DEH控制系统-基础

1.自动检测系统：为了监视汽轮机的运行状况，在汽轮机上设置了各种检测仪表，以监视其主要运行参数。仪表功能：指示、记录、报警等，与计算机配合可以实现趋势预测、事故追忆、效率计算等功能。检测内容：机组功率、蒸汽压力温度、转速、应力、振动等。检测系统：热工仪表、TSI、DAS系统等。汽轮机控制的基本内容2.自动控制系统：为保证汽轮机的安全，保证供电质量，必须对汽轮机设计自动控制系统，主要为转速控制系统（汽轮机控制系统），另外有汽封汽压控制、凝汽器水位控制、旁路控制系统等。3.自动保护系统：为了保证汽轮机的安全运行，必须设置各种保护装置。当参数越限时及时动作，发出警报，提醒运行人员注意采取措施，避免事故扩大，或自动停机。4.程序控制系统又称为汽轮机自启停控制系统。ATC汽轮机控制的基本概念汽轮机自动控制：就是利用自动控制装置自动地对汽轮机进行控制，以保证汽轮机的安全运行并随时满足用户对所发出的电能的质和量的要求。量即汽轮机的负荷，质为电能的频率和电压。这些都与汽轮机的转速有关，因此汽轮机控制系统常称为转速控制系统。控制任务：首先要保证汽轮机的安全运行，其次是适应外负荷的需要(维持负荷或维持汽压），再次是维持电网周波不变，即维持汽轮机的转速不变。汽轮机的控制要求：2.异常时具有自我保护功能1.满足静特性要求，动态过程不偏离静特性线太远。汽轮发电机组的功率与汽轮机的进汽参数、排汽压力、进汽量有关。若进汽参数和排汽压力均保持不变，则机组功率基本上与汽轮机的进汽量成正比，当外负荷增大时，汽轮机的进汽量应增大，反之亦然。否则将引起汽轮机转速的变化，进而引起电网频率波动。若不加以控制，汽机将在另一转速下运行，这将影响电能质量，因此，必须根据转速偏差调节进汽量，以适应外界负荷的需求。汽轮机控制的基本原理：调节进汽量或改变进汽参数满足负荷要求，维持转速。转速是汽轮机发出的功率与外界负荷需求是否平衡的体现。转速与频率的关系为：n×z=f×60汽轮机控制系统的类型：无差系统：适用于单机运行机组，即一台汽轮机组单独向用户供电。根据自动控制原理可采用无差系统，即控制过程结束后，汽轮机的功率与负荷相等，转速为额定值。无差系统不利于并网运行。有差系统：适用于并列运行机组，即多台汽轮发电机组联成电网向用户供电。此时每台机组根据自身的静态特性自动承担负荷维持电网频率（一次调频，有差），即控制过程结束后，汽轮机的功率与负荷相等，转速与额定值有少许偏差。有差系统利于并网运行。1.静特性：汽轮机配置了调速系统后，在稳定状态下，汽轮机功率和转速之间的关系。ABCD静特性线特点：1、低负荷阶段斜率大，有利于提高空载时的稳定性，便于暖机和并网；2、在额定负荷附近斜率大，可使机组在经济工况附近运行。3、特性线不应有突变点，以免运行不稳。几个基本概念：2.不等率：理想静特性线的斜率。即：

δ=Δn/n0*100%不等率一般在3%~6%之间，带基本负荷机组的不等率相对大些。不等率小，调频能力强，静特性线平坦，但太小易使系统不稳。一般转速不等率应设计成连续可调，即按运行情况选择。3.迟缓率：由于调节系统各部件间的连接部分存在着间隙和摩擦力及错油门重叠度等原因，使机组在增减负荷过程中，静特性线不重合，中间存在不灵敏区，不灵敏区的转速差和额定转速之比，为迟缓率ε。4.一次调频与二次调频：一次调频即并列运行于电网中的机组在外界负荷变化时，根据自身静特性的要求自动改变负荷以维持电网频率的过程。该过程为有差，再通过调频机组进行二次调频，即利用同步器平移静特性线或通过电调系统改变目标负荷的方法进行调频，即用调频机组承担变动负荷。5.同步器：用于平移静特性线的装置，对于单机运行机组，用于改变转速，汽轮机功率取决于外负荷。对于并列运行机组，用于改变负荷。并列于电网中的机组具有共同的转速即电网频率，其调节系统也相互牵制，分配给各台机组的负荷取决于自身的静态特性，而电网频率由所有机组综合工作的结果。汽轮机功率调节方法

1、节流调节（单阀控制）2、喷嘴调节（多阀控制）3、旁通调节（辅助调节）1、节流调节特点：主汽阀全开，调节阀调节，全周进汽，满负荷时效率高，低负荷时效率低。原理图2、喷嘴调节特点：主汽阀全开，节流阀逐次开启，每个节流阀独立地和一部分喷嘴相通。调节作用只在一个节流阀中进行，调节效率高。原理图特点：在汽轮机超出经济负荷工况下运行时，采用将新蒸汽绕过前几级，旁通到中间级去做功，由于中间级流通面积大，故能增大流量，提高效率。3、旁通调节

