摘 要：本人主要闡述了某電廠小汽輪機的控制邏輯操作方式上的簡要概述，閥門整定的操作方法和注意事項，超速實驗的原理。以及小機METS硬回路的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：小機；控制方式；自動整定；回路優(yōu)化。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.030

1 引言

某電廠百萬機組是由上海汽輪機廠提供。系統(tǒng)采用S+ Operations 軟件作為操作員站的平臺，與DCS系統(tǒng)為一體化，MEH做為DCS的子畫面組，有利于運行人員的操作和維護人員的維護。運行人員通過操作員站實現(xiàn)對小汽機的控制。根據(jù)電廠運行人員的習(xí)慣以及本汽機的特點，設(shè)計了如下控制和監(jiān)視畫面，包括總貌圖、MEHA控制、MEHB控制、超速試驗、閥門校驗等，不僅為運行人員提供了監(jiān)視和操作手段，還可以直接調(diào)取已經(jīng)做好的趨勢組來分析問題。

2 MEH功能介紹

MEH主要控制給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速，從而改變進入鍋爐的給水量，達到給水調(diào)節(jié)控制過程需要的給定值，滿足鍋爐的需要，達到汽機和鍋爐之間的能量的平衡。MEH系統(tǒng)主要有三種運行控制方式，即：手動控制方式、自動控制方式、遠(yuǎn)方控制模式。三者之間任意方式的切換應(yīng)該滿足無擾切換，使控制沒有擾動，平穩(wěn)的方式運行。

2.1 控制運行方式

2.1.1 手動方式：

手動是一種開環(huán)控制方式，一般在啟機前做閥門試驗的控制方式。操作人員可通過操作員站（OIS）設(shè)定閥位總開度。直接控制高、低調(diào)門的開度?？傞_度的0%到80%對應(yīng)的是低壓調(diào)門的0%到100%?？傞_度的80%到100%對應(yīng)高調(diào)門開度的0%到100%，轉(zhuǎn)速設(shè)定值跟蹤小機的實際轉(zhuǎn)速，已達到切換控制方式時的無擾切換。

2.1.2 自動控制方式

自動控制一般是小機沖轉(zhuǎn)過程中常用的控制方式。分為兩種，一種是操作員自動、另外一種是自啟動，沖轉(zhuǎn)到2800r/min，達到熱機轉(zhuǎn)態(tài)然后交給操作員自動。

操作員自動是操作員站通過設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，經(jīng)過最大和最小轉(zhuǎn)速限制轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可接受的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)升、降速率的大小，計算出的數(shù)值進入PID，作為轉(zhuǎn)速設(shè)定值，實際轉(zhuǎn)速作為PID的實際值進行PID運算，運算的結(jié)果轉(zhuǎn)化為閥門的總得開度指令信號，去控制閥門的開度，實現(xiàn)控制機組轉(zhuǎn)速的目的。在自動控制方式下，轉(zhuǎn)速的上限值在正常情況下是5900r/min，但在做超速試驗時，上限值設(shè)定值為6400r/min。轉(zhuǎn)速的變化率正常情況下是操作人員根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)輸入速率，但在轉(zhuǎn)速過臨界轉(zhuǎn)速時，速率變?yōu)榻o定的速率400r/min/min。目標(biāo)轉(zhuǎn)速的變化是根據(jù)操作人員的轉(zhuǎn)速指令而變，達到小機沖轉(zhuǎn)的目的。

自啟動是一鍵啟動，轉(zhuǎn)速從0升至2800r/min，達到熱機狀態(tài)。轉(zhuǎn)速設(shè)定值分為三個階段，分別是1000r/min、2400r/min、2800r/min。只有當(dāng)每個轉(zhuǎn)速區(qū)間的條件都滿足后，才能繼續(xù)升，每個區(qū)間的轉(zhuǎn)速升速率也是按著邏輯給定的速率給出。

