数字电液控制系统知识点课件

1、汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 1.1汽轮机控制的基本概念一、一、 汽轮机控制的发展过程汽轮机控制的发展过程机械、液压调节系统 （MHC-Mechanical Hydraulic Control）最早电液调节系统 （EHC-Electro-Hydraulic Control） EHC与MHC并存, 60年代初。模拟电液系统 (AEH-Analog Electro-Hydraulic Control) 纯电调, 60年代中

2、,(60年代末以模拟电路为主)数字电液控制系统 (DEH-Digital Electronic Hydraulic Control ) 早期的DEH系统多以小型计算机为核心 构成。当微机为基础的DCS分散控制系 统出现后，DEH就逐渐转向由DCS组成。第一章概论汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 二、汽轮机控制的内容一个完善的汽轮机控制系统应包括的功能系统1、监视系统：监视系统是保证汽轮机安全运行的必不可少的设备，它能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。汽轮机的参数监视通常由DAS系统实现，测量结果同时送往调节系统作限制条件，

3、送往保护系统作保护条件，送往顺序控制系统作控制条件。2、保护系统：保护系统的作用是，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，或者采取一定措施进行保护，以防止事故扩大或造成设备损坏。3、调节系统：汽轮机的闭环自动调节系统包括转速调节系统、功率调节系统、压力调节系统。4、热应力在线监视系统：运行中监视转子热应力不超过允许应力。转子热应力无法直接测量，通常是用建立模型的方法通过测取汽轮机某些特定点的温度值来间接计算转子热应力。5、汽轮机自启停控制系统 汽轮机自启停控制（Automatic Turbine Control, ATC)能够完成从盘车、升速并网、带负荷

4、、甩负荷、停机的全部过程自动控制。其中一种是模仿人的操作过程，按事先规定的步骤和时间完成；另一种是考虑热应力控制的自动启停过程。6、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。供油系统向液压执行机构提供压力油。液压执行机构由电液转换器、油动机、位置传感器等部件组成，其功能是根据电调系统的指令去操作相应阀门的动作。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 三、汽轮机自动控制的基本原理 1、汽轮机调节系统静态特性 转速不等率（ ，速度变动率） 速度变动率（也称转速不等率）代表 汽轮机的静态调速特性，是汽轮机调节 过

5、程中一个重要参数，它是指汽轮机空 负荷时所对应的最大转速和额定负荷时 所对应的最小转速之差，与汽轮机额定转速之比，即 一次调频：对并列运行的机组，当外界负荷变动引起电网频率变动时，电网中各机组的调速系统动作、负荷就自动增减，以适应外界负荷变化的需要。这种由调速系统自动控制机组负荷的增减，以减小频率变化幅度的方式，称为一次调频。 承担尖峰及变动负荷的机组,其速度变动率应较小些，取为34%；带基本负荷的机组，则速度变动率应大些，取46%1000minmaxnnn汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 迟缓率l迟缓现象：调速系统各部套间

6、存在间隙、摩擦力、 错油门存在重叠度，造成静态特性在加/减负荷中 曲线不重合。在调速系统调节过程中,存在着迟缓 现象,使得调速系统的静态特性线不再是一根,而是 一条带状区域。l迟缓率：表示迟缓程度的大小：l迟缓对机组运行的影响： 单机运行：转速自发飘动n=n0 并网运行：负荷自发摆动P/Pelr=/l希望迟缓率越小越好。120100%nnn汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 静特性平移和同步器作用l在单机运行时，使用同步器可以保证机组在任何负荷下保持转速不变。 l在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担

7、给定负荷，调整电网频率，以维持电网周波稳定二次调频。l在机组并网前，用同步器可改变汽轮机的进汽量来调整汽轮机的转速，使发电机与电网同步并列。正由于有此用途，故称其为同步器。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 一次调频与二次调频概念区别l一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，而二次调频要靠同步器人为地进行；l并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不可能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度；l一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来维持电网

8、周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后,一次调频作用便消失。 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 2、汽轮机调节系统的动态特性动态特性评价指标l稳定性：汽轮机运行时，当负荷或蒸汽压力变化时，通过调节系统会很快过度到新的稳定工况。l动态超调量： 为汽轮机最大飞升转速，为了不引起危急遮断器动作停机（110112% n0），一般取107%109% n0l静态偏差：对有差调节系统为l动态调节时间：取 ，一般为几秒到几十秒，最大不超过一分钟。l振荡次数在调节时间内被调节的振荡次数，明显的振荡不超过23次。汽轮机数字

