姚 远

(东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006)

某电厂4号机组为进口360 MW机组，汽轮机是法国阿尔斯通公司 (GEC.ALSTHOM－DEM)生产，型号为TIA.360.30.2F1055，亚临界参数、一次中间再热、单缸、三缸、双排汽口、末级叶片1 055 mm、纵树型叶根、冲动凝汽式机组。汽轮机的基本参数见表1。

表1 TIA.360.30.2F1055型汽轮机基本参数

由于原控制系统MICROZ P320为法国早期产品，备品配件采购及软件开发困难，不具备现代DCS系统所具有的计算和管理功能。为提高机组的生产效率和安全可靠性，决定对机组进行热工自动化改造 (DEH与DCS一体化)，控制系统采用美国EMERSON公司的OVATION分散控制系统。

1 原DEH系统

原MICROZ P320系统将DEH系统分为基本级和较高级两部分。基本级可独立工作，而较高级需和基本级配合进行工作。调节系统有三种控制方式:在CRT画面上进行较高级控制和基本级控制;在备用立盘上进行控制 (当故障不能从CRT上进行较高级和基本级控制时可从备用立盘上进行加减负荷或停机操作)。

汽轮机采用中压缸冲转、滑参数启动 (定—滑—定方式)，正常运行也为滑压运行方式。调节系统的控制液采用磷酸脂抗燃液，润滑油用46号防锈透平油。

汽轮机有4个高压调门，2个高压主汽门分别与2个高压调门组成一体，每个调门控制1个喷嘴弧段。高压调门运行方式一般采用部分进汽，也可采用全周进汽。汽轮机还有2个中压调门，2个中压主汽门分别与1个中压调门组成一体，中压缸第一级为全周进汽。调节系统通过控制汽轮机的4个主汽门和6个调门完成机组的升速、暖机、并网、初负荷、缸切换、阀切换、负荷控制，并具有保护停机功能。

2 改造后系统配置

本次改造保留了原有的液压控制系统，用OVATION分散控制系统替代原有的MICROZ P320系统，将其改造成为数字式纯电调系统。在保持原控制功能的基础上，结合现代控制技术使功能进一步完善。

汽轮机就地电液转换器、电磁阀保留，阀门控制卡仍采用原RBP2卡，由OVATION系统通过AO卡输出0～10 V指令信号，作用在6块RBP2卡上，从而完成对高、中压油动机的控制。DEH采集机组转速、功率等信号进行比较、鉴别、计算，按启动、运行要求控制高、中压油动机的开度，使机组转速、功率等满足要求。

由于基本级与MICROZ P320系统配合使用，改造后取消基本级及用立盘操作，其操作均在操作员站进行，新的操作方式具有操作简单、信息量大、功能全等特点。

3 系统主要功能

DEH系统主要功能有转速控制、初始负荷、缸切换、功率工况、协调控制、自动保护、试验功能、保护跳闸等功能。

3.1 转速控制

由于机组为中压缸启动方式，所以由中压调门控制汽轮机转速。在机组升速期间高压缸根据机组状态分别处于真空暖机和真空隔离状态。解锁后DEH给定转速开始增加，根据中压缸温度给出升速率大小，中压缸温度低于190℃时，升速率为100 r/min2，中压缸温度高于190℃时，升速率为500 r/min2。给定转速达到1 000 r/min时，若高压缸温度低于190℃，则DEH自动闭锁转速给定进行暖机，直到高压缸温度高于190℃后可以解锁转速给定。转速大于1 020 r/min时，DEH输出指令，关闭2只高压主汽门。在升速过程中，当过临界转速区闭锁指令无效，即转速在此区域不允许停留。

转速在3 000 r/min左右时，DEH接受电气同期装置来的同步投入信号，DEH的自动同期功能投入，接收同步增或同步减指令，自动控制汽轮机转速，使其与电网频率一致。在电气自动准同期装置故障时，可采用手动准同期方式，由运行人员手动改变转速给定值，跟踪电网频率。

3.2 初始负荷

同期条件满足时，同期装置发出油开关合闸指令，使发电机主油开关闭合，DEH立即增加给定值，使发电机带上初始负荷以避免出现逆功率。此时，DEH按200 MW/min的负荷率加负荷，使发电机带上约18 MW的初负荷。

