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1、第一节 概述,DEH简介,汽轮机自动调节系统的发展历程： 机械液压式调节系统（MHC）：早期的汽轮机调节系统是由离心飞锤（或旋转阻尼）、杠杆、凸轮等机械部件和错油门、油动机等液压部件构成的，称为机械液压式调节系统（Mechanical Hydraulic Control System,MHC）,简称液调。 模拟电调系统（AEH）：在此之前还有过电液并存的系统，随着电气元件的可靠性的提高，20世纪50年代中期，出现了不依靠机械液压式调节系统做后备的纯电调系统，开始采用的纯电调系统是由模拟电路组成，称为模拟式电气液压调节系统(Analog Electric Hydraulic Control sy
2、stem,AEH),简称模拟电调。 数字电调系统（DEH）：随着计算机技术的发展及其在自动化领域中的应用， 20世纪80年代，出现了以数字计算机为基础的数字式电气液压控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System,DEH）,简称数字电调。,汽轮机调节系统特性 汽轮机调节系统的任务是对汽轮机的转速、负荷进行调节，同时还应参与电网的一次调频，而且要求静态和动态调节具有足够的稳定性。 速度变动率（也称转速不等率）代表汽轮机的静态调速特性，是汽轮机调节过程中一个重要参数，它是指汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差，与汽轮机额定转速
3、之比，即,对并列运行的机组，当外界负荷变化时，速度变动率小的机组负荷变动百分数大；而速度变动率大的机组负荷变化百分数小。因此，对于不同性质的机组应有不同的速度变动率,承担尖峰及变动负荷的机组,其速度变动率应较小些，取为34%；带基本负荷的机组，则速度变动率应大些，取46%，以便在电网频率变化时，仍尽量保持基本负荷不变。然而，随着电网容量的增大以及电网负荷峰谷差的扩大,大容量机组也需参加一次调频,故速度变动率已趋于选较小值。,当汽轮机参与电网一次调频时，通常设定在4.55.5之间。一般希望将设计成连续可调，即视运行情况可进行调整。 在机组处于空负荷区段以及额定负荷区段，取大一些，在中间负荷区段，
4、可取相对小一些。在空负荷区段速度变动率取大一些，目的是为了提高机组在空负荷时的稳定性，以便机组顺利并网；在额定负荷区段，速度变动率取大一些，可使机组在经济负荷运行时稳定性较好。 也不能太大，以免动态过程发生严重超速。,迟缓率,在调速系统调节过程中,存在着迟缓现象,使得调速系统的静态特性线不再是一根,而是一条带状区域。通常用迟缓率来表示迟缓程度的大小：,迟缓率表示在一定功率下，上行特性线与下行特性线之间的转速差n与额定转速n0之比的百分数。显然，迟缓率越大，则迟缓现象越严重。 希望迟缓率越小越好。国际电工委员会建议大功率汽轮机调节系统的迟缓率0.06。,同步器,用途 (1)在单机运行时，使用同步
5、器可以保证机组在任何负荷下保持转速不变。 (2)在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷，调整电网频率，以维持电网周波稳定二次调频。 (3)在机组并网前，用同步器可改变汽轮机的进汽量来调整汽轮机的转速，使发电机与电网同步并列。正由于有此用途，故称其为同步器。,一次调频与二次调频概念,(1)一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，而二次调频要靠同步器人为地进行； (2)并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不可能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度； (3)一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求