9、电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 影响动态特性的主要因素l转子飞升时间：额定主力矩作用下，转速由零至额定转速所用时间Ta。即转子转动惯量越小、转矩越大、转子飞升时间越短，越容易超速。小机组Ta =1114秒，大机组58秒。l中间容积常数：调节阀后蒸汽通流部分存在蒸汽容积，当蒸汽流量改变时，驱动力矩并不立即变化，而存在延时，且容积压缩/膨胀过程易引起调节阀过调、转速波动；甩负荷中间容积继续作功，使超速加剧。l转速不等率影响： 大，动态、静态偏差大；稳定性好；动态过程振荡小。l油动机时间常数：油动机活塞行程时间大，动态偏差大，过渡过程时间

10、长，控制品质差。l迟缓率：死区使动态偏差加大。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 1.2 中间再热机组的调节一、中间再热机组的调节特点中低压缸功率滞后 负荷变化时，由于中低压缸功率的滞后，降低了一次 调频能力，但可以采用高压汽门动态过开来补偿。甩负荷时超速 甩负荷时，为防止再热器蓄汽量使汽轮机超速，应同时关闭高、中压汽门。机炉协调控制 单元制、机炉动态特性差异。单元制机组负荷适应性的提高主要取决于对锅炉蓄存能量的利用程度，而汽轮机、锅炉的控制方式关系到锅炉蓄存能量的利用，目前采用的机组控制方式有以下几种：l汽轮机跟随控制方式

11、当汽轮机定压运行时(图a)，外界负荷改变的讯号选送给锅炉,待锅炉出力改变使新汽压力改变后,汽轮机根据新汽压力的改变再相应改变负荷。这种方式可维持新汽压力不变，当新汽压力有微小改变时，压力调节器即改变调节阀的开度，使流量(功率)改变。当汽轮机滑压运行时，调节阀全开，功率(流量)将随新汽压力的增减而变化，如图(b)所示。这种控制方式因锅炉燃烧过程的迟滞将使机组功率的响应延滞。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l 锅炉跟随控制方式汽轮机根据功率讯号增加负荷，此时蒸汽流量的增大使新汽压力降低，锅炉根据流量、压力的变化讯号控制燃烧调节

12、系统,以维持新汽压力不变。这种控制方式的特点是暂时利用锅炉的蓄存能量以适应外界负荷的变化。当负荷变化较小时，能实现快速响应,可参加一次调频,但在负荷变化较大时,由于锅炉燃烧的迟滞时间较长，主蒸汽压力的变化较大。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l 机炉协调控制方式 这种控制方式综合了前两种控制方式的特点，将功率变化指令同时发给锅炉及汽轮机控制系统，对调节阀开度及锅炉燃烧进行同步调整，协调控制。其特点在于它一方面可利用锅炉蓄存能量，使汽轮机出力迅速作出调整；另一方面又可同时改变锅炉的出力，共同适应外界负荷变化的要求，使新汽压力

13、波动较小。这种控制方式如果在主蒸汽压力偏差运行范围内，则蒸汽调节阀与压力偏差无关，它是根据功率偏差来进行控制的；一旦压力偏差超出允许范围时，这个偏差就用来修正调节阀的控制汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 二、中间再热机组调节系统简介再热汽轮机液压调节系统再热汽轮机功率-频率调节系统1.再热汽轮机数字电液调节系统汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第一章思考题汽轮机调节系统经历了哪几个发展阶段？一个完善的汽轮机控制系统应包括哪些功能系统？一次调频与二次调频有什

14、么不同？中间再热式机组的调节有什么特点？汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 一、DEH控制系统的组成 数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH-C。 电子控制器计算机、混合数模卡件、接口和电源等。6个控制柜，用于给定、接受反馈、逻辑运算和发出指令等。 操作系统操作盘、图像、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。 EH供油系统EH高压油泵、油再生装置、冷油器等为控制系统提供控制与动力用油 。 电液伺服执行机构电液伺服阀、快速卸载阀、液

15、压马达、位置反馈传感器等负责执行高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽阀、中压调节汽阀 的开度指令。 保护系统OPC、AST电磁阀、隔膜阀等在危急情况下遮断和手动停机之用 。第二章 汽轮机数字电液控制（DEH)的基本原理汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 二、数字电液控制系统方框图汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Elec

16、tro-Hydraulic Control System 再热汽轮机DEH系统的调节原理图。图中的输出是转速，外扰是负荷变化R，内扰是蒸汽压力p，n 和P分别由转速和功率给定。调节对象考虑了调节级压力特性、发电机功率特性和电网特性，与此相关，设置了调节级压力、机组功率和转速三种反馈信号。 伺服系统。由伺服放大器、电液伺服阀、油动机及其线性位移变送器(LVDT)组成的伺服系统，承担功率放大、电液转换和改变阀门位置的任务；调节汽门则因位移而改变进汽量，执行对机组控制的任务。 串级PI控制系统。调节运算是由数字部分完成，系统由内回路和外回路组成，内回路促进调节过程的快速性，外回路则保证了输出严格等于