3.3 缸切换

3.3.1 中压缸—高压缸切换

切换允许条件:

a. 测量信号正常;

b. 主蒸汽流量匹配;

c. 高压缸金属/蒸汽温度匹配;

d. 高压缸真空疏水门开启;

e. 在中压缸方式运行;

f. 机组已并网。

缸切换过程:

a. 关闭高压缸真空疏水门，释放高排逆止门;

b. 开启2只高压主汽门;

c. 增加高压缸开度基准，高压调门慢慢开启。

切换开始时，DEH计算出切换后的目标负荷值。切换完成后，DEH自动加负荷到目标负荷值，汽轮机进入高压缸控制方式。

3.3.2 高压缸—中压缸切换

DEH当前流量小于10%时，高压主汽门、高压调门关闭，高排逆止门及暖缸阀关闭，抽真空阀打开，高压缸隔离，自动切为中压缸进汽方式。

3.4 功率工况

投入功率调节条件:

a. 发电机并网;

b. 发电机负荷信号正常;

c. 不在高压缸手动或中压缸手动限制方式;

d. 高压缸压力限制或中压缸压力限制未动作。

上述条件满足后，具体投入或不投入功率调节，以运行规程要求为准。在功率调节方式下，DEH保证实际负荷值达到给定负荷值。

3.5 协调控制

DEH协调控制条件:

a. 发电机并网;

b. 不在高压缸手动或中压缸手动限制方式;

c. 高压缸压力限制或中压缸压力限制未动作;

d. 有CCS请求投入信号且信号正常;

e. CCS指令信号正常。

CCS控制投入后，DEH是CCS的执行机构，直接接受CCS的目标指令，此时汽轮机的加、减负荷率由CCS控制。

3.6 自动保护

3.6.1 中压缸压力限制

再热器压力测量值低于其限制设定值时，中压缸压力限制动作，中压缸开度基准减小，再热器压力回升，直到其值大于设定值。

3.6.2 高压缸压力限制

主蒸汽压力测量值低于其限制设定值时，高压缸压力限制动作，高压缸开度基准减小，使主汽压力回升，直到其值大于设定值。

3.7 试验功能

3.7.1 超速试验

a. DEH超速试验保护定值为3 290 r/min;

b. TSI超速试验保护定值为3 300 r/min。

目标转速为3 330 r/min，转速达到跳闸值后，产生跳闸指令使汽轮机跳闸。

3.7.2 主汽门严密性试验

关闭2只中压主汽门 (高压主汽门在此之前已处于关闭状态)。主汽门关闭后，汽轮机转速下降，高压调门和中压调门全开。当转速达到可接受转速后，计时器输出值保持。主汽门严密性试验结束后，应人为打闸停机。

3.7.3 阀门活动试验

试验分6组。1号高压主汽门和1号高压调门;2号高压主汽门和2号高压调门;1号高压主汽门和3号高压调门;2号高压主汽门和4号高压调门;1号中压主汽门和1号中压调门;2号中压主汽门和2号中压调门。

每组试验动作过程。先逐渐关闭调门，直到调门全关;调门全关后关主汽门，主汽门迅速关闭;主汽门关闭并保持7 s后开启主汽门;主汽门全开后逐渐开启调门，开启到原正常位置。

3.8 保护功能

图1 转速调节曲线

汽轮机跳闸条件:转速超过跳闸值;润滑油压力低;真空低;打闸按钮;凝汽器水位极高;MFT;轴向位移大;低压胀差大;轴瓦振动大;发电机故障;高压缸隔离故障;高排金属温度高;高排蒸汽压力高;轴向推力大;安全油压力低。

机组大修后于2009年7月首次启动，升速及过临界正常，振动指标未超限，在3 000 r/min定速时转速最大稳态偏差小于1 r/min，转速调节曲线见图1。发电机并网后，带初负荷正常，运行人员投缸切换及升负荷。通过改造，完善了DEH系统的各项功能，提高了控制系统的调节品质，达到了预期目的。