摘要：现阶段功热汽轮机控制大多采用综合PLC控制，对在役热电机组的功热汽轮机改造，需要取消就地PLC，把对系统的控制全部在DCS内实现，从而进一步实现全厂的DCS一体化技术。实际应用表明，控制系统软、硬件的统一，避免了DCS与多种硬件设备接口，提高了控制系统的可靠性，减少了备品备件种类和控制系统维护工作量，大大节约了维护成本。
关键词：DCS；功热汽轮机；联锁
1系统介绍
传统供热技术在加热过程中熵增和可用能损失很大，使其具有很大的节能潜力。现利用功热小汽轮机代替原有采暖抽气中的减温减压装置，功热机组在发电同时提供供热，实现了初步能源分级利用，有效减少冷端能量损失，能将热效率提高到85%，提高热能利用综合效率。
现阶段功热汽轮机控制大多采用综合PLC控制，即参数测量信号进入就地PLC综合控制柜，通过PLC内部运算，实现对功热汽轮机的全面控制。
为了实现热电机组的资源全面利用，提高全厂控制的可靠性和简洁性，最大限度发挥出热电机组的综合竞争力，全厂DCS一体化技术的应用越来越广泛。特别是厂内的后期技术改造，要求并入全厂DCS系统进行控制。
本文项目背景为河北某330MW热电机组实际改造情况：增设2台MW级功热轮机拖动两台6000kW异步发电机发电。对功热汽轮机的控制纳入全厂DCS系统。一方面实现功热汽轮机系统自身的安全控制；另一方面为功热汽轮机系统工况突变对主机平稳运行的响应。
原有功热汽轮机厂家所配置的控制通过就地控制柜内PLC集成控制。通过对控制功能的调查，确定厂家所提供的控制功能包括：
1.1汽轮机控制：
①手动状态：汽轮机主、辅调节阀升速，汽轮机调节阀降速，均为点动控制。拖动的发电机电机工作电流大于额定电流报警并强制关小汽轮机调节阀。紧急停机时关闭调节阀1、2。
②自动状态：电机工作电流的自动控制，该模式在发电机并网正常运行后应用。按照给定电流控制汽轮机的进汽量。可以按照设定电流进行自动调节。发电机发电正常工作时切换到该模式。电机工作电流大于设定电流报警，大于电机额定电流高报警并强制关小汽轮机调节阀，速率2可设定（范围0.10mA-2.0mA/S）。紧急停机关闭调节阀1、2(4mA)。
③汽轮机超速。定值可设定(初定3050r/min），三选二。
④振动联锁/解除设置。
⑤位移联锁/解除设置。
⑥瓦温联锁/解除设置。
⑦低油压联锁/解除设置。
⑧调节阀1、2开度反馈显示(3%以内的误差属于正常）。
⑨转速传感器故障指示，三路转速其中一路损坏或误差偏大时，报警。
⑩低油压（三选二）联锁停机（速关阀1、速关阀2），关闭调节阀1、2。
⑪汽轮机和电机有联锁/非联锁切换设置，联锁状态下电机停联锁停汽轮机，汽轮机停联锁停电机。非联锁状态下汽轮机和电机不相互联锁。
⑫停机原因报表。
1.2润滑油站控制：
①油压三取中，设定油压1（初定80KPa）低油压报警，高于设定油压2（初定100KPa）油压正常指示，低于设定油压3（初定60KPa)延时3s三选二停机保护。
②高于设定油压4（初定800KPa）高油压报警，同时停泵。
③两台交流油泵为一用一备，一台直流事故油泵。油泵控制可以选择手动、自动控制模式。手动状态下：可以分别起停油泵。自动状态时油压低于设定油压2（初定100KPa）3秒备用油泵自动启动，油压低于设定油压3（初定60KPa）。3秒启动直流事故油泵，同时停机报警。
④油压调整范围：150KPa-200KPa之间（手动现场调节）。
⑤油站加热器可选择投入和解除。选择投入状态时，接受油箱温度信号，低温（20度）启动高温（30度）停止。
2DCS实现及优化
热电机组内所有运行系统，均需纳入主机DCS系统控制,这就要求把功热机系统的所有控制均引入主机DCS系统。通过收集功热机厂家的控制要求、控制说明，对应厂家原有控制内容，结合热电机组热工控制方式要求，提出主要控制策略如下。
2.1功热汽轮机主机保护控制改造
功热汽轮机主要保护分为汽轮机主要保护和异步发电机主要保护两部分，其中功热汽轮机主要保护实现如下：
图1 功热汽轮机主要保护实现
