汽轮机调节系统2

1、 1000MW汽轮机控制系统汽轮机控制系统主讲人：赵素芬主讲人：赵素芬汽轮机控制的发展过程汽轮机控制的发展过程机械机械液压调节系统液压调节系统液压式控制系统（液压式控制系统（Mechanical-Hydraulic Mechanical-Hydraulic ControlControl，MHCMHC）电气液压式（电气液压式（Electro-Hydraulic ControlElectro-Hydraulic Control，EHCEHC）模拟式模拟式电气液压控制系统（电气液压控制系统（Analog Electric-Hydraulic Analog Electric-Hydraulic Con

2、trol,AEHControl,AEH）数字电液数字电液控制系统（控制系统（Digital Electro-Hydraulic ControlDigital Electro-Hydraulic Control，DEHDEH）汽轮机控制的内容汽轮机控制的内容一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：一、监视系统一、监视系统 监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。 属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动

3、机行程等；轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机行程等； 属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。 汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（DASDAS）实现，测）实现，测量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保护条件，送往顺序控制系统作控制条件。护条件，送往顺序控制系统作控制条件。二、保护系统二、保护系统 保护系统的作用时，

4、当电网或汽轮机本身出现故障时，保护系统的作用时，当电网或汽轮机本身出现故障时，保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防止事故扩大或造成设备损坏。止事故扩大或造成设备损坏。 大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、轴位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。轴位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。三、控制系统三、控制系统 汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控制系统、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制）制系

5、统、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制）等。等。四、热应力在线监视系统四、热应力在线监视系统 通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的温度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，温度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。五、汽轮机自启停控制系统（五、汽轮机自启停控制系统（Automatic Turbine Automatic Turbine ControlControl，ATCATC） 原则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备

6、原则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备至带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。至带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。六、液压伺服系统六、液压伺服系统液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。汽轮机的汽轮机的调节系统调节系统一、一、汽轮机调节系统的汽轮机调节系统的任务任务： 在外界负荷变化时，及时地调节汽在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机轮机功率功率，以满足用户用电量变化的需，以满足用户用电量变化的需要；要； 保证汽轮发电机组的工作保证汽轮发电机组的工作转速转速在正在正常允许范围之内，保证供电质量。常允许范围之内，保证供

7、电质量。二、负荷与转速的关系：二、负荷与转速的关系： 汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力矩。矩。稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。 负荷增加负荷增加时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组转速转速下降下降；负荷减小负荷减小，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组转转速增加速增加。 因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改变调门开度，改变蒸汽流量，使蒸汽主力矩与电磁阻力变调门开度，改变蒸汽流量，

8、使蒸汽主力矩与电磁阻力矩重新达到新的平衡矩重新达到新的平衡。液压调节系统液压调节系统ABCp0泄油泄油间接调节系统示意图外界负荷减小转速增加滑环上移滑阀上移油动机活塞下移调门开大滑阀下移至断油位置组成：调速器错油门（滑阀）油动机调节阀调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。调节系统的组成调节系统的组成转速感受机构：感受转速的变化，并将转速的变化转变转速感受机构：感受转速的变化，并将转速

9、的变化转变成其他物理量的变化。成其他物理量的变化。传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放大。大。配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。给定值给定值转速感转速感受机构受机构配汽机构配汽机构汽轮机汽轮机n(转速转速)反馈反馈机构机构滑滑阀阀油油动动机机负荷负荷组成方框图组成方框图1 1、调节调节系统的静态特性系统的静态特性 稳定工况下，汽轮机转速与功率之稳定工况下，汽轮机转速与功率之间的关系称为调节系统的静态特性

10、。间的关系称为调节系统的静态特性。nP调节系统的静态特性调节系统的静态特性2 2、调节系统的速度变动率、调节系统的速度变动率 汽轮机空负荷时的稳定转速与满负汽轮机空负荷时的稳定转速与满负荷时的稳定转速之间的差值与额定转速荷时的稳定转速之间的差值与额定转速之比的百分数称为调节系统的速度变动之比的百分数称为调节系统的速度变动率。率。%1000minmaxnnnl速度变动率对机组影响（1）对机组负荷分配的影响电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。（2）对甩负荷超速的影响机组甩负荷时，速度变动率大的机组易超速。机组甩负荷时，速度变动率大的机组易

11、超速。（3）对运行稳定性的影响电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大一般速度变动率取一般速度变动率取=3%=3%6%6%3、调节系统的迟缓率、调节系统的迟缓率 在同一功率下，转速上升过程的静态特性在同一功率下，转速上升过程的静态特性曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的迟缓率。迟缓率。%1000nnnPn迟缓率对机组的影响：迟缓率对机组的影响：迟缓率过大时：迟缓率过大时：(1)单机运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并单机

12、运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并网前，转速的不稳定，并网困难。网前，转速的不稳定，并网困难。0PP (3)当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽轮机转速飞升，致使机组超速。轮机转速飞升，致使机组超速。一般迟缓率不超过0.5%，新装机组不超过0.2%(2)在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。负荷摆动值为：负荷摆动值为：v在空负荷及低负荷附近曲在空负荷及低负荷附近曲线要陡一些，便于机组并线要陡一些，便于机组并网以及低负荷暖机。网以及低负荷暖机。nPv在满负荷附近要陡一些，在满负荷附近要陡一些，当电网频率下降时，不会引

