第二章 汽轮机数字电液调节及保护系统

1、第二章汽轮机调节及保护系统第一节 汽轮机调节的基础知识v 一、汽轮机调节系统的任务一、汽轮机调节系统的任务v电力用户对电力供应有数量和质量的要求。v量的要求：功率的大小v质的要求：一是电压，二是频率。 v汽轮机自调节特性60npfetMMdtdInpMit9555v 汽轮机调节系统的任务：v1、及时调整汽轮机的功率，满足外界负荷变化的需要。v2、保证转速在允许的范围内，保证电网频率的稳定。v3、保证机组安全可靠运行。 二、调节系统静态特性、调节系统静态特性 稳态时汽轮机功率与转速之间的对应关系称稳态时汽轮机功率与转速之间的对应关系称为调节系统的静态特性为调节系统的静态特性. （一）调节系统静态

2、特性线（一）调节系统静态特性线 描述稳态时功率与转速关系的曲线称为调节描述稳态时功率与转速关系的曲线称为调节系统的静态特性曲线系统的静态特性曲线（二）速度变动率定义：汽轮机空负荷时所对应的最大转速 与额定负荷时所对应的最小转速 之差，与额定转速 的比值，称为调速系统的速度变动率或速度不等率，通常用 表示，即maxnminn0nmaxmin0100%nnn 太小不稳定 太大保护装置动作3%6%带尖峰负荷机组，速度变动率应取小些，对带基本负荷的机组，速度变动率则应取大些。速度变动率范围：超速保护动作转速：0(1.10 1.12)nmaxnminnnelP00n曲线形状要求：1、沿功率增加方向向下倾

3、斜；2、连续、平滑不应有突跃点和水平段；3、在空负荷、较低负荷和满负荷处较陡图4-10 汽轮机调节系统速度变动率分布2、速度变动率与机组运行特性的关系、速度变动率与机组运行特性的关系 1. 机组间负荷的自动分配与一次调频 对并网运行的机组，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。并网运行的机组，外界负荷变化时，速度变动率小的机组负荷变动百分数大，一次调频能力强；速度变动率大的机组负荷变化百分数小，一次调频能力弱。 对于不同性质的机组应有不同的速度变动率，

4、承担尖峰负荷的机组，速度变动率应小些，取为34%；带基本负荷的机组，速度变动率应大些，取46%，以便在电网频率变化时，尽量保持基本负荷不变。 随着电网容量的增大以及电网负荷峰谷差的扩大，大容量机组也需参加一次调频，故其速度变动率已趋于选较小值。 当汽轮机参与电网一次调频时，通常设定在4.55.5之间。一般将设计成连续可调，即视运行情况可进行调整。 在空负荷区段以及额定负荷区段，取大一些，在中间负荷区段，取小一些。 也不能太大， 以免动态过程 发生严重超速。 （三）迟缓率定义：在调节系统增、减负荷特性曲线上，相同功率处转速偏差 与额定转速 的比为调节系统的迟缓率，通常用 表示，即1200100%

5、nnnnn12nnn 0n 对机组运行的影响： 过大，会引起调节系统的不稳定单机运行，会引起转速的自振， 并列运行，会引起功率的晃动，0nn 0PP图4-12 调节系统迟缓对汽轮机运行的影响（一条带状区域）（四）同步器（功率给定）（四）同步器（功率给定） 1、用途、用途 (1)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。 (2)在机组并网运行时，通过同步器可以改变汽轮机的功率，使各台机组承担给定负荷（分配负荷）。（3）二次调频：操作同步器连续平移静态特性曲线，就能连续增减并网机组的负荷，进行二次调频。DEH系统 “功率给定”起着同步器作用。（4）在机组并网前，用同步器可改变汽

6、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。2、一次调频与二次调频、一次调频与二次调频 (1)一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，二次调频靠同步器（功率给定）人为调整； (2)并网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的变化程度； (3)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。 四、调节系统的动态特性 （一）动态特性指标 1稳定性 2超调量超

7、调量 在转速调节过程中，最大动态转速与最后静态稳定转速之差称为转速动态偏差，也称为转速动态超调量。 3过渡过程时间 调节系统受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所需要的最少时间称为过渡过程时间。 （二）影响甩负荷动态特性的主要因素1、本体设备对动态特性的影响（1）转子时间常数 。时间常数越小，容易超速。（2）蒸汽中间容积时间常数 。aT中间容积内蒸汽的做功能力越强中间容积大，关闭后易超速vT越大vT图4-17调节系统甩负荷动态特性估算2、调节系统对动态特性的影响（1）速度变动率大，动态超调量小，易稳定，但 大；小，动态超调量大，不稳定，但 小；snsn（2）油动机时间常数小，活塞移动

8、快，动态超调量小；大，活塞移动慢，滞后，不稳定，动态超调量大。mTmT（3）迟缓率:越大越易超速图4-18速度变动率对甩负荷动态特性的影响vaTTTTnn2210max汽轮机甩负荷时的最大飞升转速：汽轮机甩负荷时的最大飞升转速：00,0PWTMJTivTa 中间再热式汽轮机调节的特点中间再热式汽轮机调节的特点一、中间再热给调节系统带来的问题图4-36 中间再热式汽轮机组原则性系统图（一）中间容积的影响1、中、低压缸功率滞后：滞后现象，大大降低了机组参加电网一次调频的能力；2、甩负荷时的超速：可使汽轮机超速40%50%；（二）采用单元制的问题1、机炉动态响应时间的差异2、机炉最低负荷的不一致3、

