1 概述
保定热电厂＃8机组为100MW等级双抽（工业抽汽、采暖抽汽）机组，该机组锅炉采用东方锅炉厂生产的450T/H循环流化床，汽轮机为上海汽轮机厂生产的CC100-8.83/0.981/0.196型，DCS控制系统、汽轮机数字电液调节系统分别为新华控制工程有限公司的XDPS分散控制系统和DEH-IIIA系统。DEH-IIIA控制系统由计算机控制部分和EH液压部分组成。控制部分主要包括：一对基本控制柜和端子柜，工程师站和操作员站。工程师站、操作员站和控制DPU通过冗余数据高速公路（以太网）相连，手操盘通过硬接线连到阀门控制卡，以便DPU故障时，由手操盘直接控制阀门位置，增加了安全系数。冗余DPU之间的切换、手/自动之间的切换，对系统控制来说均为无扰切换。
在自动情况下，操作员主要通过操作员站进行各种操作，操作指令由操作员站传到控制DPU，由I/O卡执行输出控制，机组状态及结果在CRT上显示。EH液压系统包括供油系统、油管路、油动机、危急保安系统等。机组采用高压抗燃油，油动机采用单侧进油方式，即阀门开启靠压力油，关闭靠弹簧力，以保证阀门可靠关闭。危急保安系统包括OPC电磁阀、AST电磁阀、隔膜阀等。当OPC电磁阀带电时，OPC安全油泄去，紧急关闭所有调节汽门；当AST电磁阀失电时，AST安全油泄掉，同时泄掉OPC安全油，关闭所有阀门，停机。保定热电厂DEH系统控制阀门包括：两个高主门（TV）、四个高调门（GV）、三个中调门（IV）、两个低调门（LV）、一个中抽门（EOV）和一个低抽门（EIV），共计十三个，通过对这些门的控制，来完成汽轮机转速控制、升降负荷、中低压缸抽汽等一系列功能。
2 系统构成及功能
2.1 系统构成
DEH-IIIA汽轮机数字电液控制系统主要由下列部件组成：
2.1.1 DEH控制柜
01柜－－控制计算机A（DPU11）和B（DPU31）。进行逻辑控制与PID运算，以及与下位机进行通讯控制，包括阀门控制卡。11块VCC板接受主机指令或操作员手动指令（通过硬操盘），控制11个可调节汽门；两个抽汽门（EOV、EIV）为4-20ma信号控制的气控门。
02柜－－基本控制模拟量、开关量输入输出端子板。
2.1.2 操作员站
包括：工控机、CRT、打印机、触摸键盘。操作员站进行DEH的控制操作、图象显示、报警、追忆、状态显示等等，是操作员与DEH-IIIA的人机接口。
2.1.3 工程师站
包括：工控机、打印机。通过工程师站对DEH-IIIA进行组态、修改、调节及维护。与操作员站运行相同软件，配置相同，可互为备用。
2.1.4 手操盘
手动操作是DEH的一种后备操作方式，当一对冗余DPU均故障时，可通过手操盘操作阀门来维持运行，等待系统的恢复。也可在操作员站发生故障时，为安全起见，切到手动操作。
2.1.5 液压（EH部分）
● EH供油系统（油箱及油管路）
● 主汽门油动机2只，高压调门油动机4只，中压调门油动机3只，低压调门油动机2只。
● OPC、AST保护系统控制块。
2.2 系统主要功能
DEH-IIIA系统具有自动调节、程序控制、监视、保护等功能，其主要功能如下：
2.2.1 运行方式
DEH-IIIA有三种运行方式：操作员自动操作-主要运行方式；遥控自动方式；手动操作。
2.2.2 负荷控制回路
三种回路控制：功率回路、调节级压力回路和调频回路。
2.2.3 汽机转速控制
汽机挂闸后，调门全开，主汽门全关，由高压主汽门控制转速，转速达2950RPM后，进行阀切换，改由调门控制转速。
