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1、汽轮机自动控制主 讲：王 超单 位：山东电力研究院时 间：二 00 二年三月敬请大家批评指正，谢谢！内容提要 DEH系统的组成 DEH系统的功能 DEH 数字控制器 高压主汽门控制系统 高压调门控制系统 中压调门控制系统概论汽轮机是电厂中三大主设备之一，在高温高压下高速旋转，完成 热能到机械能的转换，然后再带动发电机旋转产生电能。供电质量标 准主要有两个:频率和电压。两者和汽轮机的转速都有一定的关系， 但发电机的电压除了和转速有关外，还可以通过调整发电机的激磁电 流进行调节。而供电频率则单值取决于汽轮机的转速：f nPHz60n:汽轮发电机的转速P：发电机的电极对数。对具有一对电极，转速为30
2、00r/min的发电机组，频率为50Hz。通常要求电网周波的变动小于。为了维持电网频率，要求汽轮机的转速稳定在额定转速附近，为 了达到此要求，汽轮机必须配备可靠的自动控制装置。汽轮机发展经历了三个阶段：机械液压式控制系统（MHC）f模拟式电液控制系统（AHC）f数字式 电液控制系统（DEH： Digitai Electro-Hydraulic control system）MHC：根据汽轮机的转速信号，控制油动机行程，确定调节阀的开度,以调节汽轮机的功率，这种调节系统只根据转速信号确定调节阀的开 度，只有在新汽参数、排汽压力，以及其他运行条件不变的条件下， 才能保证转速与功率有一一对应关系调速
3、系统的不可抗内扰性。AHC：为了克服MHC的缺点，20世纪60年代，调节系统改为根据转 速和功率进行调节，这种调节系统称为功频调节。信号的运算处理部 分利用电子技术，而调节系统最后的执行部分，需要力量大，动作快， 亦即是功率要求很大，目前，尚不能由电子、电气或电磁等方法来完 成，故仍保留油动机作为执行机构，使得系统中电液并存，故称电液 调节。DEH：由于计算机的发展感到模拟量运算处理等不方便，故又将模拟 量改换数字量来运算处理：数字式电液控制系统第一节 DEH 系统的组成及功能一、DEH 系统的组成1、DEH 控制柜：整个系统配置4个机柜，在WDPF数据高速公路上挂有4个站， 分别用来完成OA
4、 （操作员自动）、OPC（超速保护）、RSM （热应力计算）、 ATC （自动汽轮机控制）等功能；2、操作员接口：包括两台CRT及触摸式面版，另外还有手操面版；3、进汽阀门的伺服执行机构:高、中压主汽门及调门油动机；4、高压液力控制系统：一方面为机组的各阀门油动机提供压力油，将电信号转换成液 压信号调整阀门开度，同时，它又通过节流孔进入自动跳闸母管，在 AST （自动紧急停机）电磁阀和隔膜阀关闭的情况下，建立自动跳闸 母管油压；5、润滑系统及相关的机械液力紧急跳闸系统。DEH 控制器原则性系统框图DEH 控制器其功能环节主要有给定部分、反馈部分、调节器、执行机构、机组对象等。1、给定部分：给定
5、方式：操作员给定、ATC给定、遥控给定（CCS、AS、RB）给定内容：转速、目标值和速率 运算回路：遥控给定目标ATC或操作员给定目标升/降负荷率 升/降速率选择 按时间积分给定值REFDM2、检测及 A/D 转换 模拟量检测和转换：基本参数：转速、功率、调节级压力、主汽压、中压排汽压力测量环节：开关量输入、输出：基本控制开关量：挂闸、并网等输入输出继电器（大型）3、伺服控制回路：工作原理：DEH输出信号到VCC （伺服回路控制卡）经函数变换（凸轮特性）转换为阀伐油动机。油动机位移经LVDT （线形差动变换器），当二者相等时，油动机稳定在某-二、DEH三、系统的功能1、机组转速的自动控制（1）
6、高压缸启动方式TV控制转速至2900rpm-切换至GV控制，升速至3000 rpm-由GV 控制，并网、带负荷；在整个过程中RV、IV处于全开状态。阀门冲转前0 至 2900 rpm伐切换（2900 rpm）2900 至 3000rpmTV全关控制控制一全开全开GV全关全开全开一控制控制IV全关全开全开全开（2）中压缸启动方式RV、GV全开，TV全关，由IV控制转速至2600 rpm-切换至TV控制, 到2900rpm （IV仍参与调节）一切换至GV控制，升速至3000 rpm由GV、IV共同控制一并网、约35%额定负荷，IV全开，由GV控制负荷。转速控制原理框图2、机组负荷的自动控制（1）运
7、行人员自动控制方式（0A）运行人员通过操作盘输入机组目标负荷及变负荷率，DEH控制器完成 调节变量的计算与处理，从而实现变负荷。（2）远方遥控方式CCS、ADS通过遥控接口接受改变负荷的指令，遥控指令来自ADS或CCS。（3）自动汽轮机控制方式（ATC） 在负荷控制阶段，自动汽轮机控制方式可在线监视汽机状态，还可与 上述方式组成联合控制方式： OA-ATC联合方式。运行人员通过操作盘输入机组目标负荷及变负 荷率，ATC程序将从下述速率中选择最小的速率作为机组实际变负 荷率，即：由ATC软件计算转子应力所决定的最佳速率机组限制的变负荷率 运行人员输入的变负荷率 ATC-遥控联合控制方式，同上述控
