-第3章__数字式电液调节系统(DEH)

1、第三章数字式电液调节系统第三章数字式电液调节系统(DEH)第一节概述第一节概述2020世纪世纪7070年代微型计算机的出现，年代微型计算机的出现，给工业革命带来了新的生机。给工业革命带来了新的生机。随着计算技术的发展、微型计算机随着计算技术的发展、微型计算机的广泛应用及其性能价格比的不断提高，的广泛应用及其性能价格比的不断提高，一种新型的、功能更强、调节精度更高一种新型的、功能更强、调节精度更高的的数字式电液调节系统数字式电液调节系统，很快取代了，很快取代了模模拟调节系统拟调节系统，并广泛地应用于对各种大，并广泛地应用于对各种大型汽轮机的控制。型汽轮机的控制。一、基本原理一、基本原理转速回路：

2、转速回路：一次调频一次调频功率回路：功率回路：功率精确等于给定值功率精确等于给定值调节级压力回路调节级压力回路: :平稳响应负荷平稳响应负荷快速克服主蒸汽压力内扰快速克服主蒸汽压力内扰二、特点二、特点P21P21图图3-1 中间再热式汽轮机数字式电液调节系统中间再热式汽轮机数字式电液调节系统它是一种功率它是一种功率频率调节系统。频率调节系统。图图3-13-1为数字电液调节系统的方框图，它为数字电液调节系统的方框图，它也是一种功率频率调节系统，与模拟电调相也是一种功率频率调节系统，与模拟电调相比较，其给定、综合比较部分和比较，其给定、综合比较部分和PID(PID(或或n)n)的的运算部分，都是在

3、数字计算机内进行的。运算部分，都是在数字计算机内进行的。由于计算机控制系统是在一定的采样时由于计算机控制系统是在一定的采样时刻进行控制的。所以，两者的控制方式完全刻进行控制的。所以，两者的控制方式完全不同，模拟电调属于不同，模拟电调属于连续控制连续控制，而数字电调，而数字电调则属于则属于离散控制离散控制，也称，也称采样控制采样控制。模拟电调模拟电调连续控制连续控制数字电调数字电调离散控制离散控制(采样控制采样控制)图图3-13-1中的调节对象，考虑了中的调节对象，考虑了(3(3个特性个特性) )：1.1.调节级汽室压力特性；调节级汽室压力特性；2.2.发电机功率特性；发电机功率特性；3.3.电

4、网特性。电网特性。特点：计算机的综合判断和逻辑处理能力又强。特点：计算机的综合判断和逻辑处理能力又强。结论：它是一种更为完善的调节系统。结论：它是一种更为完善的调节系统。1.1.该系统采用该系统采用PIPI调节规律，是一种串级调节规律，是一种串级PIPI调节系统。调节系统。2.2.整个系统由内回路和外回路组成：整个系统由内回路和外回路组成：1)1)内回路增强了调节过程的快速性内回路增强了调节过程的快速性; ;2)2)外回路则保证了输出严格等于给定值。外回路则保证了输出严格等于给定值。3.PI3.PI调节规律既保证了：调节规律既保证了：1)1)对系统信息的运算处理和放大，积分作用；对系统信息的运

5、算处理和放大，积分作用；2)2)消除静差，实现无差调节。消除静差，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K2“K2“开关开关”的指向可提供不同的运行方式的指向可提供不同的运行方式: :1)1)按按串级串级PIPI方式运行；方式运行；2)2)按按单级单级PIPI方式运行。方式运行。优点：这就使得当系统中某个回路发生故障优点：这就使得当系统中某个回路发生故障时，如变送器损坏等情况下，系统仍能正常时，如变送器损坏等情况下，系统仍能正常工作，这对于液压调节系统来说是办不到的。工作，这对于液压调节系统来说是办不到的。运行方式的变更：运行方式的变更：1)1)通过

6、逻辑判断和跟踪系统自动切换；通过逻辑判断和跟踪系统自动切换；2)2)通过通过键盘操作键盘操作进行切换。进行切换。系统中：系统中：外扰外扰RR负荷变化；负荷变化；内扰内扰p p是蒸汽压力变化；是蒸汽压力变化；n n转速给定值转速给定值; ;p p功率给定值。功率给定值。两给定值彼此间受静态关系的约束。两给定值彼此间受静态关系的约束。机组启停或甩负荷时：用转速回路控制，机组启停或甩负荷时：用转速回路控制，并网运行并网运行( (分两种情况分两种情况) )：1)1)不参与调频时：用功率回路控制；不参与调频时：用功率回路控制；2)2)参与调频时：用功率参与调频时：用功率频率回路控制。频率回路控制。三个变

7、量的系统响应三个变量的系统响应 当系统受到当系统受到外扰外扰时，调节级汽室压力首先变时，调节级汽室压力首先变化，该压力正比于汽轮机的功率，能准确地代表化，该压力正比于汽轮机的功率，能准确地代表汽轮机功率的大小，可使系统较快作出响应。汽轮机功率的大小，可使系统较快作出响应。( (响响应迅速应迅速) ) 发电机发电机功率功率的变化，既受自身惯性的影响，的变化，既受自身惯性的影响，又受中间再热容积的影响，其系统响应较慢。又受中间再热容积的影响，其系统响应较慢。( (精精度高度高) ) 并网机组的并网机组的转速转速，受电网频率的影响，但对，受电网频率的影响，但对于一台机组而言，影响相对较小，在系统图中

