DEH 调频原理.doc

DEH 调频原理一、DEH调节系统的组成1、电子控制器：包括数字计算机、混合数模插件、接口和电源设备。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。2、操作系统：即操作员站，主要包括操作盘、图像站、显示器和打印机。3、油系统：主要负责向系统提供润滑油系统和高压抗燃油系统。4、执行机构：主要负责控制汽阀。5、保护系统：主要用于快关调节阀，电气危急遮断停机，机械超速保护和手动停机装置作为停机备用装置。二、DEH调节系统的基本原理 DEH调节的原理方框图如图 45 6所示。该系统实际上为模拟数字、功率频率、电子液压调节系统，其采样信号除转速为数字量外，其余采用信号均为模拟量，因此送入计算机前需经模/数转换器（AD）转换成数字量，在计算机中进行数字处理和运算，其输出数字量经数模转换器（DA）变成模拟量后送至电液转换器，将电信号转变成液压信号，此液压信号作用于油动机以控制主汽门及调节汽门的开度，使汽轮机的转速或功率发生变化。系统中的给定值，有转速给定及功率给定，可以数字量输入，也可以模拟量输入。 该系统的调节过程可简要分析如下：由图456可见，转速和功率信号形成了两个反馈回路，当外界负荷变化时，汽轮机转速变化，频率采样器产生的模拟电压信号通过模数转换器转换成数字量并输入到计算机，计算机算出结果后，再经数模转换器转换为模拟量输入至电液伺服阀，控制阀门的开度，使汽轮机的功率做相应地改变。同样道理，功率变化信号也经过采样器和模数转换器，其数字量输入计算机与转速的相应信号相比较，当两个信号的变化值相互抵消时，调节系统动作结束。该系统的调节规律是PI（比例、积分）调节，而且是多回路的串级调节系统。整个系统由内回路和外回路组成，内回路可加速调节过程，外回路则可保证输出严格等于给定值；PI调节规律既保证了对系统信息的运算处理和放大，其积分环节又可保证消除静态偏差，从而实现无差调节。三、汽轮机调节系统静态特性1、汽轮机调节系统的速度不等率与静特性曲线在汽轮机调节系统中，稳定工况下转速与功率之间的关系曲线称为静特性曲线（图1-33）；如果稳定状态下，系统中的负荷从零变化到满载，则相应的系统中转速的变化值与额定转速之比，即称为整个系统的平均速度不等率（速度变动率）；如果稳定状态下，机组的负荷从零变化到满载，则相应的机组转速的变化值与额定转速之比，即称为汽轮机调节系统的速度不等率（又称速度变动率）。汽轮机调节系统的速度不等率是一个非常重要的参数。它的合理与否直接影响机组的稳定运行情况，同时，也将对电网的频率稳定性产生影响。一般机组要求速度不等率在36之间可调，出厂时设定为45。2、汽轮机并网运行时的负荷自动分配并网运行是指电网中有两台及以上汽轮发电机向用户供电的运行方式。这时，如果不考虑机组之间电力的相互作用的话，电网中各处的频率是相等的。由于转速与频率的对应关系，所以，电网中的各台汽轮机的转速也是一样的。即使具有半速的汽轮机的情况下，各个转速之间也将保持固定的比例关系。而用户的耗电量等于各台汽轮机的功率的总和。假设电网中有两台并列运行的汽轮机和 ，其静态特性曲线为一根直线。速度不等率分别为和，且，在某一时刻，两台汽轮机的转速均为n，根据它们的各自的静态特性，其功率分别为和，如图1-17所示。若系统中用户的耗电量增加了，外界负荷的增加，使得两台机组的转速同时下降。同时调节系统动作，将两台机组的出力分别增加了和，从图l17可以看出，由于速度不等率，所以小于。稳定后增加的出力必然与耗电量的增加相同，即=+根据图中的几何关系，有；当电网频率变化时，各台汽轮机分担的负荷相对变化量为推广到一般情况，任意台汽轮机分担的负荷相对变化量为 （）所以，我们由此得出结论：一台汽轮机分担的负荷，与该汽轮机的功率与整个系统的总功率之比成正比，而与该汽轮机的速度不等率与整个系统的速度不等率之比成反比。3、汽轮机速度不等率的选取（1）从一次调频能力考虑 由式（）可知，如果某台机组的速度不等率远比电网的平均速度不等率小，则当电网频率变化时，该机组的负荷变化特别剧烈；如果该机组的速度不等率远比电网的平均速度不等率大，则当电网频率变化时，该机组的负荷变化就很小。因此，应当使电网中的机组的速度不等率尽量接近，同时，考虑到大机组的经济性较好，启动复杂，应当使大型机组承担基本负荷，因此适合采用较大的速度不等率，提高其年利用小时数。而中、小型机组经济性差，启动过程较简单，使其承担尖峰负荷和调频任务，适合采用较小的速度不等率。（2）从机组本身的运行稳定性考虑在汽轮机数字电液调节系统（DEH）中，就代表汽轮机调节系统静特性曲线的斜率。速度不等率数值和静特性曲线的形状、位置，都可以采用电路或数字的形式任意设定。 