1、廣東臺山電廠#3，4，5機汽輪機控制系統（DEH ）設計及操作使用說明上海汽輪機有限公司-自控中心2005年8月600MW 機組DEH 系統說明書DEH 系統使用的是西門子公司的PCS7型集散控制系統。 隨著電站自動化過程控制理論和計算機技術的迅猛發展，以及對電站自動化過程控制系統的可靠性、復雜性、功能的完善性、系統的可維護性、人機界面的友好性、數據的可分析可管理性等各個方面都提出了愈來愈高的要求, 系統之間的橫向數據交換日益增加，系統與管理層和現場儀表級的數據交換日益增加，現場總線的應用越來越廣泛，不同系統之間的準確、高速、大量的數據交換得以實現全集成，一體化的解決方案因此，傳統的DEH 系

2、統已經不能滿足現代電站自動化過程控制系統的設計標準和要求，SIMATIC PCS7-PS控制系統就是在這種形勢下開發的新一代過程控制系統，它是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個電站生產過程的過程控制系統。SIMATIC PCS7-PS是西門子公司結合最先進的計算機軟、硬件技術，在西門子公司S5，S7系列可編程控制器及TELEPERM XP系列集散系統的基礎上，面向電站過程控制應用場合的先進過程控制系統。SIEMENS DEH控制系統采用優秀的上位機軟件WinCC 作為操作和監控的人機界面，利用開放的現場總線和工業以太網實現現場信息采集和系統通訊，采用SIMATIC 自動化系統作為現場控

3、制單元實現過程控制，以靈活多樣的分布式I/O接收現場傳感檢測信號。SIEMENS DEH是基于全集成自動化思想的系統，其集成的核心是與DCS 具有統一的過程數據庫和唯一的數據庫管理軟件，所有的系統信息都存儲于一個數據庫中而且只需輸入一次，這樣就大大增強了系統的整體性和信息的準確性。SIEMENS DEH的通訊系統采用的是工業以太網和PROFIBUS 現場總線。工業以太網 用于與DCS 系統站之間的數據通訊。SIEMENS DEH 采用符合IEC61131-3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控制、順序控制及高級編程語言。現場設備庫提供大量的常用的現場設備信息及功能塊，可大大簡化組態工作，

4、縮短工程周期。SIEMENS DEH 應用以太網、PROFIBUS 現場總線等開放網絡，從而具有很強的開放性，可以很容易地連接上位機管理系統和其它廠廠商的控制系統。西門子公司是世界上最早生產汽輪機數字式電液調節系統控制器的廠商之一，公司生產的汽輪機數字式控制器已成功地應用于125MW/200MW/300MW/600MW以及600MW 以上機組汽輪機數字式電液調節系統（DEH ）。西門子公司與有關汽輪機公司已配套供應了數百套DEH 系統，取得了驕人的業績。西門子公司新近推出的基于SIMATIC 系統的DEH 控制系統已被廣泛應用于電站汽輪機的控制, 并以其高可靠性，高性能贏得了用戶的廣泛好評。

5、工程師站和操作員站的特點1 充分貫徹西門子公司全集成自動化的思想，系統具有統一的通訊、統一的組態工具、統一的數據庫，消除了傳統的DCS 與DEH 之間的鴻溝；2 監控軟件WinCC (視窗控制中心 為基于 Windows NT/Windows2000操作系統的開放 型全圖形化人機操作界面，具有組態方便，操作簡單的特點；3 WinCC 擁有完備的工業圖形庫，方便了工程師設計監控系統的過程畫面；4 人機界面具有良好的開放性， 支持以太網、Profibus 、RS232、RS422/485等通訊方式，支持TCP/IP、網絡DDE 、ODBC 、OPC 、SQL 、Internet 等標準通訊協議;5

6、 操作員界面為全漢化界面，并且具有動態語言切換功能；6 WinCC 提供獨特的組態向導， 詳細的在線幫助，多媒體自學軟件, 以及全套中文使用手冊和參考手冊，有利于用戶在較短的時間內快速掌握;系統通信功能特點1 工業以太網通信協議，用于控制器與電廠總線間的通訊，速度可達12M 。2 工業以太網通信協議，用于工程師站及操作員站與電廠總線間的通訊，速度可達100M 。3 PROFIBUS-DP 通信協議，用于控制器與ET-200 擴展I/O間的實時通訊， 速度可達12M ，距離可達9.6公里(電纜 或 90公里 (光纜 。控制器和I/O模板特點1 DEH 控制器和 I/O卡件具有很高的可靠性，MTB

