汽轮机数字电液控制系统(DEH)介绍

1、一一 、 概概 述述 数字电液控制系统，数字电液控制系统，DEH（Digital Electro-Hydraulic Control System ），），目前普遍采用目前普遍采用的是以的是以 DCS 为基础的为基础的DEH系统，系统，它具有对汽轮机发电机的启动、升它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增速、并网、负荷增/减进行监视、减进行监视、操作、控制、保护等功能，以及数操作、控制、保护等功能，以及数字处理和字处理和 CRT 显示功能。显示功能。主要内容主要内容一、一、DEH系统的构成系统的构成二、二、DEH系统的主要功能系统的主要功能一、一、DEH系统的构成系统的构成 DEH系统由

2、被控对象、系统由被控对象、CRT图像站、图像站、数字控制器及数字控制器及EH油系统构成，如图油系统构成，如图15-1所所示。图示。图15-2为为DEH系统的被控对象示意图。系统的被控对象示意图。由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门(TV)和高和高压调节阀门压调节阀门(GV)进入高压缸，高压缸的排进入高压缸，高压缸的排汽经再热器再热后，通过中压主汽门汽经再热器再热后，通过中压主汽门(RSV)和中压调节阀门和中压调节阀门(IV)进人中、低压进人中、低压缸，蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功，缸，蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功，冲转汽轮机，从而带动发电机发电。调冲转汽轮机，从而带动发电机

3、发电。调整阀门开度或蒸汽参数可达到调节汽轮整阀门开度或蒸汽参数可达到调节汽轮发电机组的电功率或频率的目的。两个发电机组的电功率或频率的目的。两个中压主汽门在机组正常运行时不参与调中压主汽门在机组正常运行时不参与调节，异常工况时，关闭所有的阀门可起节，异常工况时，关闭所有的阀门可起到保护机组的作用。到保护机组的作用。图图15-2DEH系统的被控对象示意系统的被控对象示意 位于计算机室内的数字控制器由输人通道、位于计算机室内的数字控制器由输人通道、主控制器和输出通道等构成。输入通道通过传感主控制器和输出通道等构成。输入通道通过传感器将反映机组状态的参数器将反映机组状态的参数(如油开关状态、金属如油

4、开关状态、金属温度、振动等温度、振动等)和被控量和被控量(转速，转速， 发电机功率、调发电机功率、调节级压力等节级压力等)进行转换、隔离、放大等处理后送进行转换、隔离、放大等处理后送入主控制器。在主控制器入主控制器。在主控制器 内部，一方面对外部内部，一方面对外部命令和机组状态量进行处理后，送命令和机组状态量进行处理后，送CRT显示屏、显示屏、打印机等，将系统打印机等，将系统 的运行方式以及目前机组的的运行方式以及目前机组的状态告诉操作员，为操作运行提供信息；状态告诉操作员，为操作运行提供信息； EH油系统由高压抗燃油供油系统油系统由高压抗燃油供油系统(EH供油系供油系统统)、电液转换执行机构

5、和危急遮断控制组件构成。、电液转换执行机构和危急遮断控制组件构成。EH供油系统向电液转换执行机构提供高压抗燃油，供油系统向电液转换执行机构提供高压抗燃油，电液转换执行机构将电液转换执行机构将DEH控制器来的控制信号转控制器来的控制信号转换成换成EH油压信号，直接操纵各个蒸汽阀门油压信号，直接操纵各个蒸汽阀门(高、高、中压主汽门和调节阀中压主汽门和调节阀)的开度。危急遮断控制组件的开度。危急遮断控制组件将危急遮断系统所形成的遮断汽轮机的电信号转将危急遮断系统所形成的遮断汽轮机的电信号转换成液压信号，关闭所有的进汽阀门，实现紧急换成液压信号，关闭所有的进汽阀门，实现紧急停机以保证机组的安全。停机以

6、保证机组的安全。 另一方面，将运行人员输入或者是外另一方面，将运行人员输入或者是外部输入的增、减机组速度负荷的命令变部输入的增、减机组速度负荷的命令变成机组所能接受的指令，经现时刻的被控成机组所能接受的指令，经现时刻的被控量的校正量的校正(如频率校正、发电机功率校正、如频率校正、发电机功率校正、调节级压力校正调节级压力校正)后，形成相应的控制量。后，形成相应的控制量。该控制量经输出通道校正、该控制量经输出通道校正、DA转换、比转换、比较及功率放大后送至电液转换执行机构以较及功率放大后送至电液转换执行机构以改变阀位的开度，实现机组的转速改变阀位的开度，实现机组的转速(或负荷或负荷)控制。控制。

