动力工程师培训(电厂自动控制部分)

1、动力工程师培训（电厂自动控制部分）动力工程师培训（电厂自动控制部分）动力工程系动力工程系 集控教研室集控教研室高大明高大明1、分散控制系统（分散控制系统（DCSDCS）简介）简介2 2、汽轮机数字电液控制系统（汽轮机数字电液控制系统（DEHDEH）简介）简介3 3、汽轮机运行监控指标汽轮机运行监控指标现代电厂单元机组集控运行室布置图现代电厂单元机组集控运行室布置图1 分散控制系统（分散控制系统（DCS）简介）简介 火电厂单元机组分散控制系统火电厂单元机组分散控制系统DCS（Distributed Control System）是一个由管理级、监控级、控制级和现场级组成的以高）是一个由管理级、监

2、控级、控制级和现场级组成的以高速数据通信网络为纽带的计算机综合控制系统，综合了计算机、速数据通信网络为纽带的计算机综合控制系统，综合了计算机、通信、显示和控制等技术，即通信、显示和控制等技术，即4C技术。技术。分散控制系统（分散控制系统（DCS）的基本组成）的基本组成（1）数据采集系统）数据采集系统 （2）汽轮机数字电液控制系统）汽轮机数字电液控制系统（3）协调控制系统）协调控制系统 （4）旁路控制系统旁路控制系统（5）顺序控制系统）顺序控制系统 （6）锅炉炉膛安全监视系统）锅炉炉膛安全监视系统2 汽轮机数字电液控制系统（汽轮机数字电液控制系统（DEH）简介）简介 目前在大型汽轮机控制中已经广

3、泛采用了汽轮机目前在大型汽轮机控制中已经广泛采用了汽轮机数字电液控数字电液控制系统制系统DEH（Digital ElectroHydraulic Control System），其主），其主要功能包括：要功能包括： l 具有转速控制和负荷控制功能；具有转速控制和负荷控制功能；l 阀门管理功能；阀门管理功能；l 具有主蒸汽压力控制，超速保护，阀门快关等保护功能；具有主蒸汽压力控制，超速保护，阀门快关等保护功能；l 汽轮机自启动（汽轮机自启动（ATCATC）控制功能）控制功能（1）一次调频一次调频 DEH负荷控制系统中的负荷控制系统中的速度反馈回路速度反馈回路（一次调频回路一次调频回路）在机）在机

4、组并网时自动投入，其频率校正原理如下图所示：组并网时自动投入，其频率校正原理如下图所示： 00pPKx1K通过改变通过改变放大系数放大系数 K 可以调节机组的可以调节机组的一次调频能一次调频能力力，放大系数放大系数 K 越大，机组的一次调频能力越强。越大，机组的一次调频能力越强。 采用采用“死区死区线性线性限幅限幅”非线性校正函数进行频非线性校正函数进行频率校正，可以消除转速的小幅偏差引起的负荷给定值波率校正，可以消除转速的小幅偏差引起的负荷给定值波动动 （2）功率反馈功率反馈 在汽轮机运行过程中，由于汽轮机被控对象传递函数中的参在汽轮机运行过程中，由于汽轮机被控对象传递函数中的参数随机组负荷

5、变化而改变，因此在控制系统中采用了自适应控制数随机组负荷变化而改变，因此在控制系统中采用了自适应控制技术，其原理如下图所示技术，其原理如下图所示： 11100sTKPsUsPsW被控对象被控对象 当当功率指令功率指令P0增加时，被控对象的增加时，被控对象的静态放大系数静态放大系数K1减少，因减少，因此在不同负荷下广义被控对象的此在不同负荷下广义被控对象的静态放大系数静态放大系数P0 K1的乘积可以的乘积可以近近似保持不变，从而使控制系统在机组不同负荷下均可以达到最优似保持不变，从而使控制系统在机组不同负荷下均可以达到最优控制品质。控制品质。（3）速度级压力反馈速度级压力反馈 凝汽式汽轮机的凝汽

6、式汽轮机的速度级压力信号间接反映了汽轮机功率速度级压力信号间接反映了汽轮机功率，在，在汽轮机运行过程中（负荷汽轮机运行过程中（负荷大于大于3030额定负荷额定负荷时），时），速度级压力速度级压力变变化与化与蒸汽流量变化蒸汽流量变化之间的弗留格尔方程可以简化为下式：之间的弗留格尔方程可以简化为下式： 0101ppDD 与与电功率信号电功率信号和和转速信号转速信号相比，汽轮机相比，汽轮机速度级压力信号速度级压力信号可以可以快速反映汽轮机功率的变化及蒸汽参数的内部扰动，所以采用快速反映汽轮机功率的变化及蒸汽参数的内部扰动，所以采用速速度级压力信号度级压力信号的速度级压力反馈回路是一的速度级压力反馈回