8、用于一台机组而言，影响相对较小，在系统图中用虚线连接，以示影响较弱。因此，这三个变量的虚线连接，以示影响较弱。因此，这三个变量的系统响应是不同的。系统响应是不同的。 当机组处于当机组处于调频方式调频方式运行时，若电网的负荷增加，运行时，若电网的负荷增加，有两种情况：有两种情况： 1)1)是功率给定值是功率给定值p p随之增加，直到该给定值与电网随之增加，直到该给定值与电网要求本机增加的负荷相适应，电网频率回升，系统要求本机增加的负荷相适应，电网频率回升，系统的调节偏差为零，系统才能保持转速的给定值，也的调节偏差为零，系统才能保持转速的给定值，也即频率不变。即频率不变。 2)2)是功率给定值是功

9、率给定值p p仍保持不变，电网的频率必然降仍保持不变，电网的频率必然降低，于是转速的偏差就代表了功率的增加部分，该低，于是转速的偏差就代表了功率的增加部分，该情况表明系统的功率给定值及其所保持的负荷值是情况表明系统的功率给定值及其所保持的负荷值是不一样的，而被转速偏差修正后的负荷给定值，才不一样的，而被转速偏差修正后的负荷给定值，才是调节系统所保持的负荷值。是调节系统所保持的负荷值。 当机组处于当机组处于非调频方式非调频方式运行时：运行时： 转速偏差信号就不应进入系统，或者是将该偏差转速偏差信号就不应进入系统，或者是将该偏差乘以较小的百分数，使机组对外界电网负荷的变化不乘以较小的百分数，使机组

10、对外界电网负荷的变化不敏感，只按系统本身的负荷给定值敏感，只按系统本身的负荷给定值p p来控制机组。来控制机组。 同理，如果在机组的额定负荷附近设置转速的不灵敏同理，如果在机组的额定负荷附近设置转速的不灵敏区，则机组就处于区，则机组就处于带基本负荷运行状态带基本负荷运行状态。在串级控制，系统处于调频方式运行下受到电在串级控制，系统处于调频方式运行下受到电网扰动时，电网频率的变化将引起调节汽阀动作，网扰动时，电网频率的变化将引起调节汽阀动作，调节级汽室压力反馈回路响应最快，通过内回路调节级汽室压力反馈回路响应最快，通过内回路PI2PI2的作用，迅速改变调节汽阀的开度，而发电机的作用，迅速改变调节

11、汽阀的开度，而发电机功率反馈回路的响应则慢一些，但仍都是提高机组功率反馈回路的响应则慢一些，但仍都是提高机组对负荷适应性的粗调作用。对负荷适应性的粗调作用。只有通过外回路只有通过外回路PI1PI1的细调作用，用外回路去的细调作用，用外回路去修正内回路的设定值，系统才能最后趋于平衡。此修正内回路的设定值，系统才能最后趋于平衡。此时，系统的实际负荷值已不是负荷给定值时，系统的实际负荷值已不是负荷给定值p p，而，而是经过修正后的负荷设定值。是经过修正后的负荷设定值。换言之，负荷外扰时，只有负荷给定值与外界换言之，负荷外扰时，只有负荷给定值与外界负荷要求相适应，才能使功率的反馈等于功率给定负荷要求相

12、适应，才能使功率的反馈等于功率给定值，转速的反馈等于转速的给定值。值，转速的反馈等于转速的给定值。粗调作用和细调作用粗调作用和细调作用外回路外回路(PI1)调节规律调节规律 外回路的比例积分调节规律应这样设定，外回路的比例积分调节规律应这样设定，比例比例积分输出的平衡位置是正负积分输出的平衡位置是正负1 1，当输入，当输入的偏差为正时，输出向正的偏差为正时，输出向正1 1的方向积分；当输的方向积分；当输A A的偏差为负时，输出向负的偏差为负时，输出向负1 1的方向积分。的方向积分。内外回路相互配合内外回路相互配合 为了避免输出太强，导致系统的不稳定，为了避免输出太强，导致系统的不稳定，应对输出

13、设置上下限值，使它在应对输出设置上下限值，使它在1 1的附近波动。的附近波动。内回路的内回路的PIPI参数与外回路互为制约，只有把参数与外回路互为制约，只有把内回路的快速性与外回路调节参数相互配合，内回路的快速性与外回路调节参数相互配合，才能获得最佳的调节参数。才能获得最佳的调节参数。外回路外回路 DEHDEH系统存串级调节下，外回路系统存串级调节下，外回路PI1PI1为主为主调节器调节器，当系统处于非调频方式运行时，它，当系统处于非调频方式运行时，它保证系统输出的功率严格等于负荷的给定值；保证系统输出的功率严格等于负荷的给定值；在调频方式运行时，被转速修正后的负荷给在调频方式运行时，被转速修

14、正后的负荷给定值，才是调节系统所应保持的负荷值。定值，才是调节系统所应保持的负荷值。内回路内回路 内回路不仅反映在负荷外扰下系统响应内回路不仅反映在负荷外扰下系统响应的快速性，而且在蒸汽压力内扰下，也能很的快速性，而且在蒸汽压力内扰下，也能很快地调整汽阀的开度，迅速消除内扰的影响。快地调整汽阀的开度，迅速消除内扰的影响。 因而，串级调节系统对于克服再热环节因而，串级调节系统对于克服再热环节功率的滞后，提高机组对外界负荷的适应性，功率的滞后，提高机组对外界负荷的适应性，有很大的作用。有很大的作用。 由于其动态特性最好。因此，应作为由于其动态特性最好。因此，应作为DEHDEH系统的基本运行方式。系

15、统的基本运行方式。 相反，当系统处于单级相反，当系统处于单级PIPI调节方式运调节方式运行时，系统的动态品质将有所下降，但由行时，系统的动态品质将有所下降，但由于还可继续运行，仍不失为一种重要的冗于还可继续运行，仍不失为一种重要的冗余控制手段。余控制手段。 ( (冗冗(rng)(rng)余：通常指通过多重备份来增加系统的可靠余：通常指通过多重备份来增加系统的可靠性。性。) ) 从发展观点看，再热机组调节系统从发展观点看，再热机组调节系统 1)1)液压调节系统；液压调节系统； 2)2)功频模拟电液系统；功频模拟电液系统； 3)3)数字式电液调节系统。数字式电液调节系统。 是从低一级向高一级的调节