在自動控制方式時，手動的閥位設(shè)定值跟蹤當(dāng)前的閥位計算輸出值，已達到轉(zhuǎn)換到手動方式時的無擾切換。

為了保證信號的可靠性，系統(tǒng)將對從現(xiàn)場轉(zhuǎn)速傳感器測到的轉(zhuǎn)速信號進行三取 二處理，得到一個可靠、準(zhǔn)確的實際轉(zhuǎn)速信號，若三路轉(zhuǎn)速中有兩路轉(zhuǎn)速信號故障，將判定為系統(tǒng)轉(zhuǎn)速故障。轉(zhuǎn)速信號送到頻率計數(shù)模件FCS01后，進行信號處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量信號送到控制回路，在控制回路內(nèi)，作為實際轉(zhuǎn)速輸入信號--實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速比較后得到一個差值，經(jīng)過PID運算后，輸出閥位指令控制信號改變閥位。變化后的實際轉(zhuǎn)速值重新與給定轉(zhuǎn)速比較，進行PID運算，直到偏差為零，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。

2.1.3 遠(yuǎn)方控制方式

在遠(yuǎn)方控制方式下，MEH接受來自鍋爐給水控制系統(tǒng)來的420mA控制信號，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3000～6000r/min。控制回路對允許條件進行邏輯判斷后，就可以通過操作員站投入遠(yuǎn)方控制方式，但是，條件若任意一個不滿足，將切到轉(zhuǎn)速自動控制方式。MEH向鍋爐控制系統(tǒng)輸出一個420mA信號作為其轉(zhuǎn)速反饋信號，作為轉(zhuǎn)速指令的跟蹤信號，達到切換到遠(yuǎn)方控制模式時的無擾切換，保證投入遠(yuǎn)方控制時，沒有擾動。 鍋爐給水控制系統(tǒng)向MEH輸出的420mA信號將作為一個轉(zhuǎn)速控制信號，此時，MEH僅僅作為一個執(zhí)行機構(gòu)，不經(jīng)過轉(zhuǎn)速限制和速率限制，直接到PID控制器的設(shè)定值，控制閥門的開度。使實際值等于給定值，達到系統(tǒng)的要求。自動控制方式是一種更加完善的控制方式，它同時考慮了汽輪機和鍋爐的控制，它將整個電廠作為一個系統(tǒng)來控制，可以使控制過程更加趨于合理化。

2.2 自動整定伺服閥系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系

整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系的目的在于：使油動機在全行程內(nèi)均能被伺服閥控制，閥位給定信號與油動機行程的關(guān)系為：給定閥位0-100%對應(yīng)的實際行程應(yīng)為0-100%。為了保證此對應(yīng)關(guān)系有良好的線性度，要求油動機的LVDT在安裝時，應(yīng)使LVDT鐵芯盡可能在中間線性段工作。

2.2.1 零幅值壓比

ABB的伺服卡測量的閥位是零幅值壓比。即：A-B＼A+B。A代表次級1的直流電壓，B代表次級2的直流電壓。范圍是-1～+1。也就是說全關(guān)的值在-1～0 之間，全開的值在0～1 之間。因此在接線時VP800的接線沒有極性的要求，因此只要保證在閥門全關(guān)的時候次級一的電壓比次級二的電壓小即可以。

2.2.2 自動整定：

在自動整定的狀態(tài)下，為了保證每次整定的結(jié)果的正確性，內(nèi)部參數(shù)都是已經(jīng)固化好的，比如校驗周期、零幅值同時校驗、校驗速率等。開始設(shè)置零點和滿點的幅值分別為-1和+1之后，參數(shù)就將直接傳到VP卡控制器中，然后點擊開始校驗，閥門系統(tǒng)會自動校驗。當(dāng)校驗成功后，系統(tǒng)會傳上校驗最終的零、幅值后，填入LVDT對應(yīng)的參數(shù)中，自動校驗過程完畢。

2.3 超速保護

MEH在汽機的正常運行中，控制系統(tǒng)沒有超速保護邏輯，若運行時汽輪機的實際轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值（6300r/min）時，汽機MEH控制柜發(fā)出超速保護信號，通過繼電器輸出干結(jié)點斷串到小機METS供電回路，使之?dāng)嚯?，跳閘電磁閥失電，使主汽閥和調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，蒸汽將無法進入汽機，保證了汽輪機的安全。在操作站上置位 “電超速試驗”，條件是轉(zhuǎn)速已經(jīng)大于5100r/min。將系統(tǒng)升速到6310r/min。如果汽輪機在6300r/min時跳機保護沒有動作，則進行手動打閘。

