毕业设计DEH系统改造措施对比

1、目录摘要绪论1.1 课题背景1.2 国内发展简况第 2 章 DEH 系统组成及原理2.1 系统概述2.2DEH 控制系统2.3DEH- 电调的主要特点2.4 供 200MW 老机组汽轮机改造用的DEH 系统系统组成及原理控制方式及主要功能第 3 章目前国内采用的改造方案简介3.1 同步器控制改造方案3.2 电液并存控制改造方案3.3 透平油纯电调控制改造方案3.4 抗燃油纯电调控制改造方案第 4 章目前 200MW 机组 DEH 系统改造方案分析4.1 电液并存方案4.2 高压纯电调方案4.3 对两种方案的看法4.4 改造后的 DEH 系统运行情况4.5 改造后存在的问题及建议号机组 DEH

2、电液并存存在的问题及建议号机组 DEH 纯电调存在的问题及改进第 5 章几个相关问题的探讨5.1 关于调节油油源的选择5.2 关于阀门管理功能的探讨结论1/39致谢参考文献2/39摘要本文分析汽轮机电液联调系统的设计原理、设计方法，并介绍本系统在电厂中应用，阐述系统的发展前景。针对机组原液压调节器易卡涩，迟缓率大，某些负荷点不稳定，调节品质差，监视保护不完善的缺陷， 介绍了目前国内采用的各种改造方案并进行比较，指出各种改造方案的优缺点，对调节油油源、阀门管理功能及功能应用情况等几个问题进行探讨， 通过实验，对有关设计参数进行修正、完善后，取得良好的效果，能满足机组各种运行工况的要求关键词 汽轮

3、机DEH 系统改造方案第 1章绪论3/391.1 课题背景随着我国国民经济的发展，电力系统既受系统安全的约束，又要满足电能质量的要求，还要尽可能提高系统运行的经济性，这就需要越来越多的机组参与调峰运行。电力自动化程度的提高和用电形势的变化，对电网调度和机组调峰的要求越来越高， 随着科学技术的发展，对电厂供电品质及发电成本提出了更高的要求 .1.2国内发展简况就目前我国电网情况200 MW机组装机数量较多，要求这类机组都要参与调峰运行。但是，该类机组控制系统大多仍为液压调节，即采用双磁场换向式单相串激交直流两用电动机、控制同步器。由于电动机本身的惰走和惯性等原因，控制精度不太理想，由液压调速系统

4、和同步器组成的控制系统，在可控性和控制功能方面已不能满足机组协调控制CCS）和电网自动发电控制AGC）等要求，且还存在着调节系统部套易卡涩、迟缓率大、调节品质差、不能实现阀门管理等等缺点 , 手动同步器增减负荷，难于实现CCS协调控制和远方调度。为了提高机组的自动化水平，满足电网负荷调度AGC）要求， 200 MW机组汽轮机液压控制系统亟待改造 .第 2 章 DEH 系统组成及原理4/392.1 系统概述DEH系统介绍：DEH汽-轮机数字式数字电液控制系统，由计算机控制部分和EH液压部分组成。 EH液压系统包括抗燃油供油系统、执行机构和危急遮断系统。供油系统用来提供高压抗燃油，它主要由油箱、

5、EH油泵、滤油泵、冷却油泵、电加热器、控制块、滤油器、溢油阀、蓄能器、冷油器、油再生装置等部件组成。执行机构有 12 只，分别控制高中压主汽门和调速汽门，每一个高中压主汽门和调速汽门分别由一个独立的油动机驱动，油动机直接与汽门阀杆连接，在各调速汽门的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感器 LVDT，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至 DEH与给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率。危急遮断系统主要用来在危急状态下迅速关闭主调门，实现停机，以保护汽轮机的安全。它主要由 AST电磁阀 用来快速关闭主调门）、 OPC电磁阀 用来迅速关闭高中压调速汽门，防止机组超速）、隔膜阀 当汽轮机

6、危急遮断器击出、就地打闸或 ETS动作后，危急遮断器滑阀落下时，使之联开通过 EH油系统遮断汽轮机）、单向阀等组成。计算机控制系统主要包括操作员站、工程师站、 DPU、通讯接口站、各种 I/O 卡件及冗余电源等。DEH主-要功能有：汽轮机转速控制、自动同期控制、负荷控制、一次调频、协调控制、快速减负荷、主汽压控制、单多阀控制、阀门实验、OPC控制、汽轮机程序启动、甩负荷工况控制等。2.2 DEH 控制系统先进的数字式电液调节系统DEH）可灵活组态各种控制策略，可满足现代汽轮机控制系统的要求，在系统的安全性、可靠性方面也已经达到电厂的要求。如图 1 所示， DEH 控制系统由管理控制器、系统控制

7、器、主控制器、阀门控制器、系统总线和输入输出组件组成。系统控制器、主控制器、管理控制器、系统总线均采用双重结构，这样一方面大大提高了系统的可靠性，同时也提高了系统自身的自诊断能力。两个系统控制器和两个管理控制器以一个运行一个备用的方式运行；而两个主控制器则同时运行；阀门控制器采用模拟电路通过小选来选择其中一个主控制器的输出作为输入信号，对阀门开度进行控5/39制，使其完全对应于阀位指令信号。控制盘、备用盘设置在主控室的后备操作盘上，控制人员对汽机运行的监视、操作都通过轨迹球在 CRT 上完成。监视盘设在 B 机柜门上，对机组的运行状态和故障报警进行监视，能够显示导致汽机跳闸的重大故障，并能显示