9、再热器的冷却问题 对于中间再热机组，由于中间再热压力是随着机组功率的变化而变化的，因此不同机组的再热器之间不能联通；同时，为使锅炉正常运行，必须使新汽流量与流经再热器的流量之间保持严格比例。这样，不同机组之间各锅炉的主蒸汽管道也不能相互联通。因此，中间再热的应用必然导致单元制，即一机配一炉。单元制的采用给机炉的相互配合带来了新的问题。二、中间再热机组的调节特点1、高压缸调节阀的动态过调 动态过调是指在机组负荷突然变化时，将高压调节汽阀的开度暂时跳到超过负荷变化时调节汽阀所需要的静态开度，利用高压缸的过量负荷变化来弥补中、低压缸的功率迟滞。2、设置中压主汽门和调节汽门：解决甩负荷超速问题解决甩负

10、荷超速问题3、设置旁路系统有旁路系统的调节问题二、单元制机组的控制方式二、单元制机组的控制方式 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三种： (1)汽轮机跟随控制方式 (2)锅炉跟随控制方式 (3)机炉协调控制方式(1)汽轮机跟随控制方式汽机定压运行时(图a)，外界负荷改变的信号选送给锅炉,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。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。汽机滑压运行时，调节阀全开，功率(流量)将随新汽压力的增减而

11、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。(2)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。 (3)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

12、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出力，共同适应外界负荷变化的要求，使新汽压力波动较小。 汽轮机数字电液控制系统（DEH） 汽轮机数字电液控制系统是采用电子元件和电气设备对机、炉、电及其有关的各工作系统的状态进行监视，以数字的方式传递信号、计算机分析判断、发出（电气的）控制指令，然后通过电液转换器（伺服阀、伺服放大器）将电气指令信号转换为液压执行机构能够执行的液压信号，达到完成控制操作的目的。 不同机组的数字电液控制系统的构成和具体控制逻辑略有不同，但总的要求是基本相同的，那就是应具备监视、保安、控制、调节的各项功能。 DEH系统特点该系统的调节规律是PI(比例、积分

13、)调节，且是多回路串级调节系统，可实现无差调节。 给定、比较、综合和PI的运算部分都是在数字计算机内完成的，属于离散控制系统，也称为采样控制系统。 DEH调节系统采用数字计算机系统和液压新技术高压抗燃油系统，前轴承箱尺寸和油动机的尺寸大大缩小。可在同一机组上实现不同的控制方式。 如能在带负荷时从喷管调节(顺序阀调节)转换成节流调节(单阀控制)，并可在线进行各汽门的活动试验； 可以由运行人员确定是否进行滑压运行，并可随时改变滑压运行范围； 调节特性、凸轮特性等均以数字模型编制在软件中，修改程序或调整某些参数便可改变这些特性，而无需改变任何硬件设备。DEH调节系统由于有功率反馈和转速反馈，故可严格

14、按照选定的特性线参与一次调频，其调节品质及精度优于模拟电液调节系统。DEH调节系统能够自启动、自动监测和自动加负荷；可进行数据传递，具有故障诊断、事故追忆、图像显示和制表打印等功能；可实现运行管理和人机对话等。一、DEH调节系统的组成及数字部分 DEH调节系统的硬件组成可以分为五个部分：DEH控制器、操作系统、油系统、执行机构及保护系统。 习惯上把功率放大器以前的部分称为数字部分，而把电液转换器及其以后的部分称为液压部分EH系统。机组的机组的DEH调节系统调节系统（1）电子控制器：包括数字计算机、混合数模插件、接口和电源设备等，均集中布置在DEH控制柜内，用于给定、接受反馈信号、逻辑运算和发出

15、指令进行控制。（2）操作系统：设置有操作盘，图像站的显示器和打印机等，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。（3）油系统：高压控制油与润滑油分开。高压油(EH系统)为调节系统提供控制与动力用油，它接受调节器或操作盘来的指令进行控制。润滑油泵由主机拖动，为润滑系统提供汽轮机润滑油。（4）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，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。（5）保护系统：设有电磁阀用于超速时关闭高、中压调节汽阀和严重超速(110n0)，如轴承油压低、EH油压低、推力轴承磨损过大、凝汽器真空过低等情况下危急遮断和

16、手动停机之用。（6）为控制和监督服务用的测量元件，如转速、蒸汽压力、发电机功率、主汽压力传感器以及汽轮机自动程序控制(ATC)所需要的测量值等。 二、DEH调节系统的功能总体概括为四个方面：1.DEH调节系统的运行方式选择a.二级手动（最低级）b.一级手动（开环方式)c.操作员自动(最基本）d.自动透平控制ATC（最高级）2.汽轮机的自动调节；3.汽轮机的监控；4.汽轮机的超速保护。 1、自动程序控制功能（ATC）：包括计算机控制的自动启动和非启停过程的ATC监督。 ATC允许机组有冷态启动和热态启动两种方式。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、阀门的切换等全过程均

17、由计算机自动进行控制。 自动启动是通过状态监测，计算转子的应力，并在机组应力允许的范围内，用最大的速率与最短的时间实现机组的自动启动。 2、负荷自动调节功能： 冷态启动带5%负荷后，由高压调节汽阀控制。 热态启动带35%负荷前，高中压调节汽阀控制，后由高压调节汽阀控制。具体有5种方式 (1)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ATC组成的联合控制方式； (2)具有自动控制（A和B机双机容错）、一级手动和二级手动冗余控制方式； (3)可采用串级或单级PI控制方式。当负荷大于10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，从而决定了采用何种PI控制方式

