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1、4.1 DEH的组成的组成l 用操作员站用操作员站CRTCRT和打印机监视机组各种参数及其变化趋势。和打印机监视机组各种参数及其变化趋势。l 具有转速控制和负荷控制功能。具有转速控制和负荷控制功能。l 具有主蒸汽压力控制，超速保护，阀门快关等保护功能。具有主蒸汽压力控制，超速保护，阀门快关等保护功能。l 阀门管理功能。阀门管理功能。l 热应力实时计算及按热应力升速和加载的功能。热应力实时计算及按热应力升速和加载的功能。l 软件的模块化和硬件的积木式结构使系统具有极高的灵活性，软件的模块化和硬件的积木式结构使系统具有极高的灵活性， 事故追忆打印功能有利于对事故的实时分析。事故追忆打印功能有利于对
2、事故的实时分析。 第第2 2讲讲 DEH控制系统控制系统的组成及功能的组成及功能 目目前前在在大大型型汽汽轮轮机机控控制制中中已已经经广广泛泛采采用用了了基基于于分分散散控控制制系系统统DCS（Distributed Control System）的的汽汽轮轮机机数数字字电电液液控控制制系系统统DEH（Digital ElectroHydraulic Control System），其其主主要要特特点点如下：如下： 汽轮机数字电液控制系统汽轮机数字电液控制系统DEH主要由主要由6个主要部分组成，其个主要部分组成，其系统组成如下图所示：系统组成如下图所示：1DEH系统组成图系统组成图高速数据高速
3、数据通信公路通信公路2 在上面的在上面的DEH系统组成图中，各功能控制机柜、操作员站、系统组成图中，各功能控制机柜、操作员站、工程师站都通过高速数据通信公路相连，产生的控制信号传送到工程师站都通过高速数据通信公路相连，产生的控制信号传送到各执行机构，由高压抗燃油系统驱动各汽缸进汽阀门分别完成操各执行机构，由高压抗燃油系统驱动各汽缸进汽阀门分别完成操作员自动、超速保护、转子应力监视和汽轮机自启停等功能，下作员自动、超速保护、转子应力监视和汽轮机自启停等功能，下图为图为DEH控制器原则性系统图：控制器原则性系统图： 34.2 DEH系统系统的功能的功能 目前在众多的汽轮机数字电液控制系统中，美国西
4、屋公司以目前在众多的汽轮机数字电液控制系统中，美国西屋公司以DCS为基础的为基础的DEH MODIII汽轮机数字电液控制系统以其功能完汽轮机数字电液控制系统以其功能完善和自动化程度高著称，其系统原理图如下：善和自动化程度高著称，其系统原理图如下： 控制系统的设计原则：控制系统的设计原则：在变工况运行过程中，以尽可能在变工况运行过程中，以尽可能延长延长机组寿命机组寿命，确保其，确保其安全运行安全运行为准则；在稳态运行过程中，以尽可为准则；在稳态运行过程中，以尽可能能提高机组运行经济性提高机组运行经济性并保证机组并保证机组安全运行安全运行为准则。为准则。DEH MODIII 系统原理图系统原理图4
5、u 操作方式操作方式（1 1）手动：手动：完全由运行人员控制汽轮机的启动或负荷运行过程。完全由运行人员控制汽轮机的启动或负荷运行过程。（2 2）操操作作员员自自动动（ OA） ： 在在启启动动升升速速阶阶段段，运运行行人人员员根根据据操操作作 员员 站站 C CR RT T给给出出的的运运行行指指导导，在在控控制制台台上上设设定定转转速速目目标标值值和和升升 速速率率，控控制制汽汽轮轮机机升升速速至至额额定定转转速速并并最最终终并并网网带带初初负负荷荷；在在 并并网网运运行行后后，由由运运行行人人员员输输入入负负荷荷给给定定值值和和升升负负荷荷率率，控控制制 汽轮机输出功率与电网负荷需求相适应
