DEH功能及操作
600MW汽轮机主要功能及操作
(仅供参考)
4 控制系统主要功能
本章讲述了DEH（含ETS）控制系统所完成的主要功能，详细内容请参见日立公司提供的随机说明书。
1 挂闸
汽机挂闸以前，满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件，此时，由DEH输出挂闸指令，使复位阀组件1YV电磁阀带电，推动危急遮断装置的活塞，带动连杆使转块转动，DEH在20s钟检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合，ZS2的触点由闭合到断开，此时，DEH输出信号使1YV断电，ZS1的触点又由闭合到断开，则低压部分挂闸完成。DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀5YV、6YV带电，高压安全油建立，压力开关PS2、PS3、PS4的常开触点闭合，高压部分挂闸完成。
2启动前的控制
2．1自动判断热状态
汽轮机的启动过程，对汽机、转子是一个加热过程。为减少启动过程的热应力，对于不同的初始温度，应采用不同的启动曲线。
HP启动时，自动根据汽轮机调节级处高压内缸壁温T的高低划分机组热状态。若高压内缸内壁温度坏，自动由高压内缸外壁温度信号代替。
T<320℃冷态
320℃≤T<420℃温态
420℃≤T<445℃热态
445℃≤T 极热态
IP启动时，自动根据再热器内缸壁温T的高低划分机组热状态。若再热器内缸壁温度坏，自动由再热器外壁温度信号代替。
T<305℃冷态
305℃≤T<420℃温态
420℃≤T<490℃热态
490℃≤T 极热态
注：具体设定请参见主机启动运行说明书。
2．2高压调节阀阀壳预暖
汽轮机冲转前，可以选择对高压调节阀阀壳预暖。当高压调节阀阀壳预暖功能投入时，右侧高压主汽阀微开，可同时对4个高压调节阀进行预暖。
2．3选择启动方式
汽轮机启动方式有二种：中压缸启动、高中压缸联合启动。
DEH默认的启动方式为中压缸启动，只有当旁路系统坏或旁路系统未处于
自动时，机组才能选择高中压缸联合启动方式。
3转速控制
在汽轮发电机组并网前，DEH为转速闭环无差调节系统。其设定点为给定转速。给定转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。按启动方式的不同，中压缸启动时，此油动机为中压调节阀ICV的开度；高压缸启动时，此油动机为高、中压调节阀CV、ICV的开度。中压缸启动时，若选择暖机运行方式，机组转速在400转以下时，CV阀微开，进行高压缸暖机；当转速大于400转时，CV阀开度不变，ICV阀打开。当选择高压缸启动时，CV阀和ICV阀同时开启。
在设定目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。当进入临界转速区时，不能停止，机组自动冲过临界转速区。在升速过程中，通常需对汽轮机进行中速、高速暖机，以减少热应力。
3．1 目标转速
运行人员可通过操作员站CRT上的按钮设置目标转速，该目标转速有200、1500、3000三档。在自启动方式时，目标转速由HITASS产生。
3．2 升速率
冷态启动时速率为100r/min/min，温态启动时速率为150r/min/min，热态、极热态启动时速率为300r/min/min。
注：机组过临界转速区时，速率保持不变。
3．3 临界转速
轴系临界转速计算值为：
第一阶：910r/min～1113 r/min
第二阶：1541r/min～1946 r/min
定阀位指令进行增、减负荷。
5 一次调频
汽轮发电机组在并网运行时，为保证供电品质对电网频率的要求，通常应自动投入一次调频功能。当实际转速和额定转速有差时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。
例如，如果转速不等率为4.5%，额定转速为Nr，实际转速为Na，则下列关系成立（这里，蒸汽参数稳定且处于额定状态）：
阀（ICV）可通过操作员站的CRT画面实现从全开到全关的限制。
7 加速度限制
当汽轮机转速大于3060 r/min、加速度大于49r/min/s时，加速度限制回路动作，快速关闭中压调节阀，抑制汽轮机的转速飞升。
8 功率－负荷不平衡（PLU）
当甩负荷情况发生时，这个回路用来避免汽轮机超速。
当汽轮机功率（用再热器压力表征）与汽轮机负荷（用发电机电流表征）不平衡时，会导致汽轮机超速。PLU回路检测到这一情况时，迅速关闭高、中压调节阀（CV与ICV），抑制汽轮机的超速。
当再热器压力与发电机电流之间的偏差超过设定值并且发电机电流的减少超过40%/10ms时，功率－负荷不平衡继电器动作，快速关闭高压和中压调节阀。
