大坝#2机DEH改造调试报告.docx
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大坝#2机DEH改造调试报告
大坝2#机DEH、MEH、ETS系统改造
现场调试报告
编写:
雍绍平
目录
一、系统改造概况
二、DEH系统功能实现情况
三、MEH系统功能实现情况
四、ETS系统功能实现情况
五、DEH、MEH系统电液联调方法及调试数据
六、DEH、MEH阀门迟缓率测试方法及试验曲线
七、DEH、MEH阀门快关时间测试方法及试验曲线
八、机组启动及试验过程历史曲线记录
九、调试过程中几点说明
十、总结
一、系统改造概况
大坝电厂1#汽轮机组是由上海汽轮机厂生产的300MW国产型纯凝汽式机组,2007年11月至次年1月,大坝电厂在1#机组大修期间对其控制系统进行了改造,采用新华控制工程公司提供的数字电液控制系统(DEH)及配套高压抗燃油液压系统(EH)代替原上汽厂生产的纯液压调节系统,实现汽轮机各项控制、保护及试验功能。
此次改造对#1机组甲、乙给水泵汽轮机控制系统(MEH)及大机危急遮断系统(ETS)同时进行了改造,以实现DEH、MEH、ETS的系统网络一体化及大机、小机液压系统一体化。
此次改造项目电调部分设备共有7个机柜,1个操作员站,1个工程师站。
其中,大机基本控制部分占用2个机柜,由一对冗余DPU(#11、#31)及相关模件、卡件、端子板组成;大机自启动控制部分占用2个机柜,由一对冗余DPU(#12、#32)及相关模件、卡件、端子板组成;甲、乙给水泵汽轮机控制部分占用两个机柜,分别由两对冗余DPU(#14、#34及#15、#35)及相关模件、卡件、端子板组成;ETS系统独立占用一个机柜,采用独立电源、独立测速装置,由两组LPC卡件实现跳机逻辑判断,控制四个AST电磁阀动作。
两个OPC电磁阀及挂闸、试验电磁阀由DEH控制,EH油站的控制(包括EH油泵启停、联锁、加热器启停、联锁)及联启电泵的控制由DEH实现。
二、DEH系统功能实现情况
在机组启动前通过仿真试验对系统功能作了验收,确认了相关参数的设置,机组启动中各项功能的实现情况如下所述:
2.1转速控制
挂闸升速:
大坝#1机启动方式为高中压缸联合启动,从DEH画面操作实现汽机挂闸操作,监测EH安全油管路的3个压力开关返回3路开关量信号作为挂闸信号。
首先选择主汽门启动方式,高调门、中主门全开,输入转速目标值和升速率后,由主汽门和中调门调节控制升速。
高、中压缸进汽流量按1:
3计算,即中调门在30%额定进汽流量左右时达到全开。
升速率最大可设定为300rpm/min,系统具有过临界转速区自动提高升速率功能,临界转速区升速率自动设定为300rpm/min。
TV、GV阀切换:
升速至2900rpm,选择高调门控制方式,高调门先全关,高主门全开,进而高调门根据维持2900rpm所需蒸汽流量预开一开度后进行转速调节,将转速调节至2900rpm,阀切换结束。
切换过程中,转速最低下降至2850rpm左右。
转速2900rpm后,升速率自动设定为50rpm/min,以保证满速3000rpm时转速调节平稳。
自动同期:
并网前,DEH接受到电气同期装置发送过来的同期允许信号后可以投入自动同期,借助于自动同步装置,通过向DEH发送转速增减脉冲进行发电机自动同步调节,使汽轮机转速与电网频率相适应,从而实现发电机的自动同步并网,或由操作人员在同步指示器的帮助下同步并网。
汽机升速过程参见本文附图----汽机升速曲线。
2.2负荷控制
并网:
DEH具有与电气同期装置的接口,并网操作由电气同期装置通过DEH调整好汽机转速后自动完成。