6、平衡，暂时由一次调频来维持电网周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后,一次调频作用便消失。,第二节,DEH的基本原理,为了实现机炉协调控制，要求机、炉、电及与之有关的各工作系统在工况变化时，有及时、准确的监测手段，并迅速地发出相应的指令，使机、炉、电及有关系统能在新的工况下，协调、稳定地工作。采用电液调节方式是达到上述要求的最有效方法。 汽轮机的数字电液控制系统（DEHC是Digital Electro-Hydraulic Control System 的缩写）是采用电子元件和电气设备对机、炉、电及其有关的各工作系统的状态进行监视，以数字的方式传递信号、计算机分析判断、发
7、出（电气的）控制指令，然后通过电液转换器（伺服阀、伺服放大器）将电气指令信号转换为液压执行机构能够执行的液压信号，达到完成控制操作的目的。 不同机组的数字电液控制系统的构成和具体控制逻辑略有不同，但总的要求是基本相同的，那就是应具备监视、保安、控制、调节的各项功能。,DEH系统基本控制原理,再热汽轮机DEH系统的调节原理图，图中的输出是转速，外扰是负荷变化R，内扰是蒸汽压力p，n 和P分别由转速和功率给定。调节对象考虑了调节级压力特性、发电机功率特性和电网特性，与此相关，设置了调节级压力、机组功率和转速三种反馈信号。 由伺服放大器、电液伺服阀、油动机及其线性位移变送器(LVDT)组成的伺服系统
8、，承担功率放大、电液转换和改变阀门位置的任务；调节汽门则因位移而改变进汽量，执行对机组控制的任务。 该系统为串级PI控制系统，调节运算是由数字部分完成。系统由内回路和外回路组成，内回路促进调节过程的快速性，外回路则保证了输出严格等于给定值。PI调节中的比例环节对调节偏差信号迅速放大，积分环节保证了消除系统的静差，是一种无差控制系统。,（1）电子控制器：主要包括数字计算机、混合数模插件、接口和电源设备等，均集中布置在DEH控制柜内，主要用于给定、接受反馈信号、逻辑运算和发出指令进行控制等。 （2）操作系统：主要设置有操作盘，图像站的显示器和打印机等，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等
9、服务。 （3）油系统：本机高压控制油与润滑油分开。高压油(EH系统)为调节系统提供控制与动力用油，系统设有油泵2台，1台工作，l台备用，供油油压维持在恒定值16MPa，它接受调节器或操作盘来的指令进行控制。润滑油泵由主机拖动，为润滑系统提供0.55MPa的汽轮机油。 （4）执行机构：主要由伺服放大器、电液转换器和具有快关、隔离和逆止装置的单侧油动机组成，负责带动高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽阀、中压调节汽阀。 （5）保护系统：设有电磁阀用于超速时关闭高、中压调节汽阀和严重超速(110n0)、轴承油压低、EH油压低、推力轴承磨损过大、凝汽器真空过低等情况下危急遮断和手动停机之用。 （6）为控
10、制和监督服务用的测量元件是必不可少的，如机组转速、蒸汽压力、发电机功率、主汽压力传感器以及汽轮机自动程序控制(ATC)所需要的测量值等。,DEH调节系统组成,第三节,DEH的基本功能,DEH的基本功能,控制功能： 正常控制：转速控制、过临界、功率控制、抽汽压力控制 保护功能：高负荷限制、主汽压力降低限制、真空降低负荷限制、OPC超速保护控制，机组甩负荷转速超过103Ne %时，自动关调门2秒钟，再维持机组空载运行；转速超过110Ne%时，打闸 实验功能： 调门严密性实验、主汽门活动性实验、超速保护实验、仿真试验 人机接口和数据处理功能： 运行参数显示、操作纪录、报警、打印 运行系统画面：设备状
