汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)收

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汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)收[日期：201*-08-22][來(lái)自：新華控制工程有限公司]

DEH在實(shí)際投運(yùn)前須經(jīng)過(guò)設(shè)備出廠驗(yàn)收。在系統(tǒng)安裝完成后，還需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行啟動(dòng)前的實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)收。在各項(xiàng)功能正常后，機(jī)組再進(jìn)行正式啟動(dòng)。DEH系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的啟動(dòng)前驗(yàn)收，是保證機(jī)組一次啟動(dòng)成功的關(guān)鍵。DEH的驗(yàn)收須通過(guò)仿真器或軟件仿真。本文介紹了新華公司DEH驗(yàn)收的主要方法。

實(shí)驗(yàn)一、概述汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(DEH系統(tǒng))由計(jì)算機(jī)控制部分和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)(EH)部分組成。DEH是控制汽輪機(jī)運(yùn)行的專(zhuān)用設(shè)備，主要對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制、負(fù)荷控制、超速保護(hù)控制及各種在線試驗(yàn)，并配合協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組協(xié)調(diào)控制、AGC等。由于DEH控制邏輯比較復(fù)雜，且汽輪機(jī)首次沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程中，需解決機(jī)組本身的振動(dòng)等主、輔機(jī)的一系列問(wèn)題，要求DEH投自動(dòng)，并能穩(wěn)定、可靠地控制機(jī)組轉(zhuǎn)速，不能出現(xiàn)由于PID參數(shù)、閥門(mén)曲線不符等造成的轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)。機(jī)組啟動(dòng)中沒(méi)有時(shí)間給DEH進(jìn)行大規(guī)模的組態(tài)修改。因而，要求在機(jī)組啟動(dòng)前能對(duì)DEH的控制邏輯、保護(hù)邏輯、基本控制功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，初步確定PID參數(shù)等，同時(shí)驗(yàn)證液壓系統(tǒng)動(dòng)作靈活、可靠，滿足DEH控制要求，以保證機(jī)組一次啟動(dòng)成功。對(duì)DEH系統(tǒng)的驗(yàn)收，除了對(duì)設(shè)備的各部分，即DEH的計(jì)算機(jī)控制部分(一般簡(jiǎn)稱(chēng)DEH)、EH部分進(jìn)行常規(guī)的檢驗(yàn)外，還要對(duì)DEH的系統(tǒng)功能性能進(jìn)行驗(yàn)收。在機(jī)組閥門(mén)、油動(dòng)機(jī)及液壓系統(tǒng)安裝完畢，分部調(diào)試及實(shí)驗(yàn)完畢后，要將DEH與EH進(jìn)行聯(lián)調(diào)，帶實(shí)際的閥門(mén)、油動(dòng)機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行機(jī)組的啟動(dòng)。在機(jī)組啟動(dòng)前對(duì)系統(tǒng)功能的驗(yàn)收主要通過(guò)仿真來(lái)進(jìn)行的。新華公司投運(yùn)的所有DEH中，均堅(jiān)持在廠內(nèi)調(diào)試、出廠驗(yàn)收及啟動(dòng)前驗(yàn)收均帶仿真器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既方便了調(diào)試工作，又保證了系統(tǒng)的正確性及性能，所有投運(yùn)機(jī)組均達(dá)到一次啟動(dòng)成功。本文主要介紹DEH仿真試驗(yàn)的方法及聯(lián)調(diào)的經(jīng)驗(yàn)。

二、DEH仿真試驗(yàn)方法DEH一般由人機(jī)接口(MMI)站、控制處理計(jì)算機(jī)(DPU)及I/O卡件組成。MMI站是人機(jī)接口的界面，操作人員通過(guò)它監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并發(fā)出DEH的操作控制指令。DPU是控制系統(tǒng)的核心，接收來(lái)自MMI的指令及I/O卡件采集的狀態(tài)及過(guò)程參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷，再通過(guò)I/O卡件輸出控制信號(hào)，并將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)送MMI站顯示、處理。I/O卡件負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集，接收DPU送出的控制指令，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。DEH的控制對(duì)象是汽輪發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組啟動(dòng)前對(duì)DEH進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)收，需依靠仿真。仿真一般有軟件仿真和硬件仿真兩種。

仿真是模擬汽輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)特性，即從主蒸汽壓力(流量)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)閥門(mén)及旁路閥門(mén)，產(chǎn)生汽輪機(jī)的機(jī)械功率、轉(zhuǎn)速、各段汽壓，再模擬電網(wǎng)特性，產(chǎn)生機(jī)組的輸出功率。DEH控制實(shí)際對(duì)象及硬件仿真試驗(yàn)的簡(jiǎn)圖如圖(一)。中國(guó)電力（）

