DEH系統調研匯報一、汽輪機控制系統發展歷史汽輪機控制發展的歷程：機械液壓式調速系統、全液壓式調速系統、模擬式電液調速系統、電液并存操作系統以及發展到目前普遍采用的數字式電液調速系統DEH。尤其是4C（計算機技術、網絡技術、通訊技術、控制技術）技術的發展，實現了汽輪機控制系統的自動化。目前，數字式電液調速系統DEH已成為汽輪機組，尤其是150MW以上機組控制系統的主流。二、陽城電廠汽輪機控制系統現實狀況目前陽城電廠擬建2*150MW汽輪機組，采用DEH與DCS配套的控制系統。由于控制系統未設計，目前還處在設備調研階段。為了實現機、電、爐控制的一體化，減少不一樣系統之間的通訊問題，提高系統的可靠性，我們主張采用DCS和DEH一體化構造。（一）采用一體化構造有兩種配置方式：1、汽輪機廠家購置DCS廠家的DEH控制部分，自己根據汽輪機特性進行組態和技術參數設定。2、由汽輪機廠家配合，DCS廠家對汽輪機廠的家DEH控制系統進行組態和有關技術參數設定。第一種方案更好某些，由于汽輪機廠家更理解自己的汽輪機特性、運行方式和技術特點，可以進行最優組態和設置最佳運行方式。第二種方案就要增長兩者之間的協調，有也許協調不充足造生遺漏。（二）實現DCS和DEH一體化的長處在于：1、信息和資源的共享，受控范圍內的DCS各子系統（包括DEH）均有同一種DCS系統硬件一體化構成，所有子系統均掛在同一實事數據高速公路上，子系統之間不需要網關，可直接共享數據庫的信息和資源。2、所有分布式處理單元均有相似的控制器構成，都具有相似的數據采集、回路控制和邏輯控制等功能，具有相似的通信方式，保證以太網上通信方式一致。3、DCS系統的所有操作員站具有完整的監控功能，各操作員站有相似的硬件配置和軟件平臺，任何一種操作員站上均可進行。諸如鍋爐點火、汽輪機沖轉、發電機同期并網等操作。4、DCS系統的所有工程師站可以對系統內各子系統進行組態和調試，采用相似組態工具和算法庫，可以實現所有子系統的應用功能組態。減少工程師站的布置。5、提供OPC、API、DDE接口，可以進行無縫連接。三、DEH系統控制功能及控制方略、自動調整系統功能（一）自動調整系統功能、1、升速控制.根據機組熱狀態,可控制機組按經驗程序曲線完畢沖轉、自動升速、摩擦檢查、過臨界轉速區、暖機，直到3000r/min。2、同期并網.可與自動準同期裝置AGC配合，將機組轉速調整到電網同步轉速，以便迅速完畢并網操作。在同期網帶初負荷后，機組改為閥位或負荷閉環控制，機組將根據閥位指令或負荷指令通過DEH

控制系統自動控制機組升降負荷一滿足電網的規定。3、閥控方式。運行人員通過CRT設置目的閥位或按增、減按鈕變化總閥位給定值，來調整機組負荷。4、功控方式。根據運行人員設置的目的負荷和負荷變化率自動調整機組負荷。5、壓控方式。根據司機設置的目的主汽壓力，自動調整主汽壓力。6、一次調頻。速度不等率在3%～6%內持續可調。功控、閥控均具有一次調頻能力。（二）限制控制功能、1、超速限制。轉速超過3090r/min時，關調門。當轉速不不小于3060r/min時，控制系統恢復正常；油系統跳閘時，目的轉速給定等于3000r/min，調門在OPC電磁閥控制下立即關2s后控制恢復正常。2、閥位控制。總閥位給定應不不小于閥位限制值。當閥位限制值變小后，總閥位給定以6%/min的速率減到此限制值。此外，尚有高負荷限制、主汽壓力低限制、快卸負荷、低真空負荷限制。（三）保護控制功能1、緊急手動機組在并網運行工況下，DEH裝置出現需要停機處理的故障時，控制裝置可以自動將自動控制轉為緊急手動控制狀態，運行人員可通過硬操盤的調門增、減按鈕，直接通過伺服模塊控制調門開度。在升速工況出故障時，自動停機，不能投緊急手動。2、系統狀態監視在CRT上設置有故障報警光字牌，可以便地查到報警項。打開、跳閘、快關等重要信號具有SOE功能，事件辨別率為1ms。次外，保護控制功能尚有超速保護、機械超速保護、電氣超速保護等。（四）試驗系統功能假并網試驗、超速試驗、閥門活動試驗、閥門嚴密性試驗、高壓遮斷模塊