8、汽机跳闸首出原因，有利于分析机组跳闸的原因。系统控制器采用采用可编程控制器 TOSMAP GSC800。主控制器采用 DDCP03 型控制器，主要完成转速控制、负荷控制、主汽压力控制 和自动发电控7/39制 (AGC的要求，一种简易可行的 DEH系统被开发并成功应用于电厂，以下进行介绍。系统组成及原理图 1DEH控制系统方框图8/39主要功能改造后的控制系统采用计算机控制，精度高、可靠性好，汽轮机运行人员只需通过操作员站进行键盘操作，就可达到对机组的控制。DEH控制系统具有以下功能： (1 汽轮机转速控制。汽轮机挂闸后，可用手动或自动方式设定目标转速，由高、中压调节汽门联合控制汽轮机升速到3

9、000 r/min。在升速过程中，能自动快速通过预置的临界转速。(2自动同期控制。汽轮机升速到3 000r/min 后， DEH发出同期请求，可接受同期装置的指令，将汽轮机控制到同步转速，实现并网带负荷。 (3 机组负荷控制。机组并网后， DEH能自动给出初始负荷指令，使机组带上初始负荷。并网后， DEH由功率和调节级压力反馈，组成串级调节系统，实现功率 - 频率调节，对机组进行负荷控制。 (4 参与机组协调控制。 DEH可接受 CCS的负荷指令，控制汽轮机负荷，与锅炉调节系统一起实现机炉协调控制。 (5 主蒸汽压力控制 (TPC。DEH可控制调节汽门开度实现机调压，并实现低汽压保护功能，维持

10、汽压稳定。 (6 多阀控制功能。通过单阀 / 多阀切换，提供阀门管理功能，实现节流调节和喷嘴调节，满足机组不同运行方式和节能需要。 (7 快速减负荷 (RUNBACK。针对机组不同辅机故障情况，提供 3 档快速减负荷速率和限制值，使机组在部分辅机故障时快速减负荷。(8阀门实验。为保证每个阀门活动灵活，可通过 DEH对每个调节汽门进行在线活动实验，并在实验过程中通过其它阀门的调节作用，维持机组负荷稳定。(9OPC控制功能。为防止汽轮机超速，在油开关跳闸、汽轮机转速达到额定转速的 103%时， DEH的 OPC功能作用，关闭高、中压调节汽门，使转速下降到低于 3 090 r/min 后再开启，控制

11、转速并维持 3 000 r/min 运行。 (10 超速保护功能。接收到转速信号达110%额定转速 (3 300 r/min时， DEH发出指令关闭所有进汽门，实现停机保护。(11 参数监视功能。DEH可对各参数进行采集，运行人员可通过操作员站的CRT画面，对机组运行过程进行参数监视。第 3 章目前国内采用的改造方案简介9/39目前国内采用的改造方案有以下几种：a：同步器控制b：电液并存 包括联合控制、切换控制两种）c：透平油纯电调控制 包括保留凸轮配汽机构、去掉凸轮配汽机构两种）d：抗燃油纯电调控制下面一一进行简介：31同步器控制改造方案原液压调节系统不变，只改造同步器、启动阀。DEH控制信

12、号通过原同步器电动机与液压调节系统接口，实现对机组的闭环控制。原同步器由一般的电动机驱动，控制特性差，与CCS自动接口有困难，且此类电动机一般都有转速高、易惰走、不稳速、控制精度低、控制接点易拉弧、烧坏等缺陷。改造采用高性能的电动机或高级电动执行器，控制性能好，接口方便易实现CCS协调控制。同步器的控制可以由CCS系统直接控制或者做一套独立的 PI 调节器，与原液压系统构成串级调节系统，实现升降转速、负荷控制。32电液并存控制改造方案原液压系统全部保留，增加一套电调系统，二套系统并存、切换运行。此改造方案包括以下两种a：联合控制改造方案DEH控制信号通过电液转换器和同步器电动机与液压系统接口，

13、实现对机组的闭环控制。其中，电液转换器与二次脉动油路构成电液放大器，取代液压放大器，接受 DEH控制信号，完成对油动机的控制。在原液压系统的脉动油路上并联引出一个油路，连接到电液转换器，使DEH通过电液转换器控制脉动油的排油量 或进油量）来控制机组。电液转换器和同步器可采用转移的方式完成联合控制：电液转换器担任调节动态负荷的作用，同步器用于承担缓变负荷。稳态时电液转换器处于零位。在稳态时可无扰切除电液转换器，变为同步器控制方式。电调、液调按小选 或大选）方式控制：若将同步器置于最高位或低位）将液调排除，使液压放大器完全退出工作，由电液放大器完成全电调控制。若同步器减小 或增加）到一定的值后，仍

14、可退为同步器控制。10/39b：切换控制改造方案DEH控制信号通过电液转换器和同步器电动机与液压系统接口，实现对机组的闭环控制。同步器通过模拟脉动油路实现电液跟踪，DEH可控制切换阀实现无扰切换。在电调位置时，由DEH控制的电液转换器的节流控制排油口，取代调速器滑阀控制的油口，从而实现机组的控制。为了使电调、液调之间能够相互跟踪，实现无扰切换，增设了模拟脉动油路和跟踪、切换阀控制回路。33透平油纯电调控制改造方案液压调节器取消，采用数字调节器，执行机构、保护系统基本保留。此改造方案包括以下两种：a：保留凸轮配汽机构控制改造方案DEH控制信号通过电液转换器与油动机构成的电液油动机接口，实现对机组