13、当电网频率下降时，不会引起汽轮机过载，并有利于维起汽轮机过载，并有利于维持机组在经济负荷附近运行持机组在经济负荷附近运行同步器同步器一、同步器的作用一、同步器的作用1、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。2、同步器的作用、同步器的作用（1）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。（2）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电网频率。网频率。3、同步器的类型、同步器的类型平移传动放大机构静特性线的同步器平移传动放大机构静特性线的同步器同步器实质上是人为

14、改变调门开度的机构。同步器实质上是人为改变调门开度的机构。4、同步器的工作范围、同步器的工作范围基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并能减负荷到零。能减负荷到零。（1）同步器的上限）同步器的上限电网频率下降时机组仍能带满负荷；电网频率下降时机组仍能带满负荷；主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。因此上限比额定转速高因此上限比额定转速高7%。（速度变动率为。（速度变动率为5%）（2）同步器的下限）同步器的下限电网频率升高时机组仍能减负荷至零；电网频率升高时机组仍能减负荷至零；主

15、汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。主汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。因此下限比额定转速低因此下限比额定转速低5%。因此常说同步器的工作范围为（因此常说同步器的工作范围为（+7-5）%n0电网调频电网调频1 1、一次调频一次调频 当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自身的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化身的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化的过程。的过程。2 2、二次调频二次调频 人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。液调机组中是利用同步器完成。液调机组中是利用

16、同步器完成。电调机组中则是通过改变给定值完成。电调机组中则是通过改变给定值完成。 对于电液控制系统，静态特性曲线的平移是通过附加给对于电液控制系统，静态特性曲线的平移是通过附加给定信号来实现的。定信号来实现的。 附加给定信号作用在测速元件上，他的作用是平移测速附加给定信号作用在测速元件上，他的作用是平移测速元件的静态特性曲线，称为转速给定；元件的静态特性曲线，称为转速给定； 附加给定值信号作用在测速元件后的综合放大器上时，附加给定值信号作用在测速元件后的综合放大器上时，他的作用就是平移传动放大机构的静态特曲线，称为功率他的作用就是平移传动放大机构的静态特曲线，称为功率给定。给定。nnPPP1P

17、2n0n0P1P2一号机二号机P1P2P2液压控制系统的动态特性液压控制系统的动态特性 动态特性：机组从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态动态特性：机组从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态过渡过程中的特性。过渡过程中的特性。研究目的：判别控制系统是否稳定，评价控制系统品质研究目的：判别控制系统是否稳定，评价控制系统品质以及分析影响动态特性的主要因素，以便提出改善控制以及分析影响动态特性的主要因素，以便提出改善控制系统动态品质的措施。系统动态品质的措施。研究甩负荷时机组转速的变化的动态特性指标具有典型研究甩负荷时机组转速的变化的动态特性指标具有典型的代表意义。的代表意义。一、描述动态特性的质量指标一

18、、描述动态特性的质量指标1、稳定性：机组受到扰动后，经过调节系统的调节能在、稳定性：机组受到扰动后，经过调节系统的调节能在新的状态下稳定，或恢复到原来的状态下稳定，那么这新的状态下稳定，或恢复到原来的状态下稳定，那么这种调节系统便是稳定的。种调节系统便是稳定的。2、超调量：机组甩负荷后，所达到的瞬时最高转速与稳、超调量：机组甩负荷后，所达到的瞬时最高转速与稳定后的转速之差。定后的转速之差。3 3、过渡时间：机组受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新、过渡时间：机组受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所需要的时间。机组甩全负荷的过渡过程时间，的稳定状态所需要的时间。机组甩全负荷的过渡过程

19、时间，一般要求少于一般要求少于5 55050秒。秒。二、影响动态特性的主要因素二、影响动态特性的主要因素1 1、转子飞升时间、转子飞升时间TaTa：转子在额定功率时的额定主力矩作用下，：转子在额定功率时的额定主力矩作用下，转速由零升高到额定转速时所需要的时间。转速由零升高到额定转速时所需要的时间。小功率机组：小功率机组： 111114s14s高压机组为：高压机组为：7 710s10s再热机组为：再热机组为： 5 58s8s飞升时间飞升时间TaTa越小，动态超速的可能性越大。越小，动态超速的可能性越大。2 2、中间容积时间、中间容积时间TrhTrh：以额定流量将中间容积充满额定工况：以额定流量将

20、中间容积充满额定工况下的蒸汽所需的时间。下的蒸汽所需的时间。中间容积时间中间容积时间TrhTrh越大，汽轮机转速飞升越高。越大，汽轮机转速飞升越高。3 3、速度变动率、速度变动率增大则甩负荷时最高转速增高；增大则甩负荷时最高转速增高； 减小甩负荷后瞬时最高转速降低，但超调量却增大，衰减减小甩负荷后瞬时最高转速降低，但超调量却增大，衰减慢，稳定性差。慢，稳定性差。要求要求3%6%3%6%4 4、油动机时间常数、油动机时间常数TmTm 指在错油门开度为最大、油压差为额定值时，油动机活指在错油门开度为最大、油压差为额定值时，油动机活塞走完全行程所需要的时间。塞走完全行程所需要的时间。TmTm越大，动

