MarK-V控制系统介绍.doc

七台河发电公司 MarK-V控制系统介绍 热 控MarK-V控制系统介绍目录一.MarK-V系统简介二.MARK-V系统特点及安全性三.MarK-V控制系统通信网络四.控制器简介五.控制软件简介1.大机控制软件内容2.小机控制软件内容六.控制功能介绍1. 汽轮机速度控制速度偏差2. 汽轮机负荷控制负荷命令DWR 3. 蒸汽流量控制 CVR4 高压调阀阀位控制CV阀位命令5. MSV2控制MSV2阀位命令6. 数字式调节器七. MarK-V的保护功能1.跳闸信号与逻辑2.前机架保护机构3.截止阀调阀结构及控制接口4.特殊保护逻辑八.保护试验1.保护试验总述2.保护试验项目3.特殊保护试验项目九.汽轮机的运行1.转子/腔室预暖2.冲转准备3.加速至额定转速4.反流运行方式的几点说明十.阀门试验1.阀门试验总述2.试验项目 十一.辅助阀门介绍 七台河发电公司 MarK-V控制系统介绍 热 控 一.MARK-V系统简介 MARK-V是美国GE公司第三代数字式电液调节系统，MarK-V可以配置成单工或三冗余（TMR）方式。我厂为TMR配置，2350MW汽轮机及4台给水泵汽轮机全部采用MARK-V控制系统。在MARK-V控制系统中，所有用于保护的关键信号都输入到主控制器，用于监视控制的信号都输入到控制器内，微处理器周期采样所有的数字及模拟输入信号。对输入信号进行I/O的组态及处理，然后根据控制程序逻辑，对信号进行处理计算，再将计算结果输出到汽轮机的阀门控制设备，从而完成对汽轮机的各项控制、保护等重要功能和其它辅助功能。其中大量的控制逻辑、运算和保护逻辑在各主控制器的微处理器中执行，而最关键的逻辑和保护功能（如电子超速保护、PLU、EVA等）由硬件逻辑直接完成。无论逻辑是由软件还是由硬件完成，最终都由继电器或放大器输出来完成各自的功能。我厂MARK-V控制电源由分配器供给各控制器及I/O板电源，总电源由电气直接供给，部分就地设备电源由汽机UPS柜供给。由于采用数字技术、控制顺序程序（CSP）软件技术、软件容错技术（SIFT）以及三冗于（TMR）配置，MARK-V（TMR）控制系统具有灵活、精确、稳定、可靠等特点。操作员接口能与DCS方便通讯（我厂未使用），具有在线维修等特点，进一步提高了系统的可靠性。我厂MARK-V控制系统具体配置如下：（一）2350MW汽轮机控制柜和其它设备的布置如图1所示控制柜有两个：一个是电源柜，也叫辅助柜，柜内安装有电源转换器、电源选择器、控制器、控制器、旁路电源及端子板；另一个是主控柜，柜内安装有主控制器简称控制器、保护控制器、通用控制器、电源分配器、电源过滤器、I/O信号控制器以及I/O信号端子板，控制器简称控制器。能够完成对汽轮机系统的监视、速度控制、汽轮机负荷控制、蒸汽流量控制、高压调阀阀位控制、中压调阀控制、#2主汽门MSV2控制、数字式调节器、跳闸逻辑、中压调阀快动IV、早期阀门动作EVA、功率负荷不平衡PLU、甩负荷功能、汽机保护、保护试验、转子/腔室预暖、冲转准备、加速至额定转速、反流运行、截止阀（MSVs）试验、高压调阀（CVs）试验、中联门（CRV）试验、阀门严密性试验、旁路系统调节控制、与TSI的接口、转子应力计算和寿命管理、MarK-V与EX2000通讯、实时趋势图、实时数据采集、系统自诊断、事故记录及追忆、BOI运行、MARK-V与CCS、SCS、SOE、DCS报警系统等的接口等。（二）4台给水泵汽轮机控制柜和其它设备的布置如图所示控制柜有一个：包括主控制器、保护控制器、通信控制器、电源分配器、电源转换器、I/O信号控制器以及I/O信号端子板。(三)硬件配置1. 操作员站：每台机组2台，大机小机各一台，486电脑，具有触屏功能，安装在主控室内。2. 工程师站：每台机组1台，安装在工程师站室内。3. 控制柜：安装在电子设备间内，大机主、辅控制柜配有中间端子排，小机只有一个控制柜。4. IKB键盘、跟踪球：配套配置。二. MARK-V系统特点及安全性（一） MARK-V（TMR）系统特点1基于PC的操作员接口，配有彩显、打印机，具有报警、事故记录、跳闸记忆等功能，显示画面可灵活修改。2分辨率的时间标签、高速数据采集能力（如数字信号采样周期为1ms）3每个控制器作为一个分散式、多微理器控制器，具有最大的数据处理能力。4可与DCS的通讯以以太网连接，我厂MarK-V同DCS 采用硬线接口。5有较强的诊断功能，能诊断到卡件级能将故障的控制模件隔离，保证系统正常可靠运行。6在发生故障时，整个控制系统和各控制器可以在线维修，具有最大的可靠度。7数字式调阀控制回路，具有极佳的线性响应特性。8有和机组其它设备直接接口的模件，如汽轮机监视系统（TSI）、电流互感器（CT）、电压互感器（PT）等。