珠海發電廠700 MW機組DEH系統的調試 劉元勝
1 馬智行
21．珠海發電廠有限公司，廣東珠海519015；2．珠海發電廠，廣東珠海519015 珠海發電廠一期2×700 MW機組，鍋爐為日本三菱輻射、再熱強制循環室外布置鍋爐（BM－FRR），額定蒸發量為2 290 t／h；汽輪機為日本三菱再熱凝汽式、三缸四排汽的汽輪機（TC4F－40），額定功率為700 MW，最大功率為730 MW；發電機為美國西屋水冷定子繞組的氫氣內冷發電機，額定功率為746 MW，容量為828．889 MVA，功率因數0．9。整個工程採用設計、施工、調試總承包的方式進行，總承包商為日本三菱商事株式會社和重工業株式會社。
熱控設備為日本三菱重工業株式會社生產配套的、名為DIASYS－UP的分散控制系統（DCS）。有如下特點：DCS的電源雙路供電；控制系統的CPU採用雙冗餘；採集系統CPU為雙冗餘；採用乙太網的數據通道為雙冗餘；7台OPS操作站具有相同的功能以提高效率；接入APC和DEH系統的主要信號採用雙冗餘或三冗餘。
DEH系統是掛在DIASYS－UP分散控制系統乙太網上的獨立系統，它通過乙太網可以與其它系統進行數據通信，並實現對汽輪機組從啟動、升速到帶負荷的全過程式控制制 。
1 DEH系統簡介
1.1 DEH系統結構
DEH系統結構如圖1所示。
DEH系統的主要硬體有：CPU模件；標準的DIASYS－UP輸入輸出模件(D0AIM02、D0AOM02、D0DIM02、D0 DOM02)；伺服卡(MSRV02)；手動－自動(MAHS01)卡；三塊信號轉換卡(MH8ISO)；實現超速保護的MOPC11模塊，MTSD12模件；聯鎖模件(MTCL12)；手操站(MBSS01)模塊。
1.2 DEH系統控制功能
DEH系統控制功能包括：轉速控制；負荷－頻率控制；轉子應力計算；IPR和VU功能；閥試驗功能；超速保護及試驗；閥門切換；閥門管理。
2 DEH系統調試
2.1 迴路檢查
由於DEH系統機櫃內的線路和卡件及其功能，在出廠前經過全面的檢查和試驗,現場調試主要是檢查該系統的輸入－輸出信號迴路，以及系統與其他系統的聯絡信號迴路。檢查的迴路有：模擬量輸入－輸出信號迴路；數字量輸入－輸出信號迴路；硬接線數字輸出信號迴路。DEH系統的模擬量輸入主要有：溫度、壓力、轉速和閥門位移 。模擬量輸出主要有：主汽閥入口蒸汽壓力、發電機的負荷。
迴路檢查前，必須進行系統受電和就地儀錶與系統介面檢查。模擬量信號迴路檢查採用信號發生器加信號進行，數字信號迴路檢查利用DCS系統的工程師站（EWS）和運行操作站（OPS）進行。
2.2 靜態調試
靜態調試是利用DCS系統的工程師站（EWS）和運行操作站（OPS）結合就地測量儀器而完成的，它的主要任務是：
a）完成DEH系統中閥門執行機構的動作校驗；
b）獲取執行機構的特性曲線（閥門控制指令與實際閥門開量曲線）；
c）完成閥門限位開關的校驗；
d）獲取閥門階躍響應試驗曲線。
調試時，為獲取執行機構的特性曲線，將對應的操作站切至「自動」方式，設定閥門的控制信號為「0」，校準閥門的零位。確定閥門全關后，調整實際安裝的LVDT閥位反饋指示使其為「0 mm」。逐步增加閥門的控制信號到「100%」，確定閥門全開 ，測量LVDT閥位反饋值（主汽閥約為「320mm」、高壓調節閥和中壓調節閥約為「180mm」）。反覆調整零點和量程，然後進行測試，記錄正、反方向每個校驗點的閥門開度值。這樣，就可以得到各閥門的閥門控制指令與實際閥門開量曲線，如圖2所示（以MSV1為例）。
進行閥門限位開關校驗時，將對應的操作站切至「手動」方式，將閥門從中間位置慢慢地增加（或減少）閥門開度指令，到限位開關發出全開（或全關）時，讀取閥位反饋指示值，此為全開（或全關）的接通值，調整限位開關可以改變此數值；從閥門全開（或全關）位置改變開度指令，可以測取並調整全開（或全關）的斷開值。
在DEH系統的伺服卡（MSRV02）輸入、輸出端分別接上閥門的控制信號和閥位反饋信號的記錄儀，把對應的操作站切至「自動」方式，先將閥門指令設定為「80%」，然後設定為「0」，進行閥門階躍響應試驗，以測試各閥門的開關時間及動作曲線 ，如圖3所示（以MSV1為例）。
2.3 動態調試
2.3.1 動態調試的幾個階段
動態調試的幾個階段及進行的試驗如表1所示。
2.3.2 轉速控制
轉速控制是通過比例作用來實現的。為了消除比例調節產生的靜差，系統在邏輯上設計了一模塊以實現積分功能，即用升速率乘以一個常數得出每個標準採樣時間的升速率，這個常數為0.000 833 min/samp le。因此即使在最高升速率300 r/min
2時 ，每個採樣時間的升速率也僅為300r/min
2×0.000 833 min/sa mple＝0.249 9 r/(min·sample)，所以從最後的控制結果看，雖然沒有在一般控制系統中的PI模塊,但實際上同樣也實現了比例積分作用，整個轉速的控制效果是穩定的 。