7、位于集控室内的位于集控室内的CRT图像站由图像站由CRT显示器、工业用显示器、工业用PC机、打印机、操作盘机、打印机、操作盘和显示盘等外围设备构成，它用来实现人和显示盘等外围设备构成，它用来实现人-机对话功能。操作员可将对机组的控制机对话功能。操作员可将对机组的控制命令命令(如目标转速负荷、变化率如目标转速负荷、变化率)、运行、运行方式、控制方式和阀门试验方式的选择等方式、控制方式和阀门试验方式的选择等操作指令通过操作盘送至主控制器，从中操作指令通过操作盘送至主控制器，从中获得机组的状态信息并进行监视。获得机组的状态信息并进行监视。(一一) 实现机组的自动启停实现机组的自动启停(二二) 实现机

8、组的负荷自动控制实现机组的负荷自动控制(三三) 实现汽轮发电机组的自动监视与控制实现汽轮发电机组的自动监视与控制(四四) 实现汽轮发电机组的自动保护实现汽轮发电机组的自动保护(五五) 手动控制，无扰切换、冗余切换及其他手动控制，无扰切换、冗余切换及其他二、二、DEH系统的主要功能系统的主要功能(一一) 实现机组的自动启停实现机组的自动启停 DEH系统有高压缸冲转和中压缸冲转两系统有高压缸冲转和中压缸冲转两种启动方式。一般情况下，高压缸冲转适应于种启动方式。一般情况下，高压缸冲转适应于机组的冷态启动方式，而中压缸冲转适应于机机组的冷态启动方式，而中压缸冲转适应于机组的热态启动方式。高压缸冲转时，

9、由高压主组的热态启动方式。高压缸冲转时，由高压主汽门和高压调节阀门控制机组的升速与升负荷，汽门和高压调节阀门控制机组的升速与升负荷，中压调节阀门和中压主汽门在整个启停过程中中压调节阀门和中压主汽门在整个启停过程中均处于全开状态。中压缸冲转时，除了高压主均处于全开状态。中压缸冲转时，除了高压主汽门和调节阀门外，中压调节阀门也参与机组汽门和调节阀门外，中压调节阀门也参与机组的速度和负荷控制。的速度和负荷控制。(二二) 实现机组的负荷自动控制实现机组的负荷自动控制 机组并网后带上机组并网后带上5P0的初始负荷，的初始负荷，如果机组是冷态启动，则由高压调节阀如果机组是冷态启动，则由高压调节阀门控制机组

10、的升降负荷；如果是热态门控制机组的升降负荷；如果是热态启动，中压调节阀门参与高压调节阀门启动，中压调节阀门参与高压调节阀门的负荷控制，在机的负荷控制，在机 组负荷大于组负荷大于35的额的额定负荷以后，中压调节阀门全开，将由定负荷以后，中压调节阀门全开，将由高压调节阀门控制机组的升降负荷。高压调节阀门控制机组的升降负荷。(三三) 实现汽轮发电机组的自动监视与控制实现汽轮发电机组的自动监视与控制 汽轮发电机组的自动监视与控制功能汽轮发电机组的自动监视与控制功能由由ATC（Automation Tubine Control）软软件包完成，它由两个任务程序和件包完成，它由两个任务程序和16个子程个子程

11、序组成。在操作盘上设有四个带灯序组成。在操作盘上设有四个带灯PUSHPULL按钮：按钮：ATC切除、切除、ATC监视、监视、ATC进进行、行、ATC启动，用来确定启动，用来确定ATC状态。状态。 在机组启动过程中，若在在机组启动过程中，若在ATC监视下，且监视下，且满足满足ATC启动条件时，按启动条件时，按“ATC启动启动” 键可进键可进入入ATC启动方式，此时启动方式，此时ATC软件包将根据机组软件包将根据机组的状态参数与相关数据进行分析、计算，向的状态参数与相关数据进行分析、计算，向DEH系统提供机组当前的目标值、升速率、升系统提供机组当前的目标值、升速率、升负荷率、是否要求保持以及请求脱

12、机的信息等，负荷率、是否要求保持以及请求脱机的信息等，将汽轮发电机组从静止状态开始，逐渐进行盘将汽轮发电机组从静止状态开始，逐渐进行盘车、升速、暖机、直至同步并网，实现汽轮机车、升速、暖机、直至同步并网，实现汽轮机的全自动启动。当按下的全自动启动。当按下“ATC监视监视”键时，可键时，可进入汽轮发电机的自动监视和报警。一旦有参进入汽轮发电机的自动监视和报警。一旦有参数越限，就在数越限，就在CRT上显示或由打印机打印，供上显示或由打印机打印，供运行人员参考。运行人员参考。 从从“ATC监视监视”可进入可进入“ATC切除切除”状态，这时，系统只执行状态，这时，系统只执行ATC扫描，把越扫描，把越限