9整个控制系统布置紧凑、结构合理，工作可靠，维护方便。10有完备的保护功能。在MarK-V控制系统中突出的采用了三冗余技术，即硬件三冗余及软件三冗余。硬件三冗余表现在配置上如控制器、跳闸继电器、测量元件、控制线圈等。软件三冗余表现在对数字量的三取二表决及模拟量的三取中运算。三取二表决即一旦数字信号在DENET上，每个控制器检索所有三个值并完成三取二表决，每个芯板各自完成LCCB插件上的表决任务，表决值存在每个控制器DCCA插件内，以用于监控机组的运行。对于模拟量信号在控制器内的工作方式采用三取中值运算，中值存入DCCA插件并可用来进行指导汽轮机的计算，此结构保证三个控制器使用相同的值进行实时数据的内部计算。DENET上来自的预表决数据也送往芯板的DCCA插件。任意芯板内的表决失配值都能由内的DCCA插件收到，其结果是发出诊断报警。任何芯板的表决失配值都能由芯板检测到。（二）MARK-V（TMR）系统安全性：MARK-V控制系统的安全性能具体表现在系统的可靠性。1.采用三冗于控制器（TMR-TRIPLE MODULE REDUNDANT）及：冗于控制器对于数字信号采用三取二表决，对于模拟信号采用三取中表决。2.采用SIFT（SOFTWARE IMPLEMENTED FAULT TOLERANCE）容错技术：当三个控制器分别接到不同的跳闸信号，如（1）润滑油压低，（2）轴向位移大（3）高压缸胀差大三个信号。不会导致汽轮机跳闸。3.保护信号（测点）三冗于：如轴向位移、转速等。4.跳闸继电器、伺服阀线圈三冗于：跳闸继电器PTR1、PTR2、ETR1、ETR2继电器采用三取二硬件表决。伺服阀线圈三冗于，两个以上线圈既可完成控制功能。5.交叉跳闸：电气跳闸和机械跳闸通过L4-XTP交叉跳闸线圈完成电气跳闸时联机械跳闸，机械跳闸时联电气跳闸以保证跳闸系统的可靠。6.电气跳闸阀为失电跳闸、机械跳闸阀为得电跳闸，跳闸继电器PTR1、ETR1常闭接点得电断开而失电闭合跳机械跳闸阀，跳闸继电器PTR2、ETR2常开接点得电闭合而失电断开跳电气跳闸阀，以确保跳闸系统的可靠性。7.通信冗于：通信控制器、冗余设置，保证通信可靠。8.备用操作员接口：可以随时进行操作，无须进行切换，可以完成对机组的监视、操作等功能。在故障或失去通信时代替进行工作。9. .多项速度保护功能：中调门IV触发、功率负荷不平衡PLU功能、早期阀动作EVA功能、机械超速、电气超速、加速度、速度信号消失及甩负荷功能等多项保护。10.MARK-V具有较强的诊断功能：能够完成卡件、I/O通道元件等故障的诊断。11.事故记录：具有事故记录功能，分辨率能达到1ms，能更好的进行事故分析、判断。12.输入接口：采用触屏、键盘、跟踪球等方式均可进行操作，增强了操作的可靠性。13. 紧急超速跳闸：采用了独立的电气超速跳闸控制器，确保保护的可靠动作。 14.事故跳闸按钮：事故跳闸按钮采用冗余方式，分别控制机械电磁阀、电气跳闸阀，需两个按钮同时按下，才能完成跳闸功能，兼顾跳闸系统的准确可靠性。15.模拟信号的硬表决：采用这种表决方法的典型例子三线圈伺服阀，调阀上的三线圈伺服阀由三个调节器控制，三个位置传感器（LVDT）提供相应的位置反馈。来自三个调节器的放大器输出电流控制调阀阀位，在调节回路的硬件设计中，当其中一个回路发生故障时，其余两个回路有足够的增益变化，用以补偿故障回路的输出。诊断逻辑监视LVDT、伺服阀线圈电流、A/D及D/A转换器的工作状态，如有异常立即报警，如发生严重故障则控制器会将故障回路进行隔离。16.开关量输出的硬表决：这种表决方式很常见，如在TCTL上的主跳闸继电器（3PTR1，3PTR2）和电气跳闸继电器（3ETR1，3ETR2）都采用这种表决方法。来自主控制器的主跳闸信号（L86TRP）驱动3PTR1和3PTR2，这些继电器输出以图示方式互连，三取二的表决结果控制MTSV和ETSV，以保护汽轮机。来自控制器的电子超速跳闸信号的表决过程大致相似，中三块独立的电子超速保护模件分别与三个速度探头和3ETR1、3ETR2相连，继电器输出以同样方式互连后控制MTSV和ETSV以保护汽轮机。17口令管理：通过口令的设置区分不同人员的操作权限，一般分操作员级、维护人员级、供货商级等，有效的分配不同人员工作权限及范围。18电源独立及冗余：采用两路独立电源，每个控制器都有各自独立得电源，支持控制器的三冗余。三.MARK-V控制系统通信网络本厂的MarK-V控制系统为三冗余（TMR）配置。在MarK-V控制系统中，各类信息经各级通信网络由各控制器及操作接口计算机共享，通信由三个网络完成，整个控制系统形成一个独立、分层的局域网（如图）1.