功率－负荷不平衡回路采用三取二组态以提高可靠性，因此，在正常带负荷运行时可对每一个回路进行试验检查。
9 后备超速保护
当汽轮机转速超过设定值（112%额定转速）时，后备超速保护动作，跳闸继电器动作，使汽轮机跳闸。
后备超速保护为三取二回路，因此，在额定转速、正常运行时，每一回路可逐一进行试验。
10 加热器旁路快卸负荷控制
机组转速3000r/min、油开关合闸、“LLM SET”设定值为100%且“GOV SET”设定值为85％的条件下，当DEH接收到“加热器旁路快卸指令信号85%”时，DEH 将控制机组快速减负荷，中压缸启动时，“LLM SET”将降至75.975%位置，高压缸启动时，“LLM SET”将降至78.825%位置。
11 锅炉－汽机协调控制
此时汽机负荷目标值受锅炉控制系统控制，CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为：4～20mA对应0～100%，CCS给定信号代表总的阀位给定。
12 甩负荷
由于大容量汽轮机的转子时间常数较小，汽缸的容积时间常数较大。在发生甩负荷时，汽轮机的转速飞升很快，若仅靠系统的转速反馈作用，最高转速有可能超过110%，而发生汽轮机遮断。为此必须设置一套甩负荷超速限制逻辑。
在机组甩负荷≥15%额定负荷且≤40%额定负荷时，DEH加速度继电器动作，迅速关闭中压调节阀，同时使目标转速及给定转速改为3000r/min，一段时
间后，中压调节阀恢复由伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定在3000r/min，以便事故消除后能迅速并网。
当机组甩负荷≥40%额定负荷时，DEH功率-负荷不平衡继电器动作，迅速关闭高压调节阀和中压调节阀，同时使目标转速及给定转速改为3000r/min，一段时间后，高压调节阀和中压调节阀恢复由伺服阀控制，最终使汽轮机转速稳定在3000r/min，以便事故消除后能迅速并网。
13 在线试验
13．1 喷油试验
为确保危急遮断器飞环在机组一旦出现超速时，能迅速飞出，遮断汽轮机，需经常对飞锤进行活动试验。
此活动试验时将油喷到飞环中增大离心力，使之飞出。但飞环因喷油试验飞出不应打闸。为提高可靠性，增加了试验用隔离电磁阀。
做喷油试验时，4YV带电，检测到隔离电磁阀在隔离位后，2YV带电，油喷进危急遮断器中，飞环击出，ZS2发讯，然后使2YV失电，过一段时间后，1YV自动挂闸，挂上闸后，再使隔离电磁阀失电，最后，危急遮断器恢复到正常位置。
13．2 机械超速试验
在汽轮机首次安装或大修后，必须验证机械超速保护动作的准确性，做超速保护试验时，将DEH的目标转速设置为3360r/min ，机组由3000 r/min开始以速率300r/min/min升速到108%额定转速，然后速率变为100r/min/min，转速缓慢上升到飞环动作转速，遮断汽机。飞环动作转速在110%～111%之间，满足要求。机械超速试验转速上升曲线见图4-3。
13．3 主遮断电磁阀试验
在高压遮断集成块上有两个主遮断电磁阀5YV、6YV及各自的试验位置开关，5YV、6YV应分别做试验，确保做试验时始终有一个遮断电磁阀常带电。13．4 阀门活动试验
为确保阀门活动灵活，需定期对阀门进行活动试验，以防止卡涩。
a) MSV阀活动试验：右侧开始试验时，MSVR以10%/秒的速度从全开位到全关位，当MSVR关到10%时，MSVR快关阀带电，全关到零位，然后，MSVR快关阀
失电，MSVR以10%/秒的速度从全关位到全开位；左侧开始试验时，MSVL试验电磁阀带电，MSVL从全开位到全关位，当MSVL关到10%时，MSVL快关阀带电，全关到零位，然后，MSVL试验电磁阀及快关阀失电，MSVL从全关位到全开位。
注：MSVR及MSVL不能同时试验。
b) CV阀活动试验：CV1试验时，CV1以10%/秒的速度从全开位到全关位，当关到10%时，快关阀带电，全关到零位，然后，CV1快关阀失电，CV1以10%/秒的速度从全关位到全开位。CV2、CV3、CV4活动试验同CV1。
注：当有一个CV阀试验时，其它CV阀不能同时试验。
c) ICV及RSV活动试验：左侧试验时，ICVL以10%/秒的速度从全开位到全关位，当关到10%时，快关阀带电，全关到零位，接着，RSVL试验电磁阀带电，RSVL从全开位到全关位，当RSVL关到10%时，RSVL快关阀带电，全关到零位，
13．5 PLU/BUG试验
由于PLU/BUG模板三重冗余，三取二回路，因此，可以对PLU/BUG模板通道逐一进行试验。
14 自动启动系统功能
被控制的汽轮机：600MW带一级中间再热汽轮机。
控制目标：DEH、A VR与辅助设备。
控制功能：转子应力计算、监视和控制电厂设备状态。
顺序控制分为下列七步：
a) 汽轮机预暖；
b) 汽轮机摩擦检查；
c) 升速；
d) 励磁；
