超超临界汽轮机控制系统说明.

1、上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant机组总貌机组总貌上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant超超临界机组特点超超临界机组特点调门全周进汽，滑压运行，无阀门管理调门启动，主汽门全开全程自启动，运行人员干预少无机械超速，两套电子超速无自动停机总管(AST)和超速保护总管(OPC),在每个油动机上安装两个冗余的快关电磁阀停机信号采用模拟量，无需在线试验上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shangh

2、ai Turbine PlantDEH系统概述系统概述+-+-+-M NM NM NM NM N-+-+M N+-M N+-B1B5B1B2B3B4B5-应力计算自启动协调控制保护系统阀门试验其它系统主汽压力主汽压力设定进汽压力控制偏差高排温度控制偏差#1调门阀限高排温度控制器进汽压力控制器主汽压力控制器转速/负荷控制器转速设定实际转速实际负荷负荷设定操作员站指令指令#2中调门阀位#1中调门阀位指令补汽阀阀位指令#1调门阀位指令#1调门阀位阀位控制器油动机上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantDEH主控制画面主控制画面上海电气电站设备有限公司

3、上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant控制模块控制模块 MYA01-YMYA20 Steam Turbine Controller MAY80-XMAY81 Startup and shutdown program MAY02-YMAY52 Steam Turbine Protection System上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant转速负荷控制转速负荷控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant转速负荷控制转速负荷控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控

4、中心 Shanghai Turbine Plant负荷控制负荷控制 一次调频 转速控制器的负荷运行 负荷控制器的负荷运行 甩负荷控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant一次调频一次调频上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant一次调频一次调频 频率太高，转速控制偏差为负乘以不等率STATPF K1作用于控制器输入通过转速比例前馈KDN作用于控制器输出，减少机组出力。 频率太低，转速控制偏差为正乘以不等率 K1作用于控制器输入通过转速比例前馈KDN作用于控制器输出，增加机组出力。 为了在频率偏离

5、大时保护汽轮机，将限制频率响应。跨越一次频率的响应并采用两个独立的死区和不等率：低于额度频率STATLF的不等率K2及超过额定频率STATHF的 不等率K3。 死区可调，负荷高低限制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant甩负荷识别甩负荷识别LAW上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant甩负荷识别甩负荷识别两种甩负荷工况：l如果产生的瞬时电功率输出非常高，快速降低的负荷量超过甩负荷识别限值GPLSP（700MW），将立即产生电网瞬时中断信号KU。l如果负荷迅速下降时输出功率较低，符合以下条件：实

6、际负荷小于两倍厂用电负荷的限值GP2EB=100MW负荷控制偏差大于两倍厂用电负荷的限值GP2EB实际负荷大于负荷负向限值GPNEG=-25MW 产生瞬时电网中断信号KU，该信号使转速/负荷控制器有效负荷设定值失效，使控制器输出为零并暂时关闭调门。如果处于低负荷运行并超过甩负荷识别时间TLAW，甩负荷识别信号LAW将带有负荷控制器的负荷运行切换到带转速控制器的负荷运行。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant瞬时电网中断后转速瞬时电网中断后转速/负荷控制负荷控制当发生瞬间电网中断信号KU，在负荷控制器的负荷运行工况下，C10=0，有效的负荷设定

7、值PSW被临时禁止，此时，目标转速设定为额定转速，在控制器的输入端形成很大的负偏差，使输出信号迅速减小到零，关闭调门。当KU信号消失后，重新接通负荷设定值PSW,开启调门并重新带到原负荷。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant甩负荷后转速甩负荷后转速/负荷控制负荷控制 当油开关断开后，发出甩负荷LAW脉冲信号。 目标转速、延时的转速设定都设定为额定转速。 负荷控制方式自动切换为带转速控制器的负荷运行方式 调门快关，可维持厂用电运行。 LAW信号消失后，保持原工况。 可通过运行人员再切换到带负荷控制器的负荷运行方式。上海电气电站设备有限公司上海

8、汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant主汽压力控制主汽压力控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant主汽压力控制主汽压力控制主蒸汽压力控制器实现两个功能：主蒸汽压力控制器实现两个功能：l限压模式限压模式 防止主蒸汽压力实际值降到压力极限值防止主蒸汽压力实际值降到压力极限值之下，以支持锅炉控制。之下，以支持锅炉控制。l初压模式初压模式 控制主蒸汽压力。主蒸汽压力控制器采控制主蒸汽压力。主蒸汽压力控制器采用用PI控制器。通过设定值形成模块的中央低控制器。通过设定值形成模块的中央低选功能，它调节汽轮机蒸汽流量直至另一个选功能