2.2.4 自动同期控制
汽机转速达3000RPM后，DEH接受自动同期指令，将汽机控制到同步转速， 准备并网。
2.2.5 协调控制
DEH接受CCS指令，控制汽机负荷，机组处于协调控制方式。
2.2.6 中、低压抽汽控制
机组并网后，DEH在自动方式下且负荷大于30MW时可投中压抽汽，负荷大于60MW时可投低压抽汽。
2.2.7 单/多阀控制
提供阀门管理功能，单阀/多阀切换，进行节流调节和喷咀调节。
2.2.8 阀门试验
可对每个阀门进行在线阀门试验。
2.2.9 OPC控制
具有超速保护功能及可进行超速保护试验。
2.2.10 汽轮机程控启动
在满足自动条件下，且外部测点正确，可选择程控启动方式。
2.2.11 与DAS或DCS系统通讯，实现数据共享。
2.2.12 主汽门、调门严密性试验，检查阀门是否严密。
2.2.13 摩擦检查功能。
3 系统功能调试
3.1 阀门反馈零位调整
DEH对汽轮机的控制主要通过两个主汽门、四个高调门、三个中调门、两个低调门来实现，因此阀门开度要求非常高。每个阀门设计有两路指令和两路反馈，在各阀门指令为零时，调整各阀门反馈为0.002mm。零位调整结束。
3.2 阀门动作迟缓率
基于各阀门的重要性，阀位指令与反馈不仅要跟踪良好，阀门开启过程与关闭过程中同指令条件下反馈不能有大的偏差。在机组启动前对各阀门动作迟缓率进行了测试，测试结果均正常。
3.3 摩擦检查
锅炉点火，主汽温、主汽压满足冲转条件，且盘车投入情况下，操作员选择自动方式，汽机挂闸后，按主汽门控制按钮，再按摩擦检查按钮，摩擦检查灯亮，表明DEH处于摩擦检查方式。DEH自动置目标值到500r/m，进行灯亮并自动冲转升速，升速率为100 r/m。转速升到500 r/m时，DEH置目标值为0，机组惰走，由运行人员进行检查，检查结束后再按摩擦检查按钮，退出"摩擦检查"。试验情况与设计一致，摩擦检查功能正常。
3.4 转速控制
摩擦检查完成后，机组进入升速阶段。自动方式下，汽轮机挂闸，挂闸后，中、低压调门全开，操作员选择"主汽门控制"，高调门全开，设定目标值为600 r/m，按"进行"键，汽机自动进行冲转。DEH内部设定升速率为100 r/m/分，操作员可根据汽机冲转状态设定升速率，升速率最高为300 r/m/分。
转速升到600 r/m，汽轮机进行低速暖机，暖机时间到，设定目标值为2430 r/m ，继续升速。转速到该值后，进行高速暖机，50分钟后，暖机时间到，可继续冲转。操作员设定目标值2950 r/m，汽机在主汽门控制下冲转到2950 r/m。在此过程中，要过临界转速，汽轮机实际转速在临界转速期间，DEH自动设置升速率为500 r/m/分，快速通过临界转速，通过后升速率恢复原来设定数值。
转速达到2950 r/m后，操作员按"高调门控制"按钮，进行主汽门与高调门的阀切换。阀切换后，设置目标值为3000 r/m，升速率为50 r/m/分，汽机在高调门控制下冲转到3000 r/m并稳定，正负偏差2 r/m。冲转过程结束。满足设计及机组工况要求。
3.5 超速试验
汽机转速升至3000 r/m后，可进行超速试验。超速保护试验由超速保护钥匙开关和转速103%、转速110%、机械超速组成。超速保护钥匙开关设置在硬操盘上，分为三挡：试验位、超速保护投入位、超速保护切除位。进行试验前，将钥匙开关置向试验位，即可进行超速试验。
●"103%"试验