级链tage Link：为一外部ARCNET网络，以同轴电缆经和使控制器与 计算机以及EX2000励磁系统建立高速可靠的通讯。2.DENET： 数据交换网络，这是MarK-V控制柜内的内部ARCNET型网络，DENET使MarK-V各控制器建立通信。在MarK-V配置中，这也是控制信号表决功能的基础。3.IONET： 这是一个以菊花链型式连接的串行接口通信网络，是控制处理器模件（DCCA）与、交换信息的接口。IONET主要用于I/O信号。四.控制器介绍1主控制器主控制器由相互分离、各自独立的控制模件组成。模件包含控制和跳闸保护功能的硬件与软件。三个控制器具有相同的硬件配置和控制逻辑（软件）。任一控制器里发生的故障，具有模件级诊断及报警显示功能，故障可以在线维修。2保护控制器主要由三块相同彼此独立的模件组成，三块模件有各自独立的电源和微处理器，接收三个速度探头信号为汽轮机提供三冗余的电子超速跳闸保护。中还有一块重要模件TCTL，在TCTL上装有与前机架保护机构相连的保护继电器及其它一些重要继电器。驱动机械跳闸电磁阀（MTSV）和电气跳闸电磁阀（ETSV）的继电器在这里进行表决后控制MTSV和ETSV等。3通用控制器主要作用是使主控制器与、EX2000通信，以及诊断系统故障。中还有高级语言程序，用以转子应力计算、起动加速时的应力预算、ATS逻辑、给运行人员提供操作指导和建议、进汽方式的自动选择、还具有监视报警等功能，作为的备用，但不具备这些功能。4电源分配器为MarK-V各控制器、模件、端子板，通信网络，I/O信号等提供各种不同的电源。5控制器用于完成功率负荷不平衡功能，实现MSV1 MSV2 IV1 IV2 RSV1 RSV2阀门的快动电磁阀、转子膨胀、键相等功能。6这三个控制器都用于数字I/O信号，其中的I/O信号用于主控制器，的I/O信号用于。7电源由UPS送来两路220VAC电源，转换成两路110VAC经高选门及AC-DC转换器后送至。8备用控制器BOI当主控制器发生严重故障或通信故障而不能正常工作，但又不能停机处理时，无须进行切换既可以用BOI对汽轮机进行最简单的手动控制。五.控制软件和内容（一）大机控制软件控制逻辑用大块语言（BBL）组成。中的高级语言计算程序只能在制造厂编制和修改，BBL和ATS计算中的常数可以在线修改。控制逻辑程序共有11段，每段有数十至几百级组成，各段内容如下：1. LST-Q1.SRC：汽轮机保护、速度控制、负荷命令、流量命令、CVs和IVs控制。2. LST-Q2.SRC：控制方式、AMS、VPL、负荷控制、转子和腔室予暖、汽缸温度保护。 3. LST-Q3.SRC：速度控制、保护试验、阀门试验。4. LST-Q4.SRC：发电机自动同期。5. LST-Q5.SRC：TSI、电磁阀控制、汽轮机旁路系统控制。6. LST-REQ.SRC：监视、报警、继电器输出、汽轮机积水检测7. LST-AUX.SRC：(1)润滑油系统控制。(2)轴封系统控制。(3)定冷水系统控制。(4)氢气系统:控制、监视、报警。(5)电动门控制。(6)用户输出8. LST-VPO：变压运行。9. LST-BYP：温度检测、旁路控制顺序、旁路高压蒸汽压力控制、旁路低压蒸汽压力控制、旁路高压蒸汽温度控制、旁路高压蒸汽温度控制、汽机旁路控制监视和报警。10.LST-MON：发电机氢监视、氢系统报警、主再热汽温度改变、轴承温度监视、水检测温度监视、定冷水、密封油报警。11.LST-C1.SRC、LST-C2.SRC：阀位、ATS等参数监视、报警。（二）小机控制软件1诊断功能2速度反馈3速度逻辑比较器4速度探头故障跳闸5自启动6手自动切换7速度控制8超速试验9阀门位置控制10盘车控制11润滑油泵和事故油泵控制及试验12偏心、振动、轴向位移监视13振动、轴向位移、排汽真空、排汽温度、润滑油压及用户跳闸14主跳闸回路15报警监视16阀门控制17温度监视报警18疏水阀控制六. MrkK-V控制功能解析控制功能简介我们知道，汽轮机的速度/负荷由伺服阀驱动的调阀执行机构控制，MarK-V三个主控制器（）中的控制逻辑及相应的数字式调节器产生输出至伺服阀的控制信号。汽轮机控制功能流程其中包括如下汽轮机控制功能中最重要的六大功能：1速度控制包括起动加速、摆频、额定转速控制等功能。2负荷命令有就地、遥控、速度匹配、MW反馈、负荷限制、频率控制等。3流量命令汽轮机调阀命令，即调阀开度命令。4CVs阀位命令确定各CVs的实际阀位。5IVs阀位命令在不同运行方式下IVs阀位的控制。6MSV2阀位命令MSV2特殊的阀位控制逻辑。以下详细分析上述六大控制功能。(一) 汽轮机速度控制速度偏差速度控制是MKV控制系统最基本也是最重要的功能之一，把汽轮机的转速控制在目标转速，同时完成一些重要功能如加速度控制、摆频等。