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DEH说明书
版本号：
A
东方汽轮机厂
数字电液控制系统说明书
第全册
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目录
序号章－节名称页数备注
11系统概述1
21－1前言2
31－2控制系统原理3
42控制系统配置3
52－1H-5000M标准机柜3
62－2PD6000电源2
72－3H-5000M模板8
82－4Modbus接口装置3
92－5操作员接口OIS1
102－6工程师工作站EWS1
113系统软件1
123－1OIS站应用软件1
133－2EWS站应用软件1
143－3系统通讯软件1
154DEH控制系统主要功能9
165DEH系统操作说明3
176安装调试1
186－1到货调试1
196－2设备安装1
206－3系统接地1
216－4电源连接1
216－5外部信号连接1
226－6检测与调试2
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1系统概述
本章主要阐述了汽轮机控制系统的控制原理以及D600E型汽轮机一些结构特点。
1－1前言
本文所涉及的汽轮机是用于火力发电的蒸汽轮机。
在火力发电厂，它与锅炉、发电机及其它辅助设备配套，将煤中的化学能转化为蒸汽中的热能，再将蒸汽中的热能转换成旋转机械能，最后将旋转机械能转变为电能，通过电网将电能输送到各种用电设备，为人们的生产、生活服务。
发电厂生产的电能是不能大量储存的，即各发电机送入电网的功率必须等于当时用户所需要的功率。
为保证各种用电设备能正常运转，不但要连续不断地向电网输送电能，而且还要求电厂的供电品质，即频率和电压保持不变。
我国电力工业法规规定：
·频率误差≤±1％
·电压误差≤±6％
发电厂的首要任务就是以较低的成本，连续生产出品质符合规定的电能。
频率和电压二者与汽轮机转速都有一定的关系。
电频率直接与汽轮机转速相对应；电压除与汽机转速有关外还与发电机励磁电流有关。
电压是通过发电机的励磁控制系统来调节的，不在汽机控制系统之内。
所以汽机控制系统的主要任务就是调节汽机的转速。
随着科学技术的不断发展，作为发电设备的汽轮机组，越来越向大容量、高参数方向发展，以便获得尽量高的热效率，降低制造、安装和运行成本。
这样设备更加复杂了，特别是在变工况过程中，需要综合控制的因素更多了，单纯液压调节系统已很难满足要求。
随着计算机技术的发展，其综合计算的能力是显而易见的，在其可靠性得到显著提高后，现已广泛地用到了电厂各种设备的监视和控制系统中。
汽轮机控制系统也不例外，由纯液压调节系统发展为电液并存式调节系统，并已在国内外许多电厂得到了很好应用。
我厂已生产数十台此类DEH。
随着以微处理器为基础的分布式控制系统（DCS）技术的发展，运用分散控制、集中管理的设计思想，不但控制的可靠性得到了更大的提高，而且可大量减少操作维护人员的劳动强度。
我厂在引进和广泛吸收国、内外先进技术的基础上，
生产出了新一代的与汽轮机配套的600MW等级全电调型DEH控制系统。
该控制系统采用日本日立公司最新开发成功的具有世界先进水平的H-5000M系统。
H-5000M系统采用的是当今世界上较为先进的分布式控制系统的先进技术，我们编写这本说明书的目的是能使该系统安全可靠地运行，给用户使用提供方便。
1－2控制系统原理
DEH控制系统原理见图1－2－1。
DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。
机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。
机组默认的启动方式为中压缸启动方式，但是，在机组已跳闸条件下，也可根据实际情况选择高压缸启动。
从原理图中可以看出，DEH具有CV阀壳预暖功能，机组在冲转前，当接收到CV阀壳预暖指令时，微开右高压主汽阀，对4个CV阀壳进行预暖。
机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH通过加速度控制回路和速度控制回路来控制机组升转速，直到实际转速和目标转速相等为止。