从机组本身的运行稳定性看，速度不等率（机组的调差系数）的倒数就是速度系统的增益（比例系数），因此，速度不等率越小，则系统增益越大，系统越不稳定。因此速度不等率不能过小，一般不能小于 12。四、一次调频（速度控制）原理1、单元机组负荷控制系统和原理在负荷控制阶段，DEH系统的负荷控制回路接受设定值形成回路输出的功率定值信号P0和汽轮机转速反馈信号n、功率反馈信号PE和调节级压力反馈信号p1，根据DEH系统控制方式进行控制运算，输出当前运行方式下的蒸汽流量请求值，经阀门管理程序处理，变为阀门位置请求信号，去控制高压调门开度，控制机组负荷。功率控制回路由速度控制、功率控制、调节级压力控制和阀门管理等环节组成，其原理简图如图38所示。 2、一次调频（速度控制）原理机组并列后，运行人员按“速度投入”键，灯亮，“SPI”逻辑有效，速度控制回路投入。速度控制回路由一个“死区线性限幅”非线性环节（如图38所示）和一个比例控制器P组成，当死区为0且限幅未发生作用时，速度校正器的输出为 式中kf速度校正器的比例系数（增益）。而整个速度控制回路的输出为 （2） 在速度控制投入的情况下，速度控制回路的输出等于设定值形成回路输出的功率设定值P0与加速度校正值y1之和。当机组转速n等于额定转速n0时，速度校正值此等于0，无需进行速度校正。当机组转速下降时，速度校正值y1大于0，P1大于P0，速度控制作用使汽机阀门开度增大，机组输出功率增加。校正器的比例放大系数kf越大，速度校正值y1越大，机组一次调频任务越重。所以P1也称为频率校正后的负荷设定值。大型单元中间再热机组参与电网一次调频，采用“死区线性限幅”速度校正（图1-33），是因为系统正常运行时，不希望电网频率经常性的小波动影响机组出力，故将速度偏差经过死区处理，以滤掉速度信号中的高频低幅干扰；当转速偏差超过死区后，速度校正值则与偏差之间呈线性关系；在频差超出一定范围时，中间再热机组的负荷适应能力受锅炉变负荷能力的限制而采取了限幅措施。并网后，一般在低负荷时，机组不参与电网的调频，所以设置了一次调频的负荷下限。为了机组的稳定运行，当电网频率基本稳定在额定值时，机组对频率的微小波动不产生调节作用，因此在额定转速附近设置了死区。同时，还可以根据机组的实际情况，限定本机组参与调频的负荷变化量的大小。这些功能如图133所示。图 133中，当频率变化超过额定频率。时，才起调节作用，参与调频的负荷变化量限定为 8，相当于电网频率变化上 。也有的系统，对参与调频的机组仅限制其增负荷或减负荷的变化量，如图135和图及136所示。在DEH系统中，校正环节中的不灵敏区的宽度（即死区）和比例放大系数可以很方便地由控制系统维护人员进行调整，从而改变机组的一次调频能力。死区愈宽，机组参与电网调频的能力愈差，死区趋向无穷大时，相当于速度反馈回路已切除，机组带基本负荷运行，可以保证大型机组运行的经济性。比例放大系数可根据机组在电网中承担调频任务的大小来选择，即机组承担的一次调频百分比确定。调频任务重，比例放大系数大，即速度不等率愈小，反之亦然。调整比例放大系数即改变了机组的速度不等率，即改变了机组的一次调频负荷比例。频率一次调节是控制系统频率的一种重要方式，是二次调节的基础。但由于它的作用衰减性和调整的有差性，不能单独依靠一次调节来控制系统频率。要实现频率的无差调整，必须依靠频率的二次调节。五、二次调频原理1电网二次调频与机组负荷分配的关系必须指出一次调频只能缓和电网频率的改变程度，不能维持电网频率不变，这时就需要通过DEH系统增、减某些机组的功率，以恢复电网频率，这一过程称为二次调频。只有经过二次调频后，才能精确地使电网频率保持恒定值。显然，由于有了一次调频的存在，二次调频的负担就大大减轻了。利用转速控制回路能平移调节系统静态特性曲线的作用，可以顺利实现二次调频。下图所示为并网运行的两台机组，在额定转速下根据静态特性曲线的分配，NO1机的负荷为P1，NO2机的负荷为P2，假定某一瞬间电网负荷增加 P，使电网频率下降，机组转速同时下降n，两台机组各自按照自己的静态特性曲线自动承担一部分变化负荷，NO1机负荷增加P1，NO2机负荷增加P2，其总和等于电网负荷的增加量P，即P=P1+P2。，达到负荷平衡后，电网频率也就稳定下来，这是一次调频的过程。这时如果操作，NO1机的转速控制回路，使NOl机的静态特性曲线由aa 上移到aa，则在转速nl下，No1机增发了功率P1，使总功率（P1+P1+P1，+ P2+P2）大于总负荷（P1+P1+ P2+P2），于是电网频率升高。随着电网频率升高，Nol机按aa静态特性曲线减负荷，No2机按其自身静态特性曲线减负荷。当转速升高到n0时，NO2机负荷恢复到一次调频前的数值P2，No1机则承担了全部的变化负荷P，总功率