速度控制的基本原理是速度偏差理论，速度偏差由如下控制逻辑形成：1.选择目标速度：有以下几种选择(1)选择阀关闭：15%。(2)选择不同的目标速度：200RPM、800RPM、2500RPM。(3)选择额定转速：3000RPM。(4)选择超速试验速度：3420RPM。(5)选择任意目标速度：只在特殊情况和要求下采用。所选目标速度经高低函数块后得到实际目标速度TNR_TGT1。2选择加速度：有三种不同的加速度选择100rpm/min、150rpm/min、300rpm/min，得到实际加速度TNR_RTE1。(1)TNR_TGT1和TNR_RTE1经斜坡函数块形成速度命令1TNR1。(2)摆频：在汽轮机速度达到2500RPM附近，为避免长时间在叶片机械共振临界速度区域运行，摆频器自动投入工作，摆频周期为1分钟，摆频幅度为84RPM。TNR1经摆频后形成速度命令2TNR2，TNR2即是最终速度命令。(3)TNR2与实际速度（TNH1）之差得到速度偏差信号TN_ERR。(4)TN_ERR经速度偏差滤波器形成速度偏差1TN_ERR1。该滤波器的作用是防止因发电机转子速度振荡、摆动引起调阀的晃动及磨损，它是一个简单的时间延时滤波器（0.80秒），当发电机离线或速度偏差1.8RPM时滤波器不起作用。(5)TN_ERR1经速度死区函数和调阀调节因子修正得到TN_ERR2，再经过另一死区函数，最终得到调节用的速度偏差信号TN_ERR3。速度调节因子是速度偏差在流量调节作用中的增益。它有两个值：5%/sec（速度2670RPM）或10%/sec（速度2670RPM），两值由实际速度进行无扰切换，在汽轮机速度较低时采用大的增益（10%），以增加速度控制回路的稳定性。(二) 汽轮机负荷控制负荷命令DWR负荷命令控制功能流程主要有如下逻辑功能：1 目标负荷命令 DWR_TAR2目标负荷命令根据控制方式的不同（就地方式、遥控方式），有不同的控制逻辑。在就地控制方式下，目标负荷由运行人员在计算机的CRT上设定，而在遥控方式下，经来自DCS的升（L90R_CO）降（L90L_CO）负荷脉冲和目标负荷速率（DWR_TAR2R）经积分函数得到目标负荷命令。两种控制方式可以无扰切换。2 目标负荷速率 DWR_TAR2R在不同的运行方式下，控制逻辑选择相应的目标负荷速率。（1）速度匹配时为0.10%/sec,（2）甩负荷时为2.5%/sec,(3)发电机并网时为1.2%/sec,（4）遥控方式为0.17%/sec，（5）在负荷限制下为0.50%/sec，（6）MW反馈时的可变目标负荷速率，（7）就地控制方式下由运行人员设定。目标负荷速率均由主蒸汽压力修正。3 负荷命令速率 DWR_R在不同的运行工况下由控制逻辑自动选择。4 负荷命令 DWR目标负荷（DWR_TAR2）经主蒸汽压力修正和高低限后，和负荷命令速率（DWR_R）一起，形成负荷命令（DWR）。5 MW反馈方式在此方式下，实际负荷（DW1）与目标负荷（DWR_TAR1）产生的偏差用来控制负荷目标的升降，得到负荷命令（DWR）。6在发电机未并网时或甩负荷（FCB、PLU）情况下，控制逻辑将目标负荷命令设定为“无负荷流量值”DW_NLF （3%或旁路投运时的5%）。7频率死区选择 GNR（Governor Non-Regulating）GNR提供了0.25Hz的频率死区，在这个小范围内的频率波动不会使调阀阀位产生变化以及相应的负荷波动。GNR在发电机并网后由控制逻辑自动选择，也可由运行人员在上设定。(三) 蒸汽流量控制 CVR蒸汽流量命令就是调阀开度命令，CVR由CVR1经不同的逻辑限制功能，分别得出CVR2、CVR3、CVR4、CVR5，最后得到蒸汽流量命令CVR。1CVR1CVR1由三部分组成：（1）负荷命令DWR，（2）速度偏差TN_ERR3，（3）级压力反馈（L83SPF）。（a）DWR通常在0100%范围，对应零负荷至阀全开（VWO）状态。（b）TN_ERR3：如前所述，TN_ERR3是实际速度偏差信号。（c）级压力反馈 L83SPF在汽轮机正常运行时，如不进行CVs活动试验（L83SPF=0），则级压力反馈不起作用，当进行CVs活动试验时（L83SPF=1），由于级压力的降低而产生一个补偿值，使CVR1随级压力的降低而增大以维持蒸汽流量值的恒定，因此试验过程中汽轮机运行工况基本保持不变。在CVs试验时，须满足如下条件： DWR+TN_ERR3-级压力反馈值10%2CVR2 CVR1经比例型主蒸汽压力限制器（MSPLP）即得到CVR2。