当DEH接收到同期指令时，实际转速在额定转速附近按照同期增减信号变化，直到并网为止。
机组并网以后，首先通过LOADUP方式进行升负荷，当LOADUP方式升负荷结束后，可以通过投入CCS方式来控制负荷增、减，也可以通过手动设定阀位指令来进行增、减负荷。
从原理图中可以看出，DEH有功率-负荷不平衡继电器和加速度继电器动作回路，当功率-负荷不平衡继电器动作时，快关CV阀和ICV阀，当加速度继电器动作时，快关ICV阀。
从原理图中可以看出，DEH具有阀门活动试验功能。
当有一个CV阀活动试验进行时，通过主蒸汽补偿器产生负荷补偿信号指令，控制其它CV阀门的开度，使实际负荷在CV阀活动期间基本保持不变。
机组跳闸时，置阀门开度给定信号为-2%，关闭所有阀门。
DEH控制系统设有阀位限制、快卸负荷、汽机保护、一次调频等多种功能。
DEH控制系统设有CCS协调控制、ATS自启动、自动控制、手动控制等运行方式。
DEH进入ATS控制方式时，根据热应力计算结果，自动设定目标，选择合适的升速率或负荷率对机组进行全自动控制。
图1-2-1DEH控制系统原理图
2控制系统配置
DEH控制系统硬件配置主要由以下几部分组成：
a）机柜；
b）电源分配系统；
c）H-5000M模板；
d）OIS操作员接口站；
e）EWS工程师站；
f）通讯接口装置；
DEH控制器配置容量：
a）数字量输入112路
b）数字量输出80路
c）模拟量输入48路（外供电）
d）模拟量输入16路（系统供电）
e）模拟量输出16路
f）小信号输入92路
注：
以上容量不包括伺服模板、测速模板、PLU/BUG模板等此类专用模板上的输入/输出配置。
DEH系统结构图见图2－1。
DEH系统硬件配置图见图2－2。
图2–1DEH系统结构图
图2–2DEH系统硬件配置图
2－1机柜
本系统包括日立公司提供的2个标准机柜以及由东汽厂提供的继电器柜。
1#柜装有电源、EHG和HITASS控制器、伺服板、LVDT板、测速板、MODBUS模板等。
2#柜装有电源、RTB模板等。
3#柜装有继电器控制回路等。
日立机柜尺寸图见图2－1－1。
继电器柜尺寸图见图2－1－2。
图2－1－1日立机柜尺寸图
图2－1－2继电器柜尺寸图
2－2PD6000电源
PD6000电源装置输入、输出部分采用模块化结构（输入模块2种、输出模块4种），系列化产品（输出有+5V、±12V、±15V、+24V、+48V），适应用户的输出构成（1单元=1输入模块+输出模块，最大输出功率为600W，最大有7个输出），可向计算机控制装置和一般设备提供直流电源，是晶体管开关式的模块化直流稳压电源装置。
电源模块型号及规格见表2－2－1。
表2－2－1电源模块型号及规格
模块分类
形式
概要规格
输入模块
MPD010A
DC/AC输入共用
MPD060A
DC/AC输入共用,带DC/AC后备输入（非绝缘）
输出模块
MPD110A
5V20A
MPD210A
±12V2A
MPD310A
±15V2A
MPD410A
24V3A×2或24V5A或48V2A
电源外形图见图2－2－1。
图2－2－1电源外形图
电源模块指示灯状态见表2－2－2。
表2－2－2电源模块指示灯状态
NO
显示机构
显示
显示原因
显示判断
1
输入显示LED
LED亮
输入正在供电
正常
POWER
ON
LED灭
输入停止
异常
2
输出显示LED
LED亮
正在提供输入
正常
POWER
ON
LED灭
输出停止
异常
3
TRIP显示LED
LED亮
（1）过电压
（2）过电流
（3）电压不足
异常
LED灭
—
正常
2－3H－5000M模板
控制系统的模件都安装在机柜中。
模件的结构形式相同，在安装单元中占一个槽位，通过2个印制接插件与总线相联，CPU模板LPU100在机箱中占2个槽位。
本节只介绍CPU模板、数字脉冲输入模板、伺服模板、LVDT模板、PLU/BUG模板等专用模板，其余模板见日立硬件说明书。
模板在机箱中的安装示意见图2－3－1。
图2－3－1模板安装示意图
在图2－3－1中，含CPU的为CPU单元，不含CPU的为PI/O单元，同一套R600C控制系统，PI/O单元最多可以扩展7个。