18、； (4)可采用定压运行或滑压运行方式。采用定压运行时，系统有阀门管理功能，以保证汽轮机能获得最大的效率； (5)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；设置负荷的上下限及其速率等。 有主汽压力控制(TPC)和外部负荷返回(RUNBACK)等保护主要设备和辅助设备的控制方式。 3、自动保护功能： （1）超速保护（OPC）：该保护只涉及调节汽阀，即转速达到103 n0时快关中压调节汽阀；在103% n0 n110% n0时，超速控制系统通过OPC电磁阀快关高、中压调节汽阀，实现对机组的超速保护。 （2）危机遮断（ETS）：该保护是在ETS系统检测到机组超速达到110% n0或其它安

19、全指标达到安全界限后，通过AST电磁阀关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。 （3）机械超速保护和手动脱扣：当转速高于110 % n0时，实行紧急停机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机。 4、监控功能：启停和运行中对机组和DEH装置运行状况进行监督。 内容包括操作状态按钮指示、状态指示和CRT画面。 对DEH监控的内容包括重要通道、电源和内部程序的运行情况等； CRT画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势和故障显示等。 DEH能控制机组完成从盘车转速到额定转速的全范围转速闭环自动控制。 DEH按照目标转速和升速率产生给定转速，将给定转速与实际转速的差进行PID运算，运算结果经

20、过电气凸轮（阀门流量曲线）分配以后控制四个高压调门及两个中压调门的开度，使机组实际转速紧跟给定转速。 过临界时，DEH将以较大的升速率（400r/min/min）快速通过各临界转速区，在此区间内不接受任何暖机或修改升速率的指令。 在升速过程中若转速信号故障（两路或两路以上转速故障、给定转速与实际转速差值太大等），DEH将给出打闸指令。 全范围转速闭环自动控制全范围转速闭环自动控制1 目标转速 除操作员通过OIS设置目标转速外，在下列情况下，DEH自动设置目标转速： -汽机刚挂闸时，目标为当前转速； -油开关刚断开时，目标转速为3000r/min； -手动状态，目标为当前转速； -汽机已跳闸，目

21、标为0r/min； -目标超过上限，当不做超速试验时，目标转速最大只能设为3060r/min；当做超速试验时，目标最大只能设为3360r/min -自动同期时，目标随自动同期增减信号变化。 目标错误的设在临界区内时，将其自动改为临界区下限值。 2 升速率 操作员设定，速率在(0500)r/min/min内。 在临界转速区内，若当前设定升速率小于400r/min/min，则DEH自动将升速率改为400r/min/min。 3 暖机 汽机暖机转速通常定为500r/min、1100r/min、2300r/min、3000r/min，故目标通常设定为500r/min、1100r/min、2300r/m

22、in、3000r/min，到达目标转速后，可自动停止升速进行暖机。 若在升速过程中，需暂时停止升速，可进行如下操作：在OIS的自动控制画面上按下“保持”按钮（用鼠标操作）。 当机组需要暖机时，在OIS自动控制画面中按“保持”按钮，此时OIS画面显示“保持”状态，转速保持当前值进行暖机。若机组此时正在过临界，按“保持”按钮时，该操作无效。 4 3000 r/min定速 汽轮机转速稳定在30002r/min上，各系统进行并网前检查。同期并网调节 当汽轮机转速在3000r/min左右时，若DEH接收到自动同期装置的同期请求信号，可通过操作员站投入自动同期功能，此时DEH可接收自动同期装置的转速增、减

23、指令，调节汽轮机转速，使之与电网频率一致，此时速率为60r/min /min。此时，发电机电压（包括幅值和相位）由励磁控制系统进行调节。当符合并网条件时，由电气将发电机并入电网。 有下列情况之一，则退出同期方式： 转速：小于2985 r/min，大于3015 r/min; 手动状态； 转速故障； 已并网； 汽机已跳闸。 升 负 荷 并网带初负荷 当DEH接收到并网信号后，自动使机组带上初负荷。在OIS自动控制画面中显示并网状态。 2 目标功率 可在OIS自动控制画面中设置目标。当负荷反馈刚投入时，目标功率为当前负荷值(MW)；发电机刚并网时，目标功率等于初负荷；汽机跳闸时，目标功率为零。 3

24、负荷率 在OIS自动控制画面中，负荷率可设置为规定值内的任意值。4 升负荷 当机组并网带上初负荷后，在OIS自动控制画面中，给定与目标一致均为初负荷值，机组在保持状态。此时投入负荷反馈。设定所需的目标功率和负荷率，按进行按钮开始升负荷，显示进行状态。当机组升到滑压位时，切除负荷反馈，此时给定输出保持不变，阀门开度保持不变，此时实际功率比较低，提升主蒸汽压力至额定值的100%，实际功率将随着主蒸汽压力的提高而升高。再次投入负荷反馈，设定目标功率为额定值，使机组带满负荷。负荷控制 负荷反馈 负荷控制器是一个PI控制器，用于比较设定值与实际功率，经过计算后输出控制CV阀和ICV阀指令。 在满足以下条

25、件后，可由操作员投入该控制器（所有条件同时满足）： 机组已并网，负荷规定值之间； 功率信号正常； 主汽压力控制器未投入； CCS控制未投入； TPC未动作； 高负荷限制未动作； 低负荷限制未动作； 系统处于自动方式。 负荷控制器切除条件（任一条件满足）： 操作员切除该控制器； 负荷小于或大于规定值； 功率信号不正常； 汽轮机跳闸； 系统转到手动方式； 高负荷限制动作； 低负荷限制动作； TPC动作； 一次调频动作； 油开关跳闸； CCS控制投入。 在负荷反馈投入时，设定点以MW形式表示。采用PI无差调节，稳态时负荷等于设定的值。主汽压力控制 主汽压力控制 主汽压力控制器是一个PI控制器，用于比