21、态品质越差。越大，动态品质越差。5 5、迟缓率、迟缓率迟缓率增大，超调量增大、过渡时间延长。迟缓率增大，超调量增大、过渡时间延长。再热式汽轮机调节再热式汽轮机调节一、中间再热汽轮机调节带来的新问题一、中间再热汽轮机调节带来的新问题（一）采用单元制（一）采用单元制采用单元制对汽轮机调节带来如下影响：采用单元制对汽轮机调节带来如下影响：1 1、减小了锅炉蓄能利用的可能性（锅炉热惯性）、减小了锅炉蓄能利用的可能性（锅炉热惯性）负荷变化时，使锅炉的出口压力发生变化，所以不能负荷变化时，使锅炉的出口压力发生变化，所以不能适应负荷迅速变化的需要，降低了机组参加一次调频适应负荷迅速变化的需要，降低了机组参加

22、一次调频的能力；当外界负荷大幅度增加时，锅炉出口汽压就的能力；当外界负荷大幅度增加时，锅炉出口汽压就大幅度下降，有可能产生大幅度下降，有可能产生“汽水共腾汽水共腾”，严重时可造，严重时可造成汽轮机进水。成汽轮机进水。2 2、在低负荷和空负荷下，机炉的配合问题及再热器、在低负荷和空负荷下，机炉的配合问题及再热器的保护问题。的保护问题。（二）中间再热器的影响（二）中间再热器的影响 由于再热机组有再热器及其联接管道构成的庞大由于再热机组有再热器及其联接管道构成的庞大蒸汽容积，给中间再热机组的调节带来如下不利影响：蒸汽容积，给中间再热机组的调节带来如下不利影响：1 1、功率变化滞延、功率变化滞延 当机

23、组负荷增加时，调节系统将调节阀开大，高当机组负荷增加时，调节系统将调节阀开大，高压缸功率增加，而中低压缸功率则随着再热容积内蒸压缸功率增加，而中低压缸功率则随着再热容积内蒸汽压力的逐渐升高而增加，然后，由于该压力的提高，汽压力的逐渐升高而增加，然后，由于该压力的提高，使高压前后压差有所减小，功率有所下降，因此，机使高压前后压差有所减小，功率有所下降，因此，机组的总功率不是立即达到电网所要求的数值，是经延组的总功率不是立即达到电网所要求的数值，是经延迟后才达到，这种现象称为功率的滞后迟后才达到，这种现象称为功率的滞后。这就降低了中间再热机组的负荷适应性，也就是降低这就降低了中间再热机组的负荷适应

24、性，也就是降低了机组参加一次调频的能力。了机组参加一次调频的能力。 Pt高压缸功率中压缸功率t0总功率2、增加了甩负荷时的动态超速、增加了甩负荷时的动态超速汽轮机甩负荷后，即使进汽阀完全关闭，中间再热汽轮机甩负荷后，即使进汽阀完全关闭，中间再热容积中所剩存的蒸汽仍能使汽轮机严重超速容积中所剩存的蒸汽仍能使汽轮机严重超速二、解决上述问题的方法二、解决上述问题的方法（一）锅炉热惯性问题（一）锅炉热惯性问题采用机炉协调控制方式采用机炉协调控制方式（二）关于机炉的配合问题（二）关于机炉的配合问题利用旁路的办法来解决利用旁路的办法来解决1、大旁路系统、大旁路系统2、两级小旁路系统、两级小旁路系统3、一级

25、大旁路加两级小旁路、一级大旁路加两级小旁路（三）改善中间再热汽轮机甩负荷性能及低负荷（三）改善中间再热汽轮机甩负荷性能及低负荷运行问题运行问题1、设置中压主汽阀及中压调节阀、设置中压主汽阀及中压调节阀中压主汽阀：保护动作时和高压主汽阀一起，同中压主汽阀：保护动作时和高压主汽阀一起，同时切断高、中压缸的进汽。时切断高、中压缸的进汽。中压调节阀：低负荷时使低压段和高压段在任何中压调节阀：低负荷时使低压段和高压段在任何稳定工况下蒸汽流量基本一致；防止在甩负荷时稳定工况下蒸汽流量基本一致；防止在甩负荷时过分超速。过分超速。各阀开启关系如下图各阀开启关系如下图负荷开度100%旁路阀3、4中压调节阀高压调

26、节阀030%100%机组阀门的开启关系机组阀门的开启关系2、减小甩负荷下的动态超速措施、减小甩负荷下的动态超速措施 机组甩负荷时，为防止转速飞升，瞬时关闭高、中压调机组甩负荷时，为防止转速飞升，瞬时关闭高、中压调门，转速恢复正常后，再将调节阀打开维持空负荷。门，转速恢复正常后，再将调节阀打开维持空负荷。（三）关于中间再热汽轮机功率滞延问题（三）关于中间再热汽轮机功率滞延问题 为了提高机组为了提高机组 对外界负荷的适应性，机组采用对外界负荷的适应性，机组采用过调节，即采用高压缸过调来弥补中低压缸的功率过调节，即采用高压缸过调来弥补中低压缸的功率不足。不足。高压缸功率tt0总功率中压缸功率P有校正