16、系统发展，一是从低一级向高一级的调节系统发展，一般而言，后一种系统优于前一种系统。般而言，后一种系统优于前一种系统。液压执行机构液压执行机构 无论是模拟电调或数字电调系统，目前都还无论是模拟电调或数字电调系统，目前都还没有电气元件取代推力大、动作迅速的液压执行没有电气元件取代推力大、动作迅速的液压执行机构，都得继续保留使用，因而都有把电信号转机构，都得继续保留使用，因而都有把电信号转换成液压信号的电液转换装置，所不同的是对液换成液压信号的电液转换装置，所不同的是对液压机构进行了许多重大的改进。压机构进行了许多重大的改进。 例如采用高压抗燃油的液压伺服机构，把油例如采用高压抗燃油的液压伺服机构，

17、把油压从过去的压从过去的(0.98(0.981.96)MPa1.96)MPa提高到提高到(12.42(12.4214.49)MPa14.49)MPa，提高了十倍之多，使结构紧凑，推力，提高了十倍之多，使结构紧凑，推力大，动作更加迅速。大，动作更加迅速。数字电调的特点数字电调的特点(4(4点点) ) 数字电调和模拟电调比较，可以说模数字电调和模拟电调比较，可以说模拟电调与液压调节系统比较的那些优点，拟电调与液压调节系统比较的那些优点，数字电调系统也都具备，由于实施计算机数字电调系统也都具备，由于实施计算机控制，还增加了许多新的特点：控制，还增加了许多新的特点： (1)(1)用计算机取代模拟电调中

18、的电子硬件，用计算机取代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，显著提高了理单元后，显著提高了可靠性可靠性。 (2)(2)计算机的运算、逻辑判断与处理功能特计算机的运算、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、性能诊断和运行管理监控、可靠性分析、性能诊断和运行管理( (参数与指标显示、制表打印、报警、事故参数与指标显示、制表打印、报警、事故追忆和人机对话追忆和人机对话) )等方面，都可以得到充分等方面，都可以得到充分的发挥。的发挥。 多功能性多功能性 (3)(3

19、)调节品质高，系统的静态和动态特性良好。例调节品质高，系统的静态和动态特性良好。例如，在蒸汽参数稳定的条件下，如，在蒸汽参数稳定的条件下，300MW300MW机组数字电机组数字电调的调节精度：对功率调节在调的调节精度：对功率调节在2MW2MW，对转速调节，对转速调节在在2r2rminmin以内。此外，由于硬件采用积木式结构，以内。此外，由于硬件采用积木式结构，系统扩展灵活，维修测试方便；在冗余控制手段，系统扩展灵活，维修测试方便；在冗余控制手段，保护措施严密等方面，均比模拟电调有明显的优保护措施严密等方面，均比模拟电调有明显的优势。势。稳定可靠性稳定可靠性 (4)(4)利用计算机有利于实现机组

20、协调控制、厂级控利用计算机有利于实现机组协调控制、厂级控制以至优化控制，这是模拟电调无论如何也不能制以至优化控制，这是模拟电调无论如何也不能相比的。相比的。可控性可控性普遍采用数字电调 由于大型机组转子相对由于大型机组转子相对较轻较轻，超速的，超速的可能性大，对调节品质和安全措施方面都可能性大，对调节品质和安全措施方面都要求很高，液压或模拟电调系统都已很难要求很高，液压或模拟电调系统都已很难适应。适应。 因此，随着计算机性能价格比的提高，因此，随着计算机性能价格比的提高，运行经验的积累，特别是自控部分在大型运行经验的积累，特别是自控部分在大型电厂中应受重视已为人们所共识，所以，电厂中应受重视已

21、为人们所共识，所以，现在国内外现在国内外300MW300MW以上的大型机组，都较普以上的大型机组，都较普遍地采用遍地采用数字电液调节系统数字电液调节系统。第二节第二节 数字式电液调节系统的组成数字式电液调节系统的组成 汽轮机数字电液调节系统，习惯上按英汽轮机数字电液调节系统，习惯上按英文词首简称文词首简称DEH(Digital Electro Hydraulic DEH(Digital Electro Hydraulic Control System)Control System)调节系统，它体现当前汽轮调节系统，它体现当前汽轮机调节的新发展，集中了两大最新成果：机调节的新发展，集中了两大最新

22、成果： 1)1)固体电子学新技术固体电子学新技术数字计算机系统；数字计算机系统； 2)2)液压新技术液压新技术高压抗燃油系统，成为尺寸高压抗燃油系统，成为尺寸小、结构紧凑、高质量的调节系统。小、结构紧凑、高质量的调节系统。一、数字式电液调节系统的组成一、数字式电液调节系统的组成 引进型引进型300MW300MW机组的机组的DEHDEH调节系统，是调节系统，是根据西屋公司根据西屋公司DEH-DEH-型的功能原理开发的。型的功能原理开发的。 1)1)在系统配置方面，尽可能吸收了分散控在系统配置方面，尽可能吸收了分散控制系统可靠性高的优点；制系统可靠性高的优点； 2)2)在硬件设备方面，主要部件都采

23、用了微在硬件设备方面，主要部件都采用了微处理机，从而简化了硬件电路，提高了系处理机，从而简化了硬件电路，提高了系统的可靠性。统的可靠性。图图3-2 300MW汽轮机数字式电液调节系统图汽轮机数字式电液调节系统图图图3-2为该机组的为该机组的DEH系统图，其主要由五大部分组成。系统图，其主要由五大部分组成。 (l)(l)电子控制器。主要包括数字计算机、混电子控制器。主要包括数字计算机、混合数模插件，接口和电源设备等，均集中合数模插件，接口和电源设备等，均集中布置在布置在6 6个控制柜内。主要用于给定、接受个控制柜内。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反馈信号、逻辑运算和发出指