26、较设定值与实际主汽压力，经过计算后输出控制CV和ICV阀指令。 在满足以下条件后，可由操作员投入该控制器（所有条件同时满足）： 机组已并网； 主汽压力信号正常； 主汽压力在规定值之间； 功率控制回路未投入； 高负荷限制未动作； 低负荷限制未动作； 一次调频未动作； 系统处于自动方式； TPC未动作； CCS控制未投入。 主汽压力控制器切除条件（任一条件满足）： 操作员切除该控制器； 主汽压力信号故障； 汽轮机跳闸； 油开关跳闸； 系统转到手动方式； 高负荷限制动作； 低负荷限制动作； 一次调频动作； CCS控制投入。一次调频 一次调频 汽轮发电机组在并网运行时，为保证供电品质对电网频率的要求，

27、通常应投入一次调频功能。当机组转速在死区范围内时，频率调整给定为零，一次调频不动作。当转速在死区范围以外时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。 一次调频功能投入条件： 系统处于自动状态； 负荷首次大于额定负荷的20%。 不等率在3%6%内可调。 死区在0r/min30r/min内可调。 死区范围为:3000死区值。 可根据电网的需要，使机组参与一次调频。不等率可以方便地修改。如不参与一次调频，只需在操作台上按一次调频切除按钮即可。 阀门管理配汽要求汽轮机在整个运行范围内能够随意地选择调节方式并实现节流配汽（单阀运行方式）与喷嘴调节（顺序阀运行方式）无扰转换。 采用节流配汽方式

28、使汽轮机快速启停和变负荷不致产生过大的热应力，以减少机组寿命损耗；在正常负荷范围内采用喷嘴调节变压运行方式使机组有最好的经济性和运行灵活性。 在汽轮机冲转、升速、并网及带低负荷阶段一般选用节流调节方式，在此方式下汽流全周进入高压调节级，使汽缸和转子均匀地加热膨胀，能有效地降低启动过程中的热应力和调节动叶的机械应力。在正常负荷运行时应采用喷嘴调节方式，以获得较高的热效率。阀门管理 DEH具有阀门管理功能，即实现节流调节和喷嘴调节之间的无扰转换。在OIS的画面上有“单阀/顺序阀转换”按钮，通过该按钮运行人员能够对汽轮机的调节阀门配汽方式进行选择，配汽方式的选择要根据汽轮机的启动运行方式决定 。 在

29、启动过程中，为减小高压缸的热应力，通常采用单阀方式启动。当机组升到一定负荷后，投入负荷反馈，在OIS自动控制画面中按顺序阀按钮，显示单阀/顺序阀转换正在进行。大约过10分钟，转换结束，在转换结束后负荷应稳定。然后切回单阀后负荷也应稳定。若投入压力反馈，重复上述过程，在转换过程结束后负荷应稳定。若在热态、极热态启动时，将强迫采用顺序阀方式运行。当机组甩负荷后，自动设为顺序阀方式运行。若此时想切回单阀方式运行，必须并网带上初负荷后才能进行单阀/顺序阀转换。快卸负荷 当汽轮发电机组出现某种故障时，快速减小阀门开度，卸掉部分负荷，以防止故障扩大。 快卸负荷切除条件： 负荷小于规定值； 汽机已跳闸； 油

30、开关断开。 在快卸负荷动作时，自动切除功率、压力反馈。 2 操作 当满足条件后，在OIS“自动控制”画面上，按“快卸负荷”选项，将其置为“投入”，则快卸功能投入。在快卸功能投入的状态下，当有快卸信号产生时，“目标”信号将以某一预定的速度递减。直至该信号消失或“目标”值减少至对应档的下限值。 操作员可在OIS上取消该功能，即在OIS“自动控制”画面上，按“快卸负荷”选项，将其置为 “切除”，则快卸功能退出运行。 TPC功能 TPC动作 操作员可在TPC方式切除时，在OIS自动限制画面中设置TPC限制值。系统上电后TPC限制值自动设置。在OIS自动控制画面中按TPC投入按钮，画面显示TPC投入状态

31、。当实际主汽压力值小于限制值时，TPC动作开始减负荷，直到负荷减至一定值或主汽压力再次大于限制值后停止减负荷。 在下列条件下切除TPC方式： 油开关跳闸； 主汽压力信号故障； 手动状态。自动限制功能 DEH具有自动限制功能，以保持功率、主汽压力或阀位在一定的范围内。 DEH可设置最高、最低负荷限制，以限制发电机的实发功率。该值由运行人员在OIS上给定。 当实测功率与给定功率的差值超过规定数值时，DEH自动切除功率反馈回路，转入阀位控制方式运行，以保证机组的安全。 DEH具有主汽压力低保护控制功能（TPC功能），投入TPC功能后，当主汽压力降低到设定限值（该值由运行人员通过OIS设定）时，主汽压

32、力限制回路投入工作，输出减小汽阀开度指令去限制负荷，协助锅炉尽快恢复主汽压力。此时，功率反馈或调节级压力反馈控制回路被自动切除。 DEH还可设置最高、最低阀位限制，以限制汽轮机的阀位在一定范围内。该值由运行人员在OIS上设定。 阀门实验对每个汽门进行在线阀门实验。a) 严密性实验当汽轮机在额定转速空转运行、锅炉汽压满足一定条件时，DEH可控制机组作主汽门严密性试验和调门严密性试验。当选择作主汽门严密性试验时，高中压主汽门全关，汽轮机转速应迅速下降。DEH根据当前主汽压力计算出一个可接受转速，并自动记录转速从额定下降到可接受转速所经过的时间，根据转速能否降到可接受转速以下来判断主汽门的关闭是否严