15、的闭环控制。电液转换器与油动机滑阀及油动机活塞紧密结合在一起，油动机脉动油直接由电液转换器控制，构成了电液伺服油动机。DEH伺服单元与电液伺服油动机、油动机行程传感器LVDT组成位置随动系统。将原液压调节系统中的转速测量、同步器给定、调速器滑阀、中间滑阀、油动机反馈滑阀等全部排除在系统之外。本方案保留了凸轮配汽机构，实现固定模式阀门管理，管理模式为混合调节模式。b：去掉凸轮配汽机构控制改造方案将凸轮、凸轮轴、原油动机和所有液压调节部件去掉，仅保留保安系统部套，油动机滑阀与电液转换器组装在一起，油缸活塞）固定在凸轮轴座上，油缸为顶推式，代替凸轮推动杠杆来开启调节阀门，油缸上只有一根脉动油管，一根

16、排油管，很好密封，可以严防漏油，能避免因而可能引起的火灾，高压调节阀为一阀一缸方式，中压调节阀仍为一缸拖四阀方式，可实现可变阀门管理功能，本方案的控制功能与高压抗燃油纯电调的完全一样。但却免去了另设一套油源的投资、维护和运行费用。34抗燃油纯电调控制改造方案除了阀门以外，调节系统基本上全部进行改造。本方案既可采用高压抗燃油作为工作介质，也可采用中压抗燃油作为工作介11/39质。目前国内采用较多的是高压抗燃油方案。本方案要求另外设置一套抗燃油的独立油源，将原液压调节系统中的所有调节部套去掉，更换调节阀操纵座，在调节阀的操纵座上放置抗燃油油动机，直接拖动调节阀阀杆。上述各种形式的 DEH装置，其控

17、制功能的绝大部分是任何一种形式的 DEH都能实现的，特别是 DEH改造最主要达到的功能：自动大范围升速闭环控制、功率闭环控制、 CCS控制及 AGC控制。如上所述，同步器控制改造方案的优点主要体现在其改造工作量小，改造费用低，也可实现 CCS控制及 AGC控制，但因其液压调节系统均未改造，液压调节系统的缺点无法消除，适用于原液压调节系统工作状况良好的中小机组。电液并存控制改造方案的优点主要体现在系统用油统一，便于管理；具有液调跟踪后备，可以适当降低电子设备的冗余要求，甚至可以单 CPU、单 I/O 配置，从而减少系统投资，对于那些配备液调并且已经投入运行的机组，尤其是带基本负荷的机组，是一个较

18、为理想的控制方案。在获得相应优点的同时，不可避免地在另外方面带来局限，液调后备的存在使得机械液压环节相应增多，系统迟缓率等性能受到一定影响；统一用油存在一定的油质干扰风险。系统调整也比较麻烦。在系统跟踪上，液调对电调的跟踪是通过同步器进行的，因此，跟踪死区设置过小、同步器电动机频繁启动会导致电动机很快损坏，跟踪死区设置过大又会导致切换时误差大，输出波动大。此方案适用于原系统放大部分工作良好的中小机组。透平油纯电调控制改造方案由于工作压力较低，提升力受到限制，对大容量的机组会使得油动机及管路过大，据计算，同样推力的油动机，工作油压由12.8MPa降到 4MPa时，其油动机直径需增到原直径的1.7

19、9 倍。取消了液压调节器而采用数字调节器，去掉凸轮配汽机构的改造方案可以实现可变阀门管理功能，在控制功能可以与高压抗燃油系统相同。调节用油可以采用独立油源而避免统一用油存在一定的油质干扰风险。随着国家环保意识的增强和环保政策的完善，抗燃油的微毒特性来的环保问题越来越突出，透平油纯电调控制改造方案就越来越受到人们的重视。此方案性能价格比较优，适用于大中型机组。抗燃油纯电调系统由于其工作压力大大提高，提升力得到有效保证，对目前各种容量机组可以实现可变阀门管理，这一方面可以最大限度减少液压环节，提12/39高动态调节品质。另一方面可以在机组启动运行的不同阶段进行全周进汽和部分进汽选择，使机组以更为经

20、济的方式运行母管制机组除外）。此外，控制用油的独立型和抗燃油的使用最大限度消除了油质影响和火灾隐患。但抗燃油供油及再生装置的使用使系统更加复杂，系统价格、调试维作量、备品备件量以及相应费用都显著提高，中小容量机组难以承受，且抗燃油的微毒特性来的环保问题越来越受到人们的重视。此方案适用于资金充足的大型机组。第 4 章. 目前 200 MW机组 DEH系统改造方案分析200 MW机组 DEH系统改造方案归纳起来有两种：41电液并存方案将原液压系统中执行机构 油动机、配汽、阀门）保持不变，而液压调节器和数字调节器并存，切换跟踪运行。数字调节器与执行机构之间通过电液转换器接口， DEH的控制信号通过电

21、液转换器变成液压控制信号，取代液调系统中的脉冲油压信号 对于有中间滑阀的机组，为一次脉冲油压信号）去控制油动机，原液压控制系统可以备用。为实现电调与液调相互无扰切换， DEH中要增加跟踪控制回路，使两套系统相互跟踪，此方案要求原液调系统要解决跟踪信号问题，还要增加切换控制滑阀，对油动机反馈滑阀和中间滑阀 对 200 MW机组）进行更换。原液压系统一般用低压透平油，大油箱，开式循环，油的清洁度难于保证，电液转换器易卡涩，系统可靠性差，跟踪误差大，切换有扰动。而且液压执行器缺点无法消除，调节品质差，但造价低，并且在电调有故障时，液调能保证机组运行。42高压纯电调方案13/39调节部分采用高压抗燃油

