汽轮机调节系统

1、第一节第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理汽轮机自动调节和保护的基本原理电力生电力生产的任务产的任务供给用户供给用户的电能的电能数量数量质量质量按照用户随时变化的用电需要，按照用户随时变化的用电需要，及时改变发出的功率及时改变发出的功率电压电压调整励磁机的电流调整励磁机的电流60nPf 频率频率n-n-汽轮机转速汽轮机转速P-P-发电机电机对数，发电机电机对数，对全速机为对全速机为1 1电力系统正常频率偏差允许值为电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz(0.2Hz(转速波动转速波动12r/min)12r/min)系统容量较小（系统容量较小（3000MW30%P30%，中压调节汽门全开，减少节

2、流损失，中压调节汽门全开，减少节流损失机组功率机组功率P30%P0启动启动(并网前并网前) ，功率给定值，功率给定值 与功率值与功率值 等于零，只转速调节回路起作等于零，只转速调节回路起作用，升速时，操作给定器给定新的转速给定值，用，升速时，操作给定器给定新的转速给定值， ，此偏差信号，此偏差信号经频差放大器放大经频差放大器放大K倍，输入倍，输入PID调节器，产生调节信号，通过功率放大，调节器，产生调节信号，通过功率放大，电液转换器转换为油动机动作，操纵调节汽门开度变大，汽轮机升速，直电液转换器转换为油动机动作，操纵调节汽门开度变大，汽轮机升速，直至转速至转速 等于新的给定值，即等于新的给定值

3、，即 。PID调节器的积分环节使转速调节器的积分环节使转速调节回路成为一个无差定值调节系统。改变转速给定值相当于平移静态特调节回路成为一个无差定值调节系统。改变转速给定值相当于平移静态特性曲线。性曲线。功率调节过程功率调节过程并网非调频工况时，转速回路不起作用并网非调频工况时，转速回路不起作用 ，即不响应电网频率变化，系统，即不响应电网频率变化，系统地平衡条件为地平衡条件为 ，要改变机组功率，改变，要改变机组功率，改变功率给定值功率给定值，调节系，调节系统动作，直至功率等于统动作，直至功率等于新的功率给定值新的功率给定值。当蒸汽参数波动引起功率变化。当蒸汽参数波动引起功率变化*()ppUU=0

4、系统中设有系统中设有转速调节回路转速调节回路功率调节回路功率调节回路功功-频调节回路频调节回路*(nnK UU)=0时，出现功率偏差，调节回路工作，功率重新回到给定值。功率调节回时，出现功率偏差，调节回路工作，功率重新回到给定值。功率调节回路也是无差系统，具有良好的抗内扰功能，能够自动保持机组功率为额路也是无差系统，具有良好的抗内扰功能，能够自动保持机组功率为额定值。定值。功功-频调节过程频调节过程并网调频运行，功率与转速回路都投入，平衡条件为并网调频运行，功率与转速回路都投入，平衡条件为 假如，初始状态假如，初始状态 ，则，则 如当电网频率上升，转速测量输入系如当电网频率上升，转速测量输入系

5、统信号变为统信号变为 ，电网频差不为零，调节系统动作，稳定后新的功率，电网频差不为零，调节系统动作，稳定后新的功率*()(ppnnUUK UU)=0*(nnK UU)*ppUU*nnUU*1(pnnUK UU=)表示频差对应的功率改变量。表示频差对应的功率改变量。调频结束后，机组功率和电网频率都变化，如想使电网频率回到初调频结束后，机组功率和电网频率都变化，如想使电网频率回到初始值，只需把功率给定值变为始值，只需把功率给定值变为 ，调节系统动作，使频，调节系统动作，使频率回到初始值。可见改变功率给定值相等于平移静态特性曲线。率回到初始值。可见改变功率给定值相等于平移静态特性曲线。1nU1pU，

