黎文彪

摘要：文章介紹了在2008年某機(jī)組大修D(zhuǎn)CS改造中，同時也對DEH和ETS系統(tǒng)進(jìn)行改造，并給出了系統(tǒng)的改造方式、改造后調(diào)試過程及系統(tǒng)改造后取得的效果，供相關(guān)人員借鑒。

關(guān)鍵詞：電廠；DCS改造；DEH控制系統(tǒng)；ETS系統(tǒng)；系統(tǒng)改造

中圖分類號：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0047-02

一、概述

某電廠生產(chǎn)設(shè)備于1996年正式投入商業(yè)運(yùn)行，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用EGT的MICROREC。該系列設(shè)備技術(shù)屬20世紀(jì)世紀(jì)90年代初產(chǎn)品，是ALSTHOM汽輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配套的控制系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)投運(yùn)時間的不斷增長，系統(tǒng)已面臨電子設(shè)備老化的問題，除此外，該系統(tǒng)還存在如下問題：

1.廠家采用封裝的“黑盒子”結(jié)構(gòu)，無法對控制系統(tǒng)內(nèi)部邏輯參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和掌握，也無法修改邏輯，造成我們對系統(tǒng)缺乏更深的了解，系統(tǒng)故障分析困難。

2.機(jī)組原DEH系統(tǒng)和ETS系統(tǒng)采用ALSTHOM公司配套的MICROREC控制系統(tǒng)，是ALSTHOM汽輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配套的控制系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)投運(yùn)時間的不斷增長，系統(tǒng)已面臨電子設(shè)備老化的問題，備品備件難求等問題。

3.備品備件昂貴，訂貨周期長，而且現(xiàn)在很多備品備件廠家已經(jīng)不生產(chǎn)，給機(jī)組的運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。

4.由于和DCS系統(tǒng)的接口全部采用硬接線，系統(tǒng)事件記錄不足，給故障分析帶來困難。

5.汽輪機(jī)主汽門、調(diào)門關(guān)閉時間超標(biāo)，一般都在0.6秒，對機(jī)組安全不利。

6.沒有設(shè)計(jì)調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)功能，無法完成調(diào)門的嚴(yán)密性試驗(yàn)。

7.ETS跳閘電磁閥采用二選一策略，采用晶體管驅(qū)動，隨著電子設(shè)備的老化，系統(tǒng)的可靠性穩(wěn)定性下降嚴(yán)重，容易發(fā)生機(jī)組保護(hù)誤動。

8.MICROREC系統(tǒng)目前已不能適應(yīng)國內(nèi)電力市場的新需要。除了由于價格、備品備件及服務(wù)上的因素外，該系統(tǒng)在功能上也比較單一，如不具備在線維修，冗余容錯，網(wǎng)絡(luò)通訊免維護(hù)設(shè)計(jì)等特性。

9.MICROREC系統(tǒng)的冗余考慮不夠充分，除轉(zhuǎn)速外其它重要回路未采用三選中設(shè)計(jì)。這樣一旦變送器或接線故障將影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

10.MICROREC系統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換器采用動圈式二級放大。結(jié)構(gòu)上不夠精巧，產(chǎn)品通用性不強(qiáng)，維護(hù)和調(diào)整的工作量較大。

基于以上問題，DEH控制系統(tǒng)的改造勢在必行。在2008年C2機(jī)組大修D(zhuǎn)CS改造中，同時也對DEH和IETS系統(tǒng)進(jìn)行改造。

二、DEH系統(tǒng)改造后效果

在此次大修D(zhuǎn)EH改造后的運(yùn)行試驗(yàn)中，DEH系統(tǒng)全部功能均一一進(jìn)行了投運(yùn)和試驗(yàn)，所有功能均正確無誤，沒有出現(xiàn)任何問題，而且各項(xiàng)功能表現(xiàn)非常出色，品質(zhì)優(yōu)秀，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。如機(jī)組熱態(tài)啟動沖轉(zhuǎn)，以600r/min/min的升速率升速到3000r/min額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速超調(diào)量只有0.6r/min，在整個升速動態(tài)過程中，轉(zhuǎn)速控制的最大動態(tài)偏差也不超過±3r/min。機(jī)組50％甩負(fù)荷時。最高飛升轉(zhuǎn)速只有3061r/min，再熱汽泄壓后能穩(wěn)定在3000r/min，而原MICROREC系統(tǒng)50％甩負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速高達(dá)3162r/min，而且無法穩(wěn)定回到3000r/min。