17、给定值。PI调节中的比例环节对调节偏差信号迅速放大，积分环节保证了消除系统的静差，是一种无差控制系统。系统中“开关”的指向，提供了不同的控制方式，使系统既可按串级PI控制，也可按单级PI1或PI2控制方式运行，以保证系统中某一回路发生故障时，仍然保持正常工作。当系统受扰时，由于两内回路均具有对外扰和内扰迅速响应的能力，所以，就控制原理而言，系统的串级PI控制为最佳运行方式，而单级PI1或PI2控制方式，系统虽然仍可继续运行，但控制品质较差，应作为备用运行方式。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 控制系统的功率给定值。在机组参与

18、调频时，转速给定与转速反馈信号的偏差，则反映电网的负荷状态，即外扰的大小和方向，此时若功率给定值不变，则该给定与控制系统保持的负荷值并不相同，而被转速偏差修正后的功率给定值，才是系统所保持的负荷值。DEH系统可按调频方式，也可按基本负荷方式运行。机组在电网中带基本负荷运行时，将该偏差乘以很小的百分数，使之对外界负荷的变化不敏感，即所谓“死区”，于是，控制系统将按本身的功率给定值去控制机组，保持基本负荷运行。 抗内扰。DEH系统在内扰作用时，例如主汽参数降低，则输出功率下降，由于功率给定与功率反馈输出正偏差，要求调节汽阀开大，使输出功率等于功率给定值，系统达到平衡，因此，系统具有很强的抗内扰能力

19、。内、外回路均具有抗内扰能力。 高调门动态过开。 功频调节系统均具有高调门动态过开功能 功频调节的反调现象。 外扰、内扰或给定值的变化，均导致系统的动作。给定值的变化意味着改变目标转速或负荷，它是人为操作的，一般比较缓慢。内扰与电厂内部设备运行的状态有关，幅度相对较小。外界负荷扰动则具有突发性，扰动最大，其中最为严重的是机组甩额定负荷，此时，进汽阀在关闭过程中还有蒸汽进入汽轮机，这些剩余蒸汽的热能将全部转变为动能，使机组仍有超速的危险。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 如果功率给定未同时切除，在该情况下，转速回路输出的负偏差

20、是关门信号，功率回路输出的正偏差则是开门信号，这种现象称为“反调”，只有转速偏差的关门信号克服功率偏差的开门信号后，系统才能趋于稳定，结果导致系统的动态品质变坏。将机组甩负荷工况下，功频调节系统使调节汽门先开、后关的现象，称为功频调节的反调现象 反调的存在，使机组甩负荷后飞升转速升高，不利于机组的运行安全。因此，消除或减弱反调，成为功频调节研究的一个问题。 所以，在汽轮机数字电液控制系统中，当主变开关跳闸、机组甩负荷时，实行开环控制，快速关闭调节汽门，保证机组运行安全。 超速保护 尽管如此，由于超速的后果不堪设想，为了以防万一，DEH系统还设有超速保护（OPC）和危急遮断系统（ETS）以及机械

21、超速遮断保护系统，实行多重保护，以便危急时，任一个系统动作均可关闭调节汽阀或同时关闭主汽阀和调节汽阀，确保机组的安全。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System HP:High Pressure 高压缸IP:Intermediate Pressure 中压缸LP:Low Pressure 低压缸TV:Throttle Valve (高压)主汽门GV:Governor Valve 调节汽门IV:Interceptor Valve (中压)调节汽门SV:Stop Valve (中压)主汽门BR:Breaker 主变压器开关IMP:Impu

22、lse Pressure 调节级后压力AS:Auto Synch 自动同步ATC:Automatic Turbine Control 汽轮机自动控制OPC:Overspeed Protection Control 超速保护控制OAC:Operator Automatic Control 操作员自动控制ADS:Automatic Dispatch System 自动调度系统AST:Auto Stop Trip 自动停机遮断TSI:Turbine Supervisory Instrumentation 汽轮机监视仪表VCC:Valve Control Card 阀门控制卡RC:Remote Con

23、trol 远方控制ETS:Emergency Trip System 危急遮断系统DPU:Distributed Process Unit汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 三、数字电液控制系统的功能q 汽轮机自动控制ATC通过状态监测，计算转子应力，在应力和寿命损耗允许前提下，以最大速率、最短时间，实现优化自动启动升速、带负荷。q 负荷自动调节 操作员自动OA、远方控制RC，以及与ATC组成联合控制 双机容错自动控制、一级手动和二级手动冗余控制 串级或单级PI控制，在负荷大于10%时，可选择是否采用IMP反馈和发电机MW反馈

