2022年MEH系统说明 .pdf

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1、目录第一章概述.1 1.1 前言.1 1.2 MEH-IIIA控制系统简介 .1 第二章锅炉给水泵汽轮机MEH-IIIA 控制系统 .2 2.1 MEH控制系统的原理说明.2 2.2 MEH-IIIA控制系统的功能说明.3 2.2.1 功能.3 2.2.2 控制方式及切换 .3 2.2.3 汽机脱扣和复位 .4 2.2.4 超速保护和试验 .4 2.2.5 操作盘功能和接口.5 2.2.6 仿真器.5 2.2.7 传感器和执行机构.5 2.2.8 控制器性能指示 .6 2.3 MEH-IIIA控制系统的硬件配置.6 2.4 MEH-IIIA控制系统的软件配置.7 2.5 MEH-IIIA控制系

2、统的可靠性设计.8 第三章附图 9名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 9 页 -第一章概述第二章1.1 前言随着电网容量的增大，大型机组在电站中日益增多，为了提高大型电站的热效率、节约能源，采用汽轮机代替电动机驱动锅炉给水泵是有效的措施之一。八十年代，新华公司在液压调节系统的基础上，研制生产了MEH-I型锅炉给水泵汽轮机电液控制系统，并在全国大型火力发电站中应用，效果良好。进入九十年代，随着自动控制技术的突飞猛进及网络的发展，电厂的自动化水平也越来越高。MEH-IIIA 锅炉给水泵汽轮机数字式电液控制系统，是新华公司MEH-I的升级产品，能与新华公司的DEH-IIIA

3、、BPC-I等实现联网，组成汽机岛控制系统。由于汽机岛各控制部分采用相同的硬件，简化了电厂的运行维护，更可提高整个控制系统的安全及稳定性。MEH-IIIA 能够接受机炉协调控制系统的指令，对小汽轮机进行大范围转速闭环控制，有方便灵活的组态功能，并可与电厂其它控制系统联网、信息共享。1.2 MEH-IIIA 控制系统简介MEH 的控制系统图见附图一。锅炉给水泵汽轮机是用于驱动大型电站锅炉给水泵，以满足锅炉给水的要求。驱动汽轮机的蒸汽来自两路汽源，一路是锅炉的高压汽源，另一路是主汽轮机的抽汽，即抽汽汽源。在每路上设有主汽阀和调节汽阀各一个。当主汽轮机在25负荷以下时，由于抽汽压力太低，故全部用高压

4、汽源，由高压调节阀HPGV 来控制进入汽轮机的蒸汽流量，从而改变汽轮机的转速，控制给水泵的出水流量来满足锅炉给水量要求。主汽轮机负荷达到 25至40时，由高压汽源和抽汽汽源同时供汽，主要由高压调节阀控制，低压调节阀 LPGV 基本上全开。在 40负荷以上时，全部用抽汽汽源，由低压调节阀控制汽轮机的转速。MEH-IIIA 控制系统的主要任务是通过控制汽轮机的转速来控制锅炉的给水流量。它由控制器机柜、操作盘、液压机构等部件组成。MEH-IIIA 控制系统有三种运行方式：方式 1：锅炉自动-根据机炉协调控制系统CCS 来的给水流量要求信号来控制汽轮机的转速。方式 2：转速自动-根据操作员给出的转速定

5、值信号来控制汽轮机的转速。方式 3：手动-根据操作员操作调节阀阀位增加或减少按钮直接操作调节阀开度控制汽轮机的转速，此时转速为开环控制。三种运行方式的切换是由MEH-IIIA 操作盘和软件实现的。操作盘指示灯显示MEH-IIIA 所处的运行方式。MEH-IIIA 还具有超速保护和试验的功能，当汽轮机转速达额定转速的 110时，能自动关闭主汽阀和调节汽阀，以确保汽轮机的安全运行。第二章锅炉给水泵汽轮机MEH-IIIA 控制系统2.1 MEH控制系统的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 9 页 -原理说明MEH-IIIA 是单回路闭环控制系统。主要用于控制给水泵汽轮机的转

6、速，其控制原理见MEH-IIIA 控制系统方块图（附图二）。MEH-IIIA 控制系统由以下几个环节组成：给定部分、反馈部分、调节器、执行机构、机组对象等。2.1.1 给定部分(1)给定方式：操作员给定，CCS 遥控给定(2)给定内容：转速给定值(3)给定回路:2.1.2 反馈部分(1)转速检测每台给水泵汽轮机有三个测速回路，三路转速由MCP 板置换成数字信号，在计算机（DPU）内三取一后进入控制回路。(2)开关量输入/输出开关量输入/输出都经过隔离。输入和输出开关量都是常开、无源触点，闭合有效。(3)伺服控制回路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 9 页 -阀门伺服