比例型主蒸汽压力限制器MSPLP：当实际主蒸汽压力小于MSPLP设定值时，控制系统将关小CVs调阀开度，关小程度与它们的差值成正比，MSPLP一般用于核电汽轮机，本厂未投用此功能。3CVR3CVR2经速率型主蒸汽压力限制（MSPLR）即得到CVR3。速率型主蒸汽压力限制器MSPLR：当主蒸汽压力下降速率超过设定值时，控制系统将以比压力下降速率大的速率关小CVs调阀开度以保护汽轮机，此时负荷命令和目标负荷都跟踪CVR+2%，当MSPLR条件消失后，实际负荷将略增加到负荷命令值（CVR+2%）。MSPLR的设定值可以在上调整。根据主蒸汽压力下降速率与设定值差值的不同，CVs调阀关小的速率有三个不同的值：0.2%/sec、0.4%/sec、0.8%/sec。4CVR4 CVR3经阀位限制器（VPL）得到CVR4。 阀位限制器VPL：用以限制调阀位置在某一开度，以限制蒸汽流量稳定运行工况。VPL还有另外一种形式：SB（SETBACK）。5CVR5 CVR4经VPL跟踪和VPL控制得到CVR5。VPL跟踪和VPL控制可以由运行人员在上选择，其作用是在电网系统频率变化时防止调阀突然大幅晃动以保护汽轮机。VPL跟踪：在此方式下，VPL=CVR+5%，也即阀位限制值自动跟踪CVR+5%。因此，电网频率突然下降时，CVR最多增加5%（CVs或IVs开度最多增加5%）。VPL控制：CVR=VPL+5%，当电网频率突然下降时，CVR并不增加，因为此时CVR由VPL限制。当电网频率突然增加时，CVR最多减小5%。6CVR、CVR_SCLCVR5经取小逻辑最终得到流量命令CVR。CVR_SCL是根据阀门特性曲线标定后的CVR值。(四) 高压调阀阀位控制CV阀位命令CVR_SCL根据不同的进汽方式，经进汽方式特性函数（PA或FA方式）处理后得到CVs阀位命令的中间值（CVR_EA），CVR_EA再经CVs调阀特性函数处理后，最终得到CV1、CV2、CV3、CV4阀位命令CV1REF、CV2REF、CV3REF、CV4REF。除了部分进汽函数特性不同外，CV1CV4的其它控制逻辑完全一样。(六)中压调阀控制IV命令它包括中调门（IVs）流量命令IVR和中调门（IVs）阀位命令IV1REF、IV2REF。1 IVs流量命令IVRIVR由一个取小函数得到，该函数块有三个输入：第一个输入是常数（TNKIVR5=105%），因此IVR的值不会大于105%。第二个输入IVR2：当汽轮机在旁路方式下运行时，IVR=IVR2。由图可见，此时IVR=IVR2=CVR5IVRG_MOD。IVRG_MOD为IVs的增益修正因子，它有两个常数值（1.05和1.68），两者之间可无扰切换。当汽轮机切至前向流方式且IVR62%时IVRG_MOD从1.05无扰切至1.68，使两个IVs全开且退出调节作用。当IVs参与调节时，其调节信号来自CVR5，根据CVR5的控制逻辑，不难理解此时IVs是如何进行速度和负荷控制的。第三个输入IVR1：当汽轮机正常运行时（IVs不参与调节的情况下）IVR=IVR1此时：IVR=IVR1=TNKIVR3（100%）+TN_ERR/TNKIVR1（0.02）+DWRTNKIVR2（2.50）正常运行(无旁路)时：IVR1=IVR2=128%，因此IVR=TNKIVR5=105%。2 IVR1REF、IVR2REFIVR经IVs调阀特性函数（线性化函数）处理后，再经速率限制得到两个相同的值即两个中调门的实际阀位命令IVR1REF、IVR2REF。(五)MSV2控制MSV2阀位命令与MSV1不同，MSV2具有调节功能，因而装有伺服阀。MSV2REF等于SVR_BS2R，其输出范围是0100%，对应MSV2从全关到全开。当其内部旁路阀全开时，SVR_BS2R=5.45%，当MSV2全开后，SVR_BS2R=100%。在转子或腔室予暖时，SVR_BS2R等于运行人员设定值，在正常运行时，SVR_BS2R=102%。（六）数字式调节器如前所述，MarK-V的三个主控制器RST经过复杂的控制算法和逻辑，最后得到各调阀的阀位命令，而实际的阀位由调阀的三个数字式调节器所控制。数字式调节器在MKV系统中，根据控制对象的不同特性，可以定义五种不同类型的调节器，对于大型蒸汽轮机的控制而言，通常采用41型调节器。其中“4”表示“以位置反馈进行位置控制”，而“1”表示“指定第一个位置反馈作为控制信号”，对于TMR系统而言，每个调阀有三个位置反馈，分别与三个控制器的调节器回路相对应，由图可见，每个调节器回路中有两个A/D通道，“1”即表示采用第一个位置反馈通道（A/D），第二个位置反馈通道在41型调节器中不起作用，但在其它调节器类型中有用。41型调节器的信号流程只表示了一个数字式调节回路，在MarK-V（TMR）系统中，每个调阀有三个这样的回路。