当超速保护钥匙开关置向试验位时，且转速通道正常，不投110%和机械超速试验按钮，按下"103%"试验按钮，灯亮，此时DEH控制器允许操作员将目标值设到3100 r/m，目标值设为3100 r/m后，进行，转速继续上升。当实际转速升至3091 r/m时，超速保护动作，所有调门全部关闭，转速下降，同时控制器将目标值自动设为3000 r/m。直至转速降至目标值为止，且系统恢复，调门渐开。DEH设计动作值为3090 r/m，偏差在允许范围内，满足要求。
●"110%"试验
103%试验完成且系统恢复后，进行110%试验。不投103%和机械超速试验按钮，按下"110%"试验按钮，灯亮，此时DEH控制器允许操作员将目标值设到3310 r/m，目标值设为3310 r/m后，进行，转速继续上升。当实际转速升至3299 r/m时，超速保护动作，控制器发出AST信号，主汽门、调门全部关闭，汽机跳闸。DEH设计动作值为3300 r/m，偏差在允许范围内，满足要求。
● 机械超速试验
系统恢复，且转速升至3000 r/m后，进行机械超速试验。不投103%和110%试验按钮，按下"机械超速"试验按钮，灯亮，此时DEH控制器允许操作员将目标值设到3400 r/m，目标值设为3400 r/m后，进行，转速继续上升。当实际转速升至3238 r/m时，机械超速动作，汽机跳闸。系统恢复后，进行第二次机械超速试验，此次动作值为3240 r/m，两次动作偏差2 r/m，经与电厂人员及有关单位协商，基于安全系数更大，机械超速维持现状，合格。
3.6 阀门严密性试验
DEH-IIIA提供了主汽门、高调门关闭是否严密的试验程序。在机组转速3000 r/m，未并网情况下，可进行阀门严密性试验，以检查汽门是否严密。
● 主汽门严密性试验
按下主汽门严密性试验按钮，主汽门全关，调节汽门全开，汽机转速开始下降，最后降到500 r/m，试验合格，DEH程序控制正确。
● 高调门严密性试验
按下高调门严密性试验按钮，主汽门全开，调节汽门全关，汽机转速开始下降，最后降到1942 r/m时，转速不再下降，试验不合格。此为机械问题，DEH程序控制正确。
3.7 负荷控制
DEH系统中负荷控制是三个回路的串级调节系统，通过对调门的控制来调节机组负荷。三个回路为：内环调节级压力回路（IMP）；中环功率调节回路（MW）；外环转速一次调频回路（WS）。机组转速达3000 r/m后，按下"自动同步"按钮，此时可通过同步装置向DEH发出同步增或同步减脉冲，DEH将汽机转速控制到同步转速，即可并网。并网后，带5%左右初负荷。稳定一段时间，首先投入功率回路，升负荷。功率回路控制正确。之后分别试验了调节级压力回路和一次调频回路，均复合设计要求，系统稳定。
3.8 CCS协调控制
机组在满负荷期间，投入了CCS协调控制方式。运行人员按下"遥控"键，灯亮，表示控制装置已投入协调控制方式，并切除DEH的功率、调压回路，由CCS完成闭环控制。CCS发出负荷增、减脉冲信号，DEH系统接收正常，负荷随之增减。此时操作员已无法改变负荷的目标值和变负荷率。当协调控制切除时，DEH自动恢复到"自动"方式运行。经实际验证，此控制方式满足设计要求。
注：CCS发出负荷增、减信号为短脉冲时，每发一次，DEH负荷指令增加一个固定数值；当CCS发出长信号时，在此期间，DEH负荷指令每隔一段时间数值将增加一次，直至CCS信号消失。
3.9 中压抽汽功能