24、令进行控制等。等。 (2)(2)操作系统。主要设置有操作盘、图像站操作系统。主要设置有操作盘、图像站的显示器和打印机等，为运行人员提供运的显示器和打印机等，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。行信息、监督、人机对话和操作等服务。 (3)(3)油系统。本系统的高压控制油与润滑油分开。油系统。本系统的高压控制油与润滑油分开。 (a)(a)高压油高压油(EH(EH系统系统) )采用三芳基磷酸脂抗燃油，为采用三芳基磷酸脂抗燃油，为调节系统提供控制与动力用油，系统设有油泵调节系统提供控制与动力用油，系统设有油泵2 2台，台，l l台工作，台工作，l l台备用。供油油压为台备用。供油油压为

25、12.4212.42 14.47MPa14.47MPa，它接受调节器或操作盘来的指令进行，它接受调节器或操作盘来的指令进行控制。控制。 (b)(b)润滑油泵由主机拖动，为润滑系统提供润滑油泵由主机拖动，为润滑系统提供1.441.44 l.69MPal.69MPa的透平油。的透平油。 (4)(4)执行机构。主要由伺服放大器、电液转换器和执行机构。主要由伺服放大器、电液转换器和具有快关、隔离和逆止装置的单侧油动机组成，具有快关、隔离和逆止装置的单侧油动机组成，负责带动高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽负责带动高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽阀、中压调节汽阀。阀、中压调节汽阀。 (5)(5)保护系

26、统。设有保护系统。设有6 6个个电磁阀电磁阀，其中，其中2 2个用于个用于超速时关闭高、中压调节汽阀，其余用于严超速时关闭高、中压调节汽阀，其余用于严重超速重超速(l1O%n(l1O%n0 0) )、轴承油压低、轴承油压低、EHEH油压低、油压低、推力轴承磨损过大、凝汽器真空过低等情况推力轴承磨损过大、凝汽器真空过低等情况下危急遮断和手动停机之用。下危急遮断和手动停机之用。 此外，为控制和监督用的测量元件是必此外，为控制和监督用的测量元件是必不可少的，例如，机组转速、调节级汽室压不可少的，例如，机组转速、调节级汽室压力、发电机功率、主汽压力传感器以及汽轮力、发电机功率、主汽压力传感器以及汽轮机

27、自动程序控制机自动程序控制(ATC)(ATC)所需要的测量值等。所需要的测量值等。 RUNBACKRUNBACK协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷。协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷。 CCSCCS机组协调控制方式机组协调控制方式由由CCSCCS指令直接控制高压调门的开度。指令直接控制高压调门的开度。 OAOA操作员自动控制方式操作员自动控制方式操作员直接设置目标值和速率。并操作员直接设置目标值和速率。并网前，设定的是目标速度和升速率；并网后，设定的是目标负网前，设定的是目标速度和升速率；并网后，设定的是目标负荷和升负荷率。荷和升负荷率。 ASAS自同期方式自同期方式接受自同期装置来的

28、增减命令，调节机组的接受自同期装置来的增减命令，调节机组的电压频率。电压频率。 ATCATC汽机自启动程序控制汽机自启动程序控制控制系统根据汽机的状态和转控制系统根据汽机的状态和转子的应力来设转速升率或升负荷率，达到自动控制的目的子的应力来设转速升率或升负荷率，达到自动控制的目的图3-3DEH系统方块图二、二、DEHDEH系统组成方框图系统组成方框图P23P23 就功能来说，就功能来说，DEHDEH系统是多参数、多回路的反系统是多参数、多回路的反馈控制系统。图馈控制系统。图3-33-3为为DEHDEH系统组成方块图，系统组成方块图，其功能环节主要有：其功能环节主要有： 给定部分、反馈部分、调节

29、器、执行机构、给定部分、反馈部分、调节器、执行机构、机组对象等。机组对象等。 1.给定部分给定部分 给定方式：给定方式：OA操作员给定、操作员给定、ATC给定、逻给定、逻辑给定辑给定(CCS、AS、RUNBACK) 给定内容：转速给定内容：转速n、功率、功率P或主汽压的目标或主汽压的目标值和速率。值和速率。 2.测量及测量及A/D转换转换测量参数有：测量参数有：转速转速(WS)(WS)、功率、功率(MW)(MW)、调节级压力、调节级压力(IMP)(IMP)、主汽压主汽压(TP)(TP)、中压排汽压力、中压排汽压力(IEP)(IEP)、再热器、再热器冷端压力冷端压力(RCP)(RCP)、再热压力

30、、再热压力(RHP)(RHP)。开关量信号：挂闸开关量信号：挂闸(ASL)(ASL)、油断路器、油断路器(BR)(BR)。测量环节如图测量环节如图3-43-4所示。所示。图图3-4 3-4 测量环节测量环节 为了提高可靠性，功率、调节级压力、主汽为了提高可靠性，功率、调节级压力、主汽压都是双变送器压都是双变送器( (如图如图3-43-4所示所示) )： 1)1)高选后进到三块高选后进到三块MCPMCP板板(Main Control Panel(Main Control Panel的的缩写，缩写， 主控制面板主控制面板 ) )中进行中进行A/DA/D转换；转换； 2)2)三路转换信号在计算机内三