33、密。当选择作调门严密性试验时，高中压调门全关，汽轮机转速应迅速下降。DEH根据当前主汽压力计算出一个可接受转速，并自动记录转速从额定下降到可接受转速所经过的时间，根据转速能否降到可接受转速以下来判断调门的关闭是否严密 。b)阀门活动实验机组正常运行时，可定期进行高、中压主汽门及高、中压调节门活动试验，以防止各进汽阀发生卡涩。为避免在试验时降负荷，所有阀门的活动试验均进行小范围活动，即从全开向下关15左右行程，由于阀门这一段行程为空行程，因此试验时不会影响负荷、主汽压力等参数。阀门活动试验由运行人员在操作员站上进行操作，DEH自动执行阀门活动指令，并给出相应的提示或指示。 三、运行方式： 二级手

34、动一级手动操作员自动汽轮机自动ATC，紧邻两种运行方式相互跟踪，并可做到无扰切换。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。 二级手动是常规模拟系统，是数字系统的备用。二级手动全部由成熟的常规模拟元件组成，以便数字系统故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组的安全可靠。 一级手动是一种开环运行方式，在操作盘上按键控制各阀门的开度，各按钮之间逻辑互锁，同时具有操作超速保护控制器（OPC）、主汽阀压力控制器（TPC）、外部触点返回（RUNBACK）和脱扣等保护功能，该方式作为汽轮机自动方式的备用。 操作员自动是最基本方式。目标转速及负荷、变动速率均由操作员给定。用这种方式可实现汽轮机

35、转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A和B双机系统，两机容错，具有跟踪和自动切换功能，也可以强迫切换。 汽轮机自动ATC是最高级方式。目标转速及负荷、变动速率均由计算机程序或外部设备控制 。 自动控制系统可以实现下列自动控制： （1）机组启动条件，如汽温、汽压、差胀、挠度、油压、真空等的自动判断，自动决定机组能否启动，自动给出机组升速时的目标转速值。 (2)计算转子的热应力和热应力的变化趋势，并根据热应力变化趋势给出升速率、暖机时间及升负荷率。对汽轮机转子的热应力进行闭环控制(ATC投入时)或进行监视(ATC退出由司机控制启动时)。 (3)对汽轮机的一些重要参数如差胀

36、、振动、油温、串轴、真空等进行监视。当这些参数超限时，发出警报信号，并可通过CRT（计算机屏幕）显示系统，显示汽轮发电机组的运行参数，必要时进行打印，对某些重要参数可以进行事故追忆打印。 (4)自动控制机组的同期并网，实现机组的功率和频率闭环自动调节。 (5)危急自动保护装置(ETS)对汽轮机的重要参数进行不间断的监视。当汽轮机的某些重要参数超限时，如超速、窜轴（推力轴承磨损）、真空低、调节油压低、润滑油压低，以及用户设定的其他重要参数超限时，快速关闭所有进汽阀门，以保证机组的安全。 (6)能够对阀门进行最佳模式管理，使汽轮机在启动、停机或变负荷过程中，汽轮机各部件有较均匀的温度场，减小热应力

37、和热变形。 四、DEH系统的控制模式 控制模式分高压主汽阀控制模式和高压调节汽阀控制模式。 ATC自动控制 自动控制 主汽阀控制模式 操作员自动控制 手动控制 主汽阀手动控制是通过模拟系统控制。 主汽阀控制模式用于启动升速和紧急停机。 操作员自动控制 遥控方式 自动控制 ATC自动控制 电厂计算机控制 调节汽阀控制模式 电厂限制控制 手动控制 自动控制是通过数字系统控制，手动控制是通过模拟系统控制。五、 汽轮机自动程序控制（ATC) 1、功能：ATC启动 ATC负荷控制 2、 ATC程序包ATC监督ATC控制ATC控制任务程序（调用16个子程序）ATC信息记录程序手操盘是在DEH系统出现问题不

38、能操作（包括工程师站）的情况下才用的一种方式。这种方式是避免引起跳机，可以慢慢把负荷降下来，处理问题。手动按扭：DEH刚上电时，首先进入手动控制状态，但不是手操盘的手动。在手动方式下，许多自动功能均不能投入。操作盘上“手动”按钮开关按下去后才在“手动”位，同时“手动”指示灯会点亮，可在操作盘上进行阀位增减操作。一旦切到手操盘的手动位，再切回到DEH的自动必须把手操盘的“正常”位的钥匙开关打到“试验”位而后再打到“正常”位，在DEH画面中“转速控制”画面“自动”按钮投入才可以使用，这个切回来有可能引起阀门波动。DEH手操盘在手动方式下，如果按下“高调门增、高调门减、中调门增、中调门减”，进行调门

39、操作时，如果动作高调门增，4个高调同时增动作，高调门减也是同样，如果动作中调增、减，2个中调会同时动作；他们的动作有一定速率，按一下才动作一次，一直按着不会动作。手操盘 DEH上的“停机”按钮是和DEH的“110%超速”保护回路动作并在一起（也就是说是一个出口）去跳机。若按下此按钮，则会把信号送到ETS（危机遮断系统）系统的跳闸回路，泄去安全油关闭所有汽门而停机。ETS首出跳闸信号会显示为“DEH故障” 超速保护按钮：机组正常运行时，该钥匙置“正常”位，当进行超速保护试验时，将钥匙置到“机械试验”位或“电气试验”位，这将切除OPC超速保护，可以做超速试验。 模拟棒图显示：高调门开度，中调门开度