对41型而言，三个LVDT经各自的第一个A/D通道转换处理后，分别与来自RST的阀位命令相减，再经增益和偏置后，得到三个数字量控制信号，又经D/A转换和放大后，最终得到输出至伺服阀三个线圈的控制电流信号。从以上分析可知，数字式调节器虽然结构略为复杂，但工作原理容易理解，它只不过是一个最简单的增益或比例调节器而已，其比例系数也可以在I/O组态中进行调整。在每个调节回路中设计了如下保护：1电流故障保护：当伺服阀三个线圈中的一个线圈的实际电流与所要求的电流之差大于25%（最大电流，40ma）时，相应控制器将该调节回路的输出电流强制为零，隔离该故障调节回路，使其它两个调节回路仍然能正确地控制调阀。该功能可以在I/O组态中选择，本厂未投用此功能。2LVDT故障保护：当某个位置反馈值超出10%105%范围时，控制器将该调节回路的输出电流强制为零，隔离该故障调节回路，使其它两个调节器能正确控制调阀。3.当发生上述两种故障时，如不将故障回路隔离，则调阀将不能正常工作（如调阀动作缓慢、晃动等），当故障回路隔离后，其它两个调节器通过增益补偿来保证调阀仍能正常工作。4.当某个调阀的两个调节回路因故障被隔离后，该调阀就不可能正常工作，如该调阀不能打开（此时需要较大的伺服阀电流）、快关（同样需要较大的反向电流）以及快开等。但根据实际工作经验，在负荷稳定或变化缓慢的情况下，因伺服阀所需的控制电流很小，一个调节器仍能正确控制调阀。七MarK-V的保护功能MarK-V保护系统接收外部或内部产生的跳闸信号，根据保护控制逻辑，使125VDC的机械跳闸电磁阀（MTSV）得电跳闸和使24VDC电气跳闸电磁阀（ETSV）失电跳闸。MTSV和ETSV是两个相互独立的跳闸系统，彼此又相互交叉跳闸，两者都通过释放危急跳闸系统ETS的液压油，使汽轮机跳闸。保护功能主要包括：（1）跳闸信号和逻辑，（2）跳闸回路，（3）前机架保护机构，（4）阀门结构及控制接口（电磁阀和伺服阀等）。（一）跳闸信号和逻辑1外部输入的跳闸保护信号见附表一： 表一序号名 称冗余联 锁跳闸定值跳闸延时报 警 其 它 1润滑油压力低 2/3 2主油泵出口压力低 2/3 3抗然油压力低 2/3 4真空跳闸中/3 5排汽缸温度高中/3 6次末级温度高中/3 7定冷水出口温度高中/3 8定冷水流量低 2/3 9定冷水压力低 2/3 10励磁变流量低 2/3 11连接环流量低 2/3 12高排温度高中/3 13高差（差涨） 14低差（转子膨涨） 15轴向位移 2/3 16轴瓦振动高2跳闸回路跳闸回路包括：（1）外部信号跳闸硬接线回路，（2）危急跳闸回路，（3）跳闸专用驱动模件TCTL，（4）跳闸回路端子板PTBA，（5）前机架保护机构电磁阀等几部分组成。来自主控制器（）的主跳闸信号L86TRP，经跳闸驱动模件TCTL上的主跳闸继电器PTR1（2/3）和PTR2（2/3），使MTSV得电及ETSV失电跳闸汽轮机。L86TRP同时有交叉跳闸信号L4_XTP送至，经TCTL上的电气跳闸继电气ETR1（2/3）、ETR2（2/3），分别使MTSV得电、ETSV失电，跳闸汽轮机，电子超速的工作原理也是如此。另外，中的电子超速跳闸也有交叉跳闸信号（L12XTRP）送至跳闸逻辑。可见，交叉跳闸是双向的，这进一步提高了保护系统的可靠性。MarK-V保护系统逻辑信号流程、与抗燃油系统和前机架保护机构的接口以及ETS系统与有关阀门的联系是（）和与125VDC（使MTSV得电跳闸）接口，同时又与24VDC跳闸母线（使ETSV失电跳闸）接口。分别控制三个PTR1和三个PTR2，中的分别控制三个ETR1和三个ETR2，而PTR1和ETR1经三取二表决控制MTSV，同样，ETR1和ETR2经三取二表决控制ETSV。同时还包含了机械闭锁、电气闭锁、油复位、充油试验等简单逻辑接口。值得注意的是，125VDC和24VDC电源丢失，不会使产生跳闸信号，但24VDC电源丢失会使ETSV失电，使汽轮机跳闸。另外，125VDC电源丢失，会导致24VDC电源丢失，产生同样的后果。三取二表决故障（两个主控制器故障）会导致主保护继电器PTR1（2/3）、PTR2（2/3）失电，分别使MTSV得电和ETSV失电，跳闸汽轮机。中三块电子超速保护模件任意两块故障，也会使电气保护继电器ETR1（2/3）、ETR2（2/3）失电，同样分别使MTSV得电和ETSV失电，跳闸汽轮机。（1）外部信号跳闸硬接线回路,该回路断开跳闸汽轮机。所谓的外部跳闸信号，其实只有两个，一是用户跳闸信号即来自电气的跳闸信号，另一是来自BTG盘的跳闸按钮，按钮触点是常闭型的，断开跳闸汽轮机。