試驗、OPC快關門試驗、離線仿真試驗等。控制系統系統比較分析。四、各廠家DEH控制系統比較分析目前汽輪機招標已基本完畢，還沒有詳細選擇那家主機。在DEH中，EH是機械液壓部分，重要的控制部分布置在電子間內，其裝置和DCS系統同樣。這次針對其技術特點、可靠性展開調研，汽輪機轉速控制范圍及精度、負荷控制精度、速度不等率、系統緩慢率、平均無端障運行時間等屬于汽輪機的范圍，DEH系統廠家可以提供符合汽輪機可靠運行的技術規定。國內電廠汽輪機DEH

控制系統重要是：FOXBORO、西屋控制、ABB、GE新華、和利時、國電智深6家。其中3家國外系統占的份額比較大某些，并且是目前最先進的第4代DCS產品。這六家系統占國內汽輪機DEH控制系統的90%。（一）FOXBORO，1、中美合資上海.福克斯波羅有限企業成立于1983年4月。1987年，Series在I/A系統推向中國市場，至今已銷售了230多套。先后通過I/ASeries5.0、I/ASeries7.0和I/ASeries8.0技術升級。95年在上海建立了生產線，實現了國產。為哈汽、上汽、東汽、北重、武汽、杭汽等主機廠提供DEH產品。技術特點和可靠性2、FOXBORO技術特點和可靠性（1）I/ASeries軟件是建立在開放系統互聯模型（OSI）上的以對象為基礎的通訊構造，容許將功能和計算能力分散在廣闊的地理區域內，提供了與不一樣系統的聯網能力。FOXBORO系統硬件獨立于應用軟件，這樣就可以容許硬件的升級不會使原有的應用軟件失效。支持UNIX與WindowsXP操作系統的。在軟件開發環境上可采用多種計算機高級語言，包括FORTRAN和C語言；SQL關系型數據庫和Informix、Lotus1-2-3d等商用軟件，提供OPC、API和DDE等接口，以及與SAP、PI等數據庫的接口。建立于OSI模型上，符合IEEE802.3、IEEE1118、Ethernet等網絡協議。（2）所有組件均可無擾動地在線更換，無需更換電源，無需采用防靜電措施。I/ASeries在線修改控制組態和應用程序，不會對系統產生任何擾動，可以在線增長FBM卡件，無需系統停機。通訊中采用目的管理程序，增長了通訊的精確性；每個FBM模塊信道都具有單獨的A/D和D/A轉換器，并且所有為單通道變壓器耦合和光電雙重隔離，采用限流電路防止現場短路故障。（3）I/ASeries系統所有采用CMOS組件，減少了功耗和發熱，金屬傳導散熱和SMT技術減少了電路尺寸，使組件的工作溫度能到達70℃；所有組件具有在線離線自診斷，可進行報警提醒、打印、組件狀態燈顯示，專用的維護操作軟件還可以分析故障位置到每個I/O通道，并對故障進行隔離，無需人工判斷。（4）容錯控制器和I/O組件，控制器采用比冗余更可靠的容錯技術，保證每次輸出都是對的的；驅動級的控制邏輯可駐留并運行在I/O組件內，這種配置保證當兩個容錯的控制器同步發生故障時，駐留在FBM內的控制算法能自動地切換至保持狀態，使現場執行機構處在安全的位置。3、其他電廠反應狀況鎮江發電有限企業三期機組都是用的I/ASeries系統，并且我參與了三期2×600MW兩臺機組從開始安裝到滿負荷168小時運行的整個調試過程，對系統比較熟悉，沒有出現過通訊阻塞和通訊離線的狀況，運行很穩定，也沒有出現過更換模塊

