DEH-IIIA、MEH-IIIA和BPS-I型装置在300MW机组汽机岛上的应用

　国产300MW汽轮机原来一般采用纯液调或电液并存的控制方式，其工作介质为中压抗燃油，采用凸轮配汽执行机构喷嘴调节方式对汽轮机进行转速控制和负荷调节。由于液压调节部套加工工艺差，灵敏度低，迟缓率大，使得控制系统响应慢，控制品质差，所以如何解决液压调速系统这些固有的缺陷成了机组安全性、经济性和自动化水平的瓶颈。目前电力市场的竞争日益激烈，为了提高自身的市场竞争力，华能德州电厂＃1机于1999年初改造成功，作为国产300MW机组改造的先行者，想借此机会把改造成功的经验总结一下，供兄弟电厂借鉴参考。

一、 概述

　　华能德州电厂＃1机组是东方汽轮机厂生产的D42型机，于1991年7月8日投产，其控制系统是新华公司DEH－III型（电液并存）。由于电液并存控制系统设计方面先天的不合理性及液压设备本身难以消除的缺陷，所以DEH的控制功能一直未能投入，CCS的协调控制更是无从谈起，整套DEH仅相当于一套小型DAS系统。后续投产的三台机组DEH系统也是如此。
　　为了适应当前竞争日益激烈的电力市场,提高机组的“可控、在控”能力，必须实现机组协调控制和电网调度自动化（AGC）功能。因此，华能德州电厂将DEH系统改造列为98年的重点技改项目，经过多次收资和调研，决定采用新华公司的DEH－IIIA型数字式纯电调控制系统，对原来的电液并存控制系统进行改造。同时，由于给水泵汽轮机及旁路控制系统(MEH、BPS)设备老化、故障率增高，已不能满足安全生产要求。为了消除事故隐患，提高系统可靠性，并实现汽机岛控制系统一体化，所以选用了新华公司的MEH－IIIA、BPS－I型控制系统，对MEH及BPS进行了改造。
　　本次＃1机热控系统改造于99年2月4日结束并投入运行，至今已运行一年多了，系统稳定可靠，维护方便，而且汽机岛一体化设计降低了运行、维护和培训的费用，保证了系统的正常启停和运行，实现了ATC开机、机炉协调控制和电网调度自动化等功能，标志着本次改造获得成功。

二、 汽机岛控制装置的组成

　　整个汽机岛控制装置由控制和液压两部分组成：

　　1. 控制部分：由三个控制柜，三个端子柜，一个电源柜，一个工程师站，一个操作员站及后备手操盘等组成。　　　(1) 控制柜：每个控制柜由冗余的开关电源、两台互为热备用的DPU及各种I/O功能卡件组成。其功能是对外部信号进行采集处理，完成各种逻辑功能运算、网络通讯和事件处理等功能。三个控制柜相对独立，分别实现DEH的基本控制（BTC）、自动汽轮机控制（ATC）和MEH、BPS控制。由于硬件采用了冗余的配置，主要信号采用三选二处理，使得系统可靠性得到保障。
　　(2) 端子柜：对外部信号进行预处理，并能对外提供24VDC电源。
　　(3) 电源柜：为整个汽机岛控制系统提供两路不间断电源，每路电源具有失电监视的功能。
　　(4) 工程师站和操作员站
　　工程师站是系统日常运行维护、系统组态、在线修改的平台，组态工具非常简单。操作员站是运行人员对生产流程进行监视、控制的平台。
　　由于工程师站和操作员站的配置完全相同，所以只需进入相应的权限级别，两者可以互为备用。
　　(5) 后备手操：在系统危急情况下或系统故障时，能够手操控制汽轮机。

　　2. 液压部分（见附图二）
　　由EH供油系统、油动机、OPC、AST电磁阀保护系统控制块及隔膜阀等组成。
　　(1) EH供油系统：为整个汽机岛控制系统提供工作油源。
　　(2) 油动机：由控制器来指令控制阀门的开度。一个油动机控制一个阀门，直接驱动，可靠性高，可以在线维护。
　　(3) OPC、AST电磁阀保护系统控制块：当汽轮机某些参数超限时，该保护系统能迅速动作，关闭全部阀门或仅关闭调门，以保证机组安全。
　　(4) 隔膜阀：提供了透平油与EH油之间的接口，实现透平油压失去时汽机跳闸。

三、 DEH具有的功能

　　1. 汽机挂闸
　　2. 手/自动转速、负荷控制
　　3. 摩擦检查
　　4. 主汽门、调门严密性试验
　　5. 103％、110％及机械超速试验
　　6. 同期
　　7. 并网后自动带初负荷
　　8. 主汽压控制
　　9. 高低负荷限制
　　10. 快速降负荷
　　11. 一次调频
　　12. 功率回路
　　13. 调压回路
　　14. 协调控制
　　15. 阀门松动试验
　　16. 单多阀切换
　　17. EH低油压试验
　　18. AST电磁阀试验
　　19. 喷油试验
　　20. ATC启动
　
四、 MEH的功能

　　1. 自动启动：自动把给水泵汽轮机从手动、盘车状态升速至600转/分，进行暖机，并投入转速自动方式。
　　2. 电超速、机械超速试验。
　　3. 转速自动：由操作员设定目标值、升速率进行转速闭环控制。
　　4. 锅炉自动：由CCS来的信号控制给水泵汽轮机的转速。

五、 BPS的功能

　　1. 自动启动：从锅炉点火到汽机冲转，全过程高、低旁的压力、温度自动控制。
　　2. 软/硬手操功能。
　　3. 高、低旁快开、快关功能。

六、 运行情况

　　DEH改为纯电调后，原液调系统的缺陷得以彻底消除，控制柜内的卡件故障率低及冗余的设计使得机组安全性明显提高。改造后的DEH灵敏度高、迟缓率小、响应快，使得协调控制和AGC功能能够顺利投入，运行效果良好。针对原来凸轮配汽的阀门流量特性曲线重叠度大、节流损失大，新华公司进行了优化处理，效果甚佳。改造后的MEH、BPS的控制性能也大大优于改造前。整个汽机岛控制系统在投运一年多时间里，由于软、硬件一体化便于维护、质量可靠、性能优良、操作简单，获得了我厂检修、运行人员的一致好评。

七、 改造前后汽轮机性能指标的对比及经济效益

　　　　　　　　　改造前　　　　改造后　　　　结果
高压缸效率(%)　　79.26　　　　　79.77　　　　+0.51
中压缸效率(%)　　90.59　　　　　91.83　　　　+1.24
实际汽耗(kg/kWh)　3.247　　　　3.085　　　　-0.162
实际热耗(kJ/ kWh)　8872.8　　　8563.9　　　-308.9

　　可降低煤耗约10.54g/kWh,取得了明显的经济效益。
　　(说明：以上经济效益为综合经济效益，包括汽封改造、汽机通流部分检修，。DEH、MEH和BPS一体化改造肯定起了较大的作用，至于占多大比例，很难量化。)

八、结束语

　　鉴于＃1机汽机岛改造成功，我厂于1999年8月12日完成了＃2机组热控系统改造。用新华公司生产的XDPS-400组成了具有CCS、DAS、DEH、MEH、BPS五大子系统的DCS系统，同样获得了成功，成为第一个用国产DCS成功改造国产300MW机组热控系统的电厂。