硬件仿真時(shí)，DEH外接一個(gè)仿真器，接受DEH輸出的指令信號(hào)。仿真器顯示操作部分主要產(chǎn)生機(jī)組的狀態(tài)信號(hào)，如掛閘、并網(wǎng)、盤(pán)車(chē)等。仿真器接收這些信號(hào)，通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出汽機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、調(diào)節(jié)級(jí)壓力、排汽(抽汽)壓力等信號(hào)。輸入/輸出部分將這些信號(hào)送到DEH的I/O通道，使DEH控制器與模擬對(duì)象——仿真器構(gòu)成一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)。

從圖(一)可以看出，硬件仿真器所接收及產(chǎn)生的信號(hào)類(lèi)型與實(shí)際機(jī)組設(shè)備(如伺服閥)和變送器所接收和產(chǎn)生的信號(hào)類(lèi)型完全一樣，所用的DEH的I/O也完全一樣。在仿真時(shí)，將到現(xiàn)場(chǎng)的線斷開(kāi)，轉(zhuǎn)接到仿真器，做完仿真后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)接線即可。即圖一中所有開(kāi)關(guān)朝下為仿真，朝上為實(shí)際機(jī)組。所以，對(duì)DEH控制器來(lái)說(shuō)，并不知道信號(hào)是連到仿真器還是連到現(xiàn)場(chǎng)。做仿真時(shí)所用的DPU內(nèi)的控制軟件、MMI內(nèi)的軟件與實(shí)際機(jī)組中使用的完全相同。只要仿真器模型做得足夠精確，DEH控制仿真器還是控制實(shí)際機(jī)組，并無(wú)區(qū)別。只要仿真試驗(yàn)正確，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常的情況下，即可保證機(jī)組啟動(dòng)正確。DEH設(shè)計(jì)中，為方便進(jìn)行硬件仿真器的連接，我公司采用了仿真轉(zhuǎn)接端子排，將仿真器電纜接到仿真轉(zhuǎn)接端子排時(shí)，DEH與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)斷開(kāi)，連接仿真器信號(hào)。拔除仿真器電纜，DEH卡即與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連通，使用方便。DEH仿真器還可進(jìn)行半實(shí)物仿真試驗(yàn)。在公司實(shí)驗(yàn)室或機(jī)組安裝現(xiàn)場(chǎng)，如EH系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢，可將EH部分的信號(hào)取自實(shí)際系統(tǒng)。閥門(mén)指令、OPC信號(hào)是送到伺服閥、電磁閥；閥位反饋信號(hào)、機(jī)組掛閘信號(hào)等來(lái)自油動(dòng)機(jī)的LVDT、EH安全系統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)等；其它信號(hào)，如轉(zhuǎn)速、功率、汽壓、并網(wǎng)等，由于實(shí)際機(jī)組并未啟動(dòng)，所以仍來(lái)自仿真器輸出。這樣，就可完成帶實(shí)際EH系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)，可以檢驗(yàn)DEH控制系統(tǒng)包括EH系統(tǒng)的正確性及性能。采用軟件仿真時(shí)，無(wú)需外接仿真器或其它硬件的設(shè)備，但需安裝仿真軟件，如圖(二)。中國(guó)電力（）

即在MMI站中加入仿真器部分的操作、顯示軟件，在DPU中加入仿真軟件，并將原先的I/O映射表刪去，切除I/O站的掃描。DEH控制軟件中所需的信號(hào)，如轉(zhuǎn)速、功率等，并不來(lái)自I/O卡件，而是來(lái)自仿真軟件。仿真軟件的安裝實(shí)際上需對(duì)原先的DEH軟件進(jìn)行更改。所以，仿真時(shí)用的軟件與控制實(shí)際機(jī)組時(shí)用的軟件件是不完全相同的。軟件仿真時(shí)，由于不需通過(guò)I/O卡件，也就檢測(cè)不到I/O通道，如轉(zhuǎn)速通道、伺服回路、超速保護(hù)控制。再加上軟件運(yùn)行周期的影響，軟件仿真只能定性檢查控制系統(tǒng)的邏輯、控制功能。仿真的結(jié)果與實(shí)際差別較大。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于仿真軟件本身較復(fù)雜，仿真軟件與控制軟件混合在一起，使仿真的可信度進(jìn)一步下降。軟件仿真多用于對(duì)DEH控制軟件的邏輯、功能的初步定性檢查，或用于操作人員培訓(xùn)之用。我公司一般均采用硬件仿真的方法來(lái)檢驗(yàn)DEH。特別是對(duì)純電調(diào)、抽汽機(jī)組等復(fù)雜的機(jī)組。但對(duì)一些回路較少、功能相對(duì)簡(jiǎn)單、重要性相對(duì)較低的DEH，如電液并存或控制同步器馬達(dá)的DEH，我們也采用軟件仿真的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但無(wú)論用何種方法，機(jī)組啟動(dòng)前都要進(jìn)行電－液聯(lián)調(diào)。三、DEH系統(tǒng)的電－液聯(lián)調(diào)試驗(yàn)在DEH控制器及液壓系統(tǒng)分別調(diào)試試驗(yàn)后，DEH系統(tǒng)必須進(jìn)行電－液聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)合格后，才能進(jìn)行機(jī)組的正式啟動(dòng)。