6、因此，因此1*1ppUU甩负荷调节过程甩负荷调节过程*nU*pU1*pU 第五节第五节 汽轮机功频电液调节汽轮机功频电液调节甩负荷时通过继电器切除功率给定的输出，使甩负荷时通过继电器切除功率给定的输出，使功率给定值功率给定值 ，只有转速回路起作用，甩，只有转速回路起作用，甩全负荷的稳态值等于额定转速，甩负荷过程中全负荷的稳态值等于额定转速，甩负荷过程中的转速最大动态偏差值小的转速最大动态偏差值小 。切除功率给定相。切除功率给定相当于把静态特性线在额定转速下由满负荷位置当于把静态特性线在额定转速下由满负荷位置移到空负荷位置。移到空负荷位置。*0pU 第五节第五节 汽轮机功频电液调节汽轮机功频电液

7、调节P381功频电液系统原理图是在系统原理方框图所示系统的基础上增加功频电液系统原理图是在系统原理方框图所示系统的基础上增加了一些功能而形成的了一些功能而形成的（1）启动回路）启动回路 控制机组启动，把机组从盘车转速带到额定转速。包括控制机组启动，把机组从盘车转速带到额定转速。包括转速给定器、升速率限制器、测速信号（大范围测速）、加法器、启动转速给定器、升速率限制器、测速信号（大范围测速）、加法器、启动PID调节器等。升速率限制器使运行人员可以按不同启动方式给出不同升调节器等。升速率限制器使运行人员可以按不同启动方式给出不同升速率速率（2）主蒸汽压力回路）主蒸汽压力回路 当因故障造成蒸汽压力降

8、低，降低的数量大于给当因故障造成蒸汽压力降低，降低的数量大于给定的压力偏差值时，通过低值选择器使主蒸汽回路替代主回路工作，按定的压力偏差值时，通过低值选择器使主蒸汽回路替代主回路工作，按照锅炉能够供应的蒸汽量调节汽轮机功率，当故障排除主汽压力恢复正照锅炉能够供应的蒸汽量调节汽轮机功率，当故障排除主汽压力恢复正常，低值选择器选择主回路。常，低值选择器选择主回路。（3）频差放大器提供三种静态特性）频差放大器提供三种静态特性 一种是过原点的直线，它在并网和一种是过原点的直线，它在并网和并列后参加一次调频用；第二种是由功率限幅，限制功率的最大和最小并列后参加一次调频用；第二种是由功率限幅，限制功率的最

9、大和最小值，或两者均限制；第三种供带基本负荷，在原点附近有一死区，频率值，或两者均限制；第三种供带基本负荷，在原点附近有一死区，频率波动值只有超过死区范围时才参加调频。波动值只有超过死区范围时才参加调频。（4）测量回路采用双通道，以提高可靠性。）测量回路采用双通道，以提高可靠性。第二节 数字电液控制（DEH）系统概述Digital-Electric-Hydraulic Control System的简写第二节 数字电液控制（DEH）系统概述DEH DEH 简图简图DEH DEH 工程师站和控制柜工程师站和控制柜DEHDEH界面界面功率P开度100%0%30%100%中压调节汽门高压调节汽门旁路

10、高中压主汽门 DEH由电子控制器和EH供油系统组成一、电子控制器 Electronic Controller电子控制器的作用 电子控制器是混合式控制系统，由数字系统和模拟系统组成。数字系统完成输入信息的处理、检查、设定值的计算处理和控制运算。其输出通过模拟系统来设置模拟量的阀位讯号。由阀位讯号经电液伺服执行机构来控制主汽门和调节汽门。 uA/DD/A数字系统模拟系统电液转换（阀位信号）执行器控制器主汽门调节汽门第三节 DEH系统的组成第三节 DEH系统的组成电子控制器的组成电子控制器由 硬件数字系统模拟系统 组成.1.1.硬件硬件DEH控制柜01：基本控制模拟量、开关量、输入输出02：阀门控制

11、柜03（04）：汽机自动控制（寿命）柜05：UPS电源柜操作站显示盘操作盘A.B.第三节 DEH系统的组成DEH控制柜基本控制调试终端图象站PC机：管理CRT和打印机CRT、打印机C.ATC调试终端D.第三节 DEH系统的组成2.数字系统硬件基本控制计算机ATC控制计算机数据采集、通讯、操作系统双机容错输入输出接口基本管理部分基本控制部分ATC部分软件第三节 DEH系统的组成3.模拟系统(A)数模转换器：将数字系统产生的阀门控制数字信号转换成模 拟量信号，再送至阀门伺服回路。(B)手操设备系统：当DEH的计算机系统发生故障时，运行人员可 通过手操系统来实现对机组的控制，因此计算机可进行“在线”