7、F 在數十萬小時以上（最短MTBF 20年）；1 所有類型的I/O信號均有多種輸入信號類型可供選擇；2 所有模塊均有完善的自診斷功能、傳感器斷線監測功能、在線插拔功能，保證了系統安全、長時間運行，提高了系統的可用性和可維護性；控制組態軟件特點1 系統提供完善的符合IEC1131標準組態工具，包括梯形圖（LADER ）、語句表（STL ）、連續功能圖（CFC ）、結構化語言（SCL ），且各種組態工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷；2 系統提供近500個CFC 標準功能塊庫，提高了系統組態效率，縮短了工程周期；冗余系統功能特點1 CPU 冗余系統可以實現雙CPU 冗余切換的功能，當主控的CPU

8、 出現故障時，另一個CPU 自動地接替主控CPU 的工作，實現雙向無擾動切換，切換時間為毫秒級。2 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP 協議的ET200M I/O站及ADDFERM 站與CPU 冗余通訊接口和電纜；采用工業以太網協議的CPU 與上位機（工程師站和操作員站）之間的冗余通訊，DEH 工程師站與DCS 的操作員OT 站的通訊。3 電源冗余功能：15V 直流電源冗余配置，用于LVDT 前置供電。24V 直流電源冗余配置，用于轉速前置，ADDFERM 卡件，ET200M 卡件及DPU 模塊的供電。一、 DEH 系統功能汽輪機組采用由純電調和液壓伺服系統組成的數字式電液控制系統(

9、DEH，提供了以下幾種運行方式： 操作員自動控制（OA ） 汽輪機自啟動（ATC ） 自同期運行（AS ） DCS遠控運行（ADS ） 手動控制（TM ）通過這幾種運行方式，可以實現汽輪機控制的基本功能如轉速控制、功率控制、1 基本控制功能11 轉速控制 工程師站和操作員站的畫面是主機控制接口，它是用來傳遞指令給汽輪機和獲得運行所需的資料。打開WCC RUNTIME窗口，運行人員可以用鼠標點擊對應的鍵來調出相應的圖像。1 基本系統圖像所有基本系統圖像將機組運行的重要資料提供給運行人員。屏幕分成不同的區域，包括一般信息，頁面特定信息。1.1 一般信息1.1.1 控制方式用來表示機組目前所有的控制

10、方式。這些方式分操作員自動、汽輪機自動控制、遙控、以及自動同步。1.1.2 旁路方式DEH 提供一個旁路接口，可以調節再熱調節汽閥，以便與外部的旁路控制器相配。運行人員可根據實際情況選擇帶旁路運行方式和不帶旁路運行方式。1.1.3 控制設定主要顯示實際值、設定值、目標值和速率。實際值、運行機組的實際轉速或負荷將被顯示，數據被調整為整數。設定值顯示在系統目標變化過程中當前所要達到的目標值。速率顯示設定值向目標值變化的快慢。目標值顯示轉速或負荷變化最終要求的目標。當設定值向目標值變化時，為了指示變化在運行中，HOLD （保持）將變成GO （運行）。當設定值等于目標值時，設定值旁邊將沒有信號。1.1

11、.4 反饋狀態表示機組反饋回路的當時狀態。例：功率反饋回路在使用，則顯示MEGAWATT LOOP IN（功率回路投入），如功率回路沒有投入，將顯示MEGAWATT LOOP OUT（功率回路切除）。1.1.5 閥門方式 說明機組正在運行的閥門方式。如主汽閥控制（THROTTLE VALVE）或高壓調節閥控制（GOVERNER VALVE）或再熱調節閥控制（INTERCEPT VALVE）。還顯示主汽閥調節汽閥轉換（TV GV XFER IN PROGRESS）。閥門試驗狀態（VALVE TEST IN PROCESS）。再熱調節汽閥切換到主汽閥和中壓調節閥聯合控制。另外，提供單閥/順序閥切換