e) 同期、带初负荷；
f) 加负荷；
g) 正常操作。
14．1转子应力计算
对高压转子来说，计算高压第一级后应力，对中压转子来说，计算再热蒸汽入口处的应力，在这两处，应力最大。高压转子应力计算如下，首先，根据主蒸汽流量、主蒸汽温度及修正蒸汽流量（根据无负荷时的汽轮机转速计算得出）计算出第一级后的蒸汽温度。转子表面的传热系数从蒸汽流量函数得到。根据第一级后蒸汽温度及传热系数，计算得到转子的温度场（温度分布）。然后，根据转子表面温度、转子平均温度、转子中心孔温度计算得到转子表面应力及转子中心孔应力。
中压转子应力计算方法与高压转子相同。只不过蒸汽温度是通过直接测量得到的。
由于热应力有滞后效应，因此根据蒸汽温度或压力的变化得到其预期值，使用预期值进行控制。当高压和中压转子应力被选作控制参数时，以应力水平不超限来选择合适的升速率或负荷率。
14．2 监视和顺序控制
HITASS有下列两个检查功能：
a) 首要尺度检查：当完成任一控制步骤要转到下一控制步骤前，检查规定的汽轮机及其辅助设备的条件是否得到满足；
b) 当HITASS执行任一控制步骤时，连续检查规定的条件。
监视功能：当主汽轮机或它的辅助设备不满足要求的条件时，相关的不满足项显示在操作员站上，以提示运行人员。
14．3 ATS控制方式
a) 自动方式：它是一种汽轮机自动启动的方式。它监视所有的条件，当
所有条件得到满足时，ATS根据控制步骤自动启动汽轮机。当违反条件出现时，ATS将违反条件告知运行人员，并停止顺序启动。运行人员可以设法满足条件，或者忽略它，然后执行启动顺序；
b) 半自动方式：除了控制信号不是自动输出以外，其余同自动方式。操作员根据显示在CRT上的条件进行手动操作。
c) 退出方式：除了应力计算以外，ATS不执行任何操作。
15 DEH主－备转换逻辑
DEH控制器包括CPU、PI/O、伺服放大器、电源单元都是双冗余的。每一系统总是处于运行状态，当正在工作的系统发生故障时，后备系统立即接替工作，这样，当进行系统转换时，对转速及负荷的影响可减到最小，也就是说，控制是连续的。为了达到这个目的，DEH内部设计有主－备转换逻辑。
这一逻辑是建立在对系统A和系统B故障分析的基础上的。它判断哪一系统中噪音更大，然后将控制信号切换到另一承担责任的系统中，使之直接控制现场设备。进一步讲，由于系统A和系统B在任何时候都处于相当的状态，因此系统A和系统B可以随时进行手动切换。
16 汽轮机保护功能（ETS）
汽轮机保护功能是DEH控制系统的一部分，它除了完成机组的危急遮断功能外，现场电磁阀的控制信号也由ETS输出。
ETS完成以下保护功能：
a) 轴承油压非常低跳机；
b) 抗燃油压非常低跳机；
c) A低压缸排汽口温度非常高跳机；
d) B低压缸排汽口温度非常高跳机；
e) 汽机并网以后，在额定负荷工况下，MSV入口汽温非常低跳机；
f) A凝汽器真空非常低跳机；
g) B凝汽器真空非常低跳机；
h) 轴承金属温度非常高跳机；
i) 汽机/电机轴振非常高跳机；
j) 胀差大跳机；
k) 轴向位移大跳机；
l) 手动打闸跳机；
m) EHG输出主要故障跳机；
n) 超速打闸跳机；
o) 锅炉主燃料故障打闸跳机；
p) 发电机故障跳机；
q) 发电机定子冷却水出口温度高跳机；
r) 发电机定子冷却水入口压力低跳机；
s) 发电机负荷大于X％、高压旁路阀全关且低压旁路阀开度超过X位置时跳机。
5 DEH系统操作说明
该DEH配置有操作员接口站（OIS），对汽轮机的控制可通过OIS站实现。本章主要介绍OIS站的各项操作功能。
1 挂闸
在“TURBINE SAFETY DEVICE PANEL”画面中，用鼠标点击“MASTER RESET”按钮，在弹出的操作端中，选择“RESET”，按“执行”。“RESET”指示灯亮，表示挂闸成功。
2 CV阀壳预暖
在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“CV CHEST WARMING”按钮，在弹出的操作端中，选择“OPEN”，按“执行”即可。此时，MSVR微开21%，进行CV阀壳预暖。
3 “LLM SET”设置
在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“LLM SET”按钮，在弹出的操作端中，用鼠标点击“↑”，将阀位限制值设定为100%。也可以点击“◣”，在弹出的对话栏里，直接输入100，按“确定”即可。
4 选择启动方式
在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“IP/HP START”按钮，在弹出的操作端中，选择“IP START”或者“HP START”，按“执行”。
5 设置升速率