应注意的是,汽机满速电气做假并网试验前,DEH应解除三路并网信号进线,以免造成DEH误判断当前状态。
带初负荷:
DEH系统在汽轮发电机并入电网后自动接带5%初始负荷(约5MW)以防止逆功率运行。
一般带初负荷稳定后应投入调压回路和功率回路,以方便功率调节和维持功率稳定。
四种负荷控制方式:
协调控制(AGC)、自动且功率回路投入、自动但功率回路不投入、手动方式。
(1)协调控制投入时,DEH直接接受来自DCS系统的电网调度AGC指令控制汽机负荷。
指令方式为负荷增、减脉冲宽度。
(2)自动且功率回路投入时,功率回路闭环,输入汽机负荷目标值后,系统以汽轮发电机的实发功率作为反馈信号进行负荷自动调节。
(3)自动但功率回路不投入时,功率回路开环,系统仅根据给定值大小确定阀门的开度指令。
此时,给定值显示为DEH内部计算流量与汽机功率系数的乘积,当进汽参数为额定参数时,该显示值约等于汽机实发功率。
(4)DEH配有手操盘,当钥匙在手动位置时,系统显示手动状态,只能通过手操盘上的增减按钮直接控制对应阀门的开度。
2.3负荷限制
当机组的运行工况或蒸汽参数出现异常时,为避免损坏机组,并使机组的运行尽快恢复正常,控制子系统能对机组的功能或所带负荷进行限制,包括:
(1)最高、最低负荷限制。
限值由人工给定,并可根据需要随时改变。
(2)主汽压力限制。
人工给定主汽压力限制值,当主汽压力降低到限定值以下时,主汽压力限制回路投入工作,输出减小汽阀开度指令去限制负荷,协助锅炉尽快恢复主汽压力。
此时,汽阀控制回路不再接受负荷控制回路的指令。
2.4阀门管理
汽轮机具有在不同运行工况下进行切换的两种进汽方式(全周进汽方式和部分进汽方式)时,DEH系统设置对应于这两种进汽方式的调节汽阀阀门管理(选择和切换)功能,并防止在切换过程中产生扰动。
同时,考虑在喷嘴调节时阀门的重叠度要求,依据高调门特性曲线计算出对应阀门重叠度,使得调门的节流损失显著下降,从而使机组在部分负荷工况运行时汽轮机效率提高。
2.5阀门试验
为保证发生事故时阀门能可靠关闭,DEH系统具备对高、中压主汽门及调节门逐个进行在线试验的功能,包括主汽门、调门的严密性试验和活动试验。
做高、中压主汽门严密性试验时,高、中压主汽门全关,高、中压调门全开。
做高、中压调门严密性试验时,高、中压调门全关,高、中压主汽门全开。
做阀门活动性试验时,均单独做变化20%开度试验。
做高主门全行程关闭试验时,先自动关闭对应侧所有高调门,再关闭高主门。
如,做TV1全行程试验时,应确认画面显示为选择全行程试验,点击关闭按钮后,GV1、GV2、GV5、GV6先逐渐关闭,后TV1关闭。
试验合格后,点击复位按钮,TV1开启,GV1、GV2、GV5、GV6逐渐开启至调节状态,TV1全行程试验结束。
做中主门全行程关闭试验时,先自动逐渐关闭对应中调门,再关闭中主门,试验合格复位时先开启中主门,再渐开中调门。
每一个高调门、中调门都有在线全行程关闭试验功能。
以上阀门活动性试验和全行程试验均通过操作员站CRT上的专门试验画面软手操进行。
在进行阀门在线试验时,应投入功率回路,以保证汽轮机的运行不受影响。
2.6超速保护
DEH系统测速和超速保护功能由3块SDP卡实现,超速判断和超速信号输出三选二冗余,由SDP卡及端子板独立硬件实现,确保了超速保护的可靠性。
当汽轮机转速超过额定转速的103%时,OPC信号发出,OPC电磁阀动作,系统快关高、中调门;当转速达到额定转速的110%时,DEH向ETS发出超速跳机信号,由ETS发出指令,关闭高、中压主汽门以及全部调门停机。
2.7甩负荷保护