12、 检修和维护，不影响机组的正常运行。手操系统主要接受以下信号：操作台来的阀位操作信号。当运行人员按操作盘上加（减）负荷 （转速）时，就有一个信号手操可逆计数器，使它向增大（减小） 方向记数。记数器输出的记数值通过数模转换器向阀门伺服回路 送去一个模拟信号，使阀门开大（关小）.第三节 DEH系统的组成主汽门压力控制器来减负荷信号：在模拟系统中也有一个主汽门压力控制器，它是在DEH系统切换到手操时实现对主汽门压力控制的。当主汽门压力模拟量信号低于某一给定值时，它就向可逆计数器发出减负荷信号，使之向减小方向记数以便关小调节阀门，直至主汽门压力恢复到给定值或调节门开度达到全量程的29%为止。跳闸减负荷

13、信号：一是出现电气主开关跳闸时，就有一减负荷信号送到手操可逆计数器，使之向减小方向记数以关闭调节阀。第三节 DEH系统的组成返回信号（RUNBACK）：同数字系统一样，在模拟系统中也有模拟的返回功能，在必要时，为保护机组而实行快速减负荷。手操可逆计数器一旦接受返回信号就能向减小方向记数使调节门关小。数字系统来的输出跟踪信号：当DEH处于自动方式时，数字系统的输出通过数模转换器得到一个模拟量的阀门开度要求信号，在送往阀门伺服回路的同时，也送到手操可逆计数器，使手操系统输出的阀门开度要求信号跟踪数字系统的输出，DEH系统在自动切换到手动时是无扰动的。第三节 DEH系统的组成(C)阀门伺服回路的电气

14、接口：汽机的主汽门和调节阀门都是由液压来开启或关闭的，而阀门伺服回路所接受的是数模转换器输出的模拟电气信号。因此，在伺服回路中必须有： 将阀门开度的模拟电气信号转换成液压信号的电液将阀门开度的模拟电气信号转换成液压信号的电液转换装置。转换装置。 将阀门开度的机械位移信号转换成电气信号的装置。将阀门开度的机械位移信号转换成电气信号的装置。 为实现某些保护功能，伺服系统中必须有能实现阀为实现某些保护功能，伺服系统中必须有能实现阀门快速关闭的装置。门快速关闭的装置。 第三节 DEH系统的组成 数模转换器来的阀门开度要求信号和阀位反馈信号比较后，其偏差经伺服放大后送入伺服阀，该伺服阀起到电液转换器的功

15、能。它根据输入信号的极性去开启或关闭调节阀门（主汽门）。在油动机上装有一个位移差动变送器（LVDT），它根据油动机活塞的移动位置（阀门开度）产生一个阀位电气信号作为阀位反馈信号送至伺服系统的输入端.(D)超速保护控制器（OPC）：由三部分组成： 中压调节阀门快关作用（甩部分负荷保护）CIV； 负荷下跌预测功能LDA（甩全负荷保护）； 超速控制功能（超速保护）。第三节 DEH系统的组成二、EH系统部分-EH供油系统u提供高压抗燃油，驱动伺服执行机构。具体内容将在以 后介绍。 EH系统部分-执行机构 配汽机构包括两台高压主汽门、六台高压调节汽门和两台再热主汽门、二台再热调节汽门。各个蒸汽阀位置是由

16、各自的伺服执行机构控制的。 在执行机构中，油缸和弹簧组成油动机，高压抗燃油可使油缸打开蒸汽阀门，而弹簧用来关闭蒸汽阀门。 开关型执行机构：中压主汽门。 控制型执行机构：高压主汽门、高、中压调节汽门。第三节 DEH系统的组成 EH系统部分-危急遮断系统1、自动停机危急遮断系统（AST）：包括危急跳闸ETS、 机械超速和手动停机（110-113%）。 ETSETS监视的指标监视的指标：转速、推力轴承磨损、润滑油压低、 EH油压低、低真空、DEH失电、 MFT、发电机主保护、机组振动。 任一指标超限，均发出警报以至停机。2、OPC系统；3、危急遮断控制块及电磁阀：四个AST、二个OPC电磁阀， 正常