27、时Pt高压缸功率中压缸功率t0总功率无校正时AEH调节原理调节原理测功单定单元测频单元PID校正单元电液转换器中压油动机高压油动机中压主汽阀高压主汽阀汽轮发电机- uP- un- up-un测功单元给定单元测频单元PID校正单元电液转换器中压油动机高压油动机中压调节阀高压调节阀汽轮发电机*Pu*nuPuPu系统组成特点系统组成特点1、此系统为转速、功率、此系统为转速、功率双冲量双冲量调节。增加了机组的抗内扰调节。增加了机组的抗内扰能力。能力。(外界负荷变化为外扰，参数变化为内扰）外界负荷变化为外扰，参数变化为内扰）2、信号的测量、运算采用电子元件，速度快、准确性高，、信号的测量、运算采用电子元

28、件，速度快、准确性高，减小了系统的迟缓。减小了系统的迟缓。3、执行机构依然采用液压元件（错油门及油动机）、执行机构依然采用液压元件（错油门及油动机） 。电。电液伺服阀实现了电信号和液压信号之间的转换。液伺服阀实现了电信号和液压信号之间的转换。4、PID调节器为比例、积分、微分调节器。调节器为比例、积分、微分调节器。比例比例P：对信号起比例放大作用；：对信号起比例放大作用；积分积分I：输出量比例于输入量对时间的积分；输入量为零时：输出量比例于输入量对时间的积分；输入量为零时调节停止。调节停止。微分微分D：当有阶跃输入时，产生一瞬时变化量，而后消失。：当有阶跃输入时，产生一瞬时变化量，而后消失。目

29、的是使调节汽阀产生动态过调。目的是使调节汽阀产生动态过调。 调节原理分析：调节原理分析： 调门开大，调门开大， 调门关小，调门关小， 调节结束。调节结束。 （1）单机运行（功率回路不起作用）单机运行（功率回路不起作用） 增大转速给定，则调门开大；减小给定则调门关小。增大转速给定，则调门开大；减小给定则调门关小。 当给定值与反馈值相等时，调节结束。此过程为无差当给定值与反馈值相等时，调节结束。此过程为无差 调节。汽轮机的启动升速、甩负荷过程就是如此。调节。汽轮机的启动升速、甩负荷过程就是如此。 （2）并网运行（电网频率不变，转速回路不起作用）并网运行（电网频率不变，转速回路不起作用） 增大功率给

30、定，则调门开大；减小给定则调门关小。增大功率给定，则调门开大；减小给定则调门关小。 当给定值与反馈值相等时，调节结束。此过程为无差当给定值与反馈值相等时，调节结束。此过程为无差 调节。调节。nnnuuuu*0u0u0upppuuuu*PPnnuuuuu*（3 3）一般工况）一般工况例如：当外界负荷增加时，电网频率下降，例如：当外界负荷增加时，电网频率下降，调门开大，机组功率增加，调门开大，机组功率增加， ，当，当 时时 调节过程结束。显然，调节过程结束。显然，此过程为有差调节过此过程为有差调节过程。程。由以上分析可知，电调系统中的给定单元，起液调系统中同由以上分析可知，电调系统中的给定单元，起

31、液调系统中同步器的作用。步器的作用。随着数字计算机的发展，在调节系统中，用数字计算机代替随着数字计算机的发展，在调节系统中，用数字计算机代替了了AEHAEH调节系统中的调节系统中的PIDPID调节器，因而出现了如今的调节器，因而出现了如今的DEHDEH调节调节系统。系统。0nu0PuPnuu0uPPnnuuuuu*给定单元一、DEH调节原理调节原理DEH调节调节AD频率采样器DEH原理方框图ADAD数字计算机DA电液伺服阀油动机汽轮机功率采样器调节级压力ADA/DA/D为模数转换器，将模拟量转换成数字量。为模数转换器，将模拟量转换成数字量。D/AD/A为数模转换器，将数字量转换成模拟量。为数模

32、转换器，将数字量转换成模拟量。电液伺服阀：将模拟电信号转换成液压信号。电液伺服阀：将模拟电信号转换成液压信号。数字电液控制系统的方框图数字电液控制系统的方框图p频频率率校校正正伺伺服服系系统统汽汽室室压压力力发发电电机机功功率率电电网网压力压力测量测量功率功率测量测量频率频率测量测量PI1PI2nk1k1 k2k2pR说明说明: :该系统采用该系统采用PIPI控制规律，是一种串级控制规律，是一种串级PIPI控制系统。控制系统。整个系统由内回路和外回路组成，内回路增强了控制过程整个系统由内回路和外回路组成，内回路增强了控制过程的快速性，外回路则保证了输出严格等于给定值；的快速性，外回路则保证了输

33、出严格等于给定值；PIPI控制规律既保证了对系统信息的运算处理和放大，积分控制规律既保证了对系统信息的运算处理和放大，积分作用又可以消除静态偏差，实现无差调节。作用又可以消除静态偏差，实现无差调节。系统的虚拟系统的虚拟“开关开关”由软件实现，由软件实现，K1K1和和K2K2开关的指向可提开关的指向可提供不同的运行方式，即可按串级供不同的运行方式，即可按串级PIPI方式运行，又可按单级方式运行，又可按单级PIPI方式运行。方式运行。系统中的外扰是负荷变化系统中的外扰是负荷变化R R，内扰是蒸汽压力变化，内扰是蒸汽压力变化p p，给定，给定值有转速给定和功率给定。值有转速给定和功率给定。机组启停或