1CPU模板LPU100
CPU功能
开关名称
动作
用途
备注
RUN/STOP
（ToggleSwitch）
STOP→RUN变更时复位后启动。
RUN→STOP变更时迁移到STOP状态。
正常运行时设定在RUN侧。
CPU复位后启动。
（STOP→RUN）
运行中的CPU停止时。
（RUN→STOP）
RUN中要进行初始化时进行
RUN→STOP→RUN的
操作。
SREQ
（PushSwitch）
RUN中：
按后,CPU成为待机状态。
STOP中：
CPU复位后停止。
RUN中：
在双重化系统维护时用于主/从系切换。
STOP中：
按开关CPU进行复位。
LED名称
颜色
状态
灯亮
灯灭
RUN
绿
表示CPU的状态
ERR
红
STBY
绿
BATEMP
红
电池没电了，更换电池。
电池正常。
1.2网络接口（NCP－F）
开关名称
动作
用途
备注
SW1～SW3
（Rotary）
站地址设定。
FZ
（PushSwitch）
按后，错误信息存在永久内存中，CPU停止运行。
发生故障，更换模板之前按该开关。
在存储信息所需2分钟时间内不应断电。
LED名称
颜色
指示灯状态
备注
灯亮
灯灭
R．ST
红
可带电插拔。
禁止带电插拔。
NRUN
绿
NCP-F初始化结束，可以进行通讯。
NCP-F初始化未结束，通讯停止状态。
NERR
红
NCP-F内部错误。
NCP-F正常。
BTO
红
NCP-F内部发生超时错误。
未发生超时错误。
MEME
红
NCP-F发生SRAM校验错误。
未发生SRAM校验错误。
WDTO
红
NCP-F发生WDT超时错误。
未发生WDT超时错误。
NET
ONLN
绿
NCP-F启动处理结束。
NCP-F未启动或停止处理结束。
WRAPA
绿
表示环形网络的连接状态，参照下表。
WRAPB
绿
SAS
绿
未使用。
WRAPA
WRAPB
环形网络连接状态
内容
灯灭
灯灭
THRU
端口A，B都与相邻的接点连接状态。
灯亮
灯灭
WRAPA
端口A侧是WRAP状态（Loopback）。
灯灭
灯亮
WRAPB
端口B侧是WRAP状态（Loopback）。
灯亮
灯亮
ISOLATE
端口A，B都未与环状网络连接。
连接器名称
功能
备注
光缆连接器
连接网络光缆。
1.3器件规格
1.3.1CPU
项目
规格
处理器
32bitRISC处理器POWERPCTM603（33MHz）。
主存
16MB带ECC。
主存备份时间
1100小时：
使用标准电池（ER17/50WK13）时。
3700小时：
使用电池组（HSC6850）时。
外部接点输出
DO3点（PCSOK，MRUN，SRUN）。
时钟
固定周期时钟；程序时钟；超时时钟。
RTC
内藏。
互换性
可与R600CPU（LPU00x）软件互换。
1.3.2网络接口部分
项目
规格
网络构成
双重化连接。
传输速度
100Mbps。
传输线路
光缆。
传输距离
站间距离：
最大2km；总距离：
100km。
最大连接站数
最大255台（推荐32台）。
访问方式
令牌传递（FDDI标准）。
通讯功能
TCD（Transactioncode）通讯。
远程CPU控制。
包通讯。
周期通讯转储周期：
1ms～1000ms；存储容量：
256kB。
网络管理功能
网络构成状态管理。
故障。
互换性
可与R600CPU（LPU00x）软件互换。
2数字脉冲输入模板LYT000
LYT000是一种带隔离的数字脉冲输入模板，输入的脉冲信号最多可达4路数
据，通过HSC5000M接口输入。
输入频率的上限值为15KHz,下限值随计数器的设置不同而变化。
模板的前面板布置图见图2－3－2。
图2－3－2LYT000模板前面板示意图
LYT000模板LED指示灯功能见表2－3－1。
表2－3－1LYT000模板LED指示灯功能
LED名称
LED颜色
点灯条件
灭灯条件
ERR
红
诊断检测错误（在系统中必须设置为发生条件）。
亮灯条件在系统中被消除或模板复位时。
CSTP
红
时钟中断。
亮灯条件在系统中被消除或模板复位时。
PERR
红
在数据总线或地址总线中奇偶校验错误。
通道正常或模板复位。
IN0至IN3
绿
脉冲输入高电平。
脉冲输入高电平。