13、参数存储起来，一旦重新进入限参数存储起来，一旦重新进入“ATC监监视视”状态时，则把已存的越限参数写上，状态时，则把已存的越限参数写上，从从CRT或打印机上输出。或打印机上输出。(四四) 实现汽轮发电机组的自动保护实现汽轮发电机组的自动保护1OPC超速保护控制器超速保护控制器2危急遮断控制装置危急遮断控制装置(ETS)3机械超速和手动脱扣机械超速和手动脱扣1OPC超速保护控制器超速保护控制器 OPC超速保护控制器由超速保护控制器由中压调节阀门快关功能中压调节阀门快关功能(CIV)、负负荷下跌预测功能荷下跌预测功能(LDA)和和超速控制功能超速控制功能三部分组成。三部分组成。CIV是在电力系统故

14、障、出现部分甩负荷时，是在电力系统故障、出现部分甩负荷时，快关快关中压调节阀门、延迟中压调节阀门、延迟0.31s后再开启，以便在部后再开启，以便在部分甩负荷瞬间维护电力系统稳定分甩负荷瞬间维护电力系统稳定；LDA是在发电机是在发电机主开关跳闸而汽轮机仍带有主开关跳闸而汽轮机仍带有30以上负荷时及时关以上负荷时及时关闭高、中压调节阀门，以防止汽轮机超速而导致危闭高、中压调节阀门，以防止汽轮机超速而导致危急保安器动作；急保安器动作； 超速控制功能是当机组在非超速控制功能是当机组在非OPC测测试情况下出现转速高于试情况下出现转速高于103额定转速时，额定转速时，将高、中压调节阀门关闭，并将负荷控将高

15、、中压调节阀门关闭，并将负荷控制改变为转速控制，由高压调节阀门来制改变为转速控制，由高压调节阀门来控制汽轮机转速，同时根据转速来调整控制汽轮机转速，同时根据转速来调整中压调节阀门，逐步将积聚在再热器中中压调节阀门，逐步将积聚在再热器中的蒸汽排出。上述三项功能是通过超速的蒸汽排出。上述三项功能是通过超速保护控制器、控制保护控制器、控制OPC电磁阀释放电磁阀释放OPC母管油压实现的。母管油压实现的。2危急遮断控制装置危急遮断控制装置(ETS) 在在300MW及以上机组上都设有危急遮断控及以上机组上都设有危急遮断控制系统制系统，用来监视下述参数；凝汽器真空低、轴承油压低、用来监视下述参数；凝汽器真空

16、低、轴承油压低、推力轴承磨损、推力轴承磨损、EH油压低、机组油压低、机组110超速，及超速，及一个可接受外部遮断的遥控信号。当上述被监视一个可接受外部遮断的遥控信号。当上述被监视的状态任意一个出现时，都将使的状态任意一个出现时，都将使ATC电磁阀失电，电磁阀失电，释放自动。停机跳闸母管压力油释放自动。停机跳闸母管压力油泄掉油动机泄掉油动机的压力油，使阀门在弹簧作用下迅速关闭，切断的压力油，使阀门在弹簧作用下迅速关闭，切断机组的进汽，停机处理，避免事故进一步扩大。机组的进汽，停机处理，避免事故进一步扩大。3机械超速和手动脱扣机械超速和手动脱扣 当机组转速超过当机组转速超过110的额定值时，或的额

17、定值时，或运行人员要求停机时，机械超速和手动脱运行人员要求停机时，机械超速和手动脱扣系统通过释放润滑油系统经节流孔在机扣系统通过释放润滑油系统经节流孔在机械超速和手动跳闸母管建立的压力油，打械超速和手动跳闸母管建立的压力油，打开常闭隔膜阀，释放自动停机跳闸母管油开常闭隔膜阀，释放自动停机跳闸母管油压，实现紧急停机。压，实现紧急停机。(五五) 手动控制、无扰切换、冗余切换及其他手动控制、无扰切换、冗余切换及其他 DEH系统的手动控制是通过阀门控制系统的手动控制是通过阀门控制卡卡(VCC卡卡)和操作盘上的增、减按钮及快、和操作盘上的增、减按钮及快、慢选择按键来直接控制阀门的开度。手动慢选择按键来直

18、接控制阀门的开度。手动控制有一级手动与二级手动两种方式，如控制有一级手动与二级手动两种方式，如图所示。图所示。 一级手一级手动增减阀门时还有一些逻辑条件，起到防动增减阀门时还有一些逻辑条件，起到防止误操作和保护机组的作用；二级手动是止误操作和保护机组的作用；二级手动是DEH最后一级硬件备用，通过操作台上的最后一级硬件备用，通过操作台上的增减按增减按钮，对每种阀门进行控制，无其他钮，对每种阀门进行控制，无其他逻辑条件。此外，一级手动精确度高于二逻辑条件。此外，一级手动精确度高于二级手动，故常级手动，故常采用一级手动。采用一级手动。 自动、一级手动、二级手动三者中任自动、一级手动、二级手动三者中任