在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“ACC RATE SET”按钮，在弹出的操作端中，选择所需要的升速率，按“执行”。
注：冷态启动只能选100r/min，温态启动只能选150r/min，热态、极热态启动只能选300r/min。
6 设置目标转速
在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“SPEED SET”按钮，在弹出的操作端中，选择所需要的目标转速，按“执行”。目标转速有200、1500、3000转三档可选。
7 保持/复位
在升速过程中，如需要保持当前阀位，在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“HOLD SELECT”按钮，在弹出的操作端中，选择“SET”，按“执行”；如不需要保持，选择“RESET”，按“执行”，汽机按原速率继续升速。如需要降转速，可选择“SPEED SET”中的“ALL VALVE CLOSE”按钮。
8 喷油试验
在“TURBINE SAFETY DEVICE PANEL”画面中，用鼠标点击“LOCKOUT TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择“TEST”，按“执行”，“TEST”指示灯亮，隔离电磁阀动作；然后用鼠标点击“OIL TRIP”按钮，在弹出的操作端中，选择“TRIP”，按“执行”，“OIL TRIP”指示灯亮，喷油电磁阀动作，喷油试验开始进行。试验完成后，“RESET”指示灯亮。
9 超速试验
在“EHG TEST PANEL”画面中，用鼠标点击“OVERSPEED TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择“ON”，按“执行”，机组按设定好的升速曲线上升到3390r/min；如要退出，选择“OFF”，按“执行”。
10 负荷控制
汽机带上初负荷后，在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“LOAD UP”按钮，在弹出的操作端中，选择“START”，按“执行”，中压缸启动时，实际负荷增加到120MW停止，高压缸启动时，实际负荷增加到60MW停止。如要继续升负荷，在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“GOV AUTO MODE”按钮，在弹出的操作端中，选择“AUTO”，按“执行”，CCS投入运行。也可以通过增、减按钮来控制负荷，在“EHG CONTROL PANEL”画面中，用鼠标点击“GOV SET”按钮，在弹出的操作端中，用鼠标点击“↑”、“↓”按钮来设置目标值；也可以点击“◣”，在弹出的对话栏里，直接输入目标值。
11 阀门试验
在“VALVE TEST”画面中，用鼠标点击所要做试验的阀门按钮，在弹出的操作端中，选择“TEST”，按“执行”即可。如在试验过程中想要中止试验，选择“UNLOCK”，按“执行”，阀门将恢复到试验前位置。
注：当有阀门在做试验时，其它阀门不能同时做试验。
12 PLU/BUG试验
在“EHG TEST PANEL”画面中，用鼠标点击“PLU TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择所需要做试验的通道按钮“TEST（A）”、“TEST（B）”、“TEST（C）”，按“执行”，每按一次试验按钮，对应的试验指示灯“OPE（A）”、“OPE（B）”、“OPE （C）”闪亮一次。
在“EHG TEST PANEL”画面中，用鼠标点击“BUG TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择所需要做试验的通道按钮“TEST（A）”、“TEST（B）”、“TEST（C）”，按“执行”，每按一次试验按钮，对应的试验指示灯“OPE（A）”、“OPE（B）”、“OPE （C）”闪亮一次。
13 主遮断电磁阀试验
在“TURBINE SAFETY DEVICE PANEL”画面中，用鼠标点击“MASTER TRIP （A） TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择“TEST”，按“执行”，退出试验选择“UNLOCK”，按“执行”，试验进行时，对应的试验指示灯亮。
在“TURBINE SAFETY DEVICE PANEL”画面中，用鼠标点击“MASTER TRIP （B） TEST”按钮，在弹出的操作端中，选择“TEST”，按“执行”，退出试验选择“UNLOCK”，按“执行”，试验进行时，对应的试验指示灯亮。
注：主遮断电磁阀（A）、（B）不能同时试验。