停机动作内容为同时关闭两侧进汽主汽门和两侧进汽调整门。对厂家提供的逻辑内容进行DCS实现，并提出逻辑优化如下：在现场测点数量允许的条件下，尽量使用三取二、三取中逻辑；汽轮机振动在同一轴瓦上只有x/y两个方向各一个测点，为了避免单点误动，振动保护中增设垂直方向的报警值验证逻辑。考虑到汽轮机排汽进入排汽热网加热器，为了防止加热器水位过高，引起汽轮机进水，增设加热器水位高跳机条件。
停机动作内容为断开发电机并网开关。其中的机-电联锁，增设保护投退开关。避免在小机冲转，发电机未并网期间，由于发电机并网开关未合跳汽轮机情况的出现。
2.2润滑油站控制改造
在原有的控制思想的基础上，补充主、备泵互相之间的逻辑，防止出现无润滑油泵运行的情况。最终实现如下：
图2 异步发电机主要保护实现图
图3 润滑油站控制实现图
图4 一台功热机CV联动实现
油泵掉泵联锁不设时间脉冲，即在运行油泵跳闸之后，长时间联锁启动备用油泵。润滑油母管压力低，设时间脉冲，防止母管压力测点故障情况长时间启动备用泵。
2.3进一步优化
为了提高保护的动作可靠性，降低保护误动作情况的发生。对保护逻辑进行相应的优化：①对于所有温度保护，增加慢信号保护功能，防止温度突变的情况下引起保护误动作；②对于同时引入三个模拟量测点的保护，选用“取中值”的方式，防止单点突变引起的平均值变化导致保护误动；③取消“振动高”、“轴位移”、“瓦温高”、“润滑油压低”的保护的投退功能；④保留汽轮机与发电机之间的联锁保护投退按钮，在启机过程中退出保护，在发电机带稳定负荷后投入保护。
为减小功热机事故工况对主机稳定运行产生的影响，综合考虑功热机实际运行中的抽气量和主机CV阀开度的通流特性，设计如下联锁：
①CV开度≤8%，任一功热汽轮机跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启3%。跳闸后CV开度仍≤8%，此时如再出现一台功热汽轮机跳闸，CV联锁开启3%。跳闸后CV开度＞8%，此时如再出现一台功热汽轮机跳闸，CV联锁开启5%。
②CV开度8%—15%之间，任一功热汽轮机跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启5%。跳闸后CV开度仍≤15%，此时如再出现一台功热汽轮机跳闸，CV联锁开启5%，跳闸后CV开度＞15%，此时如再出现一台功热汽轮机跳闸，CV联锁开启10%。
③CV开度≥15%，任一功热汽轮机跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启10%。、此时如再出现一台功热汽轮机跳闸，CV联锁开启10%
④CV开度≤8%，两台功热汽轮机运行，两台功热汽轮机全部跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启8%。
⑤CV开度8%—15%之间，两台功热汽轮机运行，两台功热汽轮机跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启12%。
⑥CV开度≥15%，两台功热汽轮机运行，两台功热汽轮机跳闸，如中排压力大于0.4MPa（3取2），CV联锁开启15%。
最终逻辑实现如下：
一台功热机跳闸，CV联动方式：
两台功热机跳闸，CV联动方式：
图5 两台功热机CV联动实现
3结论
通过对功热汽轮机控制的DCS实现，减少了就地PLC设备，使控制集成化，使控制方式更加清晰，提高了系统的可控性和可靠性，减少了生产人员的日常维护量。
参考文献
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论文作者:刘波,李琼,董玲,魏庆超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：汽轮机论文; 联锁论文; 油压论文; 热机论文; 油泵论文; 发电机论文; 一台论文; 《电力设备》2018年第15期论文;