40、，它们的开度均为平均开度。 操作盘上的“挂闸”按钮只能显示状态。 DEH调节的计算机系统 一、DEH计算机系统的组成 1、调节对象：汽轮发电机组。 2、计算机：2台基本控制计算机，一台ATC控制计算机。 3、数据采集系统（DAS）：数据采集和处理。 4、伺服系统：伺服放大器、电液伺服阀、油动机、线性位移传感器和主、调节汽阀。 5、接口和外部通道。 6、外围设备：智能图像站。二、DEH系统硬件布置 1、控制机柜 控制器是DEH调节系统的核心部分，主要包括数字计算机、混合数模插件、接口和电源等设备。集中布置在六个控制柜内，用于给定和接受反馈讯号、逻辑运算和发出指令进行控制等。 (1)00柜柜内装有

41、两台基本控制计算机A及B，主要进行逻辑操作与PID运算，以及与下位机进行通讯控制等。 (2)01柜基本控制模拟量、开关量输入输出。 柜内主要有ISO模拟量隔离卡1块，OPC超速卡1块，保护卡1块，MCP测速卡3块，MCPCOMP测速比较卡1块，OPCCOMP超速比较卡1块。 OPC卡主要获取OPC功能所需的机组状态量，如功率、中压排汽压力、转速等，通过端子排发出对OPC功能操作的命令，以实现103和110的超速保护。 MCP测速卡相当于一个智能转速表，接受两个转速传感器来的脉冲讯号，经过放大、整形、滤波后由单片机进一步处理再送转速讯号存储单元。 (3)02柜阀门控制柜。 装有由永磁机供电的直流

42、电源1台，维修面板1块、数字万用表1块和VccSC站控制卡、VccCOMP阀门控制比较卡和Vcc阀门控制卡。 Vcc卡完成自动或手动时的阀位控制。VccCOMP卡主要对伺服系统进行故障检测，对阀门位置讯号进行比较等。 (4)03柜汽轮机ATC的控制机柜。 装有两台为ATC供电的多路直流电源、 DAS机箱及七排端子。 DAS机箱是汽轮机ATC的通道机箱，其组成为：用于控制各智能型IO通道卡以及与上位机进行信息交换的机箱控制器；开关量输入输出卡；模拟量输入卡。 (5)04柜ATC计算机。柜内配置有一台ATC控制计算机、软盘和硬盘驱动器，四排开关量输入输出端子和两排LVDT端子排，并配有ATC控制计

43、算机卡、高速率通讯控制卡的软硬盘驱动卡。 (6)05柜电源柜。柜内装两套UPS电源，要求有两路输入：一路来自大UPS，另一路来自厂用电。两套UPS中一套为主电源，另一套备用；另有蓄电池为直流电源，以便在两路电源都失电时，仍保证20min的供电，使DEH系统能安全地进行停机。 DEH的所有电气设备的电源必须来自05柜，不允许使用其他电源作为DEH的外设电源。 2、操作系统 操作系统包括操作台、图像站及调试终端等。 操作台是指操作盘与指示盘。它是汽轮发电机组启、停、运行控制的操作台，运行人员通过它可以获取机组的状态信息并进行监视，控制机组的运行和实现维修测试。 操作台按操作功能可分为七部分：参数显

44、示修改、指令输入操作；CRT画面选择；运行方式选择；控制方式选择；接口方式选择；保护功能选择；阀门试验操作。 2 2、操作员站（、操作员站（OISOIS） 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，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。（1 1）硬接线）硬接线操作盘操作盘:运行人员通过操作盘对过程控制进行各种操作，运行人员通过操作盘对过程控制进行各种操作，它是辅助的人机对话设备。它是辅助的人机对话设备。（2）显示器、键盘和鼠标：显示画面、数据，观察过程状态，修）显示器、键盘和鼠标：显

45、示画面、数据，观察过程状态，修改参数，投切某些功能等。改参数，投切某些功能等。（3）打印机：对各种重要的记录、报表、趋势、画面等进行打印、）打印机：对各种重要的记录、报表、趋势、画面等进行打印、存档。存档。 在操作盘上可供选择的操作有：汽轮机跳机在操作盘上可供选择的操作有：汽轮机跳机/复位、转速手动复位、转速手动/自自动、负荷手动动、负荷手动/自动、升速率选择器（慢、中、快）、升负荷选自动、升速率选择器（慢、中、快）、升负荷选择器（慢、中、快）、阀门试验、超速保护遮断电磁阀试验、主择器（慢、中、快）、阀门试验、超速保护遮断电磁阀试验、主汽门手动汽门手动/自动、调节汽门手动自动、调节汽门手动/自

46、动、单阀自动、单阀/顺序阀选择、主汽门顺序阀选择、主汽门/调节汽门切换等。调节汽门切换等。 OIS主要由驱动单元、监视器、操作键盘三部分组成。显示画面主要由驱动单元、监视器、操作键盘三部分组成。显示画面包括总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等，不仅为运行人包括总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等，不仅为运行人员提供了操作手段，还可以通过画面监视汽轮机的运行状态。员提供了操作手段，还可以通过画面监视汽轮机的运行状态。 图像站 图像站主要包括：PC机，CRT显示器及打印机等 PC机用于对图像站运行的管理； CRT能使运行人员观察到机组运行的各种信息，诸如重要运行参数、阀位、振动、瓦温值等，同时

47、可显示越限报警； 打印机是运行人员获得运行信息、查寻报警、事故追忆等的第二手段。 调试终端 调试终端是供系统工程师对系统进行调试、检测等所使用的终端，A、B机共用一个终端，C机另有一个终端。 三、DEH系统软件1、基本管理软件：完成与操作盘、显示盘、调试终端、PC机图像站和C机的信息交换。 由9个模块组成。2、基本控制软件基本控制软件：集运行控制、管理和试验内容，控制是软件的核心任务。逻辑控制软件根据运行状态决定当前的控制状态，完成状态变量的初始化和各种逻辑运算。3、自动程序控制（ATC）软件4、图像显示软件：完成通信任务、参数记录任务、CRT显示任务和超限报警、事故追忆、打印任务。四、DEH

