第2讲_汽轮机数字电液控制的组成及功能.ppt

1、4.1 DEH的组成,用操作员站CRT和打印机监视机组各种参数及其变化趋势。 具有转速控制和负荷控制功能。 具有主蒸汽压力控制，超速保护，阀门快关等保护功能。 阀门管理功能。 热应力实时计算及按热应力升速和加载的功能。 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。,第2讲 DEH控制系统的组成及功能,目前在大型汽轮机控制中已经广泛采用了基于分散控制系统DCS（Distributed Control System）的汽轮机数字电液控制系统DEH（Digital ElectroHydraulic Control System），其主要特点 如下：

2、,汽轮机数字电液控制系统DEH主要由6个主要部分组成，其系统组成如下图所示：,DEH系统组成图,高速数据 通信公路,在上面的DEH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，下图为DEH控制器原则性系统图：,4.2 DEH系统的功能,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DEH MODIII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：,控制系统的设计原则：在变工况运行过程中，以尽

3、可能延长机组寿命，确保其安全运行为准则；在稳态运行过程中，以尽可能提高机组运行经济性并保证机组安全运行为准则。,DEH MODIII 系统原理图,操作方式,（1）手动：完全由运行人员控制汽轮机的启动或负荷运行过程。,（2）操作员自动（OA）：在启动升速阶段，运行人员根据操作 员站CRT给出的运行指导，在控制台上设定转速目标值和升 速率，控制汽轮机升速至额定转速并最终并网带初负荷；在 并网运行后，由运行人员输入负荷给定值和升负荷率，控制 汽轮机输出功率与电网负荷需求相适应。,（3）汽轮机自启动（ATC）：根据高、中压缸转子应力计算得 出的最佳结果，自动给出转速目标值和升速率，控制汽轮机 的启动升

4、速与并网过程。,启动方式,（1）冷态启动：采用BYPASS OFF（旁路关闭）方式启动，高压主 汽阀前压力达到4.2 MPa，蒸汽温度达到350。 （2）热态启动：采用BYPASS ON（旁路打开）方式启动，再热蒸 汽压力0.60.9MPa，再热蒸汽温度比中压缸中 转子第一级处蒸汽温度高50。,运行方式,（1）协调运行方式：DEH只需投入转速反馈回路，接受来自CCS 的负荷指令控制汽轮机的高压调节阀门（GV）开度。,（2）炉跟机运行方式：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。,（3）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 稳定，机组不参加一次调频。,（

5、4）滑压运行方式：高压调节阀门（GV）开度保持不变，汽轮机 输出功率随汽包出口主蒸汽压力变化而变化。,（5）混合运行方式：当机组在3085负荷时采用滑压运行方 式，其它负荷时采用定压运行方式。,阀门管理,（1）单阀方式：所有高压调节阀门（GV）开度保持相同，有利于 减少转子热应力，但节流损失较大。 （2）顺序阀方式：各高压调节阀门（GV）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。,主蒸汽压力低保护功能(TPC),在主蒸汽压力降低到设定值的90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，以维持主蒸汽压力的稳定；,快速减负荷功能(RUN BACK),

6、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，DEH控制系统将以一定的速率去关小调节阀门，将负荷迅速减小到50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DEH的负荷控制功能。,汽轮机状态和DEH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DEH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CRT画面、报表打印；对DEH重要通道、电源和内部程序的运行情况监视；机组和DEH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。,超速保护功能（OPC),（1）当转子转速超过103额定转速时，OPC电磁

7、阀动作，快速关 闭GV和IV阀门。 （2）当主油开关跳闸时，OPC电磁阀动作，快速关闭GV和IV阀门。 （3）当电网故障时，OPC迅速关闭汽轮机IV阀门，瞬时减少动力 不平衡，然后隔一定时间再开启IV阀门。,4.3 DEH控制系统分析,（1）转速控制,由运行人员给出转速目标值和升速率，由给定值处理程序计算出给定值，通过调节TV使汽轮机升速到2900r/min，然后进行TVGV的切换，最后由GV控制汽轮机升速到3000r/min的额定转速。控制原理见下图：,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，因此要定期对各阀门的活动性进行试验。,TVGV切换过程,n=2900r/min,（

8、2）一次调频,DEH负荷控制系统中的速度反馈回路（一次调频回路）在机组并网时自动投入，其频率校正原理如下图所示：,通过改变放大系数 K 可以调节机组的一次调频能力，放大系数 K 越大，机组的一次调频能力越强。,采用“死区线性限幅”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动,（3）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：,被控对象,当负荷指令P0增加时，被控对象的静态放大系数K1减少，因此在不同负荷下广义被控对象的静态放大系数P0 K1的乘积可以近似保持不变，从而使控制系统

9、在机组不同负荷下均可以达到最优控制品质。,（4）速度级压力反馈,凝汽式汽轮机的速度级压力信号间接反映了汽轮机功率，在汽轮机运行过程中（负荷大于30额定负荷时），速度级压力变化与蒸汽流量变化之间的弗留格尔方程可以简化为下式：,与电功率信号和转速信号相比，汽轮机速度级压力信号可以快速反映汽轮机功率的变化及蒸汽参数的内部扰动，所以采用速度级压力信号的速度级压力反馈回路是一快速回路，可以起到快速消除内扰、粗调机组负荷的作用。,4.4 DEH控制系统的操作,（1）主要操作功能,DEH控制系统可以采用辅助操作盘（硬手操或后备手操）和操作员站（键盘软操作）两种操作方式。,汽轮机启动升速控制； 汽轮机负荷控制； 控制方式选择； 阀门切换； 保护功能的投、切和试验； 旁路控制； 汽轮机挂闸和停机。,（2）辅助操作盘（硬手操或后备手操）,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：,各阀门的阀位控制； 超速保护的投、切与试验； 主蒸汽压力低保护的投、切； 汽轮机手动挂闸和停机。,（3）操作员站（键盘软操作或画面软操作）,在DEH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