22、系统代替原来的低压透平油调节。一般来说，原低压安全油调节系统仍保留，增加103 OPC、 110 AS功能。此方案要求1 个调节阀配置 1 个油动机，取消机械凸轮配汽机构而采用电凸轮配汽机构。主要特点有：高压抗燃油，防火，油质清洁度能保证；纯电调，无切换跟踪问题；阀门管理有两种配汽方式，适于调峰运行；高压单侧油动机，关闭快速安全，能有效防止超速；转速、功率、调速级压力、主汽压等被调量一般为三选二或二选一结构，可靠性高；工程师站、操作员站方式的人机接口，监控、协调方便，自动化水平高；多回路、多参数的数字调节器，能满足各种工况运行，对要求较高的大机组的改造采用此方案是合理的。如：丰镇发电厂 1、

23、2 号机组汽轮机均为哈尔滨汽轮机有限责任公司的 N200130 535 535I 型超高压、中间再热、三缸三排汽冷凝式汽轮机，分别于 1989 年、 1990 年投入运行。该系统原采用机械液压调节系统，工作介质为低压透平油，采用凸轮配汽机构，喷嘴调节方式对汽轮机进行转速控制和负荷调节。随着 200 MW机组已逐步由主力机组转变为调峰机组，为从根本上解决汽轮机调速系统问题，决定采用DEH汽轮机调节控制系统代替原来的机械液压式控制系统。在 1998 年 2 号机组大修期间，采用了哈尔滨汽轮机自动控制公司与中国电力科学研究院联合开发的DEH电液并存控制，对2 号机组进行了控制系统改造。采用此方案主要

24、是考虑到大修期间必须成功投入，不允许有任何意外出现，而且对于该厂来说是初次改造，电液并存方案较稳妥一些；在1999 年1 号机组大修期间，采用了由上述两个单位研制开发的 DEH高压抗燃油纯电调汽轮机控制系统，对 1 号机组 200 MW）进行了控制系统改造，之所以选择纯电调方案，是因为 2 号机组 DEH系统并存方案的成功改造，该系统长期工作在电调方式很少切至液调运行，并且纯电调技术已经成熟，还可克服液调技术的缺陷。丰镇发电厂 2 号机组采用的电液并存DEH方案此方案保留原来的液压调节部分，增加数字调节器。数字调节器与调速汽门执行器之间通过电液转换器接口，数字电液控制系统与常规液压调节系统互为

25、备用，两者之间可实现自动跟踪，无扰切换，有效地提高了系统的可靠性。14/39数字电液控制器有测量、校正、功率放大等功能，机组的调节信号经 DEH微机处理、校正、放大为所需电信号，通过电液转换器将电信号转换为中间滑阀下的二次脉冲油压信号，中间滑阀再将脉冲油压变化信号加以放大后控制高、中压缸油动机运动，实现机组的自动控制。1998 年 7 月利用两个月的时间对 2 号汽轮机 DEH系统进行了电液并存方案的改造。改造后的 DEH系统原理图见图 1。改造后的电液并存方案可实现转速调节功能、负荷调节功能、协调控制功能、主汽压力高低保护控制、机组甩负荷控制、自动同期控制。丰镇发电厂 1 号机组的 DEH改

26、造从 1999 年 9 月开始利用两个月的时间对 1 号机组机械液压控制系统改用纯电调 DEH方案进行了改造。此方案取消了原来的液压调节部分，保留同步器的挂闸功能、附加保安油口和全部的保安系统。改用高压抗燃油作为控制油源，以电子凸轮取代机械凸轮配汽机构，使高压油动机直接与调节阀杆同轴相连。计算机输出的阀位指令经伺服卡使电液伺服阀直接控制油动机调节阀门开度。15/39该方案具有以下特点：各阀门由计算机指令直接控制，风险分散，大大提高了系统可靠性和安全性；取消原来的液压调节部分和凸轮配汽机构，消除了原来的诸多弊端，阀位闭环控制精度高，从而使调节品质大为提高；汽轮机进汽方式更为合理，减少了进汽节流，

27、提高了机组的热效率；单个阀门可以进行在线维护，在线测试，有利于机组的安全性。改造后的原理见图2。43对两种方案的看法1） 两种方案各有其特点，但从发展趋势看电液并存向纯电调发展，低压透平油向高压抗燃油发展。一些电厂最初做电液并存方案就是考虑到是初次改造，并且机组检修时间短和费用紧，而且改造务求必成，所以就采用了电液并存方案，仍保留原来的液调部分。目前大多采用高压抗燃油纯电调方案，甚至已改造过电液并存方案的机组又再改造成纯电调方案。随着引进的300 MW机组高压纯电调系统的大量投入运行，对高压数字调节的快速性、可靠性得到了证实，将引进技术移植到高压纯电调系统中取得了丰富的经验。同时，随着电力16

28、/39工业发展，要求大机组参与调峰、快速启动、高经济性、高可靠性，这只有采用高压纯电调系统才能做到。2） 哈尔滨汽轮机有限责任公司与东方汽轮机厂生产的200 MW机组，液压系统基本相同都有同样的缺陷，采用高压抗燃油系统，取消凸轮配器才能从根本上解决调节系统问题。因而200 MW机组 DEH系统的改造选用高压纯电调系统是合理的。4.4改造后的 DEH系统运行情况a、2 号机组 DEH电液并存运行情况丰镇发电厂 2 号机组 DEH系统自 1998 年 9 月底投运以来一直比较稳定可靠，从未出现过影响机组运行的故障，实践证明 2 号机组进行 DEH改造以后达到了预期的目的。改造后的 DEH系统的电调