7、控制回路原理如下：每一阀门有一个伺服回路控制卡（VCC），共 2块，分别控制汽轮机高压调节阀及低压调节阀。2.1.3 调节器及控制对象调节器为 PI 调节器，单回路。调节器输出通过VCC 卡控制汽轮机调节阀，从而调整转速。2.2 MEH-IIIA 控制系统的功能说明2.2.1 功能*锅炉给水量自动控制*给水泵汽轮机转速自动控制*调节阀阀位控制*正常运行操作和监视*超速保护和试验*与DEH IIIA 联网，在 DEH IIIA 操作员站上操作 MEH-IIIA，并进行故障追忆及打印。2.2.2 控制方式及切换2.2.2.1 锅炉自动控制方式MEH-IIIA 控制系统将锅炉协调控制系统CCS 给出

8、的 420mA 给水量要求信号转换成转速定值信号(通常 4mA 对应 3100PM，20mA 对应5700R/MIN，成线性关系。也可根据不同的机组情况来设定对应关系)，通过转速闭环回路控制汽轮机的转速。转速变化率限制在1000r/min。2.2.2.2 转速自动控制方式通过操作员给出的转速定值信号，转速闭环回路控制汽轮机的转速，使汽轮机的转速随转速定值信号而变化。在稳定工况下，汽轮机实际转速与转速定值是相等的。其控制范围为 600r/min 至超速保护动作时的最大转速（额定转速的 120）。当按下转速增加或转速减少按钮时，转速定值的变化率为200r/min，连续按下 10秒钟后，定值的变化率

9、为2000r/min。2.2.2.3 手动控制方式按操作盘上的阀位增加或阀位减少带灯按钮，直接控制高压和低压调节阀的开度来保持或改变汽轮机的转速。正常情况下其转速控制范围为600r/min 以下，但需要时，0120范围都可用，是MEH-IIIA 的后备操作方式。2.2.2.4 三种控制方式的切换名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 9 页 -汽轮机刚启动（转速低于600r/min 或某一设定值）或脱扣后再复位，及控制器机柜电源刚合上时，控制器总处于手动方式。按操作盘上的阀位增加按钮，使调节阀开启，汽轮机升速，汽轮机转速由四位数字转速显示器指示。当转速大于600r/min

10、 时按“转速自动”按钮，从手动控制方式切换到转速自动控制方式。按操作盘上的转速增加按钮，使汽轮机继续升速。从手动切换到转速自动方式时，由DPU 通过软件保持阀位开度不变，从而保证无扰切换。在转速自动控制方式下，当汽轮机转速达3100r/min（或某一设定值），超速试验钥匙开关在正常位置，主机接收到CCS 来的“允许锅炉自动投入”的信号后，当CCS 给定与实际转速误差小于设定值（如500r/min）时，可切换至锅炉自动控制方式，由CCS 来的420mA 给水流量信号控制汽轮机的转速。在锅炉自动控制方式下，如果汽轮机的转速超出其控制范围（3100r/min 5750r/min），或超速试验钥匙开关

11、在电气试验或机械试验位置，或CCS 来的“允许锅炉自动投入”信号失去，则软件自动地从锅炉自动切换到转速自动控制方式。由于锅炉给水流量要求信号是转换成转速定值后进入转速闭环控制回路的。因此在任何时候从锅炉自动切换到转速自动不会产生任何扰动。从转速自动切换到锅炉自动时，原转速定值信号和CCS 来的给水流量要求信号不一定相等，MEH-IIIA 将CCS 来的指令信号作为转速目标值，转速定值按设定的速率向目标值逐渐趋近，因此也不会产生扰动。锅炉自动时转速定值变化率限制在1000r/min。在锅炉自动或转速自动控制方式下，或转速定值和汽轮机转速所显示的值相差1000r/min，或汽轮机转速小于600r/

12、min，或按下操作盘上的手动带灯按钮时，通过软件或硬件自动切换到手动控制方式，此时汽轮机阀位保持不变，仍维持原来的转速。手动跟踪自动由VCC 卡实现。以上所列具体数值仅是常规的数值，具体项目可能有变，参见工程要求或组态。2.2.3 汽机脱扣和复位当汽轮机发生异常工况，需要紧急停机时，可以在操作盘上按下汽机脱扣带灯按钮，或在就地盘上按下汽机脱扣按钮来实现。脱扣动作使所有调节阀和主汽阀全部关闭，控制器自动切到手动控制方式，使汽轮机转速降至600r/min 以下直到盘车转速。当汽轮机允许复位时，按下操作盘上的汽机复位按钮汽轮机就可以复位，此时控制器在手动控制方式下，按HPSV 开，LPSV 开，使主