3伺服模板AEH001
AEH001伺服模板的功能是通过比较阀位指令与阀位反馈的偏差，输出控制
信号去控制伺服阀。
AEH001伺服模板的技术参数见表2－3－2。
表2－3－2AEH001伺服模板技术参数
通道数量
4路/每块
额定输出
－8mA～+－8mA；
－16mA～+16mA；
－15mA～+15mA；
－40mA～+40mA。
伺服放大增益
30～40（高增益）；
10～30（低增益）。
阀位反馈电压值
－10V～+10V
4LVDT板AEH020
LVDT板AEH020的作用是：
给LVDT提供激励电压，将LVDT的位置信号转换成直流电压信号输出。
LVDT板AEH020的技术参数见表2－3－3。
表2－3－3LVDT板AEH020技术参数
激励信号
频率：
3000Hz±600Hz
峰峰值：
6.0V±60mV
输出信号
全关～全开：
－9VDC～0VDC
1VDC～5VDC
通道数量
4路/每块
5PLU/BUG模板AEH060
AEH060具有汽轮机保护功能，例如：
功率负荷不平衡继电器（PLU）和后
备超速调节器。
PLU检测汽轮机快速减负荷，BUG检测汽机的超速。
每项功能可以在线试验。
系统使用三块模板进行三重冗余组态。
AEH061模板技术规范如下：
a）输入：
电机电流：
0～12V，3相输入
蒸汽压力：
1～5V
汽机转速：
0～10kHz，高：
＞4.5VDC，低＜2.5VDC；
b）设定点：
PLU：
10ms失去40%负荷，BUG：
112%额定转速；
c）输出：
PLU动作输出，BUG动作输出；
d）电路个数：
1个电路/每块模板。
2－4Modbus接口装置
1系统配置
图2－4－1是包括一块CPU，一个PI/O单元，一块ModbusCE板和串行接口
单元等组成的一套控制系统的配置实例。
图2－4－1
2MODBUSCE板LCE421
MODBUS协议控制模板，简称MODBUSCE板（LCE421）。
它根据MODBUS
（由Modicon公司公开发布的PLC传输协议）协议，通过连接其上的串行接口单元交换数据。
MODBUSCE板的前面板见图2－4－2。
图2－4－2
MODBUSCE板LED指示灯状态见表2－4－1。
表2-4-1
LED名称
显示颜色
ON时的条件
OFF时的条件
ERR
红
检测到软件错误；
复位模式。
检测到访问超时错误；
检测到硬件错误（当CSTP、WDT、DBER、MERR或PTER任何一个错误产生时）。
CSTP
红
检测到时钟停止。
复位模式。
WDT
红
检测到软件狗时钟超时。
复位模式。
DBER
红
检测到双总线错误或软件狗时钟超时。
复位模式。
MERR
红
检测到内存错误（ECC两位错）。
复位模式。
PTER
红
PCI总线奇偶校验错。
复位模式。
RUN
绿
硬件操作正常（硬件处于RUN模式时LED显示绿色）。
复位模式；
检测到时钟停止；
检测到软件狗时钟超时；
双总线错误。
TRXE
红
检测到通讯进程错误。
复位模式。
TX
绿
电缆发送正常。
复位模式；
电缆发送异常。
RX
绿
电缆接收正常。
复位模式；
电缆接收异常。
2－5GPS接口装置
卫星时钟校时系统（简称GPS），是为了使DEH与其它控制系统之间保持时钟同步的校时装置。
本系统在DEH侧设有GPS接口，通过通讯使DEH与DCS之间保持时钟同步。
2－5操作员接口站OIS
操作员接口站是一个重要的人机接口，通过它操作人员可参与整个控制过程，并修改相应的控制策略，并可对控制过程和参数进行监视和记录。
操作员接口站的配置如下：
a）CPU：
Pentium42.8GHz；
b）内存：
512MB；
c）HDD：
40GB（SCSI）；
d）CD-ROM：
40xRead；
e）FDD：
3.5inch（1.44MB）；
f）CRT：
22inchcolormonitor1600×1200；
g）Operator’sKeyboard；
h）打印机：
HPColorLaserJet4600dn；
i）LANBOX1个；
2－6工程师工作站EWS
EWS是专用于工程师设计、组态、调试、监视系统的工具。
EWS以个人计
算机为基础，配有系统开发标准软件和一些可由用户选择的软件。