12、功能。1.1.7 限制設定顯示當前各限制器投入狀態和限制值。在限制的頁面上，任一限制所起作用時，相應的報警信息將在屏幕上出現。包括閥門位置限制、高負荷限制、低負荷限制和運行人員可調整的主蒸汽壓力限制等。1.1.8 運行數據實際的汽機轉速、功率、主蒸汽壓力、升速率和升負荷率、閥位控制方式等顯示在屏幕下方。1.1.9 信息除了屏幕信息外，各種不同的信息在一定條件下也會在主屏幕顯示，這些信息是：機組遮斷（TURBINE TRIP）、機組掛閘（TURBINE LATCH）、機組并網（BRAKER CLOSED）、機組解列（BRAKER OPENED）。快速減負荷（RUNBACK ）在運行中，每當三個快

13、速減負荷接點中一個閉合，RUNBACK IN PROGRESS（快速減負荷在運行中）信息將出現在屏幕中。保護系統動作電超速保護（103%）快關或甩負荷預測功率任一種動作時，PROTECTION SYS OPER （保護系統動作）將在屏幕中顯示。2 頁面說明2.1機組總貌該頁面使操作人員得到下面任一個控制圖像（方法：用鼠標點擊要進入的子菜單功能鍵，彈開小窗口）。a 控制方式（CONTROL MODE）b 旁路方式（BYPASS MODE）c 控制設定值（CONTROL SETPOINT）e 反饋狀態選擇（LOOP MODE）f 閥門方式（VALVE MODE）g 設定限制器（LIMITER ）2

14、.2 控制方式該窗口允許運行人員改變機組的運行控制方式。為了投入或切除一個運行方式，運行人員必須將鼠標移到所要求的方式按鈕，點擊進行確認，然后按IN SERVICE（投入）把該回路投入，或者按OUT SERVICE（切除）把此回路切除。提 供給運行人員的基本方式是：（1） OPER AUTO（操作員自動） OPER AUTO是電廠運行人員對汽輪發電機的主要控制方式。在OPER AUTO 中，運行人員可得到DEH 控制器所有的功能，這些功能是：a 在大范圍速度控制區域，建立汽輪發電機組的加速度和目標轉速；b 實行從再熱調節汽閥（IV ）到主汽閥（TV ）/再熱調節汽閥（IV ）轉換和主汽閥（TV

15、 ）到調節汽閥（GV ）的轉換；c 在機組同步并網后，建立負荷變化率和目標負荷； d 投入或切除壓力反饋回路和功率反饋回路；e 確定在線運行的極限。如果運行人員在子菜單上選擇手動方式（即退出操作員自動方式），或者是其它種種原因，系統轉到手動方式，則OPER AUTO 被自動切除，但是若選擇ATC 、遙控、自動同期等時則不退出操作員自動方式，只是更改指令來源。（2）ATC （自動汽機控制）ATC 控制方式將不用操作員操作，自動地將機組從盤車轉速帶到同步轉速，由操作員完成并網；并網后，操作員給出目標負荷，系統自動增、減負荷。ATC 不僅可以作為一個控制器而且可作為操作指導。即使操作員不選擇ATC

16、，所有的保護邏輯仍在運行，以提供有關的監視信息及建議。（3）REMOTE （遙控）REMOTE 在這一控制方式下，DEH 的TARGET 和SETPOINT 是遙控系統輸入信號來調整。選擇遙控方式，必須滿足下述條件：a 必須在操作員自動方式；b 發電機必須是并網帶負荷；c 遙控信號必須有效；d 遙控允許接點必須閉合；e 操作人員選擇進入該方式。REMOTE 方式運行期間，不允許運行人員輸入TARGET 或RATE 。 運行人員可以選擇把遙控切換到操作員自動方式。如果控制系統已轉到TURBINE MANUAL時，遙控方式將自動被切除。當發電機開關主斷路器打開，或遙控允許接點信號打開時，控制器也回

17、復到OPER AUTO。（4）AUTO SYNC（自動同步）AUTO SYNC是一種遙控控制方式，在這種方式中遙控自動同步器用升高和下降接點輸入的方法調整設定值，使汽輪發電機機組達到同步轉速，以便機組并網。為了選擇遙控方式，必須滿足下面條件。a 控制系統必須是在操作員自動或ATC 方式下；b 汽輪機轉速必須受調節汽閥（GV ）控制；c 發電機油開關必須打開（機組在轉速控制狀態）； d 遙控自動同步器允許接點必須閉合；e 操作人員選擇進入該方式。AUTO SYNC方式運行人員不能改變目標值或速率值。如果控制系統被轉換到手動，或遙控自動同步許可的接點打開，發電機油開關閉合，則AUTO SYNC 方