29、系统简单，维护方便，控制精度高，性能稳定，液调跟踪良好，充分显示了电液并存方案的优越性；实现了转速控制功能及负荷控制功能，控制精度分别为 1 r min 和 1 5 MW；实现了机、炉协调控制 AGC功能，提高了 DEH控制系统的安全性、可靠性。b、1 号机组纯电调 DEH运行情况丰镇发电厂 1 号机组纯电调 DEH系统自 1999 年 11 月投运以来 DEH各项功能在机组运行中经受住了考验，高压抗燃油系统运行稳定，系统控制精度高，变负荷速度快，实现了预期的目标。改造后的DEH系统的汽轮机进汽方式合理、效率高；电调自动投入率高，双机容错可靠性高；克服了原系统灵敏度低、响应慢、适应能力差、调节

30、部套易卡涩、启动并网调节困难、控制精度低等缺点，实际运行结果显示转速和负荷的控制精度分别为1 r min 和 1MW；实现了机组协调控制功能，协调控制系统的投入增强了机组的运行稳定性，提高了调峰调频能力以及克服扰动的能力，使机组处于最佳运行工况。协调控制系统投入后实际运行性能全面超过了设计指标，见表1。17/39OPC控制、超速保护等保护功能更加完善，机组运行的可靠性高，可更有效地避免事故发生；由于DEH油系统单独存在与其它系统不混用，保证了油质清洁，系统长期不发生卡涩现象，有利于机组长期稳定运行，减轻了维护工作量。4.5改造后存在问题及建议2 号机组 DEH电液并存存在的问题及改进鉴于 DE

31、H电液并存方案在我区首次使用，因此，对调试和运行中发现的问题和不足进行归纳总结，并结合现场情况作了以下改进：1） 在 DEH系统运行过程中，出现电调跟踪单元多次故障，导致当DEH系统在电调位运行时液调不跟踪现象，反之亦然。后将跟踪单元用 2 个固态继电器代替，彻底解决了跟踪单元故障问题。2） 在机组正常运行过程中出现就地DEH控制柜内电、液位状态指示1 个行程开关失灵，从而导致运行人员误判断，错认为机组在液调位运行，鉴于此现象的出现，建议厂家更换质量好的行程开关。3） 在机组运行过程中出现了OPC电磁阀动作后接点未断开现象。经查OPC电磁阀所用的固态继电器击穿，后来采用1 个机械继电器代替固态

32、继电器，杜绝了此类现象发生。1 号机组 DEH纯电调存在的问题及改进18/391） 4 号中压调门阀位指示故障一次，没有输出信号，经查为阀位变送器故障，线圈损坏无法修复，只能进行更换。2 ） OPC电磁阀烧坏 1 只，分析原因为电磁阀选型问题。原设计为在机组正常运行时 OPC电磁阀长时间带电，电压为 AC 110 。后来建议厂家更换成了机组正常运行时电磁阀不带电，当 OPC动作时电磁阀带电，电压为 DC 110 ，彻底解决 OPC电磁阀烧坏的问题。3 ） 出现一次 DEH主、副站同时自动重新启动，造成汽机高、中压调速汽门全关，机组负荷降至 10MW以下，运行人员切至后备手操盘后无法从后备手操盘

33、开大高、中压调速汽门，后来 DEH系统自动恢复正常，此问题有待于进一步研究。第 5 章几个相关问题的探讨 51 关于调节油油源的选择 在DEH 控制系统的调节油油源有两种选择：一种是抗燃油；一种是透平油。采用高压抗燃油的由来是：随着汽轮机组容量的增大，蒸汽参数的提高汽轮机转子时间常数变小，为了使甩负荷的转速超调量控制在不超标的范围内，要求减小油动机关闭时间；另一方面，机组容量大，参数高，作用在调节阀上的力就大，要求增加油动机的提升力。要满足提升力及关闭时间的要求，油动机的尺寸又不至过大，就要求提高动力油压力。油压力提高，易引起泄漏，喷到高温部件上可能引起火灾，因而采用高压抗燃油。抗燃油是一种化

34、学合成的三芳基磷酸脂液体。具有轻微毒性，不会自行分解，对环境有危害，废液不能简单掩埋，必需送交生产厂集中处理。在使用过程中高温环境会加速它的劣化，造成酸值升高和固体颗粒物的增多。酸值升高会对液压部件产生腐蚀，颗粒污染会使液压部件卡涩和磨损，这些问题是液压系统运行中的主要故障；因油动机体积小，部套体积和动静间隙较小，对抗燃油油质要求高；由于油压高，易造成压力油管路焊接处、管壁、蓄能器内胆破裂。由于抗燃油的以上缺点，特别是对环境造成的污染，所以国外汽轮机厂也提供采用透平油作为介质的纯电调系统，如日本日立600MW 以下机组均采用透平油纯电调控制方案。从目前国内机组改造的情况看，采用透平油为调节油油

35、源的机组，已经能使机组甩负荷的转速超调量控制在合格范围内。此外现代汽轮19/39机的结构设计和套装油管等技术己大大缓解了油系统的火灾危险。近年进口的大容量汽轮机所配纯电调系统中有 30左右就是使用透平油作为液压系统工作介质的。如 ABB 公司，但附有明确具体的配套设计要求。最近在已运行的机组进行调节系统改造时，也有部分电调系统采用透平油作为液压介质。下表列出了各种采用透平油作为液压介质的进口和改造的电调系统情况：电厂机组容量 MW ） 油压 MPa）电调制造厂备注石洞口二厂6004ABB原配沙角 B3501.5东芝原配大连3502.5三菱原配采用透平油作液压介质时，由于工作压力低，部件的尺寸较