31、选二后送入控制回三路转换信号在计算机内三选二后送入控制回路；路； 3)3)转速信号是用三个变送器分别进入三块转速信号是用三个变送器分别进入三块MCPMCP板中，板中，转换后在计算机内进行三选二后送入控制回路中。转换后在计算机内进行三选二后送入控制回路中。 所有模拟输入都有隔离放大器。所有模拟输入都有隔离放大器。3.伺服控制回路 每一个阀门有一个伺服回路控制卡每一个阀门有一个伺服回路控制卡(VCC)(VCC)，本机组共有，本机组共有1010块。如图块。如图3-53-5所示。所示。 DEHDEH输出的信号送到输出的信号送到VCCVCC卡中，首先经函数卡中，首先经函数变换变换( (凸转特性凸转特性)

32、 )，转换为阀位指令，经功，转换为阀位指令，经功放输出后去控制伺服阀油动机。放输出后去控制伺服阀油动机。图图3-53-5伺服控制回路框图伺服控制回路框图OFFST-OFFST-解置调整；解置调整；G-G-回路增值益；回路增值益；LVDT-LVDTLVDT-LVDT增益调整；增益调整；LVDT0-LVDT0-零位调整零位调整4.调节器调节器 调节器型式为调节器型式为PIPI，构成多回路串级调，构成多回路串级调节系统。节系统。PIPI调节器共有五个：调节器共有五个： TVTV调节器调节器( (主汽阀控制回路调节器主汽阀控制回路调节器) ) IVIV调节器调节器( (中压调节汽阀控制回路调节器中压调

33、节汽阀控制回路调节器) ) GVGV调节器调节器( (高压调节汽阀控制回路调节器高压调节汽阀控制回路调节器) ) MWMW调节器调节器( (功率回路调节器功率回路调节器) ) IMPIMP调节器调节器( (调节级压力回路调节器调节级压力回路调节器) )。第三节数字式电液调节系统的功能第三节数字式电液调节系统的功能从整体看，从整体看，DEHDEH调节系统有四大功能。调节系统有四大功能。一、汽轮机自动程序控制一、汽轮机自动程序控制(ATC)(ATC)功能功能DEHDEH调节系统的汽轮机自动程序控制，是通过调节系统的汽轮机自动程序控制，是通过1)1)状态监测；状态监测；2)2)计算转子的应力；计算转

34、子的应力；3)3)在机组应力允许的范围内；在机组应力允许的范围内；优化启动程序，用优化启动程序，用最大的速率与最短的时间最大的速率与最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。实现机组启动过程的全部自动化。一、汽轮机自动程序控制一、汽轮机自动程序控制(ATC)功能功能 ATCATC允许机组有两种方式：允许机组有两种方式： 1)1)冷态启动；冷态启动； 2)2)热态启动。热态启动。 冷态启动过程包括从盘车、升速、并网到冷态启动过程包括从盘车、升速、并网到带负荷，其间各种启动的操作、阀门的切带负荷，其间各种启动的操作、阀门的切换等全过程均由计算机自动进行控制。换等全过程均由计算机自动进行控制。 在非启

35、停过程中，还可以实现在非启停过程中，还可以实现ATCATC监督监督。二、汽轮机的负荷自动调节功能二、汽轮机的负荷自动调节功能 汽轮机的负荷自动调节有两种情况：汽轮机的负荷自动调节有两种情况： 1)1)冷态启动时，机组并网带初负荷冷态启动时，机组并网带初负荷(5%(5%额定额定负荷负荷) )后，负荷由高压调节汽阀进行控制；后，负荷由高压调节汽阀进行控制； 2)2)热态启动时，在机组负荷未达到热态启动时，在机组负荷未达到35%35%额定额定负荷以前，由高、中压调节汽阀控制，以后，负荷以前，由高、中压调节汽阀控制，以后，中压调节汽阀全开，负荷只由高压调节汽阀中压调节汽阀全开，负荷只由高压调节汽阀进行

36、控制。进行控制。二、汽轮机的负荷自动调节功能二、汽轮机的负荷自动调节功能 处于负荷控制阶段，处于负荷控制阶段，DEHDEH调节系统具有下述调节系统具有下述个功能：个功能： (1)(1)具有操作员自动、远方控制和电厂计算机控制具有操作员自动、远方控制和电厂计算机控制方式，以及它们分别与方式，以及它们分别与ATCATC组成的联合控制方式。组成的联合控制方式。 (2)(2)具有自动控制具有自动控制(A(A和和B B机双机容错机双机容错) )、一级手动和、一级手动和二级手动冗余控制方式。二级手动冗余控制方式。 (3)(3)可采用串级或单级可采用串级或单级PIPI控制方式。当负荷大于控制方式。当负荷大于

37、10%10%以后，可由运行人员选择是否采用调节级汽室以后，可由运行人员选择是否采用调节级汽室压力和发电机功率反馈回路，从而也就决定了采压力和发电机功率反馈回路，从而也就决定了采用何种用何种PIPI控制方式。控制方式。 二、汽轮机的负荷自动调节功能二、汽轮机的负荷自动调节功能 (4)(4)可采用定压运行或滑压运行方式。当采可采用定压运行或滑压运行方式。当采用定压运行时，系统有阀门管理功能，以用定压运行时，系统有阀门管理功能，以保证汽轮机能获得最大的效率。保证汽轮机能获得最大的效率。 (5)(5)根据电网的要求，可选择调频运行方式根据电网的要求，可选择调频运行方式或基本负荷运行方式；设置负荷的上下

38、限或基本负荷运行方式；设置负荷的上下限及其速率等。及其速率等。二、汽轮机的负荷自动调节功能二、汽轮机的负荷自动调节功能 此外，还有主汽压力控制此外，还有主汽压力控制(TPC)(TPC)和外部和外部负荷返回负荷返回(RUNBACK)(RUNBACK)等保护主要设备和辅助等保护主要设备和辅助设备的控制方式，运行控制十分灵活。设备的控制方式，运行控制十分灵活。 三、汽转机的自动保护功能三、汽转机的自动保护功能 为了避免机组因超速或其他原因遭受破为了避免机组因超速或其他原因遭受破坏，坏，DEHDEH的保护系统有如下的保护系统有如下3 3种保护功能：种保护功能： (1)(1)超速保护超速保护(OPC)(

