一、慨况
宝钢电厂1#350MW机组，是由三菱重工生产的一次中间再热、双缸双排汽的凝汽式机组。汽机调节系统原为电液并存型低压透平油系统，正常运行以电调为主，液调备用。两套调节系统的跟踪装置互为独立，可以相互跟踪切换运行。液调采用旋转阻尼全液压调节系统，电调（MTM）是一套模拟电调装置，与液压系统配套使用的功—频电液调节系统，控制汽机起动和正常运行。
由于运行年限较长，设备老化，备品备件缺乏，2002年3∽6月，电厂对该机组进行大修。大修期间，新华控制工程有限公司对该机组调节系统进行了改造，将原调节系统改为低压纯电调系统。
二、DEH/MEH系统改造
1．DEH系统改造
拆除原液压备用系统，以新华DEH-IIIA代替原模拟电调MTM，DEH控制系统见图1。
本机共有2只高压主汽门油动机，8只高调门油动机，2只中压主汽门油动机，2只中调油动机，所有油动机不更改。根据高调门开启顺序，伺服控制系统反馈和阀位行程指示要求，阀门活动试验方法要求及电液转换器负载能力，调节系统改造后的电液转换器与各阀门油动机配置方式为：每只电液转换器控制2只油动机，共计6只电液转换器。
该配置方式，可供机组采用主汽门启动方式，油动机与阀门的开启顺序由油动机调节，方便地进行阀门活动试验。中压主汽门油动机为开关型，受安全油控制。
高、中压调门油动机每只电液转换器的输出控制油路上均并联配备2只OPC电磁阀，当机组甩负荷、超速103％额定转速时，OPC电磁阀动作，将高中压调门瞬时关闭。每只电液转换器中均设置了危急继动器，当安全油动作时，泄去油动机控制油，使高中压调门快速关闭。
每只可调节汽门油动机上安装一根阀位变送器（LVDT），该信号送入DEH系统，以便监视机组运行状况。
保留原保安系统中的危急遮断器、手动脱扣装置、危急遮断油门、试验滑阀、遥控复置装置、喷油试验装置等。取消轴向位移、低润滑油压、低真空及电磁脱扣等的组合装置，轴位移、 低油压、低真空用压力开关取代。
在控制2只中压主汽门油动机的安全油路上，各增设一只试验电磁阀，电磁阀动作将安全油切断，并使通至油动机的安全油泄放掉，使油动机动作，关闭中压汽门进行全行程活动试验。
2．MEH系统改造
以新华MEH代替原BFPT，保留小汽机就地电液转换器和油动机。
三、DEH/MEH系统硬件、软件设计
宝钢1＃机改造DEH、MEH系统硬件配置主要由工程师站、操作员站(兼通讯接口站)、基本控制DPU、MEH的DPU以及各种I/O卡件、后备手操盘等组成。
整个系统采用二层网络结构，第一层采用以太网，第二层采用Bitbus总线。系统共配三个MMI站，三个DPU站。各站及控制DPU之间，由冗余数据高速公路相连。各DPU控制处理单元与它的I/O站，通过冗余的Bitbus工业控制网络相连。
DEH－IIIA的基本控制部分，由一对冗余的DPU及相应的I/O控制卡件组成。三块转速测量卡（MCP卡）、两块回路控制卡（LC卡）、两块模拟量输入卡（AI卡）、两块开关量输入卡（DI卡）组成基本控制的信号输入部分。DO卡作为基本控制的开关量输出。输入I/O卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。由另外三块MCP卡（测速卡）、一块超速保护卡（OPC卡）及OPC端子板，组成一个硬件的超速保护控制（OPC）功能块。6块阀门控制卡（VCC卡）组成阀门伺服控制系统部分，每一块VCC用于两个阀门的控制。
一台MEH由一对DPU及一个I/O站组成；两台MEH的控制是独立的，其配置完全相同。I/O站主要由测速卡、VCC卡、LC卡、DI卡、DO卡等组成，端子板布置在柜背面。
系统配置三台人机接口站，两台用作操作员站(兼通讯接口站，完成DEH与DCS系统的数据通讯)，一台用作工程师站。
DEH系统配有硬手操盘，以实现事故情况下通过硬件连接对阀门进行手动后备操作，维持机组运行。
DEH/MEH系统软件功能与通常纯冷凝机组类似，具有转速控制、 自动同期、负荷控制、一次调频、协调控制、 真空限负荷、阀切换及阀门试验等。控制方式有OA(操作员自动）、ATS(应力限制+程控曲线)及APS(APC应力遥控)，其中ATS、APS属汽机程控。
ATS中简易应力计算逻辑由DEH计算完成，产生ATS时转速保持信号和升负荷变化率，ATS在并网后阀切换结束时退出, 回到自动。在此方式下，并网前升速过程为自动进行，自动给出转速目标值、升速率，自动进行暖机。并网带初负荷后，需运行人员给出负荷的最终目标值。
APS中应力计算由APC顺控逻辑完成，APC自动给出机组的转速目标及升速率，并网初负荷(5%或10%)、主汽门/高调门切换指令，DEH仅仅是接收、执行APC的指令。APS与DEH接口为开关量, 由DEH逻辑完成模拟量切换。