24、控制。 定、滑压控制，通过阀门管理实现经济优化运行。 一次调频或基本负荷运行。设置负荷上、下限和变化速率。 主蒸汽压力控制TC和快速减负荷Runback。q 自动保护 超速保护3级超速保护，103%超速保护控制OPC，110%自动停机遮断(跳闸)AST，112%机械超速停机遮断。OPC关闭调节汽门，当转速降至103%以下时，系统自动复位，并稳定在3000rpm；OPC具有超速预警功能，在机组出力大于30%甩负荷时，在转子转速没有飞升时OPC即动作，防止超速；AST动作，在主汽门关闭时，通过单向阀使用调节汽门同时关闭。AST不具备自动复位功能。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro

25、-Hydraulic Control System 危急遮断ETS除超速外，大振动、低真空、低润滑油压、低EH油压、高轴承温度、高高压缸排汽温度、推力轴承磨损及发电机、锅炉和其它辅助设备的联锁保护。 手动脱扣四、 数字电液控制系统的运行方式为确保DEH系统可靠运行，即使在计算机系统不能正常时也能有效控制机组运行，DEH-C设有4种运行方式，即二级手动、一级手动、操作员自动和汽轮机自动ATC，且紧邻的两种运行方式相互跟踪，并可做到无扰切换。q 二级手动最低级、备用运行方式，为模拟系统。在数字系统故障时，自动转入模拟系统。q 一级手动开环运行方式，运行人员在操作盘上设定调门开度，各按钮之间逻辑互锁

26、，并具有OPC、TPC、RUNBACK和AST等功能。q 操作员自动OA最基本的运行方式。在操作员给定值下实现转速、功率的闭环自动控制，并具有完整的保护功能。A、B双机冗余，相互跟踪和故障时自动切换。q 汽轮机自动ATC最高级运行方式。计算机根据监测到的汽轮机状态，按安全、寿命损耗最小、启动时间最短、经济性最好等控制策略，自动给定转速、功率及变化率，控制汽轮机的运行。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 五、DEH控制系统的控制模式 p主汽阀（Throttle Valve，TV）控制模式 主汽阀控制有两种控制方式：主汽阀自动（A

27、UTO）方式主汽阀手动方式。p调节汽阀（Governing Valve，GV）控制模式调节汽阀自动（AUTO）方式 调节汽阀自动方式即计算机参与的控制方式，为数字系统运行方式。在负荷控制阶段，GV有以下五种运行方式：操作员自动控制方式（OA）。在该方式下，系统接受操作员输入的目标负荷及其速率，并进行控制。遥控方式（REMOTE）。在该方式下，系统接受协调控制（CCS）或负荷调度中心（ADS）输入的目标负荷及其速率，并进行控制。电厂计算机控制方式（PLANT COMP）。在该方式下，系统接受厂级计算机输入的目标负荷及其速率，并进行控制。I.自动汽轮机控制方式（ATC）。这是一种联合控制方式，其组

28、合形式有OA-ATC、CCS-ATC、ADS-ATC和REMOTE-ATC等几种。此时，由前者给定目标负荷和速率，ATC负责监控，并从下面的速率中选取一个最小的速率作为当前执行速率：汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 由ATC软件计算转子应力所确定的负荷速率；发电机限制的负荷速率；外部输入负荷速率，包括OA、REMOTE和PLANT COMP等；电厂内部允许的负荷速率，如TPC和RUNBACK限制等电厂限制控制方式 采用此方式时，DEH系统受电厂内部运行条件所制约，其具体形式有：主汽压力控制方式（TPL）。该方式在主汽压力下降

29、时限制汽轮机的负荷，避免锅炉汽压急剧下降；外部负荷返回控制方式（RUNBACK）。该方式主要是考虑辅机故障，例如，在给水泵和风机等跳闸的情况下，系统将以一定的速率去关小调节汽阀，直到机组负荷与系统状态相对应。调节汽阀手动方式。在调节汽阀手动控制方式下，计算机不参与控制，而是由运行人员发出指令，通过模拟系统输出的信号进行控制。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System DEH技术指标(DEH Specification) l 转速控制范围 0-3500rpm，控制精度1rpm l负荷控制范围 0-110%，控制精度1MW l转速不等率

30、3-6%连续可调 l系统迟缓率 0.06% l甩全负荷转速超调量 7%额定转速 l 油动机全行程快速关闭时间0.15秒 l系统控制运算周期50ms l系统可用率99.9% 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第二章思考题DEH系统有哪几种运行方式？根据再热汽轮机DEH系统的调节原理图说明功率回路、调压回路各有什么特点？该系统是如何抗内扰的？该系统是如何实现高调门动态过开的？在负荷控制阶段,调节汽阀自动方式有哪五种运行方式？什么是操作员自动控制方式（OA）/遥控方式（REMOTE）/自动汽轮机控制方式（ATC）/主汽压力控制方式