9、，它调节汽轮机蒸汽流量直至另一个控制器起作用。控制器起作用。 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant主汽压力控制主汽压力控制 当主蒸汽压力控制器不起作用时，控制器输出YFDPR设置为中央低选模块输出YR加上增加的主蒸汽压力控制偏差。这将使主蒸汽压力控制器从运行的控制器中断开。 当主蒸汽压力控制器有效时，控制器输出上限作为校正的主蒸汽压力PFDK信号的函数。 主蒸汽压力一旦跌到允许值之下，控制偏差就成为负值。主蒸汽压力控制器立刻起作用并适当关小控制阀，使压力不再下降。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine

10、 Plant高排温度控制高排温度控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant高排温度控制高排温度控制 高排汽温度控制器从鼓风模块MAY40接受处理过的高压排汽温度控制偏差信号HATXD以及有效的高压排汽温度实际值信号HATFG。 高压排汽温度控制偏差作用在PI控制器，在进汽设定值形成模块中，输出YHATR加到输出中以影响中调门阀位。 当控制偏差HAXD是负的，高排温度控制器有效并作用于中调门进汽设定值使其关小。通过负荷控制器同时开大高调门以保持负荷不变。 高排温度控制器重新分配流经高压和中压缸的蒸汽流量，使高压排汽温度不超过允许值。上海电气电站

11、设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant高压叶片级压力控制高压叶片级压力控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant高压叶片级压力控制高压叶片级压力控制 高压叶片级压力控制器高压叶片级压力控制偏差HBDXD信号，及投入高压叶片级压力实际值HBDFG信号。 高压叶片级压力的控制偏差HBDXD用于PI控制器。在进汽设定值形成模块内，控制器输出YHBDR用于附加的低选功能，其中，此信号由中央低选功能的输出YR开启。此附加低选功能的输出影响到高压调门的阀位。 当控制偏差HBDXD是负值时，高压叶片级压力控制器就开始

12、工作，使高压门的进汽设定值向关闭方向移动。 高压叶片级压力控制器影响通过高压缸的蒸汽流量，以使压力不会超过所允许的值。 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant设定值形成模块设定值形成模块上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant设定值形成模块设定值形成模块 主蒸汽压力压力控制器、转速主蒸汽压力压力控制器、转速/负荷控制器负荷控制器及汽轮机启动限制器的输出一起形成有效及汽轮机启动限制器的输出一起形成有效的流量设定值。的流量设定值。 高压排汽温度控制器对中压调节阀在关闭高压排汽温度控制器对中压调节阀

13、在关闭方向上起阀门的微调功能。方向上起阀门的微调功能。 起进一步控制作用的高压叶片级压力控制起进一步控制作用的高压叶片级压力控制器的输出与有效进汽设定值一起作为辅助器的输出与有效进汽设定值一起作为辅助低选功能，此功能对各高压调节阀都起作低选功能，此功能对各高压调节阀都起作用。用。 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant阀位控制阀位控制上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant阀位控制阀位控制 高压调门阀位控制器从进汽量设定值形成模块OSB处接受其进汽量设定值OSFD1信号。通过阀门特性曲线转换成

14、阀位设定值。 油动机上的位移传感器将高压调门实际阀位信号直接输入到汽轮机控制器。 高压调门实际阀位信号在阀位控制器中与阀门进汽设定值相比较。控制偏差送到比例控制器中。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant阀位控制阀位控制 阀门快关功能阀门快关功能 如果进汽设定值突降使得当时设定值和实际阀位偏差超过限值（-25%），且实际阀位大于3%，发出 调门快速动作信号SGFD1到保护系统触发关闭电磁阀，使该调门快速关闭。 高调门的快关信号SGFD1同时发送到相应的中调门阀位控制器，使相应的中调门快关。 当偏差消失后，快关电磁阀重新带电，开启调门。上海电气

15、电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant阀门动作顺序 高中压联合启动 高压缸先进汽，中调门在16%流量时开启 根据高排温度调节高中压调门的开度，调整高中压缸流量比上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant补汽阀运行说明补汽阀运行说明 夏季工况超发负荷 一次调频： 正常运行时滑压运行，调门全开。如参与一次调频，补汽阀打开，增加负荷，待蒸汽参数上升后补汽阀逐渐关闭。 负荷快速响应 如要求快速升负荷，将补汽阀打开，满足负荷要求。同时，锅炉增加燃烧量提高参数，补汽阀逐渐关闭。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自

16、控中心 Shanghai Turbine PlantModule MAA01 MAA01-YMAA11 Control turbine valves MAA01-YMAA15 Startup limitation turbine MAA01-XMAA20 ATT turbine valves with 2 HP valve combinations MAA01-XMAA26 SGC Opening turbine valves for conservation MAA01-XMAA29 Control of extraction check valves MAA01-XMAX10 Contro