34、甩负荷时用转速回路控制，并网运行不参与调机组启停或甩负荷时用转速回路控制，并网运行不参与调频时用功率回路控制，参与调频时用功率频时用功率回路控制，参与调频时用功率- -频率回路控制。频率回路控制。各种控制系统的比较各种控制系统的比较功频模拟电液控制与液压控制系统的比较：功频模拟电液控制与液压控制系统的比较：模拟电液控制系统的电气部分，具有快速、准确和灵敏模拟电液控制系统的电气部分，具有快速、准确和灵敏度高的特点，系统的控制精确度高，迟缓率为度高的特点，系统的控制精确度高，迟缓率为0.1%0.1%，而，而一般的液压控制系统，迟缓率则高达一般的液压控制系统，迟缓率则高达0.3%0.5%0.3%0.

35、5%；功频模拟电液控制为多回路多变量控制系统，具有较强功频模拟电液控制为多回路多变量控制系统，具有较强的适应外界负荷变化和抗内扰能力，而液压系统仅为单的适应外界负荷变化和抗内扰能力，而液压系统仅为单变量的比例控制系统，控制性能较差；变量的比例控制系统，控制性能较差；功频模拟电液控制的转速或功率实际值，能准确地等于功频模拟电液控制的转速或功率实际值，能准确地等于给定值，静态特性良好；在动态特性方面更为突出，机给定值，静态特性良好；在动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳定在定在3000rpm3000rpm上，系统的

36、动态升速比液压控制系统减少一上，系统的动态升速比液压控制系统减少一个转速不等率，动态特性很好。个转速不等率，动态特性很好。1)1) 功频模拟电液控制可提供调频、带基本负荷和单向调频功频模拟电液控制可提供调频、带基本负荷和单向调频等不同的运行方式。等不同的运行方式。5 5）功频模拟电调中的电气部分，便于比较、综合各种信）功频模拟电调中的电气部分，便于比较、综合各种信号，便于在线改变运行方式和调节参数，便于参数调整和号，便于在线改变运行方式和调节参数，便于参数调整和运行检修，便于机炉协调控制，有利于机组的自动化。运行检修，便于机炉协调控制，有利于机组的自动化。数字电调和模拟电调的比较：数字电调和模

37、拟电调的比较：1 1）用计算机取代了模拟电调中的电子硬件，特别是采用）用计算机取代了模拟电调中的电子硬件，特别是采用微处理机和使功能分散到各处理单元后，显著提高了可靠微处理机和使功能分散到各处理单元后，显著提高了可靠性。性。2 2）计算机的运算、逻辑判断与处理功能特别强，除控制）计算机的运算、逻辑判断与处理功能特别强，除控制手段外，在数据处理、系统监控、可靠性分析、性能诊断手段外，在数据处理、系统监控、可靠性分析、性能诊断和运行管理（参数与指标显示、指标打印、报警、事故追和运行管理（参数与指标显示、指标打印、报警、事故追忆和人机对话）等方面，可以得到充分发挥。忆和人机对话）等方面，可以得到充分

38、发挥。3 3）调节品质高。此外硬件采用了积木式结构，系统扩展）调节品质高。此外硬件采用了积木式结构，系统扩展灵活，维修测试方便；在冗余控制手段，保护措施严密等灵活，维修测试方便；在冗余控制手段，保护措施严密等方面均比模拟电调有优势。方面均比模拟电调有优势。4 4）利用计算机有利于实现机组的协调控制、厂级控制以至）利用计算机有利于实现机组的协调控制、厂级控制以至优化控制，这是模拟电调无论如何也不能相比的。优化控制，这是模拟电调无论如何也不能相比的。抗燃油纯电调控制系统与抗燃油纯电调控制系统与原液调系统的结构差别原液调系统的结构差别（1 1）给定部分。取消同步器、启动阀给定，改为）给定部分。取消同

39、步器、启动阀给定，改为DEHDEH控制控制系统的操作员站、工程师站、遥控接口给定；系统的操作员站、工程师站、遥控接口给定；（2 2）测量部分。取消液压测速、改用磁阻测速，用功率变）测量部分。取消液压测速、改用磁阻测速，用功率变送器、压力变送器测取功率和压力。送器、压力变送器测取功率和压力。（3 3）控制器。采用多路）控制器。采用多路PIPI控制器。控制器。（4 4）油动机。取消低压双侧油动机，改为高压单侧油动机。）油动机。取消低压双侧油动机，改为高压单侧油动机。（5 5）配汽机构。采用一个油动机带一个阀门驱动方式。法）配汽机构。采用一个油动机带一个阀门驱动方式。法门管理由计算机完成，实现单阀、

40、多阀控制。门管理由计算机完成，实现单阀、多阀控制。（6 6）超速保护。保留原有的机械危急遮断系统，增加）超速保护。保留原有的机械危急遮断系统，增加OPC-OPC-103103超速控制，超速控制，AST-110AST-110超速保护，以实现超速保护，以实现OPC-AST-OPC-AST-机械危机械危急遮断三重保护。急遮断三重保护。二、电液调节系统的特点二、电液调节系统的特点：1 1、采用电气元件增加了调节系统的精度，减少了迟、采用电气元件增加了调节系统的精度，减少了迟缓率。缓率。2 2、转速和功率的实际值能准确地等于给定值，静态、转速和功率的实际值能准确地等于给定值，静态特性良好。特性良好。3