31、（TPC）/外部负荷返回控制方式（RUNBACK）什么是功频调节系统的“反调”现象？如何消除其危害？DEH系统超速保护包括哪三级超速保护？汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第六章 DEH的计算机系统汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 6.1 DEH计算机系统的组成 一、系统组成 图6-1为计算机控制系统图。DEH的分散控制系统的基本组成与其相同。主要包括：l 计算机。即控制器，控制系统的核心，主要用于数据处理、数字运算。l 外围设备。DEH的外围设备主要包括

32、操作盘、显示盘、CRT智能图像站和打印机等。l 测量元件。各个传感器、变送器等数据采集通道。l 输入通道。有模拟量输入通道和开关量输入通道两种。开关量输入通道只需把检测到的开关量经接口送给计算机即可，模拟量输入通道需要A/D转换，在两种输入通道中均有隔离元件。l 输出通道。计算机发出的控制指令，经过输出通道送给执行机构。输出通道中有D/A转换。l 执行机构。l 控制对象。汽轮发电机组 。l UPS电源。为计算机系统提供一定时间的不间断电源。l 软件系统。软件是完成各种功能的计算机程序的总称。DEH的计算机软件系统包括系统软件、应用软件和数据库。汽轮机数字电液控制系统Digital Electr

33、o-Hydraulic Control System 二 、DEH系统配置l 多个分散处理单元 各DPU之间通过双向数据高速公路实现通信；工程师站、操作员站也通过数据高速公路接入；手操面板可接入基本控制器中。 OA基本控制器。完成常规的转速、负荷控制和超速保护等。 ATC基本控制器。进行转子热应力计算和完成自动汽轮机控制（ATC）l 组成 第一级。最基本配置：一个操作员站、一个工程师站、一对冗余的控制器和手操面板组成。完成基本的转速、负荷控制和超速保护等功能。控制器采用冗余配置：一个主DPU、一个处于热备用状态的备用DPU；当主DPU故障时，系统自动切换到备用DPU 。 第二级。可选配一对转子

34、热应力计算（RSM）和自动汽轮机控制器（ATC）汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System DEH系统配置图DEH系统网络结构图汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System DEH系统组成系统组成DEH ConfigurationMANVPCVPCVPCVPCVPCVPCVPCVPCVPCVPCSDPEMUDPUDPU#1#2电电源源分分配配箱箱VPCVPCSDP5V5V#2#124V 24V#2#1BCVPCVPCSDPBCBCVPCVPCBCBCVPCVPCVPCVPCAI

35、SDPAIAIBCAIDIDOAIAIAIDIAIAIDODODPUDPU#1#2电电源源分分配配箱箱5V5V#2#124V 24V#2#1DIDIBCBCBCBCAIAIAIAIAIAIDODODO操作员站工程师站基本控制ATC控制汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System DEH配置图配置图DEH FrameworkVPCVPCSDPAIVPCCPVAOSDPAIVPCVPCVPCVPCSDPAIBCBCBCBCBCBCDPUDPUENGOPU100MB/S10MB/S汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydr

36、aulic Control System 6.2 DEH的硬件系统一、分散控制器（DPU） 每个DPU都是一个独立的子系统、一个分散的控制站完成与过程接口、数据采集和过程控制等所有功能。DPU的硬件组成见框图l 数据高速公路接口。 功能：将本站DPU中信息广播到高速公路上、为本站DPU接受信息。l 共享存储器。是DPU的数据库，内容包括：用户的应用程序、输出的信号值、程序计算的信息值、从数据高速公路接受的信息值和从DPU获取的原始测点数据库。l 功能处理器。主要执行两项任务： 执行应用程序； 用实时的输入值、输出值和计算值刷新共享存储器的数据库。DPU的硬件组成框图汽轮机数字电液控制系统Dig

37、ital Electro-Hydraulic Control System l 过程I/O接口。用于DPU功能处理器和I/O卡件之间的接口。l 过程I/O模件。DEH控制器中I/O有两类： 一类用于DPU与阀门控制卡之间的通信； 另一类用于采集过程信号和输出信号。 I/O模件中，许多包含微处理器，执行简单的处理功能，如：信号修正、事件记录等。二、DPU的工作l 主DPU执行全部过程的控制功能，但一些逻辑运算功能可以直接在专用卡件中进行。l 通过应用程序运行周期可以对每个DPU设定运行时间（0.1-1.0s），在指定时间内顺序执行。l SOE数据采集（Sequence of Events）。可选