17、时带电关闭。另有2个单向阀。4、试验组件：装在前轴承座边上，监视EH油压和试验各压 力开关。第三节 DEH系统的组成一、运行方式：Operation TypeuDEHDEH可在下列任何一种方式下运行，相邻两状态方式间可在下列任何一种方式下运行，相邻两状态方式间 可无扰动切换。可无扰动切换。二级手动 一级手动 操作员自动 ATC、二级手动：最低级，仅作备用，系统全部由常规的模 拟部件组成。、一级手动：开环运行方式。操作员在操作盘上按键控 制阀门开度，各按钮之间有逻辑互锁，此方式作为自 动方式的备用。第四节 DEH系统功能(Function of DEH)、操作员自动方式：是最基本的运行方式，用这

18、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。在该方式 下，目标转速和目标负荷及其速率，均由操作员自定。、ATC运行方式：基于操作员之上。目标转速、负荷、 升速率和升负荷率均来自内部计算设备或外部设备。第四节 DEH系统功能(Function of DEH)二、系统功能 The Systems Function 、汽轮机自动程序控制（ATC）、汽轮机的负荷自动调节、汽轮机的自动保护功能、机组和DEH系统的监控功能第四节 DEH系统功能(Function of DEH).汽轮机的自动程序控制

19、 操作员通过一个单独按钮就能使机组从盘车转速升到同步转速，同时尽可能降低启停过程的热应力，使启动机组和机组加负荷所需的时间最少。DEH调节系统的自动程序控制，是通过状态监测，计算转子热应力，并在机组应力允许范围内，优化启停过程。用最大的速率和最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。 ATC允许机组有冷态和热态启动两种方式。冷态启动从盘车、升速、并网到带负荷。其间各操作、阀门切换全由计算机控制。 在非启停过程中，还可以实现ATC监督。第四节 DEH系统功能(Function of DEH).汽轮机的负荷自动调节功能u在负荷控制阶段，有以下功能：1、有转速控制回路和负荷控制回路。2、根据要求，可选

20、择参与一次调频或带基本负荷。3、负荷上下限和升降负荷率有运行人员调整设置。4、迅速、自动冲过临界转速。5、有调节级压力反馈和电功率反馈回路，可在负荷大于 10%时由运行人员选择是否投入。6、适应冷、热、温态启动。7、可选择定压运行或滑压运行方式。定压时有阀门管理 功能：单阀、顺序阀。保证获得最大效率。第四节 DEH系统功能(Function of DEH)8、适应电厂的炉跟机、机跟炉、机炉协调等运行方式。9、有与自动同期装置的接口，能接受从CCS协调控制系 统、电厂调度装置和运行人员操作盘来的目标负荷指 令，自动控制汽轮机出力。10、对控制系统所有的重要模拟量进行3选2处理，对重要 开关量进行

21、2选，对操作员输入命令按预定的规则进行 检查。11、阀门试验：操作人员通过按钮自动对高中压缸主汽 门、调节门进行全行程阀门试验。第四节 DEH系统功能(Function of DEH)汽轮机的自动保护功能uDEH的保护系统有如下三种保护功能：1、超速保护（OPC）2、危急遮断控制（ETS）3、机械超速保护和手动脱扣第四节 DEH系统功能(Function of DEH)自动保护功能-危急遮断控制（ETS）u该保护是在ETS系统检测到机组超速达到110% n0或其它 安全指标达到安全界限后，通过AST电磁阀关闭所有的 主汽门和调节汽门，实行紧急停机。自动保护功能-超速保护（OPC）1、甩全负荷超

22、速保护：因油开关跳闸，迅速关闭调门，延迟一段时间后再开启调门，维持汽机空转，保证汽机迅速再并网。2、甩部分负荷保护：当电网中某一相发生接地故障，引起发电机功率突降，从而使汽机实发功率与发电机功率不匹配，为维持电网稳定，保护电网系统，迅速将中压调门快关一下，然后再开启，维持正常运行。3、超速保护：当110%n0n103%n0时，迅速将高、中压调节阀关闭。第四节 DEH系统功能(Function of DEH)自动保护功能-机械超速保护和手动脱扣u前者属于超速的多重保护，即当转速高于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， 以保障设备和人身安全。第四节 DEH系统功能(Functi