6、。汽轮机输出功率与电网负荷需求相适应。（3 3）汽汽轮轮机机自自启启动动（ ATC） ： 根根据据高高、中中压压缸缸转转子子应应力力计计算算得得 出出的的最最佳佳结结果果，自自动动给给出出转转速速目目标标值值和和升升速速率率，控控制制汽汽轮轮机机 的启动升速与并网过程。的启动升速与并网过程。u 启动方式启动方式（1 1）冷态启动：冷态启动：采用采用BYPASS OFFBYPASS OFF（旁路关闭）方式启动，高压主（旁路关闭）方式启动，高压主 汽阀前压力达到汽阀前压力达到4.2 4.2 MPa，蒸汽温度达到，蒸汽温度达到350350。 （2 2）热态启动：热态启动：采用采用BYPASS ONB
7、YPASS ON（旁路打开）方式启动，再热蒸（旁路打开）方式启动，再热蒸 汽压力汽压力0.60.60.90.9MPa，再热蒸汽温度比中压缸中，再热蒸汽温度比中压缸中 转子第一级处蒸汽温度高转子第一级处蒸汽温度高5050。 5u 运行方式运行方式（1 1）协调运行方式：协调运行方式：DEH只需投入转速反馈回路，接受来自只需投入转速反馈回路，接受来自CCSCCS 的负荷指令控制汽轮机的高压调节阀门（的负荷指令控制汽轮机的高压调节阀门（GVGV）开度。）开度。（2）炉跟机运行方式：炉跟机运行方式：以汽轮机调功率，机组参加一次调频，可以汽轮机调功率，机组参加一次调频，可 以投入主蒸汽压力低保护功能。以
8、投入主蒸汽压力低保护功能。（3）机跟炉运行方式：机跟炉运行方式：由汽轮机维持汽包出口压力或机前压力的由汽轮机维持汽包出口压力或机前压力的 稳定，机组不参加一次调频。稳定，机组不参加一次调频。（4）滑压运行方式：滑压运行方式：高压调节阀门（高压调节阀门（GVGV）开度）开度保持不变，汽轮机保持不变，汽轮机 输出功率随汽包出口主蒸汽压力变化而变化。输出功率随汽包出口主蒸汽压力变化而变化。（5）混合运行方式：混合运行方式：当机组当机组在在30308585负荷时采用滑压运行方负荷时采用滑压运行方 式，其它负荷时采用定压运行方式式，其它负荷时采用定压运行方式。u 阀门管理阀门管理（1 1）单阀方式：单阀
9、方式：所有高压调节阀门（所有高压调节阀门（GVGV）开度保持相同，有利于）开度保持相同，有利于 减少转子热应力，但节流损失较大。减少转子热应力，但节流损失较大。 （2 2）顺序阀方式：顺序阀方式：各高压调节阀门（各高压调节阀门（GVGV）按一定顺序依次开启或）按一定顺序依次开启或 关闭，节流损失较小，但转子热应力较大。关闭，节流损失较小，但转子热应力较大。 6u 主蒸汽压力低保护功能主蒸汽压力低保护功能( (TPC) ) 在主蒸汽压力降低到设定值的在主蒸汽压力降低到设定值的9090时，汽轮机自动关小各调时，汽轮机自动关小各调节阀门，减小机组负荷，直至主蒸汽压力恢复到其设定值，以维节阀门，减小机
10、组负荷，直至主蒸汽压力恢复到其设定值，以维持主蒸汽压力的稳定；持主蒸汽压力的稳定；u 快速减负荷功能快速减负荷功能( (RUN BACK) ) 快速减负荷控制功能是在出现辅机故障，如单个给水泵或单快速减负荷控制功能是在出现辅机故障，如单个给水泵或单侧风机故障时自动投入，侧风机故障时自动投入，DEH控制控制系统将以一定的速率去关小调系统将以一定的速率去关小调节阀门，将负荷迅速减小到节阀门，将负荷迅速减小到5050额定负荷。一旦故障消除，快速额定负荷。一旦故障消除，快速减负荷控制功能将自动退出，恢复到减负荷控制功能将自动退出，恢复到DEH的负荷控制功能。的负荷控制功能。u 汽轮机状态汽轮机状态和和
