常操作。任意一台操作员站可以定义成工程师站,工程师和DEH软件维护人员可以通过工程师站进行组态等修改算法和配臵的功能。 HUB:网络集线器,实现上层网络的通讯物理接口。 控制柜:实现I/O模块的安装布臵和接线端子的布臵,I/O模块通过DP通讯线和主控单元连接构成底层的数据网络,I/O模块主要实现对所需要的控制信号的采集转换工作。通过工程师站将DEH控制算法下装到控制柜,控制柜中的主控单元实现DEH控制算法的实现和运算。 SM461:DEH专用的伺服模块,实际上是控制柜中的一部分。主要实现的功能是该模块和电液转换器(DDV阀)、油动机、LVDT(位移传感器)共同组成一个伺服油动机,实现对汽轮机的控制。 电液转换器:是DEH最为重要的环节,主要完成的是将电信号转换为可控制的液压信

号,和利时公司采用的DDV阀是直流力矩马达伺服阀解决了困绕DEH多年的电液转换不稳定和卡涩的问题。 油动机:最终液压的执行机构。通过机械杠杆、凸轮、弹簧等机械连接实现对汽轮机的进入蒸汽和抽汽等的流量控制。从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制。 LVDT(位移传感器):是油动机行程的实时反馈系统,SM461伺服模块通过它的反馈信号和主控单元的指令进行比较从而调整输出信号,实现对油动机的稳定快速控制。LVDT简介 在控制系统中,LVDT是作为反馈信号引入,因此,LVDT工作性能的好坏,关系到控制系统的稳定,必须认真将其整定。 伺服单元支持六线制LVDT,现场每路LVDT 外接6 根信号线到SM3461 模块的接线端子(初级线圈P+、P-;次级线圈S1+、S1-和次级线圈S2+、S2-)。在SM3461 模块内部,S1-端和S2+端短接,等同于将LVDT 的两个次级线圈串联,同名端相连,两个次级线圈的感应电压相减。现场接线如下图所示: LVDT整定:控制系统中所使用的控制信号是0~5V,因此,需要将LVDT的输出电压控制在0~5V之间,具体的调节步骤如下: 1.LVDT安装时,必须保证支架具有足够的刚度,LVDT的拉杆能够自由移动,没有摩擦力,LVDT的中位和油动机的中位相对应起来:具体就是当机组处于关闭状态时,LVDT0位线距离油动机活塞杆零位为(a-b)/2(其中:a为LVDT的行程,b为油动机的行程)。交换初级线圈两端,使LVDT 电压变化方向与油动机所驱动的阀门一致。 2.安装完成后,调整FM3461伺服板上的拨码开关,通过测量孔测量LVDT的输出电压,使0位时LVDT的输出电压在0.2~1.5V之间,100%位时LVDT的输出电压在3.8~4.5V之间,如

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