41、3、在甩负荷时能迅速地将功率输出返回零，系统进、在甩负荷时能迅速地将功率输出返回零，系统进入纯转速调节，改善了动态超速（比液调系统减入纯转速调节，改善了动态超速（比液调系统减少了一个速度变动率的值）。少了一个速度变动率的值）。3 3、可实现转速的全程调节，控制汽轮机平稳升速。、可实现转速的全程调节，控制汽轮机平稳升速。（转速控制精度为（转速控制精度为2r/min)2r/min)4 4、可按选定的静态特性参与一次调频，以、满足机、可按选定的静态特性参与一次调频，以、满足机、炉、电网等多方面的要求。炉、电网等多方面的要求。5 5、采用功率回路，具有抗内扰及改善调频动态特性、采用功率回路，具有抗内扰

42、及改善调频动态特性的作用，可提高机组对负荷的适应性。的作用，可提高机组对负荷的适应性。6 6、能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、炉、能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、炉、电集中自动控制电集中自动控制三、三、DEHDEH调节系统的组成调节系统的组成1 1、DEH控制器：控制器：DEHDEH控制系统的核心，由模拟系统控制系统的核心，由模拟系统和数字系统组成。和数字系统组成。 DEHDEH控制器设有两台基本的计算机控制器设有两台基本的计算机A A和和B B，两机，两机完全相同，可实现无扰切换，另一台计算机完全相同，可实现无扰切换，另一台计算机C C作为作为自启停用。自启停用。 计算机接受

43、汽轮机的作为转速与负荷控制的计算机接受汽轮机的作为转速与负荷控制的三个反馈信号：转速、调节级压力、发电机功率，三个反馈信号：转速、调节级压力、发电机功率，此外还有反映机组运行状态的其他信息。数字计此外还有反映机组运行状态的其他信息。数字计算机将以上信号进行运算后发出指令，通过模拟算机将以上信号进行运算后发出指令，通过模拟系统设置模拟量的阀位信号。系统设置模拟量的阀位信号。DEH控制器完成基本控制的数据采集、处理和运算，发出流量请求指令，再经阀门管理器转换为阀门开度指令，每一个开度连续可控的进汽阀都配置有一个信号放大器（VCC卡）2 2、操作系统、操作系统（工作站）（工作站）：是操作人员运行监视

44、和操是操作人员运行监视和操作的平台，作的平台，实现人机对话实现人机对话包括包括DEHDEH控制盘、信号指示盘、控制盘、信号指示盘、CRTCRT及打印机等。及打印机等。CRTCRT（阴极射线显示管）：在（阴极射线显示管）：在CRTCRT上运行人员可以观上运行人员可以观察故障报警，掌握机组运行状态。察故障报警，掌握机组运行状态。DEHDEH控制盘控制盘（1 1）运行监视盘：向运行人员提供机组的转速、负）运行监视盘：向运行人员提供机组的转速、负荷、阀位等参数。荷、阀位等参数。（2 2）运行人员控制盘：汽轮机的主控制盘，主要用）运行人员控制盘：汽轮机的主控制盘，主要用于运行人员向于运行人员向DEHDE

45、H控制系统传递指令。控制系统传递指令。（3 3）手操控制盘）手操控制盘（4 4）阀门试验盘）阀门试验盘3 3、EHEH液压执行机构：液压执行机构：由由EHEH油系统和伺服执行机构组成油系统和伺服执行机构组成EHEH油系统：向伺服机构提供高压抗燃油；油系统：向伺服机构提供高压抗燃油；伺服机构：控制个阀门的开度。（由电液伺服阀和油动伺服机构：控制个阀门的开度。（由电液伺服阀和油动机组成）机组成）4 4、保护系统、保护系统(Emergency Protection Controller ,ETS)(Emergency Protection Controller ,ETS)： 由自动停机跳闸由自动停机

46、跳闸(AST)(AST)电磁阀和超速防护电磁阀和超速防护(Overspeed (Overspeed Protection ControllerProtection Controller，OPC)OPC)电磁阀组成。电磁阀组成。vASTAST电磁阀：保护动作时通过电磁阀：保护动作时通过ASTAST遮断汽轮机。遮断汽轮机。vOPCOPC电磁阀：转速到电磁阀：转速到103%103%额定转速时暂时关闭调节阀以防额定转速时暂时关闭调节阀以防超速。超速。四、电液调节系统的功能四、电液调节系统的功能1 1、汽轮机自动调节功能、汽轮机自动调节功能（1 1）系统设有转速控制回路和负荷控制回路，转速与负）系统设有