或模塊處理精度不夠等問題。系統采用IACC、FoxView等組態工具，組態比OVATION復雜（我在江蘇利港電廠做過一段時間工程，組態軟件是AUTOCAD）。一期二期整套系統也都是I/ASeries，據該廠專工簡介，卡件質量和軟件配置都很好，年投產，97到目前只進行過一次軟件升級，換過5塊I/O模塊。DEH系統運行很穩定，沒有因DEH系統問題影響到機組的運行，可靠性高。鄒縣電廠一期二期DEH系統是I/ASeries系統，運行狀況和鎮江發電有限企業相似。但都反應特殊模塊較多，不利于選擇，同步增長備品的儲量。（二）西屋簡介1.上海西屋控制系統有限企業成立于1994年12月，企業建有系統演示中心、培訓中心和備件中心。初期推出的是WDPF系統，1997年推出OVATION系統至今。1998年被艾默生收購成立艾默生過程控制有限企業公用事業部。為哈汽、東汽、北重、武汽等主機廠提供DEH產品.2、西屋技術特點和可靠性分析西屋技術特點和可靠性分析和可靠性（1）西屋OVATION系統具有多任務、數據采集、潛在控制能力和開放式網絡設計，構成了完善的控制系統。采用對目前最新的分布式全局型、重要的有關數據庫作瞬態和通明的訪問來執行控制回路的操作。這種數據庫訪問容許把功能分派到許多獨立的站點，每個站點并行運行，這就是它能集中在指定的功能上不間斷的運行，無論同步發生任何其他事件，系統的性能都不會受到任何影響。（2）系統簡化硬件和軟件設計，清除了特殊模塊的許多種I/O模塊，減少了備件庫存費用。采用大家熟悉的AutoCAD、Applix、Oracle等軟件，便于系統操作、組態和維護。硬件簡化延長了故障間隔時間，在I/O模塊中清除了鋁電解電容器，由于這種電容器具有高故障率和有限的生命。OVATION內部采用了閃存構造，為重要信息提供了安全貯存場所，消除了帶后備電池的麻煩。ABB的Industrial系統和FOXBORO的I/ASeries系統的非遺失存儲器都采用了電池后備。怕系統失電導致組態、指令等重要數據的丟失。ETS系統控制用的是PLC，OVATION系統可以和AB公司的PLC硬件和軟件直接地、實事地集成在一起，可以進行無縫連接。（3）控制系統所有站點都是雙重連接到每個數據網絡，這樣就可以提供四重冗余，并且OVATION

控制器可以配成具有多項冗余性能，包括雙重的處理器插板、電源和通訊聯結，所有也許發生的意外故障，均可以啟動自動無擾切換功能。系統自診斷功能，嵌入式的容錯和診斷程序使OVATION的維修量保持在最低水平，診斷出的問題可以通過顏色指示燈、音響報警和迅速顯示狀態畫面來顯示。所有重要的控制、運算和數據管理各項操作都提供備用部件或者提供獨立的備用通道，系統內固有的分隔性能可以防止在此級別上出現的單點故障對持續運行導致嚴重的沖擊。3、其他電廠反應狀況江蘇利港電廠三期是機爐一體化的，#5機組DEH系統在05年11月開始使用，沒有出現過通訊故障及卡件的損壞狀況，運行穩定，組態輕易，視覺感受好。內蒙古托克托電廠在啟動循泵時，然后立即出現停泵的狀況，是由于循環水泵房沒有設置遠程I/O柜，離集控室電子間比較遠，硬接線過長后，I/O