38、。即事件顺序记录。SOE系统的输入信号全部为开关量信号，SOE为分析事故的主要记录手段。 DPU软件执行流程l 过程I/O接口。用于DPU功能处理器和I/O卡件之间的接口。l 过程I/O模件。DEH控制器中I/O有两类： 一类用于DPU与阀门控制卡之间的通信； 另一类用于采集过程信号和输出信号。 I/O模件中，许多包含微处理器，执行简单的处理功能，如：信号修正、事件记录等。二、DPU的工作l 主DPU执行全部过程的控制功能，但一些逻辑运算功能可以直接在专用卡件中进行。l 通过应用程序运行周期可以对每个DPU设定运行时间（0.1-1.0s），在指定时间内顺序执行。l SOE数据采集（Sequen

39、ce of Events）。可选。即事件顺序记录。SOE系统的输入信号全部为开关量信号，SOE为分析事故的主要记录手段。 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 三、DPU的冗余切换 各个控制站的DPU均采用冗余配置。l 冗余范围 数据高速公路接口； 共享存储器； 功能处理器； I/O接口；两个DPU还通过I/O接口上的交叉线传送控制信息 多重总线机架 电源 I/O卡没有冗余。l 主、备DPU的工作 两个DPU中的任意一个都可以被选为主DPU，而另一个则为备用DPU，这可以由DPU内部的跨接线设置选定； 主DPU把从I/O读取的过

40、程信号值、控制程序的计算值和输出值通过数据高速公路送往备用DPU；备用DPU在每个执行周期内接受主DPU送来的数据信息，并执行诊断程序确定本身的状态。数据库一致，达到无忧切换。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 冗余DPU的连接汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l DPU切换 自动切换主DPU故障（ DPU故障、I/O接口故障、数据高速公路通信故障）而备用DPU正常时，自动切换（主、辅DPU互相交换自诊断结果）主DPU故障而备用DPU也故障时，不切换。 手动

41、切换在主DPU上执行手动硬复位（复位按钮）；在工程师站中对备用DPU进行设置，进行切换。四、输入/输出卡件 DEH的输入/输出卡件随DCS系统不同而有所改变，一般DEH配备以下几种输入/输出卡件：l 模拟量输入卡。接受压力变送器、热电耦、热电阻和磁组发送器送出的模拟量信号。 电流输入卡：接受4-20mA的直流电流信号。 热电耦输入卡：接受热耦输出的直流毫伏信号。 热电阻输入卡：接受热耦输出的电阻值信号。 测速卡：接受磁阻发送器输出的方波电压信号。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l 开关量输入卡。接受设备状态、压力开关等开关

42、量信号，卡件提供24VDC或48VDC的访问电压。l 模拟量输出卡。提供4-20mA的直流电流输出信号。通常用于对执行机构输出控制指令或其它模拟量接口信号。l 开关量输出卡。提供开关量输出信号。通常用于驱动继电器或直接控制执行机构。l 阀门控制卡。DEH专门配置的。用于驱动各阀门的油动机。五、阀门控制卡不同DEH系统选用的阀门控制卡不一样，但控制原理和作用大同小异。图为西屋WDPF MOD 中配置的阀门控制卡（MVP卡）。MVP卡与电液转换器、LVDT（线性位移变送器）、控制器和手操盘相连接MVP卡提供LVDT初级线圈的激励电流。将LVDT次级线圈上的阀位信号经解调器解调后供控制回路使用。开关

43、量输入：接受操作员面板的开关量信号：手操、快开阀门、快关阀门、开阀门、关阀门、关闭阀门。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System MVP卡简化框图MVP卡连接图汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 六、手动操作盘 开关调门：速率5%/min； 快速动作：33.3%/min； 快关：200%/min。 手操TPL：主汽压力“三取二”、90%po时动作。以 200%/m

44、in速率关闭，直至压力恢复或8%开度。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第六章思考题DEH的基本配置包括哪些内容？该配置完成哪些基本功能？DEH各个控制站的DPU均采用冗余配置，DPU的冗余范围包括哪些？汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第三章 DEH的控制系统 DEH控制系统基本功能 l 汽轮机挂闸/开主汽门 l 自动/手动升速 l 转速闭环控制（冲转/升速/暖机/转速保持/自动冲临界） l 自动/手动同期 l 超速试验（103%、110%和111%11

45、2%） l OPC超速保护/AST跳闸保护 l 并网后自动带初负荷 l 闭环控制（发电机功率/调节级压力/主汽压） l 协调控制/AGC方式运行 l 一次调频限制 l 汽压保护/真空低快减负荷（RUNBACK） l 阀门试验（主汽门严密性试验/调节阀活动试验） l 阀门管理 l 手动/自动无扰切换 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3.1 转速自动控制系统 该系统主要功能机组启停、超速试验过程中控制汽轮机转速。p 机组启动方式 国产引进优化型300MW机组 高压缸启动（Bypass Off）冲转前0-2900rpm阀切换（2