运行中的汽轮机由于电力系统故障导致发电机跳闸或电网解列时,此时若汽机负荷在30%额定负荷以上(依据调节级压力判断),DEH系统发出OPC信号,立即关闭高压调节阀和中压调节阀,并在延时一段时间后,再自动将高、中压调节阀重新开启,维持汽轮机在同步转速下空转,保证汽机能迅速重新并网。
2.8超速试验
103%超速试验和110%超速试验均通过操作员站CRT上软手操完成。
正常运行时,转速目标值最高可设定为3050rpm;103%超速试验时,转速目标值最高可设定为3100rpm;110%超速试验时,转速目标值最高可设定为3310rpm,同时屏蔽3090rpmOPC动作功能;机械超速试验时,转速目标值最高可设定为3360rpm,同时屏蔽3090rpmOPC动作功能和3300rpmAST动作功能。
2.9主汽压力控制功能
当要求由DEH系统来实现机组协调控制和汽机跟随方式下的汽压调节任务时,系统中应设置主汽压力控制回路,根据给定与主汽门前主汽压力的偏差,按比例积分微分规律改变调节汽阀开度。
2.9一次调频
DEH可根据电网要求,使机组参与一次调频任务,对频差响应调节汽机负荷。
一次调频死区和不等率可在组态中修改。
一次调频原理图如下所示。
2.10快速减负荷(RB)功能
当机组部分重要辅机发生突发性故障时,DEH可接受DCS发过来的快减负荷指令,快速降低负荷,维持机组运行。
快减负荷依据故障程度分为三档,每档的减负荷速率和减负荷低限可在组态中视具体情况设定。
三、MEH系统功能实现情况
3.1挂闸和脱扣
小机挂闸和手动脱扣功能由MEH实现。
3.2转速自动功能
转速自动运行方式为转速闭环控制方式。
运行人员在MEH操作画面上改变转速目标值,定值与实际值的差值经PI调节后,送至VPC卡,调整阀门开度,以改变实际转速,达到控制锅炉给水流量的要求。
3.3锅炉自动控制功能(CCS遥控)
锅炉自动运行方式为MEH最终运行方式,在MEH转速自动的基础上,由CCS来遥控其转速给定值。
MEH接受CCS来的4~20mA转速定值信号(4mA对应4000rpm,20mA对应5750rpm,)来调节实际转速,从而自动调节锅炉给水。
转速大于3999rpm,且CCS转速指令与小机实际转速相差在100rpm以内时可投入CCS遥控。
3.4超速保护及试验功能
MEH电超速动作值为5800rpm,电超速动作时,MEH将跳小机信号发送给小机保护系统,实现超速停机。
利用MEH可进行机械超速保护试验。
由MEH屏蔽电超速遮断值,检测给水泵汽轮机机械超速值。
若机械超速保护装置处于故障无法遮断时,可由MEH在转速超过5900rpm时遮断或由运行人员手动停机。
四、ETS系统功能实现情况
大坝#2机采用三重冗余的ETS结构。
单独占用一个机柜,独立供电,主要由3块BRAUN测速仪、6块LPC模件、2块LPC三选二端子板组成。
3块LPC模件为一组,接受同样的跳机输入信号,分别进行逻辑判断,并同时输出跳机信号。
这3路跳机信号在LPC三选二端子板上实现“3选2”判断,当超过2块LPC模件输出跳机信号时,才发出最终遮断机组的信号。
ETS跳机输入信号如下:
EH油压低,2路,常闭,带投切功能
真空低,2路,常闭,带投切功能
润滑油压低,2路,常闭,带投切功能
汽机压比低,2路,常闭,带投切功能
振动大,2路,常闭,带投切功能
差胀大,2路,常闭,带投切功能
轴位移大,2路,常闭,带投切功能
发电机主保护动作,2路,常闭,带投切功能
ETS110%超速,3路,做机械超速试验时自动切除
TSI超速跳机,3路,带投切功能
DEH失电跳机,1路
手动停机,1路
DEH110%超速,1路
以上跳机输入信号在LPC卡中完成跳机逻辑判断,另外,跳机回路中串接手动停机和DEH110%超速信号,不经过逻辑判断,以保证跳机的可靠性。