模塊自身溫度賠償達不到更高的精度，從而導致循環水泵軸承溫度、線圈溫度過高，無法進行正常啟動。其他穩定性方面都很好。（三）ABB1、北京ABB貝利控制有限企業成立于1999年，ABB集團在中國公用事業信息管是理和自動化領域中過程控制系統供貨商和技術中心。1989年由北京自動化研究院與原ElsagBailey共同投資建立北京貝利控制有限企業，1999年被ABB收購。十多年來，不停引進原Bailey企業和ABB企業最新的DCS系統。經歷了NETWORK90、INFI90、INFI90OPEN、SYMPHONY、IndustrialSymphony等技術升級。為哈汽、上汽、東汽、北重、等主機廠提供DEH產品。技術特點和可靠性和可靠性分析2、ABB技術特點和可靠性分析（1）ABB的Industrial系統有強大的帶負載能力、豐富的控制軟件、以便的設計及維護工具、開放的通訊系統，及顯示、操作、記錄、管理集中的特點。Composer為該系統提供了一整套完畢工程設計和組態的工具軟件。它在NT的環境下運行。Composer基本軟件包包括開發和維護控制所必需的組態功能，可以用圖形開發控制系統方案，建立并維護整個系統的數據庫，管理可反復使用的顧客圖形庫等。顧客界面友好，易于掌捂。使用公共的系統數據庫，減少了組態數據的多次輸入，使許多需要反復輸入的組態工作能自動完畢。該系統具有DEH專用模塊。（2）控制器物理位置分散、控制功能分散、系統功能分散，在模件級，這種分散是通過硬件實現的，即特定的模件執行特定的功能，并獨立于其他的硬件，雖然失去功能也不影響系統的其他部分。在系統級，分散是通過硬件配置來實現的，硬件配置一般按子系統來劃分，子系統故障不會導致整個系統的故障。（3）控制網絡通訊的高速通道、局部結點內的控制通道、控制處理器模件及其電源、I/O模塊電源都是冗余設計。能對控制網絡通訊、只讀存儲器ROM、可讀寫存儲器RAM、帶后備電池的可讀寫存儲器NVRAM、中央處理器CPU、控制通道、I/O等進行故障診斷。I/O模塊電路板是裸露的，防灰塵、防靜電差某些。3、其他電廠反應狀況黃島電廠整套系統都是ABB的Industrial系統，二期是FOXBORO系統，據該廠專工簡介，兩套系統穩定性差不多，可靠性都很高，但組態是模件化形式，直接上套，比FOXBORO系統輕易。它的Composer軟件工具性能強，熟悉這一門語言就可以進行界面、報表、控制的所有組態。但這套系統卡件是裸露的，防灰塵性能差某些，時間長了緊張靜電干擾，影響穩定。據常州戚墅堰電廠燃氣工程、山西漳山電廠、貴州安順電廠二期業主反應，運行幾年了，到目前一直很可靠。運行不穩定大均有就地設備引起的，和DEH系統無關。（四）新華1、新華控制成立于1996年，新華控制在其DDC

系統、DAS300、和DEH-Ⅲ的基礎上正式推出了XDPS-400分散控制系統。年推出了高可靠性和可用率的XDPS-400+系統，年終，新華控制成功推出了采用V6.0版本的XDPS-400+系統。年3月被GE能源收購。新華控制被GE收購后，目前研發GE的DCS（包括DEH）控制技術，價格比XDPS-400+高。從別的控制廠家理解到，目前新華把重要技術人員、精力放在GE能源的技術上，而投在新華控制XDPS-400+系統上的人力、物力減少了，參與投標我們陽城電廠

2×150MW機組用的是XDPS-400+。我想成果會產生技術服務及技術升級和人員少的矛盾。為哈汽、東汽、北重、武汽、南汽等主機廠提供DEH產品。2、新華控制技術特點和可靠性分析：技術特點（1）1996年，新華控制該系統吸取了多家國外DCS產品的長處，推出了XDPS-400分散控制系統，并具有虛擬DPU、免編譯圖形組態等多項獨特的技術特點。在此基礎上新華控制在年推出了高可靠性和可用率的XDPS-400+系統，該系統的主干實時網絡采用了冗余容錯的互換式環形以太網，在現場設備層和過程控制層之間率先采用了工業以太網技術，從而使XDPS-400+成為采用全以太網構造的系統平臺。年終，新華控制推出了采用V6.0版本的XDPS-400+系統，其最大特點是在過程控制單元引入了WindowsCE.NET實時多任務操作系統，滿足了系統低延遲性能，使DPU的組態響應指標提高，并為顧客提供了從現場控制到廠級管理一體化的監控信息平臺。（2）系統非瓦解/自愈性設計，使得常規的抗干擾僅會引起若干進程中的一種被破壞，并可通過系統運行的監控進程對其修復，不會出現運行程序產生異常、出錯、跑飛、死循環，導致系統瓦解。（3）采用工業以太網技術及全雙工通訊技術，防止碰撞/沖突；采用流量控制技術是網絡實時性能得到提高，但減少了通訊速度；實行分級數據通訊，強調了短的通訊時間。3、其他電廠反應狀況：山東德州熱電廠、茌平電廠、黃島電廠一期、里彥電廠的DEH和汽輪機都是配套的，據他們講：把通訊接口處理交給DCS廠家，DEH廠家提供有關參數，并且只是參與接口工作，重要有DCS廠家處理，防止出現都想做，又怕他人做不好的事情。山東茌平電廠出現過和利時DCS系統和汽輪機新華DEH