该回路上有四个继电器，称为“4S”继电气，4S继电器两两并接后再串接在回路的首尾两端，形成“半四取二”表决逻辑，用以接通或断开24VDC（P24VR）跳闸母线。24VDC跳闸母线来自中的三个独立电源中的最大值，它不但连接ETSV，同时也为PTR1（3）、PTR2（3）、ETR1（3）、ETR2（3）提供电源，其重要性可想而知。中的处理器监视该跳闸回路的状态，但回路跳闸动作与处理器无关。（2）危急跳闸回路其中包括了跳闸驱动模件TCTL，跳闸端子板PTBA以及有关电磁阀。（A）TCTLTCTL是专为大型汽轮机保护系统设计的保护继电器驱动模件，有来自的125VDC电源，来自的24VDC、PTR1（3）、ETR1（3）、PTR2（3）、ETR2（3）、MLO、ELO、ORST、OTS继电器等重要部件。这些继电器和ETSV都由24VDC跳闸母线驱动。MTSV由125VDC驱动。（B）跳闸按钮在这里，按钮常开型的触点直接接至MTSV，闭合使MTSV得电跳闸汽轮机；按钮常闭型的触点直接接至ETSV，失电跳闸汽轮机。（C）PTBA为跳闸回路端子板，用以连接TCTL与前机架保护系统有关电磁阀和跳闸按钮。（二） 机架保护机构保护机构有两大功能，一是在危急情况下能保证汽轮机可靠跳闸，二是在正常运行时进行各种保护试验。1 跳闸保护：共有四条途径跳闸汽轮机。（1） MTSV：跳闸逻辑使MTSV得电（2/3PTR1、2/3ETR1），释放机械跳闸活塞（MTP）中的润滑油压，使跳闸连杆脱扣，MTV在弹簧作用下向右（图示）移动，释放ETS压力，导致汽轮机跳闸。（2） ETSV：跳闸逻辑使ETSV失电（2/3PTR2、2/3ETR2），ETSV二次阀使ETV的Y端口失压，ETV动作释放ETS压力跳闸汽轮机。ETSV是二级阀：导阀和二次阀，有两个节流孔（直径2.54mm，9.53mm），一个球型逆止阀，使ETV快速动作跳闸。ETSV装有滤网以保护导阀，如该滤网堵塞则ETSV有可能不能立即复位或不能复位。该滤网在每次大修时应作检查，每五年必须更换。另外，当发生下列情况时，必须立即更换该滤网：（A）：ETSV故障，尤其是不能正常复位。（B）：当伺服阀因抗燃油脏发生故障时。ETV：电气跳闸阀，ETV中没有弹簧，靠阀两端的压差动作。当ETV跳闸动作时，在第一阶段，先切断PA（ETS）油路，然后接通（ETS）AT油路（直径1.75mm）。第二阶段，接通（ETS）AT的另一油路（直径25.4mm）。这样设计，是为了在ELV闭锁后进行电气跳闸试验时，使MTV出口ELV的P断的压力不会立即很快下降，引起误跳。当完全失压时（如在MTV先动作时），尽管汽机已跳闸且ETS失压，ETV有可能仍处于复位位置，这是正常的，尤其在ETV的P和Y处同时失压，有可能发生这种现象。（3） 机械超速装置在超速时，由于离心力的作用，偏心环飞出，撞击跳闸柄，使跳闸连杆脱扣，跳闸汽机。另外还有OTSV，用以充油试验。（4） 手动跳闸拉杆这是汽机保护的最后一道防线。操作时先向逆时针旋转90，再往外拉出，使汽机跳闸。2保护试验：见后面。3其它机械阀和电磁阀 （A）ORSV油复位电磁阀。（B）MTV机械跳闸阀。（C）MLV机械闭锁阀。（D）ELV电气闭锁阀。（E）两个空气继动阀。4前机架保护机构的设备如下：（A） 六个电磁阀：MLVSD1、ETSVSD2、ELVSD4、ORSVSD5、OTSVSD6、MTSVSD7。（B） 四个机械阀：MTV、ETV、ARDV1、ARDV2（C） 四个压力开关：MTVPS1、ETSPS2、ETSPS3、ETSPS4（D） 六个行程开关：MTHS3、MTPS、ORPS2、MLVS1、ETVS、ELVS4。（三）截止阀调阀结构及控制接口1 1#主蒸汽截止门MSV1为开环控制阀门。（1） 单线圈快动电磁阀1个。（2） 单线圈试验电磁阀1个。（3） 位置反馈LVDT1个，指示阀位。（4） 行程开关1个。（5） 切断阀1个。（6） 盘式卸压阀1个。2 2#主蒸汽截止门MSV2MSV2为闭环调节阀，正常运行时全开，在转子/腔室予暖时，MKV控制系统经伺服阀调节阀门开度。MSV2装有内部予启阀，在开MSV1和MSV2时，先打开予启阀，使阀后建立压力，才能打开MSV2主阀，在MSV2全开后，MSV1才能打开。（1） 三线圈伺服阀1个。（2） 其它结构与MSV1完全一样。3 高压调阀CV1CV4CVs结构如图35所示，比较简单。（1） 三线圈伺服阀一个。（2） LVDT3个。（3） 行程开关1个。（4） 导阀。4 RSV1&RSV2RSV1&RSV2结构与MSV1一样。5 IV1&IV2（1） 三线圈伺服阀1个。（2） 快关电磁阀1个。（3） LVDT3个。（4） 切断阀。（5） 盘式卸压阀。（6） 行程开关。