47、转速控制回路和负荷控制回路，转速与负荷控制精度高。荷控制精度高。（2 2）启动过程能自动迅速通过临界转速，并能自动同期。）启动过程能自动迅速通过临界转速，并能自动同期。（通过临界转速时，能自动改变升速率）（通过临界转速时，能自动改变升速率）（3 3）系统具有阀门管理功能。定压运行时，能在单阀控）系统具有阀门管理功能。定压运行时，能在单阀控制和顺序阀控制之间进行互换，以保证机组获得最大的制和顺序阀控制之间进行互换，以保证机组获得最大的效率。效率。（4 4）阀门试验功能。对汽门进行在线阀门试验。）阀门试验功能。对汽门进行在线阀门试验。（5 5）主汽压力控制功能）主汽压力控制功能 （TPC)TPC)

48、。可实现低汽压保护及机。可实现低汽压保护及机调压功能。（当主汽压力下降时，自动关小调门，限制调压功能。（当主汽压力下降时，自动关小调门，限制机组负荷，以保证主汽压力不低于允许值）机组负荷，以保证主汽压力不低于允许值）（6 6）可根据电网要求，选择调频运行方式或带基本负合）可根据电网要求，选择调频运行方式或带基本负合运行方式。可根据需要，使机组参与一次调频，不等率运行方式。可根据需要，使机组参与一次调频，不等率可以方便地由操作人员修改。通常情况下不参与一次调可以方便地由操作人员修改。通常情况下不参与一次调频。频。2 2、汽轮机启停和运行中的监视功能、汽轮机启停和运行中的监视功能（1 1）工况监视

49、。）工况监视。通过通过CRTCRT画面显示机组和系统的重要运行参数、画面显示机组和系统的重要运行参数、运行曲线、潮流趋势、故障报警点等；运行曲线、潮流趋势、故障报警点等；通过操作按钮指示灯，表明操作人员进行的操作通过操作按钮指示灯，表明操作人员进行的操作是否有效；是否有效；通过状态指示灯反映通过状态指示灯反映DEHDEH装置工作情况及汽轮机装置工作情况及汽轮机运行工作状态。运行工作状态。（2 2）越限报警。监视系统定期对轴振、温度状）越限报警。监视系统定期对轴振、温度状态等易变量及设备状态进行扫描监视，当重要参态等易变量及设备状态进行扫描监视，当重要参数越限时，发出报警信号。数越限时，发出报警

50、信号。（3 3）自动故障记录，追忆打印。）自动故障记录，追忆打印。3 3、汽轮机的自动保护功能、汽轮机的自动保护功能 危急遮断控制：当保护值（转速、轴位移、油压、危急遮断控制：当保护值（转速、轴位移、油压、真空等）超限时，通过真空等）超限时，通过ASTAST电磁阀自动关闭所有的主电磁阀自动关闭所有的主汽门和调门，实现停机。汽门和调门，实现停机。超速保护：超速保护：103%103%超速防护和超速防护和110%110%超速保护。超速保护。 （1 1） 103%103%超速防护：汽轮机转速超过额定超速防护：汽轮机转速超过额定转速转速3%3%时，迅速将调节汽门关闭，转速下降后再开时，迅速将调节汽门关闭

51、，转速下降后再开启；启； （2 2） 110%110%超速保护：当汽轮机转速超过额超速保护：当汽轮机转速超过额定转速定转速10%10%时，将所有主汽门和调节汽门关闭，进行时，将所有主汽门和调节汽门关闭，进行紧急停机，避免汽轮机损坏。紧急停机，避免汽轮机损坏。 （3 3）机械超速和手动脱扣：前者属于超速的）机械超速和手动脱扣：前者属于超速的多重保护，既当转速高于多重保护，既当转速高于110%110%额定转速时，实现紧额定转速时，实现紧急停机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机。急停机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机。4 4、汽轮机自动控制、汽轮机自动控制(ATC)(ATC)功能：功能：

52、控制系统根据转子应力计算结果自动给出升速率或升负控制系统根据转子应力计算结果自动给出升速率或升负荷率，各阶段的目标值也是按顺序自动给出。荷率，各阶段的目标值也是按顺序自动给出。五、五、DEHDEH的操作方式和运行方式的操作方式和运行方式（一）操作方式（一）操作方式 1 1、手动：手动：这是一种开环控制方式，操作员通过操这是一种开环控制方式，操作员通过操作盘上的阀位增或阀位减按钮，直接控制阀门开度。作盘上的阀位增或阀位减按钮，直接控制阀门开度。在计在计算机故障或运行人员需要时，控制系统可由自动或操作员算机故障或运行人员需要时，控制系统可由自动或操作员自动切换为手动。自动切换为手动。 2 2、操作

53、员自动（操作员自动（OA)：操作员根据：操作员根据CRT给出的运行给出的运行指导，人工在控制台上设定升速率、目标转速、升负荷率、指导，人工在控制台上设定升速率、目标转速、升负荷率、目标负荷目标负荷 3 3、自动汽轮机控制自动汽轮机控制（程控方式）（程控方式）(ATC)（二）运行方式（二）运行方式 1 1、炉跟机运行：机组参加一次调频，并投入主、炉跟机运行：机组参加一次调频，并投入主汽压力控制功能。汽压力控制功能。 2 2、机跟炉运行：由锅炉调负荷，汽轮机调汽压，、机跟炉运行：由锅炉调负荷，汽轮机调汽压，机组不参加一次调频。机组不参加一次调频。 3 3、协调控制运行方式（、协调控制运行方式（CC