8、制方式类似，只是运行人员选择 的变负荷率被遥控源要求的负荷率所代替。OA、ATC、CCS、ADS、PLANT、TPC、RUNBACK设定值形成 控制模式识别与负荷控制原理框图方式WSMWIMP说明伐位控制OUTOUTOUT阀门位置给定控制定功率运行OUTINOUT功频运行INININ参与电网一次调频纯转速调节INOUTOUT3、机组的自动监视与控制汽机的自动监视与控制，将由ATC软件包完成，它由两个任务级 程序和17个子程序组成。在这种运行方式下，ATC程序将监视各种 参数并给出相应信息以协助运行人员调节汽轮机，同时它还连续进行 应变计算以使运行人员得知转子的温度变化，运行人员将协调蒸汽与 金
9、属部件温度，设定给定值，选择转速及变化率，确定暖机要求 ， 以及采取其它必须的步骤使汽机达到额定转速及负荷。4、机组的自动保护（1）OPC超速保护OPC 超速保护由中压调节阀门快关功能（ CIV ） 、负荷下跌预测功能 （LDA）和超速控制功能三部分组成。中压调节阀门快关功能（CIV）：在电力系统故障出现部分甩负荷时， 快关中压调节阀门，延迟至1秒后再开启，以便在部分甩负荷瞬间维 护电力系统稳定；负荷下跌预测功能（LDA）：发电机主开关跳闸而汽机仍带30%以上负 荷时，及时关闭高、中压调节阀门，以防止汽机超速而导致危急保安 器动作；超速控制功能：当机组在非 OPC 测试情况下出现转速高于 10
10、3%额定 转速时，将高、中压调节阀门关闭，并将负荷控制改为转速控制，由 高压调节阀门来控制汽机转速，同时根据转速来调整中压调节阀门， 逐步将积聚在再热器中的蒸汽排出。注：实际运行中，CIV功能实现不了，中调门快关后，需要5至6秒 才能打开，不符合快关要求，另外，单关中压调门，高压调门不关造 成主机进汽的不平衡而引起轴向推力变化，有可能损坏推力瓦，基于 这些情况，一般机组的 CIV 都封死。（2）危急遮断控制装置条件：凝汽器真空低、轴承油压低、推力轴承磨损、EH油压低、机组 110%超速（3）机械超速和手动脱扣机组转速超过110%的额定值运行人员要求停机注：该值不定，一般范围在 110%左右。第
11、二节 DEH 数字控制系统一、DEH 数字控制器1、硬件部分由控制机柜和 CRT 图象站两大部分组成。2、 软件部分（1）设定值的处理由中央处理单元 CPU 来计算。在主汽压控制投入运行的情况下，如果主汽门压力低于某一设定 值时，只要这时调节阀门开度大于全量程的 20%，DEH 控制系统就会 按规定的速率去降低设定值，使控制系统去关小调节阀门，直至主汽 门压力升至等于设定值或调节阀门被关小至全量程20%的开度为止。 主汽门压力控制是一项保护功能，它跨越了其它所有的控制方式，无 论在DEH控制系统投入自动或切除情况下，只要这项功能是投入运行 的，数字系统总是优先按它的要求来设置设定值。当出现外部
12、原因使设定值快速返回时，DEH控制系统根据预定的 速率或外部选定的速率降低设定值，直至负荷达到规定值为止，当 DEH 系统处于手操方式时，自动控制功能切除，数字系统的控制输出 跟踪手操系统，使自动系统输出的阀门要求信号始终与手操系统输出 的要求信号相等，一旦从手操切换到自动时，可实现无扰切换；假如 DEH系统处于运行人员自动方式，运行人员给出设定值要求极其变化 率，按“go”按钮后，DEH系统就按这一预先选定的速率变化到设定值设定值的计算程序2）设定值与反馈值的比较调节阀门开度指令程序（3）阀门管理程序 大型汽轮机调节阀门的控制方式有节流调节和喷嘴调节两种控制 方式。节流调节控制方式是指所有的
13、调节阀门接受同一个阀门控制信 号，同时开大或关小，来实现机组的转速或功率控制，这种控制方式 又称为全弧度进汽方式。喷嘴调节控制方式是随着机组负荷的逐个开启或关闭调节阀门， 阀门开启的个数正比于机组所带的负荷量，开启的顺序要尽量减少由 于节流引起的损失，以使部分负荷时有尽可能高的运行效率，这种控 制方式又称为部分弧度进汽方式。特点：节流调节热应力小，但节流损失大； 喷嘴调节节流损失小，但热应力大。二、高压主汽阀门控制系统高压主汽阀门的作用，其一是协助汽轮机的启动，在机组冷态启动时，TV承担将机组由盘车转速升到2900rpm的任务，热态启动时， TV 承担将 IV 控制的最大转速 2600rpm
14、升到 2900rpm 的任务，在 TV 控制机组转速升到 2900rpm 后，都将执行 TV 到 GV 的切换，然后 TV 全开，由 GV 控制机组升速、并网和带负荷运行；其二是在机组出现 异常工况时，短时间内将迅速关闭TV,切断锅炉向汽机供汽，以保护机组免遭破坏。1、高压主汽阀门控制的工作方式机组处于高压主汽阀控制时，DEH系统有两种工作方式，即自动 方式和手操方式。送至主汽阀门伺服回路的信号，除TV控制信号外，还有主汽阀 门关闭偏置信号（TV BIAS）和主汽阀门测试信号（TV TEST），这三 个信号相加后作为阀门位置信号，TV TEST信号由数字系统产生，通 过模拟系统的数模转换器送至伺服回路，测