11、态、运行参数趋势图、运行指导,l 汽轮机挂闸/开主汽门 l 自动/手动升速 l 转速闭环控制（冲转/升速/暖机/转速保持/自动冲临界） l 自动/手动同期 l 超速试验（103%、110%和111%112%） l OPC超速保护/AST跳闸保护 l 并网后自动带初负荷 l 闭环控制（发电机功率/调节级压力/主汽压） l 协调控制/AGC方式运行 l 一次调频限制 l 汽压保护/真空低快减负荷（RUNBACK） l 阀门试验（主汽门严密性试验/调节阀活动试验） l 阀门管理 l 手动/自动无扰切换,DEH控制系统保证的技术指标,l 转速控制范围 0-3500rpm，控制精度1rpm l负荷控制范
12、围 0-110%，控制精度1MW l转速不等率 3-6%连续可调 l系统迟缓率 0.06% l甩全负荷转速超调量 7%额定转速 l 油动机全行程快速关闭时间0.15秒 l系统控制运算周期50ms l系统可用率99.9%,升速控制,转速闭环控制是DEH的基本控制功能，其中有转速给定控制逻辑、暖机控制逻辑、临界转速识别与控制逻辑、超速试验控制逻辑等。在升速过程中，DEH将转速给定与测速模件采集到的实际转速进行比较，如果有偏差，转速PI调节器便产生一个阀位指令，电液转换器控制调节汽门开度发生改变，使汽轮机实际转速逐渐与给定值相等，消除转速偏差。 DEH控制系统具有自动和手动两种升速方式。自动升速是指
13、DEH根据高压内缸金属温度自动从冷态、温态、热态或极热态四条升速曲线中选择相应的升速率，并自动确定低速暖机和中速暖机的转速及暖机停留时间，自动冲临界，直到3000rpm定速。手动升速是指运行人员根据经验自行判断机组的温度状态，然后通过操作员站设定目标转速和目标升速率。当运行人员设定的目标转速接近临界转速区时，DEH程序将自动跳过临界区，即运行人员无法将目标转速设定在临界区内。手动升速时低速和中速暖机点及暖机时间由运行人员决定。自动和手动升速可根据需要随时进行切换。 安装了三个测速探头，三路转速测量信号经测速模件内部三选二逻辑处理后，得到DEH所需的转速反馈信号。根据汽轮发电机组的运行规程要求，
14、系统设定了升速暖机点。当汽轮机转速达到暖机转速时，DEH自动发出转速保持指令，使汽轮机转速停留在暖机转速上。暖机时间长短可由运行人员选择。,同期与并网,DEH设有自动同期和手动同期两种方式。自动同期是指DEH接受自动准同期装置发出的转速增减信号，自动改变汽轮机转速，控制机组并网。自动同期方式下，不需要运行人员干预。手动同期是指运行人员通过DEH操作站手动改变机组转速，实现并网。自动同期和手动同期的转速范围都是29703030rpm，如果超过此范围，则同期操作无效。 发电机油开关合闸后，为了防止逆功率运行，DEH自动带初负荷。初负荷设定为额定负荷的3-5，电厂也可根据实际情况进行修改。,超速试验
15、/超速保护,DEH系统设计了三道防止汽轮机超速的措施，即103%超速保护（OPC）、110%电气超速跳闸（AST）和111%112%机械超速跳闸。 103%超速保护是指汽轮机转速超过3090rpm时，OPC电磁阀动作，所有调节阀立刻关闭，保持7秒或转速降低到3060rpm后再重新打开。103%超速保护动作时，只关闭调节阀，主汽门不动，即汽轮机不跳闸。103%超速保护后，汽轮机维持3000rpm。 110%电气超速跳闸是指转速超过3300rpm时，AST电磁阀动作汽轮机跳闸，主汽门、调速器门关闭。 111%112%机械超速跳闸是指转速超过3360rpm时，机械撞击子在离心力的作用下飞出，使保安系
16、统动作汽轮机跳闸，关闭主汽门、调速汽门。 如果将机械超速跳闸转速（111%112%）设置在电气超速跳闸转速（110%）之前，那么电气超速试验将无法进行，因为试验过程中转速在达到电气跳闸点之前撞击子已经动作了。此时，只有将电气超速试验跳闸设定值提前，试验完成后再予以恢复。机械超速跳闸在先或电气超速跳闸在先由电厂根据实际运行情况自行决定。,并网运行,机组并网带初始负荷后，有四种控制方式供运行人员选择：负荷控制、调节级压力控制、主汽压控制和阀位控制，其中阀位控制是缺省的控制方式。 负荷控制方式下，DEH控制系统将根据运行人员设定的目标值及变化率，并综合各功率限制条件及频率修正，给出功率定值，同时DEH将发电机功率作为被调量和反馈信号，实现功率闭环控制。 调节级压力控制方式是以调节级压力即高压调节
