姚 遠

(東北電力科學研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006)

某電廠4號機組為進口360 MW機組，汽輪機是法國阿爾斯通公司 (GEC.ALSTHOM－DEM)生產，型號為TIA.360.30.2F1055，亞臨界參數、一次中間再熱、單缸、三缸、雙排汽口、末級葉片1 055 mm、縱樹型葉根、沖動凝汽式機組。汽輪機的基本參數見表1。

表1 TIA.360.30.2F1055型汽輪機基本參數

由于原控制系統(tǒng)MICROZ P320為法國早期產品，備品配件采購及軟件開發(fā)困難，不具備現代DCS系統(tǒng)所具有的計算和管理功能。為提高機組的生產效率和安全可靠性，決定對機組進行熱工自動化改造 (DEH與DCS一體化)，控制系統(tǒng)采用美國EMERSON公司的OVATION分散控制系統(tǒng)。

1 原DEH系統(tǒng)

原MICROZ P320系統(tǒng)將DEH系統(tǒng)分為基本級和較高級兩部分。基本級可獨立工作，而較高級需和基本級配合進行工作。調節(jié)系統(tǒng)有三種控制方式:在CRT畫面上進行較高級控制和基本級控制;在備用立盤上進行控制 (當故障不能從CRT上進行較高級和基本級控制時可從備用立盤上進行加減負荷或停機操作)。

汽輪機采用中壓缸沖轉、滑參數啟動 (定—滑—定方式)，正常運行也為滑壓運行方式。調節(jié)系統(tǒng)的控制液采用磷酸脂抗燃液，潤滑油用46號防銹透平油。

汽輪機有4個高壓調門，2個高壓主汽門分別與2個高壓調門組成一體，每個調門控制1個噴嘴弧段。高壓調門運行方式一般采用部分進汽，也可采用全周進汽。汽輪機還有2個中壓調門，2個中壓主汽門分別與1個中壓調門組成一體，中壓缸第一級為全周進汽。調節(jié)系統(tǒng)通過控制汽輪機的4個主汽門和6個調門完成機組的升速、暖機、并網、初負荷、缸切換、閥切換、負荷控制，并具有保護停機功能。

2 改造后系統(tǒng)配置

本次改造保留了原有的液壓控制系統(tǒng)，用OVATION分散控制系統(tǒng)替代原有的MICROZ P320系統(tǒng)，將其改造成為數字式純電調系統(tǒng)。在保持原控制功能的基礎上，結合現代控制技術使功能進一步完善。

汽輪機就地電液轉換器、電磁閥保留，閥門控制卡仍采用原RBP2卡，由OVATION系統(tǒng)通過AO卡輸出0～10 V指令信號，作用在6塊RBP2卡上，從而完成對高、中壓油動機的控制。DEH采集機組轉速、功率等信號進行比較、鑒別、計算，按啟動、運行要求控制高、中壓油動機的開度，使機組轉速、功率等滿足要求。

由于基本級與MICROZ P320系統(tǒng)配合使用，改造后取消基本級及用立盤操作，其操作均在操作員站進行，新的操作方式具有操作簡單、信息量大、功能全等特點。

3 系統(tǒng)主要功能

DEH系統(tǒng)主要功能有轉速控制、初始負荷、缸切換、功率工況、協(xié)調控制、自動保護、試驗功能、保護跳閘等功能。

3.1 轉速控制

由于機組為中壓缸啟動方式，所以由中壓調門控制汽輪機轉速。在機組升速期間高壓缸根據機組狀態(tài)分別處于真空暖機和真空隔離狀態(tài)。解鎖后DEH給定轉速開始增加，根據中壓缸溫度給出升速率大小，中壓缸溫度低于190℃時，升速率為100 r/min2，中壓缸溫度高于190℃時，升速率為500 r/min2。給定轉速達到1 000 r/min時，若高壓缸溫度低于190℃，則DEH自動閉鎖轉速給定進行暖機，直到高壓缸溫度高于190℃后可以解鎖轉速給定。轉速大于1 020 r/min時，DEH輸出指令，關閉2只高壓主汽門。在升速過程中，當過臨界轉速區(qū)閉鎖指令無效，即轉速在此區(qū)域不允許停留。

轉速在3 000 r/min左右時，DEH接受電氣同期裝置來的同步投入信號，DEH的自動同期功能投入，接收同步增或同步減指令，自動控制汽輪機轉速，使其與電網頻率一致。在電氣自動準同期裝置故障時，可采用手動準同期方式，由運行人員手動改變轉速給定值，跟蹤電網頻率。