36、大，间隙也较大，因此对于油的固体颗粒污染度的控制要求也可以适当降低。采用高压抗燃油时，颗粒污染度的要求一般为 1411根据 ETSI 资料）。采用透平油时，颗粒污染度的要求为 1613，极限值为 1714根据 ABB 资料）。但是由于透平油在运行过程中会混人水分，因此在采用透平油作液压介质时，必需加强油的除水并对汽轮机的汽封系统进行必要的改进并加强维护管理以减少进入油中的水量。综上所述，采用抗燃油及透平油作为调节油油源均各有利弊，但从长远、环保的目光看，中小容量机组采用透平油是比较合适的。不管是采用何种油源，都要保证油质的清洁，因为由于油质的问题引起电液伺服阀或电液转换器的卡涩，都会直接影响机

37、组的正常运行。5 2 关于阀门管理功能的探讨阀门管理功能包括可变阀门管理及固定阀门管理两种。一般所说的阀门管理指可变阀门管理。汽轮机的进汽量，随着电负荷的变化而需要调节。有两种调节方式：节流调节全周进汽）和喷嘴调节 部分进汽）。前者，调节阀同时一起升降，可以均匀加热汽轮机，使机组启动升温时沿圆周温度较均匀，热应力较小，但节流损失较大，不经济；后者，可分多个调节阀，部分进汽，这些阀顺序开启，前一个阀开足后，再开下一个阀，用这种方式控制机组启动升温加热不均匀，容易形成较大热应力，但在部分负荷运行时节流损失少经济性较好。所以一般理想的控制方式为用节流调节方式控制20/39启机，机组升温完成后，用喷嘴

38、调节方式控制负荷变化。如安顺电厂300MW机组，机组启动时采用单阀控制节流调节），负荷升至30%ECR 时切换为顺阀控制 喷嘴调节）。一般国产大中型机组有4 个高压调节阀， #1、#2 阀分别控制高压缸对称位置的进汽，进汽量大约占70，同时升、降为节流调节。#1、#2 阀开足后 #3 阀开启，它控制30左右的流量。 #4 阀为超载阀，因机组运行参数达不到设计值而要带额定负荷或超过额定负荷时由 #4 阀控制。这种开启程序由机械的凸轮配汽机构固定下来，它不是完全的节流调节，也不是完全的喷嘴调节，而是一种兼顾了两方面的混合方式，可称作“固定阀门管理 ”。“可变阀门管理 ”是美国 West House

39、公司推出的一种控制功能，通常是指高压进汽节流调节和喷嘴调节两种方式的无扰切换，可实现调门的顺序阀控制及单阀控制。现将 “可变阀门管理 ”和“固定阀门管理 ”两种配汽方式从机组的几个运行工况比较如下： a：启动阶段：升速时： “可变阀门管理 ”4阀全周进汽， “固定阀门管理 ”2阀对称进汽。全周进汽的均热效果略优于对称进汽，而对称进汽节流损失低于全周进汽。升负荷时：多采用滑压升负荷， “可变阀门管理 ”方式是 4 阀全开， “固定阀门管理 ”方式也是 4 阀全开，对转子加热的温度均匀性完全相同。 b：全负荷工况： “可变阀门管理 ”方式开 #1、#2、#3 阀， “固定阀门管理 ”方式也开 #1

40、、 #2、#3 阀，完全相同。 c：变负荷工况：由于要保证锅炉的稳定燃烧，大多数情况下，机组负荷不能小于 70，因此变负荷控制只有 #3 阀参与调节， “可变阀门管理 ”与“固定阀门管理 ”方式一样。事实上， DEH 系统阀门管理程序中的顺序阀曲线，就是按 “固定阀门管理 ”方式的凸轮配汽机构程序翻译成计算机软件的。从上面几种运行工况的比较可以看出，“可变阀门管理 ”除在机组启动初期优于 “固定阀门管理 ”外，其他运行工况是差不多的。目前国内许多人有一种认识： “可变阀门管理 ”可以将各阀门的重叠度调至 0，能提高机组的效率。这种认识存在一定的误区，原因如下： a：配汽机构 或阀门管理规律）的

41、首要任务，是通过合理安排各调节阀升程以得到合理的流量特性，该特性应保证蒸汽流量随总阀位信号成比例变化，变化过程应是连续稳定的。适当的重叠度是获得上述特性所必须。 b：由于阀门流量特性的非线性，其重叠度应是根据流量特性确定的压力重叠度，而不是行程重叠度。 c：在重叠度范围内节流损失为两阀节流损失的叠加。但在重叠度范围内，接近关闭的调节阀节流损失很小，而刚开的调节阀流量很小，其节流损失也很小。两者叠加结果，其损失仅21/39是比无限多阀理想喷咀调节增大，但仍比每阀的最大节流损失为小。每阀最大节流损失发生在该阀中间流量处。所以， 0 重叠只能节省重叠度范围内的节流损失，且此节流损失很小，对提高机组效