四、阀门伺服控制回路
由于一个电液转换器控制两个油动机，使得采用油动机位移作伺服回路反馈不方便，阀门伺服控制回路改用油压反馈，原理如图2所示。DEH 输出的信号到 VCC卡，转换为阀位指今，功放输出去控制电液转换器，将电信号变换为控制油压。控制油压经压力变送器转换为电压信号反馈回来与阀位指令相比较，二者之差经比例放大后，以电流形式(0-400Ma)作用在电液转换器上，最终形成稳定的控制油压，油动机稳定在对应的位置。
两个油动机位移(LVDT)送入功放端子板，进入DEH系统，便于检测机组的运行状况。
大机电液转换器的输出油压由压力变送器检测，变送器由功放端子板供电(24VDC)，变送器整定范围为0-0.4Mpa，4-20mA输出。油动机的油压范围为0.16-0.33Mpa，对应于DEH中的0-100%指令。
大机电液转换器机械零位调整为0.12Mpa，即当机组复置后，DEH输出指令为0，油动机控制油压为0.12Mpa。当DEH输出指令逐渐增大到19.05%，功放板输出电流约为50mA，对应阀门控制油压为0.16MPa，高压调节汽门开始开启。功放板输出电流约为250mA时，调门开足。
小机伺服控制回路原理与大机相同，其电液转换器为原设备，压力变送器整定范围为0-0.4Mpa，4-20mA输出。油动机的油压范围为0.059-0.286Mpa，对应于MEH中的0-100%指令。
五、超速控制及超速保护
采用专用硬件实现超速控制及保护功能。它由三块测速卡（MCP卡）、一块硬件超速保护卡(OPC)及一块OPC端子板(见图3)组成。
三块测速卡分别检测三路测速探头来的测速信号，送出转速大于103％和110％信号。OPC卡将103%和110％信号经硬件三选二后送到OPC端子板，最终产生OPC信号，去控制OPC电磁阀。如果转速超到110％，送出AST停机信号到ETS系统，使汽轮机紧急停机。
三路转速，三路中压进汽压力和三路发电机电流输入OPC端子板(三选二)，进行汽机超速、汽机机械功率与发电机功率不平衡判别。功率不平衡信号与汽机转速信号相叠加，OPC动作点如图4所示。转速大于3210RPM，或功率不平衡差超过60%，OPC立即动作，其它情况下的叠加见图中斜线。
DPU软件也有超速控制的功能，在转速升高时也会关调门，起到超速控制的作用，但它起作用的速度比硬件慢。综上，OPC实现功能如下：
超速保护103％（107％）：并网前，当汽机转速超过额定转速的103％；并网后，当转速超过额定转速的107%(103％被屏蔽)，DEH立即发出指令，通过电液转换器及OPC电磁阀，快关高中压调门。
110％超速：当汽机转速超过110％时，发出停机指令，迅速关闭全部阀门，使机组停机。
甩负荷预关调门：在机组带负荷30％以上时，在发生甩负荷的瞬间，机组转速还没有上升到OPC保护动作转速之前，DEH提前关闭高中压调门，起到有效的超速保护作用。
瞬间甩负荷控制：如果发电机电功率骤减，汽机功率与发电机功率之差超过预先设定值时，DEH快速关闭高中压调门，降低汽机功率，从而降低电网动态最大功角，提高电网稳定性。
超速试验：通过DEH可方便安全地进行103％、107％、110％及机械超速试验。
六、DEH与DCS系统通讯
图5 DEH与DCS通讯接口示意
DCS为西屋OVATION系统，为实现操作一体化，即在DCS操作员站上进行DEH/MEH控制系统的操作、监视、报警等，DEH与DCS通讯接口设计如图5所示。
DEH通信接口站、DCS侧232/485转换器、RLC卡及控制器均冗余配置，实现了DEH与DCS通讯的冗余，确保机组安全、可靠运行。
DEH侧通讯接口软件运行于通信接口站，采用的网络通信协信是Modbus协议。DEH端作为从站， DCS端为主站，从站DEH端执行来自DCS端的指令，并将有关数据送到DCS端显示。通讯正常，能够满足操作要求，只是该串口通讯方式数据传递速率较慢。
七、机组启动投运
宝钢电厂1#350MW改造机组，于6月8日晚第一次冲转3000RPM成功， 10日第二次冲转成功，之后做电气试验、并网带负荷暖机。解列进行超速试验（103%超速试验、107%超速试验、机械超速试验），陆续进行了阀切换、功率回路投切、调压回路投切、阀门松动试验及协调控制试验，投入真空限负荷、高低负荷限制等功能。分别采用APS、ATS及OA方式冲转成功。6月21日，该机组甩50%负荷试验成功，最高转速3089RPM。改造后的DEH系统，响应时间快，控制精度高，各项指标均优于原调节系统。
宝钢电厂350MW机组低压纯电调的成功投运，可为类似机组的改造提供借鉴。
新华控制工程有限公司工程部 王志 廉宏伟