控制系統之間的接口糾紛，彼此很難協調。新華的DEH系統基本上運行穩定，沒有出現過大的通訊問題，需要個別更換I/O

模塊。浙江鎮海發電廠DEH

系統出現過通訊離線的問題，是由控制器

引起的；軟件質量不是太好，需要常常對其維護和升級。但都集中反應新華控制系統是目前國內系統最佳的。（五）和利時1、和利時簡介北京和利時系統工程股份有限企業是在北京市中關村科技園區注冊的高科技企業，與原西屋WDPF技術合作，開發一系列可靠、先進、實用、經濟的DCS平臺—HOLLIAS。在有關專家加盟下，成功開發了適合與300MW如下的汽輪機電液調整系統HOLLIAS—DEH，同步為哈汽、上汽、東汽、北重、武汽、南汽等主機廠提供DEH產品。2、和利時技術特點和可靠性分析和利時技術特點和可靠性分析：（1）原則的C/S構造，雙冗余的系統服務器將用來存儲系統所有的實時數據、歷史數據、操作記錄、事件記錄、日志記錄等。支持OPC數據處理。主控單元具有低功耗，采用微內核高可靠實時操作系統，每個信道上一種A/D轉換器。每路信號在接口處都增長了多重過壓和過流保護措施，使得各板在大信號干擾下不損壞。控制站采用QNX軟件。諸多電廠反應這套軟件對系統穩定性差。（2）和利時系統原是西屋已淘汰的WDPF系統，然后自己通過技術改造發展成目前的MACS系統。在線組態或進行程序修改的時候，不可以直接下載到控制器，而是通過中間服務器一種過程，一旦服務器死機或出現病毒感染，這勢必導致程序無法下載到控制器。3、其他電廠反應狀況山東茌平電廠一期三期用的是和利時DEH系統，整套系統不是太穩定，二期出現過服務器死機的現象，常常需要和利時廠家來處理。浙江德能電廠出現過兩次死機，該廠專工說有的電廠死機次數更多；在線下裝，有的時候出現死機現象，最佳在停機的時候進行程序下裝。售后服務好，基本上能在最短的時間內給處理。（六）國電智深1、北京國電智深控制技術有限企業是由國電科技環境保護集團有限企業和中國電力科學研究院共同投資，在原“中國電力科學研究院電廠自動化研究所”和“國電龍源電力技術工程有限責任企業”的基礎上組建的高新技術企業，專門從事電廠自動化系統的研制開發與電廠自動化工程的設計與技術服務，先后自助開發了HN-3000和EDPF-1000計算機監視系統、EDPF-、EDPF-3000、EDPF-NT和GD99分散控制系統。為哈汽、上汽、東汽、北重、武汽、南汽等主機廠提供DEH產品。2、國電智深技術特點：（1）國電智深EDPF-NT

系統也是在原西屋淘汰的WDPF系統上發展起來的，通過了技術改造和技術升級。這套系統熱電偶不是賠償在I/O

模塊的處理器內，而是賠償在控制器內，控制器有兩個CPU，負責通訊和數據處理，互為冗余。把熱電偶拿到控制器處理后，勢必增長CPU的承擔。一般I/O模塊內有一種CPU處理器，通訊占用很少，重要負責D/I轉換，及其線形賠償，包括熱電偶賠償。軟件不可以進行在線升級。（2）在可靠性上，電源、網絡、控制器、某些I/O點冗余配置；I/O模塊和控制器間、I/O通道之間、I/O通道和現場信號之間進行隔離。3、其他電廠反應狀況：江蘇鹽城發電廠1#、2#機組DEH系統是國電智深，DCS是I/ASeries系統，年10月份投產，DEH系統第一年運行比很好，然后就莫名奇妙地出現些問題，由廠家來處理的，到目前基本上運行穩定，但I/O模塊質量差，換了有十多塊了，需要不時的對系統軟件和組態軟件進行維護。相比較I/ASeries系統就好多了，一年內很少對其維護。五、結論：1、據業主集中反應國內的系統組態比較輕易、易掌捂、操作以便、直觀性強、培訓周期短且售后服務比很好等長處，但運行穩定性差，通訊輕易出故障等問題。而國外系統運行穩定性高、產品質量可靠、幾乎不用維護，但價格稍微高某些。2、對各個系統的比較，西屋的OVATION系統排在第一名、FOXBORO的I/ASeries排在第二名、ABB的Industrial系統派在第三名、新華控制為第四名、國電智深排在第五名，和利時排在第六名。六、我們陽城電廠汽輪機DEH