13、汽阀开启，再按阀位增加，使调节汽阀开启，汽轮机升速。如切到转速自动的条件满足，按转速自动按钮就切换到转速自动控制方式。2.2.4 超速保护和试验2.2.4.1 正常超速保护在操作盘上有一超速试验选择按扭，选择“正常”位置时，控制器即承担正常超速保护的功能。当汽轮机转速达110N，即6325R/MIN时，MEH-IIIA 发出超速保护信号至名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 9 页 -小机保护装置，使主汽阀和调节汽阀全部关闭，汽机脱扣。在小机保护装置中，也设有110N 超速保护功能。另外，当小机转速达到机械超速保护的设定值时，机械超速保护动作，也能使小汽机脱扣。如上述信

14、号全部发生故障，汽轮机转速达 120N 时，MEH-IIIA 另一信号使汽机脱扣，还可以在操作盘上按汽机脱扣按钮使汽机脱扣。这样就保证使汽轮机转速不会超过最大极限转速 120N，以满足汽轮机安全运行的要求。2.2.4.2 电气超速保护试验在操作盘上超速试验选择按扭，选择“电气”位置时，运行方式切换到转速自动控制方式。用转速增加按钮使汽轮机升速，直到电气超速保护动作，汽机脱扣。在试验过程中，需要就地盘上操作机械超速保护闭锁阀，使机械超速保护动作被隔离。一次试验后，按照汽轮机复位的操作步骤，使汽机复位到正常工况，才可进行第二次试验。试验结束超速试验选择按扭应选择“正常”，机械超速闭锁阀复位。2.2

15、.4.3 机械超速保护试验在操作盘上超速试验选择按扭，选择“机械”位置时，运行方式切换到转速自动控制方式。机械超速试验指示灯亮，MEH-IIIA 110 N 动作信号被隔离。用转速增加按钮使汽轮机升速，直到机械超速保护动作，汽机脱扣。一次试验后，按照汽轮机复位的操作步骤，使汽机复位到正常工况，才可进行第二次试验。试验结束超速试验选择按扭，应选择“正常”按扭，电超速隔离指示灯灭。2.2.5 操作盘的功能和接口MEH-IIIA 操作盘分为硬手操盘及软手操盘，均可独立完成对控制系统的操作。MEH-IIIA 控制器硬手操盘盘面布置见附图三。硬手操盘上装有2个数字显示表，分别显示转速定值及实际转速；1个

16、钥匙开关，可进行电超速保护试验及机械超速保护试验；2个阀位指示表分别显示HPGV 及LPGV 的实际开度；22个状态指示灯中，12个带灯按钮用于主汽门开和试验、状态方式切换、脱扣、挂闸等基本操作。MEH-IIIA 硬手操盘与控制柜的联接为硬接线。在MEH-IIIA 与DEH-IIIA 联网的情况下，MEH-IIIA 的硬手操盘可以大为简化，仅起一个后备硬手操的作用，如图四，手操器上可显示转速与线位，所有操作均可在DEH 的CRT上进行。只有当 MEH-IIIA 的DPU 有故障时，才需在硬手操器上进行操作。2.2.6 仿真器利用仿真器，可使实物系统数学模型化。在厂内联调及功能试验时，使控制系统

17、构成闭环，便于静态及动态调试及故障检测。亦可在厂内及现场培训操作人员。2.2.7 传感器和执行机构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 9 页 -(1)转速传感器有转速传感器A、B和C共3只（如只有 2只，则采用 2块MCP 板，2路转速高选），采用磁性转速传感器。测速齿轮的齿数为37齿（或 30齿等）。(2)位移传感器每个伺服阀油动机执行机构配一对位移传感器（LVDT），典型配置为：高压调节阀LVDT，阀位行程范围0110MM，低压调节阀LVDT，阀位行程范围0150MM。2.2.8 控制器性能指标*闭环转速控制范围600R/MIN-6325R/MIN，即10N 11

18、0N，（010N 为开环）*转速控制精度0.1 N*转速定值精度0.1 N*静态特性死区 0.1 N*动态特性汽轮机转速跟踪转速定值瞬态差值小于2N。2.3 MEH-IIIA 控制系统的硬件配置MEH-IIIA 系统装配图和硬件配置图如附图五、六所示。每套 MEH-IIIA 可用于控制电厂2台50给水泵汽轮机。每台小机的硬件独立自成系统。共有 01柜、02柜二个柜子及 2个操作盘组成。01柜为 A、B小机控制柜，02柜为 A、B小机端子柜，(其正面为 A小机端子，背面为B小机端子)。操作盘 A为A小机操作盘，操作盘B为B小机操作盘。控制柜主要由开关电源、DPU 及I/O 卡件等组成。2.3.1