19、何一种投入控制时，其他两种均处于自动跟何一种投入控制时，其他两种均处于自动跟踪状态。当自动故障时由容错系统切换到一踪状态。当自动故障时由容错系统切换到一级手动。一级手动故障时由操作员切换到二级手动。一级手动故障时由操作员切换到二级 手 动 ， 切 换 与 投 入 的 顺 序 ：级 手 动 ， 切 换 与 投 入 的 顺 序 ：自动（双机）自动（双机） （单机）（单机）一级手动一级手动二级手动二级手动 DEH DEH系统采用系统采用A A、B B机切换运行的方式，机切换运行的方式，A A机故障时切换至机故障时切换至B B机，反之亦然。故障的机，反之亦然。故障的检测、判别和切换由容错系统进行。故障

20、检测、判别和切换由容错系统进行。故障类型包括：电源故障、通信故障、差值故类型包括：电源故障、通信故障、差值故障、通道检测故障等。障、通道检测故障等。 OA OA方式是方式是DEHDEH系统的基本运行方式。在机系统的基本运行方式。在机组第一次启动时，指定使用组第一次启动时，指定使用OAOA方式。在该方方式。在该方式下，不论机组是处于转速控制还是负荷控式下，不论机组是处于转速控制还是负荷控制下，制下，DEHDEH系统均根据操作员在操作台上设定系统均根据操作员在操作台上设定的转速的转速( (或负荷或负荷) )目标值以及升速率等来控制目标值以及升速率等来控制机组升速机组升速( (或带负荷或带负荷) )

21、。在机组运行的各个阶。在机组运行的各个阶段，如盘车、暖机、升速、同步、并网、升段，如盘车、暖机、升速、同步、并网、升负 荷 等 ， 操 作 台 上 均 有 人 工 确 定 断 点负 荷 等 ， 操 作 台 上 均 有 人 工 确 定 断 点按钮，在由操作员确认上一阶段的进程后，按钮，在由操作员确认上一阶段的进程后，才进入下一个流程。才进入下一个流程。 自动汽轮机控制的目的在于保证汽轮发电机组的自动汽轮机控制的目的在于保证汽轮发电机组的安全正确启动和加负荷。当机组选择安全正确启动和加负荷。当机组选择ATCATC方式时，若机方式时，若机组处于速度控制下，组处于速度控制下，ATCATC程序在监控汽轮

22、机运行的同时，程序在监控汽轮机运行的同时，决定其转速目标值和适应转子应力的升速率；处于负决定其转速目标值和适应转子应力的升速率；处于负荷控制下，由操作员给定目标值后，荷控制下，由操作员给定目标值后，ATCATC程序监控汽轮程序监控汽轮发电机组运行报警和跳闸情况的同时，将控制升负荷发电机组运行报警和跳闸情况的同时，将控制升负荷率；处于综合控制下，当遥控源如率；处于综合控制下，当遥控源如ADSADS、CCSCCS投入且投入且“ATCATC启动启动”同时按下时，目标值和给定值都受遥控源同时按下时，目标值和给定值都受遥控源控制，控制，ATCATC程序监视与转子应力有关的负荷率。在程序监视与转子应力有关

23、的负荷率。在ATCATC运行时，对必要的信息，可以定时显示和打印。运行时，对必要的信息，可以定时显示和打印。 在在 AS AS 方式下，机组转速的增或减受方式下，机组转速的增或减受自动同步装置所产生的脉冲信号控制。机自动同步装置所产生的脉冲信号控制。机组在自动同步控制器下并网。机组并网或组在自动同步控制器下并网。机组并网或“自动同期控制允许自动同期控制允许”触点断开后，触点断开后，DEH DEH 系统将从系统将从 AS AS 方式自动回到方式自动回到 OA OA 方式。方式。 遥控方式是指机炉协调控制方式遥控方式是指机炉协调控制方式(CCS)和自动调度系统控制方式和自动调度系统控制方式(ADS)，其目的用于实现机炉的协调控制或实现经其目的用于实现机炉的协调控制或实现经济负荷调度运行。济负荷调度运行。DEH系统处于远方控制系统处于远方控制方式时，负荷控制的设定值可由远方系统方式时，负荷控制的设定值可由远方系统(CCS或或ADS)送来的模拟信号，或增、减送来的模拟信号，或增、减的脉冲信号来调整。从而使汽轮机的负荷的脉冲信号来调整。从而使汽轮机