42、率作用不大。 d：在每阀的中间流量位置，节流损失应是与 0 重叠度的情况相同。因此可以认为，汽轮机制造厂原设计的凸轮配汽机构基本合理，不需作大的改动。至于具体机组，若重叠度没有调好，可细调滚轮间隙加以改善。综上所述，固定阀门管理凸轮配汽机构）是一种很好的管理方式，能适应中小机组的启动运行要求，至于现用凸轮配汽机构存在的一些缺陷，例如调门刚开时的开启速度过大，某些局部有自锁现象等等，可以通过局部修改凸轮型线的办法来解决。当然，可变阀门管理也有着它的优越性。如安顺电厂300MW 机组，因投入顺序阀控制时#1 轴振较大，通过调整 DEH 系统组态软件改为单阀控制节流调节后振动有所好转，后来将#3、#

43、4阀开启顺序改变后振动明显下降。如是固定阀门管理就必须停机更改凸轮型线方能实现，在时间、资金上均花费较大。可变阀门管理还可以实现3 阀全开滑压运行方式，使机组在较低负荷运行时蒸汽参数不至于降得太低、比4 阀全开滑压运行方式高，以降低机组热耗率，提高机组热效率。结论DEH系统在丰镇发电厂1 号、 2 号机组的实际运行效果达到或超过了各项设计指标，说明该系统设计方案合理，技术上具有先进性，为国产200 MW机组该系统的改进积累了经验。从实际运行来看应用DEH系统有以下好处：使机组运行参数更稳定，整个机组热效率提高；保证了协调控制系统的投入，标志着整个机组自动化水平全面提高；实现AGC，提高了负荷的

44、控制精度，满足电网负荷调度要求，减少考核损失；提高机组安全性，减少停机次数，节省维护费用。减轻了运行人员的劳动强度，提高了工作效率，减少检修维护和运行人员。22/39致谢在校这三年来，得到了许多老师的帮助和指导，他们不仅带给我丰富的知识，精辟的理论，独到的见解；更让我感动的是老师的那种严谨的工作作风和一丝不苟的敬业精神，无论酷暑或严寒，他们都认认真真地教好每一门课程。使我学到了许多理论知识，并根据工作实践加以理解，使两者互相促进，在实践中丰富理论，用理论指导实践，在实际工作中取得了较好的效果。参考文献： . 冯永禄，贾利生200 MW 汽轮机 DEH系统的改造中国电力出版社 . 徐勇樊印龙 D

45、EH 调试中的问题分析及处理华中理工大学出版社. 张业才汽轮机电液联调 DEH系统设计与应用中国电机工程学报 .汽轮机调节系统改造方案浅析 东南大学动力系热能工程教研组23/39 . 骆济寿，张川电力系统优化运行华中理工大学出版社 .李朝安发电厂及电力系统经济运行新疆人民出版社 . 华东电力设计院主编：火力发电厂设计技术规程.DL5000-94. 北京：水利出版社， . 长沙电力学院、沈阳电力高等专科学校、上海电力学院合编：热力发电厂北京：中国电力出版社， . 200MW 液压控制系统DEH说明书新华控制工程有限公司.叶荣学汽轮机调节水利电力出版社.上海汽轮机厂汽轮机电液调节水利电力出版社.曹

46、祖庆汽轮机调节动态特性水利电力出版社金毓军火力发电厂国产机组运行培训教材.汽轮机分册辽宁科学技术出版社14.顾瑞龙控制理论与电液控制系统机械工业出版社198415.Zoran vukic phd Lectures On PID Contrllers 200216.Ziegler J.G Nichols N.B optimum Settings for automatic controllers TRANS asme VOL 75 PP827834 .194217.Cohen G.H Coon G.H TheoreticolConsideratin of Retarded ControlTran

47、s ASMEvol 75 pp827834 .195319.CCI State Controler with observer附录一外文翻译 原文）低压透平油纯电调与高压抗燃油纯电调比较一、概述汽轮机数字电液控制系统DEH ），分高压抗燃油纯电调和低压透平油纯电调24/39两大类。高压抗燃油纯电调是随着引进西屋汽轮机制造技术而进入我国，因而广为人知。高压抗燃油纯电调DEH ，克服了传统液压调节系统存在的缺陷，能采用灵活的控制策略以适应多种运行工况自动化控制的要求，为适应机炉协调控制CCS）和自动发电控制 AGC ）打下基础。由于高压抗燃油纯电调具有上述特点，因而被广泛应用于300MW 以上大型

48、机组的控制系统。近年来，高压抗燃油纯电调技术又被推广到200MW机组的调节系统改造，收到较好效果。但是，高压抗燃油纯电调也存在一些先天不足，影响到它的进一步推广。主要不足之处如下：系统结构复杂，制造成本高。对油质清洁度要求很高，油品需要不断再生，运行维护费用高。电液伺服阀容易卡涩，需要常备备件，增加了运行成本。需配备外置式液压油源，不但增加了设备费用和运行维护费用，而且安全性不如透平油液压油源。透平油液压系统与润滑系统共用油源，主油泵由主轴驱动，只要汽轮机在转，就不会有失压问题。抗燃油有毒性，长期大量使用抗燃油将为环境保护所不容。上述不足之处，在125MW 、 100MW 等中小容量机组的自动

49、化改造上反映尤为突出。随着电网容量的增大，这些机组逐渐进入调峰运行，协调控制和AGC 控制的要求提到日程，而昂贵的高压抗燃油纯电调是这些机组用户难以接受的，因此，有必要开发经济适用的低压透平油纯电调，以适应用户的需求。其实，电调功能的发挥，并不在于采用高压或低压，只要设计得当，两类系统都能达到同样的自动化水平。我国曾经引进过多台日立机组，例如首阳山300MW 机组，其控制系统就是采用低压透平油纯电调，用比较经济可靠的办法，完全达到了高压抗燃油纯电调的控制水平，用户反映十分满意。低压透平油纯电调技术的应用，可使制造成本和25/39运行维护费用大大降低。用于老机组改造时，所保留的油动机和液压油源是