即数字电液控制系统，DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem），是以数字电子控制器（计算机）和EH液压油系统相结合的新型汽轮机功频电液控制系统。它可同时接受转速偏差和功率偏差信号，具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增/减、参与电网调频等进行监视、操作、控制、保护以及数字处理和CRT显示等功能的完善的控制系统。DEH系统可单独做，也可采用是以DCS为基础的系统。DEH控制系统一、DEH系统的构成DEH系统由被控对象、CRT图像站、数字控制器及EH油系统构成。图15-2为DEH系统的被控对象示意图。由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门(TV)和高压调节阀门(GV)进入高压缸，高压缸的排汽经再热器再热后，通过中压主汽门中压主气门(RSV)和中压调节阀门(IV)进人中、低压缸，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到保护机组的作用。图DEH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、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(如油开关状态、金属温度、振动等)和被控量(转速，发电机功率、调节级压力等)进行转换、隔离、放大等处理后送入主控制器。在主控制器内部，一方面对外部命令和机组状态量进行处理后，送CRT显示屏、打印机等，将系统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；遥控，操作员自动，手动，ATC手动同期，自动同期旁路方式OPC方式设定值实际值旁路投入/切除暂停/进行遥控目标反馈回路功率回路压力回路调频回路顺序阀/单阀，调门/主门控制阀门方式限制器阀位限制高负荷限制低负荷限制主汽压限制遥控主汽压限制阀门开度汽机已遮断，已复位控制方式EH油系统由高压抗燃油供油系统(EH供油系统)、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，电液转换执行机构将DEH控制器来的控制信号转换成EH油压信号，直接操纵各个蒸汽阀门(高、中压主汽门和调节阀)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。

另一方面，在CRT操作站将运行人员输入或者是外部输入的增、减机组速度／负荷的命令变成机组所能接受的指令，经现时刻的被控量的校正(如频率校正、发电机功率校正、调节级压力校正)后，形成相应的控制量。该控制量经输出通道校正、D／A转换、比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(或负荷)控制。

位于集控室内的CRT图像站由CRT显示器、工业用PC机、打印机、操作盘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命令(如目标转速／负荷、变化率)、运行方式、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，从中获得机组的状态信息并进行监视。(一)实现机组的自动启停(ATC)(二)实现机组的负荷自动控制(三)实现汽轮发电机组的自动监视与控制(四)实现汽轮发电机组的自动保护(五)手动控制，无扰切换、冗余切换及其他二、DEH系统的主要功能

该功能又称为自动汽轮机控制，是汽轮机的启动方式之一。即当汽轮机具备启动条件后，操作人员只要按动一个专用按钮，就能够使汽轮机从盘车转速升到同步转速，同时尽可能降低启动过程的热应力，使启动过程和机组升负荷的时间最短以降低启动费用，提高效益。(一)实现机组的自动启停(ATC)(二)实现机组的基本控制功能

汽轮机的基本控制功能，包括启动阶段和负荷控制阶段，启动阶段即为单机运行时的转速控制，并列运行时的负荷控制包括一次调频、二次调频、主汽压力控制、负荷变化率限制、自动并网、阀门管理等。即目标转速、升速率及升负荷率均由运行人员通过键盘设定，实现转速与负荷的闭环控制。机组并网后带上5％P0的初始负荷，如果机组是冷态启动，则由高压调节阀门控制机组的升／降负荷；如果是热态启动，中压调节阀门参与高压调节阀门的负荷控制，在机组负荷大于35％的额定负荷以后，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。(三)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由ATC（AutomationTubineControl）软件包完成，它由两个任务程序和16个子程序组成。在操作盘上设有四个带灯PUSH／PULL按钮：ATC切除、ATC监视、ATC进行、ATC启动，用来确定ATC状态。(四)实现汽轮发电机组的自动保护1．OPC超速保护控制器2．危急遮断控制装置(ETS)3．机械超速和手动脱扣1．OPC超速保护控制器OPC（OverspeedProtectionController)

超速保护控制器由中压调节阀门快关功能(CIV)、负荷下跌预测功能(LDA)和超速控制功能三部分组成。CIV是在电力系统故障、出现部分甩负荷时，快关中压调节阀门、延迟0.3～1s后再开启，以便在部分甩负荷瞬间维护电力系统稳定；LDA是在发电机主开关跳闸而汽轮机仍带有30％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急保安器动作；

超速控制功能是当机组在非OPC测试情况下出现转速高于103％额定转速时，将高、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的蒸汽排出。上述三项功能是通过超速保护控制器、控制OPC电磁阀释放OPC母管油压实现的。2．危急遮断控制装置(ETS)

在300MW及以上机组上都设有危急遮断控制系统（EmregencyTripSystem),简称ETS，用来监视下述参数；凝汽器真空低、轴承油压低、推力轴承磨损、EH油压低、机组110％超速，及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ATC电磁阀失电，释放自动。停机跳闸母管压力油——泄掉油动机的压力油，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。3．机械超速和手动脱扣

当机组转速超过110％的额定值时，或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压，实现紧急停机。三、DEH系统的工作方式

1.操作员自动方式(OA)

4.遥控方式或远方控制方式(REMOTE)

5.手动控制方式3.自动同步控制方式(AS)2.自动汽轮机控制方式(ATC)操作员自动手动ATC遥控自动同期投入，切除

1.操作员自动方式(OA)

OA方式是DEH系统的基本运行方式。在机组第一次启动时，指定使用OA方式。在该方式下，不论机组是处于转速控制还是负荷控制下，DEH系统均根据操作员在操作台上设定的转速(或负荷)目标值以及升速率等来控制机组升速(或带负荷)。在机组运行的各个阶段，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

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。

2.自动汽轮机控制方式(ATC)

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ATC方式时，若机组处于速度控制下，ATC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；处于负荷控制下，由操作员给定目标值后，ATC程序监控汽轮发电机组运行报警和跳闸情况的同时