18、式被切除。在上述情況中，控制器回復到OPER AUTO方式。2.3 旁路方式操作人員可以選擇不帶旁路運行方式或帶旁路運行方式。為了投入或切除旁路，運行人員必須將鼠標移到“BYPASS INTERFACE ”（旁路接口）按鈕，點擊進行確認，然后按IN SERVICE （投入）把該回路投入，或者按DUT SERVICE （切除）把此回路切除。 （1）不帶旁路運行方式 即BYPASS OFF運行方式，這是最為常用的一種運行方式。在這種方式下，轉速及負荷由主汽門TV （閥切換前）或高調門GV （閥切換后及帶負荷階段）控制；IV 在掛閘后保持全開，不參與控制，只在保護時動作。（2）帶旁路運行方式即BYP

19、ASS ON 運行方式，這是一種在熱態時可選的運行方式，這種方式下IV 參與轉速及負荷的控制，并在大約35%-40%時全開。兩種運行方式的切換必須在跳機狀態下或中調門全開后才可以進行。2.4 CONTROL SETPOINT（控制設定值）運行人員輸入要求的轉速或負荷目標值，以及設定值變化率。在OPR AUTO時，任何時候運行人員都能夠輸入。輸入目標值和速率的步驟如下： （1）把光標置于左面的輸入區上；（2）在標準鍵盤上用數字鍵輸入要求的目標值；（3）如果在目標值區輸入的數字是對的，按ENTER 按鈕進行確認，一旦數值被確認，它就從輸入區轉到下部的目標區上；（4）如果在步驟（3）中看到的數字不滿

20、足要求，運行人員可以返回到開始輸入區上，輸入一個新值；（5）如果運行人員不想改變當時的目標值，那么運行人員就可以采取關閉子窗口或調用其它圖像的方法，從屏幕上移去控制設定值圖像。下一次調用控制設定值圖像時，就沒有數字保留在目標或速率的輸入區上，只要不點ENTER ，這是一種不要原來輸入值的方法；（6）當點了“ENTER ”按鈕后，如果新的目標與目前的設定值不同時，HOLD 信息告訴運行人員，系統已準備好，從目前設定值以顯示的變化率到新的目標值；（7）如果在步驟（6）中觀察到的速率不是要求的變化率，則可以輸入一個新值。不管機組是在運行還是在保持，在任何時候均可以輸入新的變化率。一個新的變化率是在運

21、行期間被輸入，則將繼續，不會中斷，它是以一個新的變化率變化的；（8）用數字鍵輸入要求的變化率，通常中有效數字開頭，在主屏幕上的RATE 顯示區只顯示整數；（9）如果輸入的RATE 為要求的值，按ENTER 鍵，在輸入區下側的RATE 區會顯示進入到系統的數字；（10）只要“ENTER ”鍵沒有按，同步驟（4）和（5）那樣改變或取消輸入速率，同樣有效。（11）運行人員現在可以按“GO ”（進行）鍵啟動達到目標值。這圖像將出現在子屏幕上，并且允許運行人員通過“GO ”功能鍵來實現啟動，或者“HOLD ”（保持）功能鍵來實現保持；（12）啟動后，在SETPOINT 旁邊的HOLD 信息會變成GO ，

22、這GO 將一直出現到設定值等于目標值，或者由運行人員或一些外部的系統建立HOLD 為止；注意：輸入一個變化就緒時，系統不接受正負號。系統根據目標值與設定值之間的差值自動調整是加速還是減速。系統軟件設置成限制最大速率和負荷的變化率最大負荷變化率是400MW/min，最大轉速變化率為800rpm/min。可輸入的最大轉速是3450rpm, 最大負荷是640MW ，輸入的目標轉速在任何一個葉片共振范圍內時，該輸入將不會被接受，同時INVALID ENTRY（無效輸入）信息將出現在屏幕上閃爍。直到有一個有效的輸入或操作人員選擇了另一個圖像頁面。（14）當控制設定圖像被調出，并且光標在該子畫面上時，運行