48、输入输出系统 DEH输入输出是通过操作盘和图像站进行的。 输入系统：数据输入和指令输入。 输出系统：数据显示、特殊参数显示、图形显示和打印等。DEH的液压控制系统及设备 一、DEH调节的液压控制系统 EH系统分为供油系统、液压控制和保护系统。 1EH供油系统 EH供油系统的任务是为EH控制系统提供控制和动力用油。由于该工作油压很高(11.915.1MPa)，故采用三芳基磷酸脂抗燃油，它具有良好的抗燃性能和流动稳定性。 本系统由不锈钢油箱、叶片泵、滤油器、卸载阀、溢流阀、逆止阀、冷油器、蓄能器、油再生装置、相关的管道、控制体等组成。2、液压控制和保护系统液压控制和保护系统由四部分组成。危急遮断系

49、统，它是在机组失常时保护用的；EH油遮断试验系统，是为系统进行EH油压低遮断试验用的；高压主汽门和高压调节汽阀的控制系统；中压主汽门和中压调节汽阀的控制系统。 各汽门及其相应的油动机统称为DEH的执行机构，它们的型式及结构不尽相同，共同点如下： (1)各汽门全部独立，并且各自有一套独立的油动机、隔离阀、逆止阀、过滤器、电液转换器和快速卸载阀等。 (2)所有的油动机，都是单侧进油油动机。其开启是依靠高压抗燃油为动力油，关闭靠弹簧力。 (3)执行机构是把油动机、隔离阀、逆止阀、快速卸载阀及电液转换器等组合成一体的组合阀门结构。这种结构不仅整体上紧凑，减少了独立设置时各功能构件的管路连接，使系统严密

50、可靠，而且突破了油动机传统的单一作用，使其成为具有开关型和控制型功能的组合阀门机构。 我国电站调节系统中主要采用断流式双侧进油或单侧进油两种型式油动机。双侧进油断流式优点：体积小，提升力大缺点：一旦压力油失去无法调节单侧进油式优点：失去压力油时能关闭汽门缺点：提升力小，体积大图4-29 油动机原理图（a）双侧进油油动机（b）单侧进油油动机油动机油动机 对油动机的性能评价，在静态方面是提升力系数，在动态方面是油动机的时间常数。1、最大提升力和提升力系数产生开启汽门的最大提升力：max0qbduFp Ap A提升力系数=油动机的最大驱动力传动比系数 开启汽门所需的最大提升力通常要求油动机的提升力系

51、数大于2，有时甚至达到4。dsmmmppbnsAmQAmT0maxmaxmaxmax1 2、油动机时间常数 表示在错油门滑阀油口开度最大时，油动机活塞在最大进油条件下走完整个工作行程所需的时间。即：mT减小油动机时间常数措施：减小活塞面积增加油口宽度增大油压二、高压主汽阀和调节汽阀的组合机构 1控制型汽阀的工作原理2、组合汽阀的机构该机构包括了油动机、电液伺服阀、隔绝阀、溢流阀、逆止阀、过滤器和线性位移差动变送器等所有的功能部件，并且组合成一体，减少了各部件单独布置时的大量连接管件，提高了运行的可靠性 。1） 截止阀 供到执行机构的高压油均经过此阀到伺服阀去操作油动机，关闭截止阀便切断高压油路

52、， 使得在汽轮机运行条件下可以停用此路执行机构，以便检修或调换伺服阀、快速卸荷阀和位移传感器等。2） 滤网 为了保证经过伺服阀的油的清洁度，以确保阀中的节流孔、喷咀和滑阀能正常工作，所有进入伺服阀的高压油均先经过一个滤网，过滤精度为10微米。在正常工作条件下，滤网要求每6个月更换一次。 3、电液伺服阀（电液转换器）是将电气讯号转换成液压讯号的部件4、快速泄载阀作用是:在汽轮机故障时快速泄去安全油，使主汽门和调节汽门关闭，实行紧急停机。用于手动关闭主汽门和调节汽门5、 线性差动位移传感器（LVDT） 线性位移传感器是由芯杆、线圈、外壳等组成。 LVDT的作用是把油动机活塞的位移（调节汽阀的开度）

53、转换成电压信号，反馈到伺服放大器前，与计算机送来的信号相比较，其差值经伺服放大器功率放大并转换成电流值后，驱动电液伺服机构。当调节汽阀的开度满足计算机输入信号的要求时，伺服放大器的输入偏差为零，于是调节汽阀处于新的稳定位置。 伺服控制回路 电液转换器一般与油动机、线性差动位移传感器（LVDT）、功放构成如图所示的伺服控制回路，以完成阀位控制的任务。 功放电液伺服阀油动机LVDT 阀位请求 6 、逆止阀 在油动机的控制油路中设有2个逆止阀。 1个是通往危急遮断油路总管去的逆止阀，其作用是运行中检修某一台油动机时，阻止危急遮断油总管上的油倒流入该油动机； 另一个逆止阀是安装在回油管路上，以防止油动