(一)DEH改造后的功能

本次DEH改造，保留了原來系統(tǒng)的功能，采用ABB標(biāo)設(shè)和原控制方式和功能的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)原有的全部功能，保證了機(jī)組的運(yùn)行、操作、保護(hù)方式和以前一致，與主機(jī)的設(shè)計(jì)和特點(diǎn)有效一致，保證了機(jī)組的安全和使用壽命。原機(jī)組特有的與主機(jī)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的控制、保護(hù)功能和運(yùn)行方式，在改造時均得到實(shí)現(xiàn)，保證了主機(jī)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行和使用壽命。

(二)應(yīng)用情況

此次DEH改造，解決了該電廠原DEH系統(tǒng)存在的多個疑難問題：

1.一體化的改造，與DES的信息交換一致，SOE、記錄、歷史數(shù)據(jù)的存檔、分析很方便，大大降低了事故分析的難度。由于一體化的改造，操作界面保持一致，無需專用的DEH操作臺，運(yùn)行監(jiān)盤、操作更方便、更快捷。

2.改造后的系統(tǒng)，開放透明，無論參數(shù)調(diào)整、軟件分析修改、故障檢查診斷。大大優(yōu)于原系統(tǒng)，維修人員對新系統(tǒng)的掌握比原系統(tǒng)更容易，大大降低了事故分析處理維護(hù)的難度，從另一方面來講，也提高了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。

3.備品備件更容易采購，也便宜得多，采購的周期也大大縮短，對機(jī)組的維護(hù)很有利。

4.系統(tǒng)性能提高很多，汽門關(guān)閉時間大大縮短，由以前的0.6S以上降到0.3S左右，甩負(fù)荷時的最高轉(zhuǎn)速由以前的3162r/min降到3061r/min，提高了系統(tǒng)的安全和可靠性。

5.可靠性大大增強(qiáng)。本次改造，綜合了ABB標(biāo)設(shè)和原系統(tǒng)雙方的長處，避免了兩者的短處，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。比如原來的功率信號為單信號，現(xiàn)在改為三取中方式，原來控制油壓力低信號，一個誤動就會導(dǎo)致跳機(jī)，現(xiàn)在改為三取二方式，以上諸與此類的改動，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)速測點(diǎn)因機(jī)械結(jié)構(gòu)原因，全部裝在前箱，測點(diǎn)故障時，轉(zhuǎn)速信號變?yōu)榱?，在沖轉(zhuǎn)時非常危險，現(xiàn)在對轉(zhuǎn)速信號的故障作了專門處理，保證了系統(tǒng)的安全。

三、系統(tǒng)改造特色及創(chuàng)新點(diǎn)

(一)提高測速信號的可靠性

國內(nèi)汽輪機(jī)一般都設(shè)置機(jī)械式危急遮斷器作為超速保護(hù)，而ALSTOM公司660MW汽輪機(jī)只設(shè)有電超速保護(hù)，沒有設(shè)置機(jī)械式危急遮斷器。為此，DEH控制系統(tǒng)的改造，轉(zhuǎn)速控制及超速保護(hù)顯得尤為重要，對轉(zhuǎn)速信號測量的可靠性要求極高。

機(jī)組原來設(shè)計(jì)的測速裝置為永磁測速發(fā)電機(jī)，永磁測速發(fā)電機(jī)設(shè)有三個繞組，可同時發(fā)出三個轉(zhuǎn)速脈沖信號，用于DEH系統(tǒng)調(diào)速和超速保護(hù)。永磁測速發(fā)電機(jī)的脈沖信號與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，信號的頻率與轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)鐵芯齒數(shù)成正比。發(fā)電機(jī)鐵芯齒數(shù)24齒，盤車轉(zhuǎn)速47.67r/min時，測速發(fā)電機(jī)頻率19.07Hz，電壓約1.83V；轉(zhuǎn)速3000r/min時，測速發(fā)電機(jī)頻率1200Hz，電壓約115V，汽輪機(jī)跳閘轉(zhuǎn)速3300轉(zhuǎn)/分時，測速發(fā)電機(jī)頻率1320Hz，電壓約127V。用測速發(fā)電機(jī)作為轉(zhuǎn)速測量發(fā)訊器，其測量精度和可靠性都比采用磁阻探頭或電渦流傳感器要高。改造前的準(zhǔn)備工作過程中，在1號機(jī)組安裝了哈汽提供的磁阻式探頭作為測試，經(jīng)采用示波器對測速發(fā)電機(jī)和磁阻探頭的頻率信號進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)測速發(fā)電機(jī)發(fā)出的信號非常光滑，最接近正弦波，而磁阻探頭發(fā)出的信號不夠光滑，中間有拐點(diǎn)，不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號，若采用磁阻探頭作為測速元件，勢必會造成轉(zhuǎn)速信號的不穩(wěn)定。