39、OPC)。 该保护只涉及该保护只涉及调节汽阀调节汽阀，即转速达到，即转速达到103%n103%n0 0时快关中压调节汽阀；在时快关中压调节汽阀；在103%n103%n0 0n110%nn110%n0 0时，超速控制系统通过时，超速控制系统通过OPCOPC电磁阀快关高、中压调节汽阀，实现对机组电磁阀快关高、中压调节汽阀，实现对机组的超速保护。的超速保护。 三、汽转机的自动保护功能 (2)(2)危急遮断控制危急遮断控制(ETS)(ETS)。 该保护是在该保护是在ETSETS系统检测到机组超速达系统检测到机组超速达到到110%n110%n0 0或其他安全指标达到安全界限后，或其他安全指标达到安全界限

40、后，通过通过ASTAST电磁阀关闭所有的电磁阀关闭所有的主汽阀主汽阀和和调节汽调节汽阀阀，实行紧急停机。，实行紧急停机。 ETSEmergency Trip System ETSEmergency Trip System 汽轮机紧汽轮机紧急跳闸系统急跳闸系统 ASTAutomatic Shift Trip ASTAutomatic Shift Trip 危机遮断危机遮断 三、汽转机的自动保护功能 (3)(3)机械超速保护和手动脱扣。机械超速保护和手动脱扣。 前者属于超速的多重保护，即当转速前者属于超速的多重保护，即当转速高于高于110%n110%n0 0时实行紧急停机；后者为保护系时实行紧急停

41、机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机，以保障人身统不起作用时进行手动停机，以保障人身和设备的安全。和设备的安全。四、机组和DEH系统的监控功能 该监控系统在启停和运行过程中，对机组和该监控系统在启停和运行过程中，对机组和DEHDEH装置两部分运行状况进行监督，内容包括装置两部分运行状况进行监督，内容包括: : 1)1)操作状态按钮指示；操作状态按钮指示； 2)2)状态指示；状态指示； 3)CRT3)CRT画面。画面。 其中对其中对DEHDEH监控的内容包括：重要通道、电源和内监控的内容包括：重要通道、电源和内部程序的运行情况等；部程序的运行情况等； CRTCRT使用阴极射线管使用阴极射线管

42、(Cathode Ray Tube)(Cathode Ray Tube)的显示器的显示器 。四、机组和DEH系统的监控功能 CRTCRT画面包括：画面包括： 1)1)机组和系统的重要参数机组和系统的重要参数 2)2)运行曲线运行曲线 3)3)潮流趋势潮流趋势 4)4)故障显示等。故障显示等。第四节第四节 数字式电液调系统的运行方式数字式电液调系统的运行方式 为了确保控制的可靠，为了确保控制的可靠，DEHDEH调节系统设调节系统设有四种允许运行方式，机组可在其中一种方有四种允许运行方式，机组可在其中一种方式下运行，其顺序和关系为：式下运行，其顺序和关系为：二级手动二级手动一级手动一级手动一操作员

43、自动一操作员自动汽轮机自动汽轮机自动ATC 紧邻的两种运行方式相互跟踪，并可做到紧邻的两种运行方式相互跟踪，并可做到无扰切换。无扰切换。第四节第四节 数字式电液调系统的运行方式数字式电液调系统的运行方式 此外，居于二级手动以下还有一种硬手操，此外，居于二级手动以下还有一种硬手操，作为二级手动的备用，但两者无跟踪，需对位作为二级手动的备用，但两者无跟踪，需对位操作后才能切换。操作后才能切换。 硬手操硬手操是有个专门的手操器硬件，必须用手直接操作调是有个专门的手操器硬件，必须用手直接操作调整；整； 软手操软手操是手操器在电脑的画面上，用鼠标点击即可操作。是手操器在电脑的画面上，用鼠标点击即可操作。

44、二级手动运行方式 二级手动二级手动运行方式是跟踪系统中最低的运行方式是跟踪系统中最低的运行方式，仅作为备用运行方式。该级全部运行方式，仅作为备用运行方式。该级全部由成熟的常规模拟元件组成，以便当数字系由成熟的常规模拟元件组成，以便当数字系统发生故障时，自动转入模拟系统控制，确统发生故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组的安全可靠。保机组的安全可靠。 一级手动运行方式 一级手动运行方式一级手动运行方式是一种开环运行方是一种开环运行方式，运行人员在操作盘上按键就可以控制式，运行人员在操作盘上按键就可以控制各阀门的开度，各按钮之间逻辑互锁，同各阀门的开度，各按钮之间逻辑互锁，同时具有操作超速保护控制

45、器时具有操作超速保护控制器(OPC)(OPC)、主汽阀、主汽阀压力控制器压力控制器(TPC)(TPC)、外部触点返回、外部触点返回(RUNBACK)(RUNBACK)和脱扣等保护功能，该方式作为汽轮机自和脱扣等保护功能，该方式作为汽轮机自动方式的动方式的备用备用。 操作员自动方式 操作员自动方式操作员自动方式是是DEHDEH调节系统最基本调节系统最基本的运行方式，用这种方式可实现汽轮机转的运行方式，用这种方式可实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，并具有各种保护功速和负荷的闭环控制，并具有各种保护功能。该方式设有完全相同的能。该方式设有完全相同的A A和和B B双机系统，双机系统，两机容错，具有跟踪