珠海電廠的汽輪機採用主汽門MSV進行升速控制，汽機轉速達到2 950 r/min時進行閥切換，即MSV轉速控制改為高壓調節閥GV轉速控制。切換過程中，要求汽機轉速不發生跳變。因此，轉速控制分為3個階段：MSV轉速控制、閥切換(MSV－GV)、GV轉速控制。
調試整定MSV轉速控制和GV轉速控制比例調節控制器的參數P＝4%。根據閥門特性曲線，逐步調整不同主汽壓力下對參考轉速的修正曲線，可以使轉速控制達到滿意的效果。圖4、圖5和圖6給出了轉速控制在3種工況下的運行曲線。
2.3.3 負荷控制
負荷控制是DEH系統的基本功能。由於機組承擔調頻的責任，因此負荷設定上疊加了一個頻率偏差信號以實現調頻功能，這就是GOV方式。為了防止GOV方式負荷設定值的突變引起蒸汽流量突變而危及汽輪機安全，該系統還設計了一個負荷限制器(load limiter，LL)，採用負荷限制器方式稱LL方式。這兩種方式都可以在正常運行時使用，主要區別是LL方式沒有調頻功能。在自動方式下GOV方式和LL方式互相跟蹤 ，跟蹤值大於設定值10%。
在併網的同時，為了防止逆功率的出現，需要加上一個5%初始負荷(35 MW)。初始負荷設定經過速率限制，在併網的瞬間疊加上轉速修正和主蒸汽壓力修正，以確保不會出現逆功率。設定5%的初始負荷直接作為參考負荷，與測量的第一級主蒸汽壓力折算成的主蒸汽流量進行比較，經過PI調節器后，與參考負荷共同發出汽機調門的控制指令。因此，調試主要確定瞬時偏差補償（壓力補償）曲線、汽機轉速修正係數和PI調節器的參數（P＝0.15；t
I＝3 s）。是初始負荷控制的曲線。
對其它的負荷控制方式，由負荷變化率設定器將目標負荷變成設定負荷后與實際的負荷進行比較，此比較值通過PI調節器，加上機組頻率修正後成為控制的參考負荷 ，此後與初始負荷控制是相同的。因此，調試不同的負荷控制方式均需整定：負荷變化率設定器參數；各種設定曲線；PI調節器的參數（P＝0.25；t
I＝4 s）；各處上、下限幅值及延時時間。
對DEH系統的調試，採用負荷階躍擾動試驗進行初步檢驗，並根據擾動試驗的結果進行修改完善。階躍擾動試驗分別在50%和75%兩個負荷下進行，即（350±10）MW和（525±20）MW。圖8是75%負荷躍擾動試驗曲線。
2.3.4 OPC功能及FV功能
OPC功能即超速保護控制，在甩負荷或超速時快關GV閥、ICV閥以控制汽機轉速,使轉速維持3 000 r/min。OPC的控制邏輯以發電機的電流與ICV閥出口蒸汽壓力之差 ，產生「ΔMW」信號值（0～30%負荷為0，30%～60%之間為0～1之間的某值)，此信號與轉速在3 000～3 210 r／min之間產生的信號(0～1之間的某值)疊加，若大於等於1,則OPC動作。OPC邏輯判斷通過模件MTSD11輸出至MTCL11模件作三選二判斷，輸出驅動OPC電磁閥。
FV就是指中調門快關，由於中低壓缸的出力佔總出力的70%左右，在突然甩負荷時，快關中調門可控制汽機轉速的飛升。所以在甩負荷大於40%時，FV動作。FV邏輯判斷是通過MTSD12，再經過MTCL11作三選二判斷，輸出驅動FV電磁閥。
機組進行甩負荷試驗是對DEH系統功能和調節性能的考驗，25%甩負荷試驗時OPC不動作，甩50%，75%，100%負荷試驗時OPC動作。全部試驗證明DEH系統的調節性能優良。
3 調試中的問題及處理
3.1 發電機功率信號
在調試階段，2號機組帶75%負荷（525 MW）運行時，發生了一次FV動作的事故。事故的原因是發電機功率信號測量迴路中電壓互感器的保險熔斷，使得測量的發電機功率為「0」。此信號啟動FV動作邏輯，使得汽機的中壓調門由原來的位置到全關,然後再由全關回到原來的開度，這樣振蕩了4次，運行手動停機。處理方法是將此功率信號改為用發電機的電流信號代替，即用與OPC控制中相同的信號。
3.2 門控制器通信
2號機組帶75%負荷運行時，發生一次由於DEH系統的兩個CPU故障引起汽機跳閘的事故。其原因是DEH系統乙太網的工作匯流排上的門控制器發生故障，它在與兩個CPU通信時，發出錯誤數據，致使兩個CPU不能進行計算，導致CPU工作中斷，DEH系統發出兩個CPU故障信號，汽輪機跳閘。處理方法是更換DEH系統原來工作的門控制器，同時修改DCS系統中所有子系統的控制程序，當DCS發生某一子系統的門控制器故障時，利用乙太網的雙冗餘，將工作的匯流排切換至備用匯流排。
4 結束語
珠海發電廠的DEH系統經過調試后，投入運行可靠，調節性能穩定。經受了甩25% ，50%，75%和100%負荷和FCB甩100%負荷帶廠用電的考驗，可以滿足機組控制轉速和負荷的要求，且完全實現了DEH系統的全部功能。調試中出現了一些設計問題和設備故障，引發了運行事故，此後的分析和處理是正確的。