五、DEH、MEH系统电液联调方法及调试数据
5.1伺服系统联调步骤
5.1.1调试前检查
1)安全检查:
在系统联调期间由相关人员开工作票,就地油动机附近派专人检查无人工作,以免油动机开关动作误伤人员。
2)电厂其他系统检查:
是否有锅炉打水压,如有需电厂确认可行的情况下才能联调,以免汽缸进水,造成事故。
3)检查EH系统各压力开关一次门已打开,各调门、主汽门油动机进油处的截止阀已打开,确保LVDT杆子安装同心度良好。
低压油系统工作正常。
4)电缆检查:
如就地LVDT没连接,则DEH画面显示反馈为全开5V。
5)汽机挂闸:
通过DEH操作画面输出汽机挂闸指令,输出一个脉冲使低压挂闸电磁阀带电,隔膜阀上腔油压建立;同时通过ETS系统使4个高压AST电磁阀常带电,就地进DEH系统高压安全油压力开关动作,在DEH画面上显示汽机已挂闸。
6)VPC卡自检正常,在自检画面显示为“00”。
5.1.2调试步骤
1)执行程序:
运行VPCDBG.EXE调试程序,在文件菜单下打开“大坝2#机.VCC”文件。
2)选择卡件:
在VCC卡调试界面的卡号栏用鼠标点中需调试的卡件,核对打开文件的卡号中的参数与实际项目中的参数一致,如不同则可选中卡号后打开卡件下拉菜单中的“卡件修改”,在该对话框中修改相应参数。
卡件选中后选择连接菜单中的“网络连接”(也可点击菜单栏下的图标),VCC卡调试界面的左下脚会出现从0到100的计数,计数到100后表明网络已连接。
如果卡件已连接再点击连接的话,弹出画面会提示网络连接失败。
3)工作方式:
双击VPC卡调试界面的“工作方式”栏,一般选中“卡上在线”,在两路LVDT都正常的情况下,LVDT选择方式选中“自动高选”;正常;后两项反馈及阀门的类型根据项目实际情况选择,全部选好后点击OK,此时,卡内参数栏的工作方式M****会发生变化。
4)卡件参数修改后点击一下传送菜单下的“上装卡件参数”以确认卡件内参数的有效修改。
5)开环中位:
选择调试菜单下的“调试阀门”,此时,卡内参数栏的调试模式栏会由正常工作变为调试阀门;选择开环中位阀门,DEH画面上翻到“VCC调试”检查该VPC卡的两路S值应为0V左右,只有这样VPC卡在正常工作时正、负电流才能都达到最大值。
6)零位调整:
选择调试菜单下的“开环_关死阀门”,此时“VCC调试”画面上的阀门反馈电压为零位电压,上装卡件参数,S值应小于–1V。
到现场需确认阀门的机械位置在确切的零位。
在两路LVDT都正常的情况下选择调试菜单下的“自动双路设定”,此时VCC卡调试程序会自动将LVDT1端子电压及LVDT2端子电压COPY到LVDT1零位及LVDT2零位,零位调试完成。
如A路LVDT故障或单调整B路LVDT的话,则可选择调试菜单下的“自动设定B路”
7)满度调整:
选择调试菜单下的“开环_开足阀门”,此时“VCC调试”画面上的阀门反馈为满度电压,上装卡件参数,再同上一步骤操作。
8)闭环工作:
DEH投入自动,选择调试菜单下的“闭环_正常工作”,此时阀门的指令、反馈、输入偏置在VPC卡内比较后经PI调节输出,在PI输出端加上输出偏置后输出到控制线圈。
9)卡件参数:
双击比例、积分栏,修改比例积分的参数,选中卡上,进行参数调整,积分一般为0,调整比例参数使阀门控制稳定,在做指令阶跃扰动时反馈跟踪指令良好,没有过调或来回波动现象。
10)偏置调整:
双击输出偏置栏,选中卡上,进行输出偏置调整,强制每个阀门的输出指令为50,检查指令与反馈的偏差,通过修改输出偏置参数调整,使得指令和反馈接近相等。
11)把指令分别强制0;30;60;100到就地检查阀门无抖动现象。