17、l fluid supply unit including SGC MAA01-XMAX21 Control fluid supply 2x100% conditioning system 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant启动限制控制器(TAB) 确保汽轮机阀门开启/关闭的正确指令 复置及遮断汽轮机遮断系统 复置及遮断停机电磁阀 模拟阀位信号 闭锁信号 自动或手动调节 汽轮机安全停机上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant启动限制控制器(TAB) 启动装置提供一个模拟量信号去一个低选逻辑

18、。在起动前，当遮断信号释放时，启动装置将阀位信号置零，保证调节阀可靠关闭。 在起动时起动装置的信号开始升高，使转速控制器进行转速控制，当汽机达到正常速度，并且发电机已同步，起动装置设定在100%位置，这样主控制器信号不再受限制。 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant启动限制控制器(TAB)上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant自动阀门试验（ATT）上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantATT操作画面上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控

19、中心 Shanghai Turbine PlantModule MAY10 MAY10-XMAY13 ST Optimum main steam / hot reheat temperature MAY10-XMAY17 X criteria MAY10-YMAY10 TSE / TSC MAY10-YMAY11 Simulation of shaft temperature MAY10-YMAY18 Limit pressure control deviation before HP blading上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant受压

20、区拉伸区1%100%Do测量点应力监视m+-. 54%Insert(r)Drmopermperm0加热过程 冷却过程缸壁保温层热电偶热电偶温度应力监视启动阶段允许的温差上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant应力计算上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantTSE温度裕度画面上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantX准则v可变的温度准则（X准则）描述了在应力限制内，允许汽轮机在最佳时间内启动所需要的蒸汽工况。以温度准则来判断机组是否能够改变运行方式

21、，作为启动条件送到自启动控制（SGC)。可变温度准则详细说明了所需要的允许下面的动作实现的蒸汽条件。开启高压主汽门，加热主蒸汽管道和阀体开启调门，汽轮发电机带蒸汽冲转汽轮发电机组加速到额定转速汽轮发电机带负荷v可变温度准则按照功能可以分为三个不同的部分：最小的蒸汽温度限制以避免加热组件时的不适当冷却最小的汽缸温度限制以避免在给定的蒸汽温度下出现不适当的瞬时的热载荷在汽轮机带蒸汽冲转前设置过热度上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant温度准则 X1:开主汽门前，主蒸汽温度高于高调门阀体温度 X2:开调门之前，相对于主蒸汽饱和温度，高调门阀体温度大

22、于一个最小温度值。 X4:开启高调门前，设定主蒸汽的最小过热度 X5:开启高调门前，相对于高压缸和高压转子，设定最小主蒸汽温度 X6:开启中调门前，再热蒸汽温度和中压转子温度匹配。 X7:升速到额定转速前，主蒸汽温度和转子和汽缸的温度匹配 X8:并网前，再热蒸汽温度和中压转子温度匹配。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant温度准则X1上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant MAY20-XMAY28 Thermodynamic state measurements MAY20-YMAA01 H

23、P turbine exhaust, saturated steam protection2oo3/monitoring MAY20-XMAA16 Main steam temperature monitoring HIGH MAY20-YMAB01 IP turbine exhaust, saturated steam protection2oo3/ Monitorin MAY20-XMAB16 Hot reheat steam temperature monitoring HIGH MAY20-YMAY20 HP/IP Casing distortion monitoring Module

24、 MAY20上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantMAY40 MAY40 鼓风控制鼓风控制 MAY40-XMAA50 SGC OPEN HP-Turbine MAY40-YMAA61 HP-Exhaust Temperature Controller MAY40-YMAY40 NRV cold reheat MAY40-YMAY45 HP evacuation with pneumatic valve MAY40-YMAC10 LP Hood Spray MAY40-YMAA30 HP Ventilation Protection (Temp

25、erature 2oo3) MAY40-YMAB32 IP exhaust steam temperature monitoring HIGH MAY40-YMAC30 LP-blading temperature monitoring / protection 2oo3 MAY40-YMAC33 LP Exhaust temperature protection 2oo3 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantMAY80 MAY80 自启停控制自启停控制 在自启动系统的作用下，汽轮机能够安全的，在一个合适的时间启动。满足电厂最短启动时间和高

26、可用性的经济要求。 汽轮机控制系统的任务就是使汽轮机和所有需要启动的辅助系统达到安全，可靠地从停机状态转换到发电运行状态。 自启停程序根据机组的运行状态，监视机组的各种运行参数即相关设备的运行状态。根据不同的运行工况，对相关设备发出控制指令。 自启停程序根据应力计算自动确定升速率，自动的将机组从盘车状态控制到并网带负荷状态。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant启动步骤启动准备预暖进汽阀门升速在暖机转速预暖升速到额定转速在额定转速暖机同步上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant冲转前的检查启动