50、汽轮机原有的液压调节系统中故障率最低的部分，因此，改为纯电调后，控制系统的可靠性大大提高，并取得了可观的经济效益。低压透平油纯电调的应用，关键在于电液转换难题的解决。和利时公司成功地应用了MOOG 公司新近推出的直接驱动式电液伺服阀，即DDV 阀，圆满地解决了电液转换的难题，为低压透平油纯电调的开发和应用开辟了广阔的前景。这种伺服阀的控制精度和动态响应特性均与MOOG 阀相当，抗污染能力和可靠性远高于 MOOG 阀，能适应透平油系统的一般清洁度水平。迄今为止，和利时应用的 DDV 阀已超过 200 套，装备了超过 100 套 DEH ；其中 60%用于低压透平油系统，40%用于高压抗燃油系统，

51、卡涩的例子一套也没再发生过。 DDV 阀的应用，不但解决了低压透平油纯电调电液转换问题，同时解决了高压抗燃油纯电调伺服阀卡涩问题，为DEH事业的发展作出了重要贡献。二、纯电调的基本概念一般而言， DEH 控制系统由两大部分组成，即控制器部分和执行器部分。控制器部分实现控制系统的控制策略；执行器部分执行控制器的控制结果，定位调节机构。汽轮机的液压调节系统的控制器，包括调速器、同步器、中间放大滑阀等部件，实现转速测量，偏差放大等控制策略，为液压控制器。油动机为执行器，接受控制器来的液压信号，定位调节阀位。汽轮机电液调节系统的控制器，为数字式DEH 控制器，实现转速调节、负荷控制、新汽压力控制及机炉

52、协调控制等多种控制策略，其输出的总阀位信号为电气量信号，该信号经过电液放大，驱动液压执行器，即油动机；也可直接驱动电液执行器，即电液伺服油动机，简称电液油动机，以定位相应的调节阀位。DEH控制器与电液油动机配合，组成纯电调。或者，DEH控制器通过电液放大器控制油动机，组成纯电调。26/39作为执行器，油动机应能接受三种信号的控制，即正常控制、快关控制和遮断控制。对液压油动机而言，正常控制时，由调节器来的液压信号通过中间放大滑阀，控制油动机，定位调节阀；当发生甩负荷时， OPC 系统控制超速限制滑阀或微分器，通过中间放大滑阀暂时快关各调门油动机，以限制机组转速动态飞升；当发生遮断时，保安系统通过

53、危急遮断器滑阀、中间放大滑阀，永久性地关闭各油动机，使机组停机。由此可见，液压调节系统的油动机具有正常控制，快关控制和遮断控制三个接口。不过，液压油动机的三个接口是通过中间放大滑阀联系在一起的，这使调节系统中各油动机只能按固定的关系协调动作，如果调节系统中只有一个油动机，便不存在多个油动机协调动作问题。电液调节系统中的油动机，也存在上述三个接口，当采用一个电液伺服阀控制多个油动机时，各油动机之间的关系就像液调系统一样，是固定的；当采用每个油动机由一个电液伺服阀控制时，三个接口便被赋予每个油动机，使每个油动机都能独立完成正常控制，快关和遮断三种任务，各个油动机的运行关系由阀门管理软件 为适应中小

54、型机组DEH 改造，开发低压透平油纯电调具有重要意义。200MW 及以下机组属于中小机组范围。2 由于纯电调控制系统的控制策略取决于计算机电子控制器，因此，除可变模式阀门管理外，低压透平油纯油调能实现高压抗燃油纯电调的全部功能。 3 实践中，阀门管理特性与凸轮配汽机相当，凸轮配汽机构的作用完全可以代替软件型可变模式阀门管理。附录 2外文翻译 ,29/39cent the high pressure anti- fuel pure electricity in harmony with low pressure deeply even oil pure electricity adjust tw

55、o major types.The high pressure anti- fuel is pure electricity to adjust is along with usher in the west house vapor rounds mechanism to build a technique but get into our country, as a result wide behavior know.The high pressure anti- fuel is pure electricity to adjust DEH and overcame tradition th

56、e liquid press blemish that regulate systems existence, ability adoption vivid of control strategy with orientation variety circulate work condition automation control of request, is orientation machine stove moderate control(CCS and auto generate electricity control(AGC to lay the foundation.Becaus

57、e the high pressure anti- fuel be pure electricity to adjust to have the above-mentioned characteristics, as a result drive extensive application at the 300 MW above large machine set of control system.In recent years, the high pressure anti- fuel pure electricity adjust a technique again drive expa

58、nsion to regulate of 200 MW machine set system reformation, receive better effect.But, the high pressure anti- fuel be pure electricity to adjust also existence some inborn shortage, influence arrive it of further expansion.Main place of the shortage is as follows:System structure complications, man

59、ufacturing cost Gao. To oiliness cleanness request very Gao, oil article demand continuously rebirth, circulate maintenance expenses Gao.Electricity liquid servovalve easy card Se, demand often have spare parts, increment circulate cost.Need a place type liquid to press an oil source out of the30/39

60、equipment, not only increment equipments expenses and circulate maintenance expenses, and safety not equal to the deeply even oil liquid press an oil source.The deeply even oil liquid press system and lubricate system total use an oil source, lord oil pump is drive by the principal axis, as long as