需要說明的是由于METS和MEH不是一個系統(tǒng)，METS方本身也有超速跳閘硬件回路，定值也是6300r/min.所以邏輯一旦發(fā)出電超速或者機械超速指令時，會將METS方的電超速禁止。

3 METS硬回路優(yōu)化原因

2016年1月26日，#3機組負(fù)荷740MW，AGC投入，給水流量1923t/h，A、B小機遙控投入，A小機轉(zhuǎn)速4177，四抽至A、B小機

（下轉(zhuǎn)第28頁）

（上接第35頁）

進汽流量96.23T/h。

15：35：46，四抽至A、B小機進汽流量 55T/h，A小機轉(zhuǎn)速持續(xù)緩慢下降，EH油壓由15.96降至15.58，小機A轉(zhuǎn)速設(shè)定值位4182，實際轉(zhuǎn)速為3917并有下降趨勢。

15：35：48，由于CCS轉(zhuǎn)速指令與實際轉(zhuǎn)速偏差超過500，小機遙控退出，轉(zhuǎn)為自動方式，并保持當(dāng)前設(shè)定值為4170，實際轉(zhuǎn)速3594。

15：35：50，A小機設(shè)定轉(zhuǎn)速為4170，A小機實際轉(zhuǎn)速為3335，轉(zhuǎn)速偏差大于800，A小機退出自動，變?yōu)槭謩臃绞?，設(shè)定值跟蹤實際值。集控值班員監(jiān)盤時突然發(fā)現(xiàn)3A前置泵出口流量590t/h，A小機轉(zhuǎn)速3300rpm，出口壓力18Mpa，鍋爐給水流量1300t/h，并仍有下降趨勢。隨即立即檢查MEHA畫面，發(fā)現(xiàn)A小機主汽門、低壓調(diào)門關(guān)閉，最終觸發(fā)機組RB。通過歷史趨勢檢查發(fā)現(xiàn)低壓主汽門、低壓調(diào)門、切換閥第一個跳閘電磁閥有瞬間失電導(dǎo)致閥門關(guān)閉。經(jīng)初步判斷為DO卡通訊瞬間中斷導(dǎo)致DO卡繼電器輸出由1變?yōu)?導(dǎo)致閥門關(guān)閉。

4 小機METS硬回路優(yōu)化方案

4.1 優(yōu)化前方案

#3機組小機METS原廠家設(shè)計方案低壓主汽門、低壓調(diào)門、切換閥第一個跳閘電磁閥的繼電器控制線圈為單通道DO卡輸出。廠家設(shè)計原方案只要任意一個DO卡故障，都會導(dǎo)致小機快關(guān)電磁閥失電閥門快關(guān)，小機轉(zhuǎn)速下降，威脅機組安全穩(wěn)定運行。

4.2 優(yōu)化后方案

#3機組小機METS優(yōu)化方案低壓主汽門、低壓調(diào)門、切換閥第一個跳閘電磁閥的繼電器控制線圈為單通道DO卡輸出，更改為雙通道不同DO卡輸出。即任意一個DO卡故障，都不會導(dǎo)致小機快關(guān)電磁閥失電。提高小機運行的可靠性和減少小機誤動的可能。

為了監(jiān)視小機DO卡狀態(tài)增加一個DO卡輸出的點至小機MEH的DI卡作為監(jiān)視。

5 結(jié)論

小機在電廠運行中作為一個重要的輔機，是不可缺少的一部分，任何的故障都可能導(dǎo)致機組RB甚至跳機事件的發(fā)生，本篇論文主要介紹兩個部分：小機的控制方式、硬回路的優(yōu)化。通過對小機控制方式的了解，掌握控制邏輯的概念，加強對小機運行方式的了解，增強小機事故的分析能力。對小機METS硬回路的優(yōu)化，減少勿動的可能，增加了設(shè)備的可靠性，保障了機組的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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[3]陳賡.單元機組集控運行.北京：中國電力出版社，2001.

作者簡介：宋曉飛（1984-），男，本科，助理工程師，從事發(fā)電廠熱控工作。