23、人員可以在任何時候，通過按“HOLD ”來保持。 注意：在保持汽機轉速之前，要檢查該轉速不應落入本臺機組的轉速共振區里。我們推薦運行人員應了解和應用HOLD 功能，HOLD 主要用于汽輪發電機在加速或加載時候，電廠任何地方可能出現的偶然事件。這些偶然事件，可能要求設定值停在目前的數值上，或者在某些情況下，要求減速和減載。在任何一種情況下，運行人員都應該用HOLD 功能，使設定值立即停止。在總貌圖像的左上角顯示ATC 速率，供運行人員參考。如果是ATC 控制，則是ATC 要選擇的變化率。2.5 反饋狀態顯示該頁面允許行動人員投入或切除各個反饋回路。為了投入或切除一個回路，運行人員必須將鼠標移到所

24、要求的回路按鈕，點擊進行確認，然后按IN （投入）把該回路投入，或者按DUT （切除）把此回路切除。15 回路的投入或切除是一個無擾動切換過程，在轉換的瞬間重新計算設定值，從而保持實際的值不變，來實現無擾動切換。這就是為什么當運行人員把MW 回路投入或切除時，可能會發現SETPOINT （設定值）變化的原因。如果升、降正在進行中，則回路投入或切除也同樣會導致HOLD （保持），此時，運行人員可以重新輸入要求的目標值，并再次啟動（見控制方式頁面）。負荷控制中，IMP 和MW 反饋回路切除后，實際只投一個頻率反饋回路，在這種運行方式下，該回路是一個有差調節回路。因此，實際MW 和TARGET 有一

25、定的偏差，進口主汽壓力偏離額定主汽壓力越多，則偏差也越大。IMP （調節級壓力）回路是快速動作回路；MW （功率）回路是相對緩慢動作的回路，但是一個無差回路，因此，投此回路時實際MW 和TARGET 值是一致的。2.7 VALVE MODE（閥門方式）這頁面使運行人員可以選擇機組運行控制閥方式，運行人員可以選擇從主汽閥TV 向調節汽閥GV 切換，可以進行單閥/順序閥切換，閥門狀態在該頁面區顯示。16 （1）主汽閥TV 調節汽閥GV 的轉換是一個單方向的轉換，機組從主汽閥切換到調節汽閥后，運行人員就不能再切換到主汽閥控制。（2）當機組達到推薦的轉換轉速時，運行人員進行了主汽閥/調節汽閥切換操作，

26、切換在進行中信息“TV-GV XFER IN PROGRESS ”將在所有圖像區域出現，TV/GV進行切換時，調節汽閥從全開移向全關位置，調節汽閥將在短時間內保持關閉，直到汽機轉速有所下降，說明調節汽閥已在控制轉速，同時主汽閥向全開位置移動，由調節汽閥控制轉速在設定目標值位置。2.8 限制器設定運行人員投入或切除限制器以及顯示和改變限制值的頁面，本節中所討論的限制器器僅當機組不在手動方式運行時有效。此頁面控制的限制器是：17 （1）閥門位置限制（VPL ）VPL 是調節汽閥閥位的限制，以滿行程的百分比來表示，每次機組遮斷時VPL 被復置到零位，自動方式下機組掛閘后，需運行人員手動將閥位限制值上

27、升到100%。（2）高負荷限制（HLL ）HLL 用來限制負荷的最大設定值。在HIGH LOAD鍵右側的輸入框中輸入限制值，按ENTER 鍵，運行人員可以改變限制值，按HIGH LOAD鍵后，再按IN 按鈕，使OUT 變為IN ，則高負荷限制功能變投入使用。機組在負荷控制時，才能投高負荷限制。當負荷增加時，設定值將增加，一直到達HLL 值（HLL 已投入），這時增加被停止，并出現限制器限制的信息，如果限制器被切除，則信息將消失。增加將不再繼續，要繼續增加負荷，運行人員可以按“GO ”鍵，運行人員在高負荷限制輸入值大于當前設定值且小于系統設定的最大輸入值（665MW ）時，才可以輸入限制值。輸入后可在限制值大于當前實際功率時投入此方式。不滿足這些條件將產生一個閃爍的INVALID ENT