同时保证指令为“0”时,就地阀门关死,满度时开足。
核对DEH画面上的棒图行程与就地的实际行程一致。
12)参数写盘:
选择存贮菜单下的“参数写入EEPROM”,操作时观察VPC卡面板上的COM灯停止闪烁2秒,VPC卡调试画面上显示操作成功,为确保参数写入,复位卡件,再操作传送菜单下的“上装卡件参数”,检查所有参数应与上次写入的参数一致。
13)文件保存:
传送菜单下的“卡件到工作区”把卡件上的参数COPY到工作区(文件参数),形成离线的文件,选择文件菜单下的“另存为”在弹出框中写入相应项目的名称,形成***.VCC文件。
如果需要在线更换VPC卡,新卡件插入后,直接在VPC卡调试界面上打开***.VCC,选中卡件后选择传送菜单下的“工作区到卡件”,再选择存贮菜单下的“参数写入EEPROM”就可以了。
注:
如果更换端子板或就地两路LVDT的话需重新调整零位和满度。
5.1.3注意事项
✧如网络连接失败,可检查BCNET的版本,DPU的版本是否正确,自检是否正常。
✧在调试期间,可能因为在控制信号电缆正、负接错等其他非正常状态下调试,把阀门的零位、满度写入卡上,导致卡上位移反馈的零位和满度的颠倒,在这种情况下,可以先执行存储菜单下的缺省参数指令,再进行调试。
✧如在开环中位方式下,S值偏离0V较大,必须调整VPC端子板上的电位器W7最终使S值接近0V。
✧检查卡内参数栏的LVDT1零位与LVDT1满度之间的差值应大于2.0V;同样LVDT1零位与LVDT1满度之间的差值应大于2.0V,而且LVDT1零位与LVDT1满度电压应在-4~+4V之间,如不满足要求,则需通过调整端子板上的LVDT1的零位电位器RW51、满度电位器RW58和LVDT2的零位电位器RW52、满度电位器RW59。
以保证系统的控制精度。
✧在“开环开足”或“开环关死”时S值应大于+1V或小于-1V,如出现S值电压较小时,可以通过RW8来调整。
✧每路LVDT的震荡频率为2KHz左右,为避免同一个阀门两路LVDT的震荡频率接近引起阀门抖动,一般调整两路LVDT的频率偏差50Hz以上,用万用表频率档测量端子板的(27,29)、(30,32)频率差应大于50Hz,如小于50Hz,则需调整端子板电位器RW55(LVDT1)和RW56(LVDT2)
✧任一路LVDT故障时,VPC卡显示该反馈为5V,当两路LVDT故障时,VPC卡输出指令关该阀门,但画面指示为全开。
✧在调试时出现阀门无法开启时,可先检查VPC卡上的OPC信号,ASL信号及手/自动信号是否正常。
✧检查DEH阀位画面标示的阀门与就地实际阀门一一对应。
5.1.4联调时需测试
✧测定各阀门的迟缓率曲线及加阶跃扰动信号,如出现迟缓率大时,或阶跃过调偏大时,可以通过调整比例参数。
✧智能选择测试,当LVDT采集到的反馈电压大于该LVDT的满度或小于零位电压10%(满度减零位电压的10%)时,VPC卡认为该路LVDT故障,在LVDT智能高选工作方式下,任一路LVDT故障,VPC卡应自动选取另一路LVDT。
✧测试阀门的快关时间。
5.2联调试验数据记录
5.2.1电源测试数据
1#柜
A电源
B电源
3#柜
A电源
B电源
5V
5V
+15V
+15V
-15V
-15V
24V
24V
交流220V
交流220V
5#柜
A电源
B电源
7#柜
A电源
B电源
5V
5V
+15V
+15V
-15V
-15V
24V
24V
交流220V
交流220V
5.2.2测速通道校验数据
输入频率
DEH_WSA
DEH_WSB
DEH_WSC
ETS_WSA
ETS_WSB
ETS_WSC
50
500
1000
2000
3000
3090
3300
3400
6180