11、DEH系统的监控功能系统的监控功能 该监控系统在启停和运行过程中对汽轮机和该监控系统在启停和运行过程中对汽轮机和DEH系统的运行系统的运行状态进行实时监控。内容包括操作指示、汽轮机状态显示和状态进行实时监控。内容包括操作指示、汽轮机状态显示和CRT画面、报表打印；对画面、报表打印；对DEH重要通道、电源和内部程序的运行情况重要通道、电源和内部程序的运行情况监视；机组和监视；机组和DEH系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势、故障系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势、故障显示和画面拷贝，以及越限报警和事故追忆等。显示和画面拷贝，以及越限报警和事故追忆等。7u 超速保护功能（超速保护功能（OPC) )（
12、1 1）当转子转速超过当转子转速超过103103额定转速时，额定转速时，OPCOPC电磁阀动作，快速关电磁阀动作，快速关 闭闭GVGV和和IVIV阀门。阀门。（2 2）当主油开关跳闸时，当主油开关跳闸时，OPCOPC电磁阀动作，快速关闭电磁阀动作，快速关闭GVGV和和IVIV阀门。阀门。（3 3）当电网故障时，当电网故障时，OPCOPC迅速关闭汽轮机迅速关闭汽轮机IVIV阀门，瞬时减少动力阀门，瞬时减少动力 不平衡，然后隔一定时间再开启不平衡，然后隔一定时间再开启IVIV阀门。阀门。4.3 DEH控制系统控制系统分析分析（1）转速控制转速控制 由由运行人运行人员给员给出出转转速目速目标值标值和
13、升速率，由和升速率，由给给定定值处值处理程序理程序计计算出算出给给定定值值，通通过调节过调节TV使汽使汽轮轮机升速到机升速到2900r/min，然后，然后进进行行TVGV的切的切换换，最后由，最后由GV控制汽控制汽轮轮机升速到机升速到3000r/min的的额额定定转转速速。控制原理。控制原理见见下下图图： u 阀门活动试验阀门活动试验 为防止各阀门卡涩不能正常启闭，危及机组安全，因此要定为防止各阀门卡涩不能正常启闭，危及机组安全，因此要定期对各阀门的活动性进行试验。期对各阀门的活动性进行试验。 8TVGV切换过程切换过程n=2900r/min9（2）一次调频一次调频 DEH负荷控制系统中的负荷
14、控制系统中的速度反馈回路速度反馈回路（一次调频回路一次调频回路）在机）在机组并网时自动投入，其频率校正原理如下图所示：组并网时自动投入，其频率校正原理如下图所示： 通过改变通过改变放大系数放大系数 K 可以调节机组的可以调节机组的一次调频能一次调频能力力，放大系数放大系数 K 越大，机组的一次调频能力越强。越大，机组的一次调频能力越强。 采用采用“死区死区线性线性限幅限幅”非线性校正函数进行频非线性校正函数进行频率校正，可以消除转速的小幅偏差引起的负荷给定值波率校正，可以消除转速的小幅偏差引起的负荷给定值波动动 10（3）负荷控制负荷控制 在负荷控制中，由于汽轮机被控对象传递函数中的参数随机在