EWS的配置如下：
a）CPU：
Pentium42.8GHz；
b）内存：
512MB；
c）FDD：
3.5inch（1.44MB）；
d）HDD：
40GB（SCSI）；
e）CD-ROM：
40xRead；
f）CRT：
22inchcolormonitor1600×1200；
g）LANBOX1个。
3系统软件
日立H5000M控制系统的软件是一套适应过程控制专门开发的软件，该软件使用方便，易于调试，使用户能进一步开发系统。
系统软件包含以下几部分：
a）OIS站应用软件；
b）EWS站应用软件；
系统通讯软件。
3－1OIS站应用软件
OIS站应用软件是为了方便电厂工程师等没有软件开发经验的人员而专门开发的系统应用软件，该软件方便易学、容易掌握。
该软件能完成以下工作：
a）数据库组态；
b）性能计算组态；
c）CRT操作端组态；
d）CRT画面组态；
e）报表组态；
f）趋势组态等。
3－2EWS站应用软件
EWS站应用软件是为了方便电厂工程师等没有软件开发经验的人员而专门
开发的系统应用软件，该软件方便易学、容易掌握。
该软件能完成以下工作：
a）对PCU、模件等进行组态；
b）运用图形组态工具（宏命令）对控制策略进行组态；
c）历史数据、趋势组态；
文件管理、日常功能管理等。
3－3系统通讯软件
系统通讯软件是为了使OIS站、EWS站与DEH控制器之间通讯以及DEH
与DCS、GPS之间通讯而开发的系统软件。
4控制系统主要功能
本章讲述了DEH控制系统所完成的主要功能，详细内容请参见日立公司提
供的随机说明书。
1挂闸
汽机挂闸以前，满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条件，此时，由DEH输出挂闸指令，使复位阀组件1YV电磁阀带电，推动危急遮断装置的活塞，带动连杆使转块转动，DEH在20s钟检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合，ZS2的触点由闭合到断开，此时，DEH输出信号使1YV断电，ZS1的触点又由闭合到断开，则低压部分挂闸完成。
DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀5YV、6YV、7YV、8YV带电，高压安全油建立，压力开关PS2、PS3、PS4的常开触点闭合，高压部分挂闸完成。
2启动前的控制
2．1自动判断热状态
汽轮机的启动过程，对汽机、转子是一个加热过程。
为减少启动过程的热
应力，对于不同的初始温度，应采用不同的启动曲线。
HP启动时，自动根据汽轮机调节级处高压内缸壁温T的高低划分机组热状态。
T<320℃冷态
320℃≤T<420℃温态
420℃≤T<445℃热态
445℃≤T极热态
IP启动时，自动根据中压内缸壁温T的高低划分机组热状态。
T<305℃冷态
305℃≤T<420℃温态
420℃≤T<490℃热态
490℃≤T极热态
注：
启动状态具体温度限值以主机启动运行说明书为准。
2．2高压调节阀阀壳预暖
汽轮机冲转前，可以选择对高压调节阀阀壳预暖。
当高压调节阀阀壳预暖功能投入时，右侧高压主汽阀微开，可同时对4个高压调节阀阀壳进行预暖。
2．3选择启动方式
汽轮机启动方式有二种：
中压缸启动、高中压缸联合启动。
DEH默认的启动方式为中压缸启动，在机组处于跳闸状态下，也可通过操作员站选择高压缸启动方式。
3转速控制
在汽轮发电机组并网前，DEH为转速闭环调节系统。
转速控制器计算产生阀门的流量指令，该指令通过阀门流量曲线分配以产生每一CV及ICV的开度指令。
高压缸启动时，中压调门一开始就接近全开，依靠高调门进行转速调节。
中压缸启动时，若选择暖机运行方式，机组转速在400转以下时，CV阀微开，进行高压缸暖机；当转速大于400转时，CV阀开度不变，ICV阀打开；若不选择暖机运行方式，则高调门不开启，仅开启中压调门。
比例加积分控制器用以实现转速加速度控制，通过比较设定升速率与实际升速率来完成，当实际转速接近目标转速时，目标转速与实际转速之间的偏差变小，这个小
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