控制系統技術規定（一）I/O

模塊級、1、I/O模塊單通道變壓器耦合和光電雙重隔離，通道和現場信號進行隔離，通道間耐交流500V以上、直流220V以上電壓擊穿。2、每一種通道均有單獨的A/D、D/A轉換器，對溫度輸入信號均有不平衡電橋進行溫度賠償，溫度賠償要在I/O模塊的處理器內進行。對模擬量和數字量可以進行線性賠償。輸入信號可以防抖動濾波處理。3、驅動級的控制邏輯可駐留并運行在I/O組件內，這種配置保證當兩個容錯的控制器同步發生故障時，駐留在模塊內的控制算法能自動地切換至保持狀態，使現場執行機構處在安全的位置。4、采用通用型模塊，最佳模擬量8通道、數字量16通道，少用特殊模塊，減少模塊備品與備量。熱電偶輸入模塊，模數轉換精度為滿量程的±0.1%或0.1°F。5、無論是4～20mA輸出還是脈沖信號輸出，都應有過負荷保護措施。在整個運行環境溫度范圍內,DEH精確度應滿足如下規定：模擬量輸入信號（高電平）±0.1%受6600個脈沖。6、盡量采用CMOS等低功耗元器件，減少散熱量。在-20℃～70℃之間可以工作穩定。7、模擬量最快處理周期不高于100MS，數字量不高于50MS。事件次序記錄SOE辨別率不不小于1MS。8、所有模擬量輸入信號每秒至少掃描和更新4次，所有數字量輸入信號每秒至少掃描和更新10次以上。為滿足某些需要迅速處理的控制回路規定，其模擬量輸入信號應到達每秒掃描8次以上，數字量輸入信號應到達每秒掃描20次以上9、每個I/O

模塊提供兩路獨立電源，模塊自身需要的電源和現場設備的電源應嚴格分開。任一路電源故障都應報警,二路冗余電源應通過二極管切換回路耦合。10、所有輸入輸出模件應能抗共模干擾電壓500V，繼電器輸出能抗共模電壓350V。11、系統應有90分貝的共模克制比，60分貝的差模克制比（50赫茲）、控制器級。（二）控制器級1、控制器要冗余配置，控制器內要至少一對CPU，CPU主頻至少工作在100MHZ以上，內存至少128M，非易失存儲器至少32M。處理器模件若使用隨機存取存儲器（RAM），則應有電池作數據存儲的后備電源。2、控制器采用CMOS等低功耗元器件。每秒可以監測10000功能塊以上。3、可以實現常規的持續控制、梯形邏輯控制、次序控制以及批量處理等功能，也可實現數據采集、檢測、報警和傳送信息的功能。從事過程控制、運算、I/O管理、過程接口和組態調整等任務。4、控制器最快的功能塊處理周期不不小于100MS，其他組態的控制周期可以0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、30、60秒。5、數據庫級別不低于Oracle9i、SOLServer和Access原則。6、每個控制器要有兩路不一樣電源冗余供電。控制器站的處理器處理能力應有40％余量，操作員站處理器處理能力應有60％余量。7、所有的算法和系統整定參數應駐存在各處理器模件的非易失性存儲器內,執行時不需重新裝載。8、控制系統應具有完善的自診斷功能。假如發生任何故障，應產生報警并將故障隔離。任何故障不應導致汽機轉速和負荷的變化，從而使它們失去正常的控制功能。9、闡明冗余處理器模件的切換時間和數據的更新周期，并應保證系統的控制和保護功能不會因冗余切換而丟失或延遲。10、汽機轉速控制處理器模件的執行