15、负荷控制中，由于汽轮机被控对象传递函数中的参数随机组负荷变化而改变，因此在控制系统中采用了自适应控制技术，组负荷变化而改变，因此在控制系统中采用了自适应控制技术，其原理如下图所示其原理如下图所示： 被控对象被控对象 当当负荷指令负荷指令P0增加时，被控对象的增加时，被控对象的静态放大系数静态放大系数K1减少，因减少，因此在不同负荷下广义被控对象的此在不同负荷下广义被控对象的静态放大系数静态放大系数P0 K1的乘积可以的乘积可以近近似保持不变，从而使控制系统在机组不同负荷下均可以达到最优似保持不变，从而使控制系统在机组不同负荷下均可以达到最优控制品质。控制品质。11（4）速度级压力反馈速度级压力
16、反馈 凝汽式汽轮机的凝汽式汽轮机的速度级压力信号间接反映了汽轮机功率速度级压力信号间接反映了汽轮机功率，在，在汽轮机运行过程中（负荷汽轮机运行过程中（负荷大于大于3030额定负荷额定负荷时），时），速度级压力速度级压力变变化与化与蒸汽流量变化蒸汽流量变化之间的弗留格尔方程可以简化为下式：之间的弗留格尔方程可以简化为下式： 与与电功率信号电功率信号和和转速信号转速信号相比，汽轮机相比，汽轮机速度级压力信号速度级压力信号可以可以快速反映汽轮机功率的变化及蒸汽参数的内部扰动，所以采用快速反映汽轮机功率的变化及蒸汽参数的内部扰动，所以采用速速度级压力信号度级压力信号的速度级压力反馈回路是一的速度级压力
17、反馈回路是一快速回路快速回路，可以起到快，可以起到快速速消除内扰、粗调机组负荷消除内扰、粗调机组负荷的作用。的作用。4.4 DEH控制系统控制系统的操作的操作（1）主要操作功能主要操作功能 DEH控制系统可以采用控制系统可以采用辅助操作盘辅助操作盘（硬手操或后备手操硬手操或后备手操）和）和操作员站操作员站（键盘软操作键盘软操作）两种操作方式。）两种操作方式。12l 汽轮机启动升速控制；汽轮机启动升速控制；l 汽轮机负荷控制；汽轮机负荷控制；l 控制方式选择；控制方式选择；l 阀门切换；阀门切换；l 保护功能的投、切和试验；保护功能的投、切和试验；l 旁路控制；旁路控制；l 汽轮机挂闸和停机。汽
18、轮机挂闸和停机。（2）辅助操作盘（辅助操作盘（硬手操或后备手操硬手操或后备手操） 运行人员通过辅助操作盘在运行人员通过辅助操作盘在DEH控制系统出现故障时对汽轮控制系统出现故障时对汽轮机进行手动控制，辅助操作盘由按钮、指示灯、显示仪表和钥匙机进行手动控制，辅助操作盘由按钮、指示灯、显示仪表和钥匙开关等组成，其主要控制功能为：开关等组成，其主要控制功能为：l 各阀门的阀位控制；各阀门的阀位控制；l 超速保护的投、切与试验；超速保护的投、切与试验；l 主蒸汽压力低保护的投、切；主蒸汽压力低保护的投、切；l 汽轮机手动挂闸和停机。汽轮机手动挂闸和停机。13（3）操作员站（操作员站（键盘软操作或画面软
19、操作键盘软操作或画面软操作） 在在DEH控制系统正常运行状态下，运行人员在操作员站通过控制系统正常运行状态下，运行人员在操作员站通过触摸式键盘或计算机屏幕上的图形画面对汽轮机进行控制。触摸式键盘或计算机屏幕上的图形画面对汽轮机进行控制。u 触摸式键盘的组成：触摸式键盘的组成： （1 1）用户定义区；（）用户定义区；（2 2）标准功能区；（）标准功能区；（3 3）报警显示区；）报警显示区； （4 4）画面操作区；（）画面操作区；（5 5）手操控制区；（）手操控制区；（6 6）字母按键区。）字母按键区。u 图形画面控制功能：图形画面控制功能：l 启动升速控制画面；启动升速控制画面；l 负荷控制画面；负荷控制画面；l 控制方式选择画面；控制方式选择画面；l 阀门试验画面；阀门试验画面；l 超速保护试验画面；超速保护试验画面；l 旁路控制画面；旁路控制画面；14
