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控制系统的可靠性设计 8
第三章 附图 9
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、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
阀门伺服控制回路原理如下：
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给出的4－20mA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，0～120％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
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4－20mA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/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110％N，即6325R/MIN时，MEH-IIIA发出超速保护信号至小机保护装置，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110％N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。
如上述信号全部发生故障，汽轮机转速达120％N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120％N，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。
2.2.4.3 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
(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0～110MM，低压调节阀LVDT，阀位行程范围0～150MM。
2.2.8 控制器性能指标
*闭环转速控制范围 600R/MIN-6325R/MIN，即10％N～110％N，（0～10％ N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2％N。
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 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 DPU
DPU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接，以保证双机故障情况下，可通过硬手操进行操作。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4～20mA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）
主要用于把测速卡测得的转速信号及转速定值信号转换成0～5V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。
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