46、和自动切换功能，也两机容错，具有跟踪和自动切换功能，也可以强迫切换。在该方式下，目标转速和可以强迫切换。在该方式下，目标转速和目标负荷及其速率，均由操作员给定。目标负荷及其速率，均由操作员给定。 汽轮机自动(ATC) 汽轮机自动汽轮机自动(ATC)(ATC)是最高一级运行方式，是最高一级运行方式，此时包括转速和负荷及它们的速率，都不此时包括转速和负荷及它们的速率，都不是来自操作员，而是由计算机程序或外部是来自操作员，而是由计算机程序或外部设备进行控制。因此，是居于操作员自动设备进行控制。因此，是居于操作员自动上一级的最高级运行方式。上一级的最高级运行方式。第五节数字式电液调节系统的工作原理第五

47、节数字式电液调节系统的工作原理汽轮机电液调节系统的汽轮机电液调节系统的基本控制功能基本控制功能有有两个：两个：1.单机运行时的转速控制；单机运行时的转速控制；2.并列运行时的功率控制。并列运行时的功率控制。对于对于定压运行定压运行的汽轮机来说，无论是转的汽轮机来说，无论是转速控制还是功率控制，主要都是通过改变蒸速控制还是功率控制，主要都是通过改变蒸汽阀的开度来汽阀的开度来调节进汽量调节进汽量，从而达到调节的，从而达到调节的目的。目的。一、转速调节原理 汽轮机在机组并网前，必须将转速由零提升汽轮机在机组并网前，必须将转速由零提升到额定转速附近，为机组并网创造条件。到额定转速附近，为机组并网创造条

48、件。 为了提高升速过程的安全性、经济性，减少为了提高升速过程的安全性、经济性，减少设备的寿命损耗，通常采用多阀组合式升速控制设备的寿命损耗，通常采用多阀组合式升速控制方案。方案。 汽轮机在采用高压缸启动方式时，冲转前将汽轮机在采用高压缸启动方式时，冲转前将旁路系统切除旁路系统切除(BYPASS OFF)(BYPASS OFF)，通过高压主汽阀与，通过高压主汽阀与高压调节汽阀的顺序开启组合来控制升速过程。高压调节汽阀的顺序开启组合来控制升速过程。 在启动的开始阶段在启动的开始阶段(0(02900r/min)2900r/min)，按，按高压主汽阔控制高压主汽阔控制(TV)(TV)按钮，此时高压调节

49、汽按钮，此时高压调节汽阀全开，中压调节汽阀门全开，由阀全开，中压调节汽阀门全开，由高压主汽高压主汽阀阀调节器控制高压主汽阀的开度来调节机组调节器控制高压主汽阀的开度来调节机组的转速。的转速。 当汽轮机转速达到当汽轮机转速达到2900r/min2900r/min时，按高时，按高压调节汽阀控制按钮压调节汽阀控制按钮(GV)(GV)，自动切换到高，自动切换到高压调节汽阀控制回路压调节汽阀控制回路( (系统系统) )，此时高压主，此时高压主汽阀全开，高压主汽阀控制回路转为开环，汽阀全开，高压主汽阀控制回路转为开环，高压调节汽阀控制回路转为闭环，从而通高压调节汽阀控制回路转为闭环，从而通过高压调节汽阀去

50、控制机组的转速。过高压调节汽阀去控制机组的转速。 从以上可知，机组在不同的转速范围从以上可知，机组在不同的转速范围内，阀门的状态是不同的，但在每个阶段内，阀门的状态是不同的，但在每个阶段中，中，只有一个控制回路处在控制状态只有一个控制回路处在控制状态。 各阶段阀门的状态如表3-1 表表3-13-1冷态高压缸启动冷态高压缸启动(BYPASS OFF)(BYPASS OFF)各阶段阀门状态各阶段阀门状态 以上阀门的状态是由一定的逻辑条件以上阀门的状态是由一定的逻辑条件决定的，如图决定的，如图3-63-6所示。所示。BR油断路器控制油断路器控制GC高压调节阀门控制高压调节阀门控制 图图3-6BYAS

51、S OFF启动的控制逻辑启动的控制逻辑旁路系统的使用旁路系统的使用 通常，美国的通常，美国的300MW300MW机组不采用旁路系机组不采用旁路系统，但我国的引进型机组仍保留有旁路系统，但我国的引进型机组仍保留有旁路系统。因此，在统。因此，在DEHDEH调节系统中，还增加了中调节系统中，还增加了中压调节汽阀的控制功能。压调节汽阀的控制功能。 机组在启动过程中，旁路系统是否投机组在启动过程中，旁路系统是否投入，其控制方式是不同的，在操作台上有入，其控制方式是不同的，在操作台上有一一“旁路系统投切旁路系统投切”按钮，可供运行人按钮，可供运行人员选择。员选择。 旁路系统投入旁路系统投入 当机组处于热态

52、中压缸启动，旁路系统投入当机组处于热态中压缸启动，旁路系统投入状态时状态时(BYPASS ON)(BYPASS ON)，在，在0 02600r/min2600r/min左右由左右由中中压调节汽阀压调节汽阀控制机组转速，此时高压主汽阀、高控制机组转速，此时高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽阀均处于全开状态。压调节汽阀和中压主汽阀均处于全开状态。 到到2600r/min2600r/min时，由中压调节汽阀控制切换到时，由中压调节汽阀控制切换到高压主汽阀控制；到高压主汽阀控制；到2900r/min2900r/min时，再切换为高压时，再切换为高压调节汽阀控制。调节汽阀控制。 在此期间，中压调节汽阀保

53、持原开度，之后在此期间，中压调节汽阀保持原开度，之后就与高压缸启动，旁路系统切除就与高压缸启动，旁路系统切除(BYPASS OFF)(BYPASS OFF)一一样，此时，各阶段阀门状态如表样，此时，各阶段阀门状态如表3-23-2所示。所示。 表3-2热态中压缸启动(BYPASS ON)各阶段阀门状态 并网后，由高压调节汽阀和中压调节汽阀同时并网后，由高压调节汽阀和中压调节汽阀同时承担负荷的控制，负荷的设定值乘上旁路流量百分承担负荷的控制，负荷的设定值乘上旁路流量百分比后作为中压调节汽阀的负荷控制设定值，在负荷比后作为中压调节汽阀的负荷控制设定值，在负荷带到带到30%30%时，中压调节汽阀达到全