6600
6800
5.2.3油动机行程和VPC卡内参数记录
油动机行程(mm)
LVDT1端子电压(V)
LVDT2端子电压(V)
卡内
比例
输出
偏置
工作
方式
零位
满度
零位
满度
GV1
162
3
自动高选
GV2
169
3
自动高选
GV3
157
3
自动高选
GV4
164
3
自动高选
GV5
162
3
自动高选
GV6
165
3
自动高选
GV7
166
3
自动高选
GV8
165
3
自动高选
IV1
164
3
自动高选
IV2
163
3
自动高选
IV3
161
3
自动高选
IV4
163
3
自动高选
TV1
256
3
自动高选
TV2
249
3
自动高选
六、DEH、MEH阀门迟缓率测试方法及试验曲线
EH系统及油动机大修后应测试每个调节阀门的迟缓率,以验证阀门的调节性能。
迟缓率测试之前,应确认EH系统已经安装试验完毕交由热工试验,确认电液联调完毕,且各调门能够开关到位、闭环跟随指令良好、无抖动现象。
迟缓率测试方法如下:
1)上装DPU11中组态,打开第72页“VPC卡输出”,连接组态如下图所示。
2)双击第89块号的D/MA模块,在操作器菜单下执行Toggle指令,这时所有调门指令开始缓慢从零增大到100%,继续从100%降低到0,迟缓率测试结束。
3)恢复修改过的组态,否则正常运行时调门指令不能输出。
4)打印迟缓率曲线。
若迟缓率过大,可能是VPC卡内参数不合适或油动机调试存在问题,应查明原因后重新测试,直到合格为止。
各调门迟缓率曲线见附图。
七、DEH、MEH阀门快关时间测试方法及试验曲线
EH系统及油动机大修后应测试每个主汽门及调节阀门的快关时间,以确保紧急停机时各阀门能够迅速关闭,避免汽机超速。
阀门快关时间测试之前,应确认EH系统已经安装试验完毕交由热工试验,确认就地无其它工作正在进行,避免由于阀门快速动作伤及附近人身及设备安全。
阀门快关测试方法如下:
1)确保机组已挂闸,联调结束,混仿正常,然后通过仿真程序全开需要做快关测试的阀门。
2)确保仿真卡工作正常,以“SENG”级别连接80#DPU(仿真卡),连接第8页快关组态如下图所示。
组态中块号为25的Timer模块的输入“Set”引脚为快关数据记录开始触发开关,“DT”引脚为记录时间长度。
3)就地打闸或通过ETS脱扣汽机,所有阀门应全关,同时DEH所有阀门指令信号应清零,这时仿真卡已记录下阀门关闭过程。
4)执行DPU80的“上装文件”指令,上装“data.txt”文件,另存在指定的文件夹内。
打开该文件,可以查看各阀门关闭过程,也可以将该文件导入EXCEL表格,以图形形式输出。
各阀门快关曲线见附图。
GV调门关闭时间约120ms-150ms
IV调门关闭时间约150ms
TV调门关闭时间约150ms-170ms
MEH主汽门关闭时间约100ms-200ms
MEH调节汽门关闭时间约300ms-400ms
八、机组启动及试验过程历史曲线记录
见附图。
九、调试过程中几点说明
1)DEH系统附带的DEH仿真卡应用于DEH系统仿真时功能正常,但在接入DCS通讯网络中后出现CPU过负荷死机现象。
原因如下:
DEH仿真卡作为DEH专用附属卡件,用于DEH硬仿真和阀门快关试验时采集数据,是为DEH系统单独仿真运行时定做,故在接入DCS通讯网络后因通讯数据量剧增而出现CPU过负荷现象。
该仿真卡新华公司目前尚无替代产品。
机组正常运行时应拔出仿真卡,妥善保管,机组大修后启动前需要做硬仿真时断开DEH与DCS的A网联接,DEH仿真卡即
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