(1)閥門(mén)位移變送器(LVDT)調(diào)整。LVDT調(diào)整使閥門(mén)機(jī)械零位，滿度與變送器信號(hào)對(duì)應(yīng)，保證精度，線性度指標(biāo)。

(2)閥門(mén)伺服閥帶油動(dòng)機(jī)與DEH閥門(mén)控制卡進(jìn)行伺服回路的閉環(huán)調(diào)試。伺服回路的滯緩率特性測(cè)試。伺服系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)試保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)(閥門(mén)油動(dòng)機(jī))的良好的動(dòng)作靈活性、跟隨性和定位精度。伺服回路不發(fā)生振蕩，也不產(chǎn)生過(guò)大的滯緩率。

(3)DEH系統(tǒng)安全系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)閥門(mén)快關(guān)測(cè)試。汽輪機(jī)控制超速的性能取決于DEH檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)或甩負(fù)荷信號(hào)到發(fā)出指令，安全系統(tǒng)動(dòng)作，最終閥門(mén)關(guān)閉的時(shí)間。在聯(lián)調(diào)時(shí)要對(duì)這一過(guò)程的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。首先要保證閥門(mén)的快速關(guān)閉時(shí)間在設(shè)計(jì)值。300MW機(jī)組閥門(mén)快關(guān)時(shí)間為0.15秒，系統(tǒng)其它動(dòng)作延時(shí)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)0.1秒。

(4)DEH帶液壓系統(tǒng)及實(shí)際油動(dòng)機(jī)做混合仿真性能測(cè)試。新華公司DEH仿真器設(shè)計(jì)可以帶液壓系統(tǒng)及實(shí)際油動(dòng)機(jī)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，提供了用戶在機(jī)組啟動(dòng)前帶油動(dòng)機(jī)進(jìn)行DEH各控制、保護(hù)功能驗(yàn)收的條件，可按照控制功能要求進(jìn)行各功能的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)收，保證機(jī)組安全、成功啟動(dòng)。

四、DEH啟動(dòng)前的功能驗(yàn)收機(jī)組啟動(dòng)前，DEH帶油動(dòng)機(jī)進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，主要是對(duì)DEH的基本控制功能進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收。驗(yàn)收的主要功能有：(1)升速控制、閥切換、暖機(jī)、過(guò)臨界轉(zhuǎn)速中國(guó)電力（）

(2)自動(dòng)同期接口(3)并網(wǎng)、帶初負(fù)荷

(4)升/降負(fù)荷控制、升負(fù)荷率、負(fù)荷限制(5)功率回路等的投切、開(kāi)環(huán)、閉環(huán)負(fù)荷控制(6)遙控運(yùn)行方式(CCS協(xié)調(diào)控制、AGC控制等)(7)單閥/順序閥運(yùn)行方式及切換

(8)機(jī)組要求的啟動(dòng)方式(高壓缸啟動(dòng)、中壓缸啟動(dòng)等)

(9)其它要求的控制功能(如一次調(diào)頻、機(jī)調(diào)壓、Runback、抽汽機(jī)組的抽汽調(diào)節(jié)功能等)(10)手動(dòng)控制及手/自動(dòng)切換(11)超速保護(hù)、甩負(fù)荷(12)超速保護(hù)試驗(yàn)(13)閥門(mén)試驗(yàn)

(14)機(jī)組要求實(shí)現(xiàn)的其它試驗(yàn)功能(如汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)、噴油試驗(yàn)等)

五、結(jié)論DEH系統(tǒng)在啟動(dòng)前進(jìn)行的聯(lián)調(diào)及仿真實(shí)驗(yàn)是保證機(jī)組成功啟動(dòng)的重要步驟，對(duì)純電調(diào)DEH等較為復(fù)雜的系統(tǒng)，采用硬件仿真方式較為合理。

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