但測速發(fā)電機(jī)的電壓較高，無法與TPS02卡的測速通道相匹配。本項(xiàng)目改造工程采用一個電源變壓器，將電壓降低一半，然后再經(jīng)過一個電源濾波器，消除皆波影響。采用電源變壓器，除了實(shí)現(xiàn)電壓匹配外，還能使TPSO2與測速信號絕緣隔離，最大限度地

提高了轉(zhuǎn)速測量通道的抗共模干擾能力。采用電源濾波器，能消除各種干擾信號，極大提高了轉(zhuǎn)速信號測量的穩(wěn)定性。實(shí)際運(yùn)行效果證明，采用這種方案是成功的，取得了極好的效果。

(二)改造后優(yōu)點(diǎn)

本次改造，在油路的安排、軟件的編寫、信號的處理等多方面，結(jié)合了哈爾濱汽輪機(jī)控制公司、ABB標(biāo)設(shè)和原系統(tǒng)雙方的長處，在可靠性、穩(wěn)定性、功能性等多方面得到加強(qiáng)，具有不少優(yōu)點(diǎn)。

四、DEH系統(tǒng)投運(yùn)

(一)轉(zhuǎn)速控制投運(yùn)

1.2009年1月15日第二次沖轉(zhuǎn)曲線。機(jī)組大修改首次沖轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)定的原因是IP LIMT造成的。通過查閱汽輪培訓(xùn)資料，發(fā)現(xiàn)里面有這么一句話：“在沖轉(zhuǎn)及帶初負(fù)荷時，高壓排汽的壓力還不能達(dá)到5bar，于是中壓調(diào)門幾乎全關(guān)以提高再熱蒸汽壓力(也即高壓排汽壓力)——之所以不是全關(guān)而是有一個5％的開度是考慮到用它帶走中低壓子產(chǎn)生的鼓風(fēng)熱量?！睆倪@句話可以看出，IP LIMIT并不能全關(guān)中壓調(diào)門來提高再熱汽壓力。

2.2009年1月16日進(jìn)行超速試驗(yàn)時的轉(zhuǎn)速控制。2009年1月16日9:45分，機(jī)組一次性升速到3000r/min，中間不停留，整個升過程轉(zhuǎn)速控制平穩(wěn)，最大動態(tài)不超過3r/min，定速到3000r/min時，超調(diào)量也只有0.6r/min，效果非常好。以100r/min的升速率升速，整個過程約29min完成，如圖1所示：

(二)熱態(tài)啟動轉(zhuǎn)速控制

2006年1月26日16:04機(jī)組進(jìn)行了一次熱態(tài)啟動，升速率為600r/min，轉(zhuǎn)速控制非常穩(wěn)定，動態(tài)偏差不超過3r/min。升到3000r/min時，動態(tài)超調(diào)量只有0.6r/min，轉(zhuǎn)速控制品質(zhì)良好。

當(dāng)高壓外缸金屬溫度大于1300C，同時中壓外缸金屬溫度大于320℃，則為熱態(tài)啟動。熱態(tài)沖轉(zhuǎn)時主汽壓力為100bar左右。

(三)負(fù)荷控制

DEH變負(fù)荷試驗(yàn)記錄曲線如圖2所示，DEH很好配合協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)完成機(jī)組變負(fù)荷控制的功能。

五、結(jié)語

本次DEH改造，是國內(nèi)同類型ALSTHOM機(jī)組改造最全面最徹底的一次，充分采取了多種技術(shù)和措施，使得改造后的系統(tǒng)在多方面具有優(yōu)勢?？刂葡到y(tǒng)軟硬件一體化改造，大大提高了系統(tǒng)的性能和可靠性，同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益。