54、开状态，这相当于时，中压调节汽阀达到全开状态，这相当于最大的旁路流量。最大的旁路流量。 以上阀门的状态由下面的逻辑条件实现，如图3-7所示。 图图3-73-7中压调门中压调门(IV)(IV)控制逻辑控制逻辑(BYPASS ON) (BYPASS ON) REF偏差请求值信号偏差请求值信号 。BR油断路器控制油断路器控制IC中压调节阀门控制中压调节阀门控制 图图3-83-8为为DEHDEH调节系统中的转速调节原调节系统中的转速调节原理图。理图。 由图可见，此转速调节回路可接受两由图可见，此转速调节回路可接受两种转速控制信号扰动：种转速控制信号扰动： 一是自动控制方式下的转速给定值扰动；一是自动控

55、制方式下的转速给定值扰动； 二是手动控制方式下的手动转速阀位指令二是手动控制方式下的手动转速阀位指令扰动。扰动。 图图3-83-8DEH-DEH-型调节系统的转速调节原理图型调节系统的转速调节原理图n*转速给定值扰动信号；转速给定值扰动信号；n nm m* * 手动转速阀位指令信号；手动转速阀位指令信号；VTVT，VGVG阀位偏差信号；阀位偏差信号；OPC OPC 电超速防护控制信号；电超速防护控制信号；ASTAST危急遮断保护信号危急遮断保护信号 1转速给定值扰动下的转速调节 在自动控制方式下，系统的转速调节在自动控制方式下，系统的转速调节主回路与两个阀位控制子回路均为闭环控主回路与两个阀位

56、控制子回路均为闭环控制结构。制结构。 若系统处于稳定状态，则转速给定值若系统处于稳定状态，则转速给定值n n* *与转速反馈值与转速反馈值n n相平衡，转速偏差信号相平衡，转速偏差信号n=0n=0，阀位偏差信号，阀位偏差信号V VT T=0=0，V VG G=0=0。(1)(1)高压主汽阀的转速控制高压主汽阀的转速控制(n2900r/min)(n00，进而在转速调节器进而在转速调节器P P2 2I I2 2上输入产生转速偏差上输入产生转速偏差信号信号n0n0，有了偏差，转速调节器便按特，有了偏差，转速调节器便按特定的调节规律进行工作，输出阀位调节指定的调节规律进行工作，输出阀位调节指令信号令信

57、号V VTnTn00，阀位控制子回路受，阀位控制子回路受V VTnTn的的扰动后产生阀位偏差信号扰动后产生阀位偏差信号V VT T00，此电信号，此电信号放大后，通过电液转换器转换成调节油压放大后，通过电液转换器转换成调节油压信号去控制油动机，使其产生位移，从而信号去控制油动机，使其产生位移，从而驱动高压主汽阀，使其开度增加，进汽量驱动高压主汽阀，使其开度增加，进汽量随之增大，实际转速相应升高。随之增大，实际转速相应升高。升速调节升速调节 与此同时，取自油动机活塞位移的阀位与此同时，取自油动机活塞位移的阀位反馈信号反馈信号V VT1T1在增加，转速反馈信号在增加，转速反馈信号n n1 1也也在

58、增加。在增加。 在反馈作用下，当主回路、子回路的稳在反馈作用下，当主回路、子回路的稳定条件同时得到满足时，系统便达到了新的定条件同时得到满足时，系统便达到了新的稳定状态，新的实际转速与新的转速给定值稳定状态，新的实际转速与新的转速给定值相等。相等。(2)(2)高压主汽阀高压调节汽阀的阀高压主汽阀高压调节汽阀的阀切换控制。切换控制。 当机组转速按要求升速到当机组转速按要求升速到2900r/min2900r/min时，时，转速由高压主汽阀切换到高压调节汽阀控制。转速由高压主汽阀切换到高压调节汽阀控制。 阀切换时，高压调节汽阀从全开位置很阀切换时，高压调节汽阀从全开位置很快关下，当实际转速下降一定数

59、值快关下，当实际转速下降一定数值(30r/min)(30r/min)时，说明高压调节汽阀已产生节流作用，接时，说明高压调节汽阀已产生节流作用，接管了高压主汽阀而进行转速控制。管了高压主汽阀而进行转速控制。 随后，在高压调节汽阀控制转速为随后，在高压调节汽阀控制转速为2900r/min2900r/min左右的同时，高压主汽阀逐渐开左右的同时，高压主汽阀逐渐开到全开位置，阀切换过程结束。到全开位置，阀切换过程结束。(3)高压调节汽阀的转速控制(n2900r/min)。 当转速高于当转速高于2900r/min2900r/min时，转速处于高时，转速处于高压调节汽阀控制阶段，其转速调节原理与压调节汽阀

60、控制阶段，其转速调节原理与高压主汽阀的转速调节原理基本相同。高压主汽阀的转速调节原理基本相同。 无论是高压主汽阀控制还是高压调节无论是高压主汽阀控制还是高压调节汽阀控制，由于主、子回路均为闭环结构，汽阀控制，由于主、子回路均为闭环结构，所以具有抗内扰能力，实际转速完全受转所以具有抗内扰能力，实际转速完全受转速给定值精确控制，转速偏差小于速给定值精确控制，转速偏差小于2r/min2r/min。2.手动转速阀位指令扰动下的转速调节 在手动控制方式下，系统的转速调节主回在手动控制方式下，系统的转速调节主回路在自动手动切换点处断开，所以是开环控路在自动手动切换点处断开，所以是开环控制结构两个阀位调节子