46、900rpm）2900-3000rpmTV全关控制控制全开全开GV全关全开全开控制控制IV全关全开全开全开国产引进优化型300MW机组 中压缸启动（Bypass On）冲转前0-2600rpm2600rpm阀切换26002900rpm2900rpm阀切换29003000rpm0-30%额定功率30%额定功率额定功率TV全关全关全关控制控制控制全开全开全开全开全开GV全关全开全开全开全开控制控制控制控制全开IV全关控制控制不变不变不变控制控制全开全开汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Ele

47、ctro-Hydraulic Control System 转速控制原理图汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System p 转速自动控制l 单回路自动控制系统 系统平衡条件：转速偏差n=n*-n=0；阀位信号偏差VT=0或VG=0。l 阀切换（TVGV） 2900rpm，切换为GV控制转速，TV全开。 切换过程：要求平稳、快速 先关GV，待转速下降50rpm 后，全开TVl 转速信号2/3 重要信号：转速WS、发电机功率MW、调节级压力IMP、主汽压TP和超速保护转速信号OPS等均采用三路信号输入，经2/3选择逻辑选择其中之一。 2/3

48、选择逻辑：信号检查：讯号是否故障、是否超越高低限、是否可靠（相等） 2/3 表决：三个信号中有两个正常，选其中之一使用； 三个信号中有两个不正常，转速信号不可用，退出 转速闭环控制回路，转入手操方式。 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l 转速目标值、设定值的处理 目标值的有效性判断 操作员输入的转速（功率）目标值必须经有效性判断后才能被控制系统采用。 控制系统设定值汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System l 冲临界转速 过临界转速时，升速率自动加倍，快速通过。

49、l 暖机 手动升速：暖机点及暖机时间由运行人员决定； 自动升速（ATC）：根据预定程序，自动确定。l 自动同步方式（AS）：一种外部控制方式。指DEH接受自动准同期装置发出的转速增减触点信号，改变转速设定值，控制机组并网。机组并网后DEH退出AS方式。自动同期的转速范围一般是29703030rpm，如果超过此范围，则同期操作无效。p 手操方式下的转速控制 开环控制汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3.2 负荷控制系统 该系统主要功能是完成机组并网后带初始负荷满负荷、进行负荷调节、参与电网调频。p 负荷控制系统原理 多回路、多

50、变量控制系统l 系统稳定条件：l DEH的负荷控制方式0)P(MW-REF1MR00V-VV1*GLGPGMWxIMPIPSIMR电功率偏差信号：调节级压力偏差信号：调节阀位偏差信号：运行方式转速WS功率MW调节级压力IMP说明阀位控制OUTOUTOUT阀门位置给定，缺省的控制方式负荷控制IN/OUTINOUT调压控制IN/OUTININ作为负荷控制的一种辅助手段机调压OUTIN/OUTIN/OUT机炉协调运行时的一种控制方式汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 控制回路负荷控制：DEH控制系统将根据运行人员设定的目标值及变化率

51、，系统综合各功率限制条件及频率修正，给出功率定值，同时DEH将发电机功率作为被调量和反馈信号，实现功率闭环控制。 调节级压力控制：是以调节级压力即高压调节阀后压力作为反馈，实现调节级压力闭环。调节级压力是一个快速响应回路，单独投调节级压力闭环不会提高发电机负荷的稳定性。因此它主要作为负荷控制的一种辅助手段，能够很好地补偿发电机功率反馈的滞后效应，加快负荷控制响应速度。主汽压控制 （机调压）：协调控制方式下可采用的一种控制方式，通过控制汽轮机调节阀的开度来调节主蒸汽压力（PI调节器），即所谓的机调压。主汽压控制通常在额定压力时才投入。 阀位控制：DEH负荷控制时的缺省控制方式。该方式为开环控制，

52、DEH将调阀开至额定参数下的负荷设定值对应的开度。主要用于机组滑压运行时保持调节阀开度不变，以利于锅炉的稳定调节。四种控制回路相互跟踪。回路之间的相互切换都不会造成负荷的波动。阀位控制是缺省的控制模式，即并网后如果运行人员没有选择控制回路，则系统自动默认阀位控制是当前的控制方式。当机前压力或调节级压力变送器发生故障时，自动退出相应的控制回路，返回阀位控制方式；发电机功率变送器故障时，阀位方式自动投入。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control S

53、ystem 频率校正器 频率校正器通常采用“死区-线性-限幅”方式对转速偏差n进行修正。 死区:滤去小波动； 线性：参与一次调频； 限幅：防止带上过大负荷 一次调频限制：负荷控制阶段可以切除转速回路。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 功率校正器和调节级压力校正器 DEH调节系统的静态特性 曲线3：不参与一次调频汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System p 协调控制也是一种外部系统控制方式，当机炉协调运行时，协调控制系统（CCS）会自动选择控制回路，DEH的负荷控制