机组并网运行，DEH处于全自动方式，且负荷大于30MW时（小于20MW自动退出），可投入中压抽汽。保电#8机组在工业热网通路正常后，机组满负荷情况下进行了中压抽汽试验。操作员按下"中压抽汽投入"按钮，进入抽汽工况，此时操作员可将中压抽汽门（EOV）设为手动并将其打开，门开后操作员设定抽汽压力目标值，并按下"抽汽压力回路"按钮，抽汽回路投入，中调门渐关，高调门渐开，直至中压缸抽汽压力与目标值一致。经过试验，DEH抽汽功能满足生产要求，与设计相符。
注："中压抽汽投入"按钮未投时，中压抽汽门（EOV）一直保持为自动方式并处于关闭状态，不允许切到手动方式。
3.10 低压抽汽功能
机组并网运行，DEH处于全自动方式，且负荷大于60MW时（小于50MW自动退出），可投入中压抽汽。其逻辑设计与中压抽汽功能相近，所不同的是：低抽投入后，将渐关低压调整门（LV），同时打开低压抽汽门 ，直至低压缸抽汽压力与设定值一致。经过试验，DEH抽汽功能满足生产要求，与设计相符。
3.11 抽汽对负荷的影响
保定电厂#8机组抽汽功能采用以热定电方式，中、低压缸双抽汽回路的投入，势必造成机组负荷波动，产生较大影响。针对此，新华公司在DEH功能设计中，在负荷所需蒸汽流量回路内，加入了抽汽流量对负荷流量的影响值，当抽汽投入时，负荷所需蒸汽流量与实际负荷做功蒸汽流量产生偏差，为了稳定负荷，DEH自动加大高调门开度，增加蒸汽流量，以保持实际负荷与给定负荷的一致。当抽汽量较大时，高调门在全开的情况下仍不能满足负荷需求，此时锅炉给出的蒸汽流量达到饱和，机组实发功率不能满足给定要求，只能以实发功率为准。因此，新华公司DEH的控制，实际已部分实现了双解耦功能，只有在抽汽量较大，锅炉达不到所需蒸汽量的情况下，才在满足抽汽量的同时，以机组实发功率为准的方式运行。
4 系统可靠性设计
4.1 双机容错
DEH-IIIA系统采用冗余DPU配置，系统故障检测和判别由容错系统进行。故障类型包括：电源故障，通讯故障，差值故障，通道检测故障等。主控DPU故障时自动切到备用DPU运行。故障恢复，由操作员确认后升至自动控制运行。如双机均发生故障，则DEH系统自动切到手动方式运行，操作员可通过手操盘维持机组现状或调整阀门开度大小，待DPU恢复后切回自动方式。大大提高了系统的安全性和可靠性。
4.2 三选二逻辑判断
4.2.1 转速：三个测速探头分别进入三块测速板，三路同时进入计算机，机内三选二后进入控制回路。
4.2.2 OPC控制板为三选二系统。
4.2.3 其他重要模拟量为双变送器测量，两个转换器转换，机内二选一。
4.3 并联储备设计
4.3.1 双电源供应：UPS电源和保安电源。
4.3.2 双路直流电源供应，1：1冗余。
4.3.3 OPC电磁阀采用双电磁阀并联系统；AST电磁阀采用4个电磁阀，为串并联结构。
4.3.4 双路数据通讯。
4.4 系统软/硬件抗干扰措施
4.4.1 模拟量输入，用隔离放大器隔离外界的干扰。
4.4.2 开关量输入输出，分别采用继电器隔离和光电隔离。
4.4.3 输入滤波的采用：滤掉突变的各种干扰信号。
5 系统评价
保定热电厂DEH-IIIA系统整体设计较为完善，能充分满足100MW机组汽轮机的各项功能要求，并较好地实现了中、低压双路抽汽功能。机组整体启动和满负荷试运期间，汽轮机冲转、并网、升负荷、带满负荷以及OPC实验等各项功能均达到较高的精度，且系统运行稳定，保护动作正常。实为一套安全稳定的汽轮机数字电液控制系统。