54、SCCS）：）：DEHDEH系统只投入系统只投入转速反馈回路，其负荷指令由转速反馈回路，其负荷指令由CCSCCS调度。调度。 转速控制回路（教材转速控制回路（教材146）负荷控制回路（教材147）本机组本机组EH液压控制系统液压控制系统一、一、EHEH油系统油系统作用：提供高压抗燃油，以驱动液压执行机构，改变进汽阀作用：提供高压抗燃油，以驱动液压执行机构，改变进汽阀的开度的开度, ,同时保证液压油正常理化特性和运行特性。同时保证液压油正常理化特性和运行特性。本系统采用的抗燃油为：三芳基磷酸酯化学合成油，有轻微本系统采用的抗燃油为：三芳基磷酸酯化学合成油，有轻微的毒性，其自燃点为的毒性，其自燃点

55、为593593。EHEH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。（一）供油装置（一）供油装置1 1、组成：油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢、组成：油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器、油加热器、液位计、温控器、磁性流阀、蓄能器、冷油器、油加热器、液位计、温控器、磁性过滤器、油再生装置等组成。过滤器、油再生装置等组成。2、工作过程：、工作过程： 由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入，从油泵出口的油通过单向阀流入油箱中的抗燃油吸入

56、，从油泵出口的油通过单向阀流入高压蓄能器，和高压蓄能器连接的高压油母管将高压抗高压蓄能器，和高压蓄能器连接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。燃油送到各执行机构和危急遮断系统。正常工作压力设置在：正常工作压力设置在：11.015.0MPa系统整定压力系统整定压力14MPa溢流阀：在高压油母管压力达到溢流阀：在高压油母管压力达到170.2MPa时动作，起时动作，起到过压保护作用。到过压保护作用。格执行机构的回油通过压力回油管先经过滤油器然后通格执行机构的回油通过压力回油管先经过滤油器然后通过冷油器回至油箱。过冷油器回至油箱。高压油母管上的压力开关能自动启动备用油泵和对油压高压油

57、母管上的压力开关能自动启动备用油泵和对油压偏离正常值时进行报警提供信号。偏离正常值时进行报警提供信号。3、供油装置的主要部件、供油装置的主要部件（1）油箱）油箱油箱为不锈钢材料，油箱上装有液位开关、磁性滤油器、空气油箱为不锈钢材料，油箱上装有液位开关、磁性滤油器、空气滤清器、控制块组件等液压元件；油箱底部外侧安装有一个加滤清器、控制块组件等液压元件；油箱底部外侧安装有一个加热器，在油温低于热器，在油温低于20时应给加热器通电。时应给加热器通电。（2）油泵）油泵：高压变量柱塞泵。一台运行一台备用，布置在油：高压变量柱塞泵。一台运行一台备用，布置在油箱的下部。箱的下部。（3）控制块）控制块1）四个

58、）四个10微米的滤芯微米的滤芯2）两个单向阀装在每个泵的出口侧高压油路中。）两个单向阀装在每个泵的出口侧高压油路中。3）一个溢流阀位于单向阀之后的高压油路中，当油压高于设）一个溢流阀位于单向阀之后的高压油路中，当油压高于设计值时，将油送回油箱，确保系统正常的工作压力。计值时，将油送回油箱，确保系统正常的工作压力。4）两个截止阀：正常全开，手动关闭其中的一个阀门，）两个截止阀：正常全开，手动关闭其中的一个阀门，只隔离双重泵系统中的一路，不影响机组的运行，以便对只隔离双重泵系统中的一路，不影响机组的运行，以便对该路的滤器、单向阀以及泵等进行在线维修或更换。该路的滤器、单向阀以及泵等进行在线维修或更

59、换。（4）蓄能器：）蓄能器：一个高压蓄能器装在一个高压蓄能器装在 油箱旁边，吸收泵出油箱旁边，吸收泵出口压力的高频脉动分量，维持油压平稳。口压力的高频脉动分量，维持油压平稳。（5）两个冷油器装在油箱上）两个冷油器装在油箱上，冷却水量由冷却水出口处，冷却水量由冷却水出口处的电磁水阀控制。的电磁水阀控制。（6 6）电器箱（）电器箱（ERER端子箱）：端子箱）：电器箱内装有接线端子排及以电器箱内装有接线端子排及以下压力开关组件：下压力开关组件：1 1）两个压差开关（）两个压差开关（63/MPF-1; 63/MPF-263/MPF-1; 63/MPF-2）：压差达到）：压差达到0.55MPa0.55M

60、Pa时，触点开关动作，已表示此滤芯被堵塞，需要清时，触点开关动作，已表示此滤芯被堵塞，需要清洗或调换。洗或调换。2 2）两个压差开关（）两个压差开关（63/MPC-1; 63/MPC-263/MPC-1; 63/MPC-2）感受）感受1 1号及号及2 2号油号油泵的出口压力，可作为监视泵是否运转之用。泵的出口压力，可作为监视泵是否运转之用。3 3）一个压力开关（）一个压力开关（63/PR63/PR）感受压力回油管路中油压过高，）感受压力回油管路中油压过高，当压力增加到当压力增加到0.21MPa0.21MPa时，接点闭合，可提供报警信号。时，接点闭合，可提供报警信号。（说明回油滤网堵塞）（说明回