7、路是一快速回路快速回路，可以起到快，可以起到快速速消除内扰、粗调机组负荷消除内扰、粗调机组负荷的作用。的作用。 汽轮机转子转速对汽轮机运行安全有重要影响，汽轮机转子汽轮机转子转速对汽轮机运行安全有重要影响，汽轮机转子超速保护功能由超速保护功能由超速保护系统（超速保护系统（OPC）、电气危急遮断保护系统电气危急遮断保护系统（ETS）以及以及机械超速保护系统机械超速保护系统构成。构成。 3 汽轮机运行监控指标汽轮机运行监控指标（1）转子转子转速转速l 当转子转速超速当转子转速超速103%时，时，超速保护系统（超速保护系统（OPC）动作）动作，关闭，关闭 GV和和IVl 当转子转速超速当转子转速超速

8、110%时，时，电气危急遮断保护系统（电气危急遮断保护系统（ETS）动）动 作作，关闭，关闭TV、GV和和SV、IV，汽轮机停机，汽轮机停机l 当转子转速超速当转子转速超速112%时，时，机械超速保护系统动作机械超速保护系统动作，关闭，关闭TV、 GV和和SV、IV，汽轮机紧急停机，汽轮机紧急停机（2）轴向位移轴向位移 汽轮机运行过程中轴向位移过大会造成转子叶片与隔板喷嘴汽轮机运行过程中轴向位移过大会造成转子叶片与隔板喷嘴之间、叶轮与隔板之间以及轴封动静部分之间发生摩擦甚至严重之间、叶轮与隔板之间以及轴封动静部分之间发生摩擦甚至严重碰撞，造成叶片断裂、主轴弯曲或叶轮碎裂等事故。碰撞，造成叶片断

9、裂、主轴弯曲或叶轮碎裂等事故。 汽轮机在启、停过程中，或在运行工况发生较大变化时，会汽轮机在启、停过程中，或在运行工况发生较大变化时，会由于蒸汽温度的大幅度或快速变化，会引起转子和汽缸不同程度由于蒸汽温度的大幅度或快速变化，会引起转子和汽缸不同程度的热膨胀。的热膨胀。汽轮机高、中、低压缸对应于滑销死点的膨胀汽轮机高、中、低压缸对应于滑销死点的膨胀称为称为缸缸胀胀；转子与汽缸之间相对膨胀的差值转子与汽缸之间相对膨胀的差值称为称为胀差胀差。l 正胀差正胀差转子轴向热膨胀值大于汽缸热膨胀值。转子轴向热膨胀值大于汽缸热膨胀值。l 负胀差负胀差转子轴向热膨胀值小于汽缸热膨胀值。转子轴向热膨胀值小于汽缸热

10、膨胀值。（3）缸胀与胀差缸胀与胀差 汽轮机是一种高速旋转的大型机械设备，在启停和运行过程汽轮机是一种高速旋转的大型机械设备，在启停和运行过程中，由于各种原因会出现振动。当振动超过允许值时会严重危害中，由于各种原因会出现振动。当振动超过允许值时会严重危害机组的安全运行。机组的安全运行。（4）汽轮机振动汽轮机振动（5）汽轮机偏心度汽轮机偏心度 汽轮机启动、运行或停机过程中，会使主轴产生一定弯曲。汽轮机启动、运行或停机过程中，会使主轴产生一定弯曲。主轴弯曲会在转动过程中产生晃动，主轴最大晃动值的一半称作主轴弯曲会在转动过程中产生晃动，主轴最大晃动值的一半称作主轴的偏心度。主轴的偏心度。（6）凝汽器真空凝汽器真空 汽轮机运行过程中凝汽器真空的变化对汽轮机运行的经济性汽轮机运行过程中凝汽器真空的变化对汽轮机运行的经济性与安全性具有重要影响，真空降低会产生以下危害：与安全性具有重要影响，真空降低会产生以下危害：l 使机组热经济性和出力下降；使机组热经济性和出力下降；l 凝汽器铜管应力增加，导致铜管泄漏，破坏凝汽器