3.2 初始負荷

同期條件滿足時，同期裝置發(fā)出油開關合閘指令，使發(fā)電機主油開關閉合，DEH立即增加給定值，使發(fā)電機帶上初始負荷以避免出現逆功率。此時，DEH按200 MW/min的負荷率加負荷，使發(fā)電機帶上約18 MW的初負荷。

3.3 缸切換

3.3.1 中壓缸—高壓缸切換

切換允許條件:

a. 測量信號正常;

b. 主蒸汽流量匹配;

c. 高壓缸金屬/蒸汽溫度匹配;

d. 高壓缸真空疏水門開啟;

e. 在中壓缸方式運行;

f. 機組已并網。

缸切換過程:

a. 關閉高壓缸真空疏水門，釋放高排逆止門;

b. 開啟2只高壓主汽門;

c. 增加高壓缸開度基準，高壓調門慢慢開啟。

切換開始時，DEH計算出切換后的目標負荷值。切換完成后，DEH自動加負荷到目標負荷值，汽輪機進入高壓缸控制方式。

3.3.2 高壓缸—中壓缸切換

DEH當前流量小于10%時，高壓主汽門、高壓調門關閉，高排逆止門及暖缸閥關閉，抽真空閥打開，高壓缸隔離，自動切為中壓缸進汽方式。

3.4 功率工況

投入功率調節(jié)條件:

a. 發(fā)電機并網;

b. 發(fā)電機負荷信號正常;

c. 不在高壓缸手動或中壓缸手動限制方式;

d. 高壓缸壓力限制或中壓缸壓力限制未動作。

上述條件滿足后，具體投入或不投入功率調節(jié)，以運行規(guī)程要求為準。在功率調節(jié)方式下，DEH保證實際負荷值達到給定負荷值。

3.5 協(xié)調控制

DEH協(xié)調控制條件:

a. 發(fā)電機并網;

b. 不在高壓缸手動或中壓缸手動限制方式;

c. 高壓缸壓力限制或中壓缸壓力限制未動作;

d. 有CCS請求投入信號且信號正常;

e. CCS指令信號正常。

CCS控制投入后，DEH是CCS的執(zhí)行機構，直接接受CCS的目標指令，此時汽輪機的加、減負荷率由CCS控制。

3.6 自動保護

3.6.1 中壓缸壓力限制

再熱器壓力測量值低于其限制設定值時，中壓缸壓力限制動作，中壓缸開度基準減小，再熱器壓力回升，直到其值大于設定值。

3.6.2 高壓缸壓力限制

主蒸汽壓力測量值低于其限制設定值時，高壓缸壓力限制動作，高壓缸開度基準減小，使主汽壓力回升，直到其值大于設定值。

3.7 試驗功能

3.7.1 超速試驗

a. DEH超速試驗保護定值為3 290 r/min;

b. TSI超速試驗保護定值為3 300 r/min。

目標轉速為3 330 r/min，轉速達到跳閘值后，產生跳閘指令使汽輪機跳閘。

3.7.2 主汽門嚴密性試驗

關閉2只中壓主汽門 (高壓主汽門在此之前已處于關閉狀態(tài))。主汽門關閉后，汽輪機轉速下降，高壓調門和中壓調門全開。當轉速達到可接受轉速后，計時器輸出值保持。主汽門嚴密性試驗結束后，應人為打閘停機。

3.7.3 閥門活動試驗

試驗分6組。1號高壓主汽門和1號高壓調門;2號高壓主汽門和2號高壓調門;1號高壓主汽門和3號高壓調門;2號高壓主汽門和4號高壓調門;1號中壓主汽門和1號中壓調門;2號中壓主汽門和2號中壓調門。

每組試驗動作過程。先逐漸關閉調門，直到調門全關;調門全關后關主汽門，主汽門迅速關閉;主汽門關閉并保持7 s后開啟主汽門;主汽門全開后逐漸開啟調門，開啟到原正常位置。

3.8 保護功能

圖1 轉速調節(jié)曲線

汽輪機跳閘條件:轉速超過跳閘值;潤滑油壓力低;真空低;打閘按鈕;凝汽器水位極高;MFT;軸向位移大;低壓脹差大;軸瓦振動大;發(fā)電機故障;高壓缸隔離故障;高排金屬溫度高;高排蒸汽壓力高;軸向推力大;安全油壓力低。

機組大修后于2009年7月首次啟動，升速及過臨界正常，振動指標未超限，在3 000 r/min定速時轉速最大穩(wěn)態(tài)偏差小于1 r/min，轉速調節(jié)曲線見圖1。發(fā)電機并網后，帶初負荷正常，運行人員投缸切換及升負荷。通過改造，完善了DEH系統(tǒng)的各項功能，提高了控制系統(tǒng)的調節(jié)品質，達到了預期目的。