27、程序在打开控制阀前做如下检查： 主蒸汽/再热蒸汽温度和压力必须在限制值以内。 主蒸汽/再热蒸汽有足够的过热度。 主蒸汽温度在限制区之内，以防止高压转子骤冷。 再热蒸汽温度在限制区之内，以防止中压转子骤冷。 锅炉负荷稳定，旁路在压力控制方式。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant冲转暖机 启动程序控制机组升速到暖机转速（典型600 RPM）。 高压缸排汽通过高排逆止阀去冷再热器。 暖高中压转子 控制器自动调整通过高压缸和中压缸的蒸汽流量，以避免高压和中低压汽轮机过热。 在暖机期间，通过调节主蒸汽控制高压排汽温度 (允许最大的高排温度为530C)

28、上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant升速到额定转速 下列条件满足后，控制器停止暖机，升速到额定转速： 高中压转子预暖完成，保证在升速期间转子不会超过应力。 凝汽器压力在限制值内。 手动信号（蒸汽品质确认）由运行人员给定。 初始升速率是600 RPM/minute 。 升速率由应力评估器确定。 在额定转速，控制阀预暖管关闭。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant在额定转速暖机 启动程序保持机组转速在额定转速，进行暖机，直到满足要求，以防机组在带负荷期间超过应力。 调节主蒸汽控制高压排汽温度不

29、超过530C。 通过高中压调门，控制器自动调节蒸汽流量，以避免汽轮机鼓风发热。 旁路阀在压力控制方式上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant同期带负荷 一旦汽轮机满足了预热要求，机组自动同期 控制器将快速增加负荷到负荷设定值（达到5%额定负荷）。最大升负荷率为10% / min。 汽轮机应力评估器将根据温度裕度限制升负荷率。当温度裕度为零时，停止升负荷。 推荐蒸汽温度给运行人员或协调控制 当达到锅炉负荷，汽轮机可通过全部蒸汽流量，高低旁路关闭。 高压汽轮机在压力控制方式，设定值由运行人员给定。 当旁路站全关后，启动程序将汽轮机控制器切回到压力控

30、制方式。 在滑压运行方式，升高锅炉负荷到设定值。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantMAY02 汽轮机保护系统汽轮机超速保护汽轮机超速保护(OPS) ： 机组不设机械危急遮断器，采用电子超速装置。当机组转速超过设定值时，发出停机信号。电子保护系统电子保护系统(EPS) ： 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。 汽轮机遮断系统汽轮机遮断系统(TTS) ： 接受所有的停机信号，使停机电磁阀动作，遮断机组。 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant保护系统原理I/O通

31、道 3I/O通道 2I/O通道 1处理器 1处理器 2保护条件1保护条件2保护条件3超速保护#1超速保护#2#1关闭电磁阀#2关闭电磁阀三取二速度传感器1速度传感器2速度传感器3速度传感器4速度传感器5速度传感器6汽轮机遮断按钮通道 1通道 2通道 2通道 1发电机保护信号故障安全卡件三取二I/O通道1I/O通道2高排通风阀冷再热逆止阀补汽阀油动机油动机热调门汽门/再再热主油动机主汽门/调门切断电磁阀供电电源上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine PlantBRAUN三通道转速监视器 三个测量通道 当3个测量通道的测量结果不同时，报警信号的发出由3个通道

32、中的2个通道同时确定。 系统不断检查传感器输入回路，不同通道的传感器输出信号被同时监测，并对各通道进行合理的控制。任何一个故障都发出报警信号。 一个独立的数字信号发生器，用以模拟转速变化，对系统进行全面的调试实验，可实现手动操作或自动模拟。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant超速保护构成转速信号1转速信号2转速信号3去FDI卡 ETS回路脉冲信号 去ADDFEM卡脉冲信号 去ADDFEM卡脉冲信号 去ADDFEM卡继电器继电器继电器超速保护卡动作信号动作信号超速保护卡动作信号超速保护卡三选二三选二超速保护卡动作信号超速保护卡动作信号动作信号

33、超速保护卡继电器继电器继电器转速信号6转速信号5转速信号4OR去停机电磁阀供电回路去FDI卡 ETS回路去FDI卡 ETS回路去FDI卡 ETS回路去FDI卡 ETS回路去FDI卡 ETS回路上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant电子保护系统(EPS) 汽轮机电子保护系统接受传感器、热电偶等重要的保护信号。当这些信号超过预设的报警值时，发出报警。当参数继续变化超过遮断值时，发出遮断信号，通过TTS系统动作停机电磁阀，遮断机组。 标准的保护包括三取二组态（除振动信号采用二取二）。 汽轮机保护条件通过模拟量测量，信号不间断的进行监视和比较。通过数字化自动系统执行信号处理。采用这种设计，可以精确完成所有汽轮机组保护回路而不需要进行额外的试验。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Tu