54、机检修期间，由压力回油总管来的油倒流到被检修的油动机中。 两阀共同保证了油动机的在线检修。 三、中压主汽阀的组合机构三、中压主汽阀的组合机构 中压主汽阀只有全开和全关两个位置，属于开关型汽阀。 1、中压主汽阀组合机构的组成与特点 主要组成部件：油缸、控制块、电磁阀、溢流阀、隔绝阀、逆止阀(2个)，它是一种开关型执行机构，没有控制功能。其特点是： 没有控制功能，不必装设电液伺服阀及其相应的伺服放大器和反馈机构。增设1个节流孔。其作用：开阀时，可以使阀缓慢开启，减少对阀的冲击；关阀时，可以避免大量压力油涌入，使阀快速关闭。 增设1个二位二通电磁阀。用以遥控开关中压主汽阀，定期进行阀杆的活动试验。当

55、电磁阀动作时，能迅速地泄去中压主汽阀的危急遮断油，快速卸载阀动作，紧急关闭主汽阀。 该机构安装在中压缸主汽阀的弹簧室上，其油动机活塞杆与该主汽阀的阀杆直接相连，油动机向上运动时为开启中压主汽阀，油动机向下运动时为关闭中压主汽阀。 油动机是单侧油动机，高压抗燃油提供开启汽阀的动力，快速卸载阀泄油可使油动机下腔室的动力油失压，依靠弹簧力的作用，快速关闭中压主汽阀。2、中压主汽阀的工作原理 四、中压调节汽阀的组合机构四、中压调节汽阀的组合机构 中压调节汽阀（IV）也称再热蒸汽调节汽阀，是一种控制型的执行机构，可在它的控制范围内，把阀门控制在所需要的任意中间位置上，并能按比例进行调节。1、中压调节汽阀

56、组合机构的组成组成：油动机活塞缸、油动机板块、过滤器、电液伺服阀、快速卸载阀、隔绝阀、逆止阀（3个）和线性位移差动变送器(LVDT)等。伺服放大器和解调器装在调节器的控制柜内，其它部件装在油动机板块上。 中压调节汽阀的执行机构与高压调节汽阀不同。（1）高压调节汽阀的油动机是压弹簧；而中压调节汽阀的弹簧则布置在油缸外，是拉弹簧。（2）快速卸载阀的结构不同。快速卸载阀的弹簧可使快速卸载阀保持在打开位置，作用在阀门定位器上腔室Y中的油压使快速卸载阀关闭。正常运行时，高压油通过试验电磁阀进入Y腔室。增加一个试验电磁阀用以遥控开关中调阀，定期进行阀杆的活动试验。 试验电磁阀通电时，卸载阀Y腔室内的油沿回

57、油管流出，快速卸载阀打开，将油动机活塞下部的高压油排入回油管，迅速关闭中压缸调节汽阀。节流孔：试验电磁阀通电时避免压力油油压下降太多。2、中压调节汽阀的工作原理 汽轮机保护和危机遮断系统 在大型汽轮机中，某些参数严重超标有可能酿成设备损坏甚至毁机事故。为此，大型汽轮机都设有严密的保护措施。 汽轮机超速保护(OPC)：当机组转速超过设定值时，暂时关闭调节汽门。 电子保护系统(ETS)：采集所有需要停机的模拟量的值，当这些值超过设定值时，发出停机信号。 汽轮机遮断系统：接受所有的停机信号，使停机电磁阀动作，遮断机组。 超速保护 DEH系统设计了三道防止汽轮机超速的措施，即103%超速保护（OPC）

58、、110%电气超速跳闸（AST）和111%112%机械超速跳闸。 103%超速保护是指汽轮机转速超过3090rpm时，OPC电磁阀动作，所有调节阀立刻关闭，转速降低到3060rpm后再重新打开。 103%超速保护动作时，只关闭调节阀，主汽门不动，即汽轮机不跳闸。 103%超速保护后，汽轮机维持3000rpm。 110%电气超速跳闸是指转速超过3300rpm时，AST电磁阀动作汽轮机跳闸，主汽门、调速器门关闭。 111%112%机械超速跳闸是指转速超过3360rpm时，机械撞击子在离心力的作用下飞出，使保安系统动作汽轮机跳闸，关闭主汽门、调速汽门。一、汽轮机超速保护控制系统（OPC） （一）汽轮

59、机超速保护控制系统的作用和功能 汽轮机超速保护控制系统（OPC）的作用：是在转速达到一定范围（103%n0）时迅速关闭高中压调节阀或超过该范围而又在危急遮断系统动作之前，实施对高、中压调节阀的控制。 这些措施对保证电网稳定，避免机组因停机而重新启动，节约时间，减少损失具有重要的意义。 二、汽轮机的电气危急遮断控制系统（二、汽轮机的电气危急遮断控制系统（ETS） 危急跳闸保护系统（ETS）的作用是在机组运行中发生异常情况时，为防止汽轮机设备严重损坏，使汽轮机紧急停机，保护汽轮机安全。 常设的危急遮断项目有：1）超速保护。转速达到110时遮断机组。2）轴向位移保护。3）轴承供油低油压和回油高油温保

60、护。轴承供油油压低到34.4748.26kPa时遮断机组。4）EH（抗燃）油低油压保护。EH油压低到9.31MPa时遮断机组。5）凝汽器低真空保护。汽轮机的排汽压力高于20.33kPa时遮断机组。（二）电气危急遮断逻辑的总系统 机组所有电气遮断信号，均通过该系统遮断。采用双通道连接， 即奇数通道电磁阀 (20-1)AST和 (20-3)AST，偶数 通道 (20-2)AST 和(20-4)AST； 每一通道均由遮断 项目的相应继电器 控制。正常运行时， 脱扣继电器A、 B的 触点闭合，系统处于 通电状态，各AST电 磁阀因通电而关闭， 危急遮断油总管即可 建立安全油压。 1电气超速遮断逻辑子系