6 伺服阀由于伺服阀在调节回路中起着重要作用，也是电液转换的关键部件，我厂在近半年来曾多次发生因伺服阀故障等原因造成跳机或被迫停机处理等事件，在此对伺服阀的工作原理和故障类型作一简要分析。我厂所用伺服阀型号为MOOG公司743003A，额定电流：48ma，额定流量：25GPM。伺服阀产生一个作为电气输入信号函数的连续的受控的液压输出，该受控输出可以是流量、压差、或两者的组合。伺服阀可以是2、3、4或5油口，以四油口配置最为常见。一般而言，伺服阀有如下特点：（1） 一般来说有两级或更多级。（2） 小功率电信号输入。（3） 输出与输入成线性关系。（4） 死区可以忽略不计。（5） 动态响应快，相位移小。（6） 阀芯/阀套一般为零遮盖。MOOG伺服阀为弹簧档板结构，具有稳定性好、灵敏度高、零偏小，但对污染敏感、对油质要求高。伺服阀的工作原理和过程都较简单，液压油经过滤器在二级阀（主阀）两端建立压力，在伺服马达无控制信号时，弹簧档板位于两个喷嘴中心位置，此时主阀两端压力相同而保持位置不变，当有控制信号送至伺服马达线圈时，弹簧档板偏离原来的中心位置，使两个喷嘴节流不一致，导致主阀两端有压差使阀芯移动，将液压油与执行机构油缸连通，或将油缸与回油油连通，以控制调阀到要求位置。当调阀到达要求位置后，反馈小球和连杆使档板重新回到中心位置，主阀恢复平衡状态，控制回路也达到平衡和稳定，这是一个动态平衡过程。根据MOOG伺服阀的结构以及南通电厂和我厂使用情况，伺服阀的故障有以下几类：（1） 入口过滤器堵塞。（2） 伺服阀内部盘式过滤器堵塞。（3） 伺服马达损坏。（4） 马达线圈断裂。（5） 反馈小球冲蚀磨损。（6） 反馈连杆断裂。（7） 弹簧档片变形或失效。（8） 喷嘴堵塞。（9） 阀芯/发套失效，包括冲蚀失效、卡涩失效、淤积失效、腐蚀失效等。7 试验电磁阀MSV1、RSV1、RSV2都配有试验电磁阀，主要用于阀门试验。当电磁阀得电时，释放油缸中的液压油，使阀门关闭。汽机正常运行时该阀失电，接通液压油至油缸，使阀门打开。8 快关电磁阀MSV1、MSV2、RSV1&2、IV1&2装有此电磁阀。当它得电时，释放盘式卸压阀中的ETS油压，使盘式卸压阀打开，释放执行机构中的液压油，快关阀门。9 切断阀MSV1&2、RSV1&2、IV1&2装有切断阀。该阀是靠弹簧和ETS压力动作的机械阀。当有ETS压力时，切断阀打开，为试验电磁阀或伺服阀提供液压油，装有切断阀的阀门可以在线更换伺服阀或试验电磁阀。10 导阀只有CV1CV4装有导阀。该阀依靠偏置弹簧和ETS压力动作。当有ETS压力时，导阀将来自伺服阀的液压油接通至执行机构油缸，一旦ETS失压，使油缸液压油接通至回油管路，快速关闭调阀。11 盘式卸压阀MSV1&2、RSV1&2、IV1&2装有盘式卸压阀。该阀也是一依靠弹簧和ETS压力动作的机械阀。当ETS失压时，该阀靠弹簧拉力动作，接通执行机构油缸和回油管路，释放液压油，使阀门快关。（四）特殊保护逻辑在异常情况下，MKV中有几个特殊功能，用以保护汽轮机和发电机。1中调门快动IVT当发生10（额定负荷）的甩负荷事件时，通过正常的速度控制逻辑或伺服作用已无法使峰值速度控制在限值以内。由于约70%的汽机功率是由中低压汽缸所产生，因此通过快关两个中调门（IVs）以快速减小汽机功率，达到降低峰值速度使汽机不致超速跳闸。IVT有两个基本功能：（1）超速控制，（2）使汽机恢复至速度控制下的稳态在IVs快关后，恢复IVs至伺服控制状态。IVT发生条件：（1）再热蒸汽压力10%，（2）主蒸汽压力2%，（3）IVPOSIVREF10%。一旦IVT动作，快关IV1&2，当阀位偏差恢复正常后，IVT自动取消，IV1&2恢复伺服控制。IVT由触发条件由中的控制逻辑产生，再送至中的控制模件。IVT可以由运行人员通过CRT在中进行试验。2功率负荷不平衡PLUPLU的功能是为了在机组甩负荷时，通过快关CV1CV4和IV1&2，使汽轮机避免过度加速和超速跳闸。汽轮机的功率由经修正后的再热汽压力表示，发电机的负荷由三相电流之和经修正后得到PLU发生条件：（1）汽轮机功率与发电机负荷之差40%（额定负荷）（2）发电机负荷丢失速率额定负荷/35ms显然，只有在负荷40%（额定负荷）时，PLU才有可能发生。PLU一发生，负荷命令立即设为零，目标负荷命令以2%/秒的速率RB至“无负荷流量”值DW_NLF，另外完成其它一些辅助功能。在条件（2）消失后，经过1秒钟，IVs重新开启恢复伺服作用，以控制汽轮机转速，而CV1CV4只有在条件（1）（2）都消失后才能解除闭锁，重新打开恢复伺服作用。如果PLU发生后又很快消失（条件（1），PLU逻辑自动复位，此时目标负荷很接近PLU发生前的负荷值，CV1CV4会重新打开至接近PL