54、给定也是由协调控制系统以模拟量（ 420mA）或增减触点信号形式给出，不需要汽轮机运行人员干预。协调是否投入取决于汽轮机运行人员；切除协调则既可手动，也可自动。所谓手动切除协调，是指运行人员通过DEH操作站人为发出切除协调命令；自动切除则是系统根据控制逻辑的设计，在下列情况之一发生时，自动解除协调状态：发电机功率变送器故障；420mA协调功率指令信号品质坏；RUNBACK；真空低减负荷；汽轮机手动；汽压保护动作。 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3.3汽轮机自启动及负荷控制(ATC)功能p ATC功能汽轮机自起动及负荷自动

55、控制功能:自动实现盘车转速同步转速并网满负荷。 ATC系统根据机组当前的运行状态计算转子应力（或应变）目标转速(负荷)、升速率(升负荷率)转速(负荷)保持带满负荷。 DEH的ATC系统应能与下列控制系统协同工作，提供必要的接口和指令，以实现汽轮机组从盘车状态直至带满负荷的全部自动操作： 汽轮机盘车控制系统、疏水控制系统、汽轮机旁路控制系统、发电机励磁控制系统、发电机自动同期系统 。p ATC功能的实现方案 机组启停及负荷变动时的速率限制主要取决于厚壁部件热应力。 热应力计算 转子应力裕度系数K：（最危险部位）通常： K0.2,允许负荷变化率100%; 0K0.2,允许负荷变化率线性下降; K0

56、时,允许负荷变化率0%,要求暖机。LILILHLHKK;汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3.4 阀位限制和阀门管理功能p 阀位限制实质是一个流量指令高限制器。阀位限值一般0%-120%，超出范围无效。汽轮机复位前，阀位限值置零。p 阀门管理该功能主要是实现单一阀门（节流调节）控制、顺序阀门（喷嘴调节）控制之间的切换。每个阀门均有一个独立的伺服控制回路、阀门开启按预先设定的顺序进行、在线切换。阀门流量特性和阀门管理的效益。

57、主汽压力前馈修正。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System GV1-4GV1-2 34 （单阀控制） （多阀控制） 单阀下阀门开度计算：流量平均各单阀流量各阀门开度多阀下阀门开度计算：总流量需求、计算各阀全开时流量全开门个数、全开门流量、部分开启门流量各阀门开度计算各个阀门单、多阀方式下的流量差每个运算过程调整一定的流量（每一步总流量不变）切换过程由多次调整完成如转换过程中产生新的流量请求值暂停转换，响应流量请求继续完成转换。汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3%

58、差差热 耗5090807060100单 阀多 阀阀 门 管 理最小热应力最高效率负荷百分比汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 3.5 主汽压力限制(TPL Throttle Press. Control & Limit)p 主汽压力限制(TPL)TPL功能 当主汽压力设定值时,以一定速率关小GV(如 200%/min)，直至压力恢复或TPL设置的极限负荷值(如8%开度)。 注意:TPL实质是一种主汽压保护，不同于机调压。作用:快速调节机前压力; 帮助锅炉维持汽压稳定; 保证主汽压，不保证功率主汽压力信号“三取二”。TP

59、L有三种方式：手操TPL； 操作人员可调TPL； 远方控制TPL。p 阀门活动试验（Valve Close Test） 试验目的：确保主汽门、调门动作灵活 试验条件：带负荷、旁路切除、单阀方式汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 试验方式有两种：全行程阀门试验 部分行程阀门试验 TV和GV的阀门试验一般阀门试验时要投入 MW和IMP回路，以保持功率不变；试验时要对机组负荷限制(如 70%)左侧TV试验：左侧GV先关闭左侧TV关闭左侧TV打开左侧GV打开GV试验可以单独做试验电路被联锁以防止同时做两侧进汽阀门试验 RSV和IV的阀

60、门试验可以在任何负荷下进行，也可不投入 MW和IMP回路。单侧关闭，负荷下降约2%其余同TV和GV的阀门试验汽轮机数字电液控制系统Digital Electro-Hydraulic Control System 第三章思考题DEH控制系统在转速控制阶段有哪些基本功能 ？DEH控制系统在负荷控制阶段有哪些基本功能 ？阀位控制方式/自动同步方式（AS）/协调控制（CCS）方式/汽轮机自动ATC/转子应力裕度系数/单阀方式/多阀方式DEH的频率校正器一般是如何对转速偏差进行修正的？画出DEH控制系统的静态特性曲线，并说明其作用。汽轮机阀门管理功能的作用是什么？单阀方式和多阀方式各有什么特点？主汽压力前馈修正