19、 开关电源每个控制柜配备12V，5V与24V开关电源各 2个，用于 MEH-IIIA DPU与I/O 卡件及端子板的供电，电源均为1:1 冗余电源。2.3.2 DPUDPU 为MEH-IIIA 控制系统的主机部分，给水泵汽轮机的控制软件都装在DPU 内，通过PDEX344 卡与 BC 联接，实现对下位机的通讯及控制。同时通过网络接口卡实现DPU 联网。冗余的 DPU，互为备用，可无扰切换。每个 DPU 有2块PDEX344 卡，双回路控制以提高系统可靠性。2.3.3 操作盘MEH-IIIA 操作盘共有 2个，分别用于两台给水泵汽轮机的启停及运行操作。操作盘与MEH-IIIA 控制柜间由硬接线连

20、接，以保证双机故障情况下，可通过硬手操进行操作。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 9 页 -提高了安全及可靠性。2.3.4 I/O卡件箱与 I/O 卡每台小机配置一个I/O 卡件箱，卡件主要包括MCP 卡、BC 卡、VCC 卡各 2块，LC 卡、AO卡、DI卡及DO 卡各1块。具体配置见各项目。(1)MCP卡-测速卡主要用于 MEH-IIIA 的测速，把现场测速传感器来的脉冲信号转换成数字信号后，由BC 卡与上位机通讯，把实际转速信号送至DPU。MCP 卡有 3块，分别为转速通道A、B和C。(2)VCC 卡-阀门控制卡主要用于控制调门的开度。自动控制方式时，VCC

21、卡接受 DPU 来的指令，调节调门的开度；手动控制方式时，通过阀位增/减直接控制阀门。VCC 卡的输入信号主要有：手动、挂闸、脱扣、阀位增/减开关量、LVDT 反馈信号。输出信号主要有：伺服阀线圈指令信号。VCC 卡有两块，一块控制HPGV，一块控制 LPGV。对于 420mA 驱动的伺服阀，可以用LC 卡来替代 VCC 卡，进行伺服系统的控制。(3)LC 卡-过程控制卡主要用于与 CCS、DAS 的接口，其输入信号有：CCS 允许投开关量信号、CCS 给水流量要求信号。输出信号有：转速定值及转速实际值、锅炉自动开关量。(4)AO 卡-模拟量输出卡（根据需要配置，与DEH 联网时不需要）主要用

22、于把测速卡测得的转速信号及转速定值信号转换成05V模拟量后送至操作盘、数字显示表，进行转速定值、实际转速显示。(5)DI卡-开关量输入卡主要用于现场开关量信号的输入及操作盘操作按钮信号的输入。现场输入信号主要有：主汽门、调门的开关信号、已脱扣及挂闸信号等。(6)DO 卡-开关量输出卡主要用于脱扣、挂闸、主汽门开及主汽门试验的开关量输出，输出信号经滤波器隔离为无源触点。(7)BC 卡-站控制卡主要用于对 I/O 其它卡件的管理，与DPU344 卡通讯，把主机信号送至I/O 卡，并把现场的开关量状态信号反馈至DPU。BC 卡有2块，1块主控，1块跟踪，组成冗余I/O 网。2.4 MEH-IIIA

23、控制系统的软件配置MEH-IIIA 软件主要包括工程师站软件包和操作员站软件包。操作员站软件工作于MS-Windows 多任务操作系统下，它包含通讯驱动、显示、打印、操作处理、记录等软件模块。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 9 页 -工程师站软件工作于MS-Windows 多任务操作系统下，通过通讯网络与被组态节点联系，它包含如下软件：(1)离线图形生成软件用GUI方式，生成用户所需的所有图形。用户可用磁盘拷贝入操作员站，或通过网络传送到操作员站。(2)报表生成工具用文本方式生成报表。(3)组态软件用文本或图形方式进行组态及组态修改。工程师站组态完成后，可在线或离

24、线将组态下装到有关的DPU 中，DPU即按新的组态进行控制。同时组态算法会自动存入DPU 中，不会丢失，也无需多次下装。通过工程师站可以看到 MEH-IIIA 内部的所有实时点及内部状态，从而可方便地进行系统诊断与调试/维护。2.5 MEH-IIIA 控制系统的可靠性设计2.5.1 双机冗余MEH-IIIA 系统采用双 DPU 控制运行，双机容错软件设计，使双机DPU 互为备用，自动无扰切换。2.5.2 测速回路三取二2.5.3 LVDT 双路高选2.5.4 VCC 卡指令双线圈，并联输出2.5.5 双路独立交流 220V电源供电2.5.6 直流电源二路冗余2.5.7 双路数据通讯2.5.8 系统自检，硬件自复位功能，在线维修功能第三章附图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 9 页 -