汽轮机调节系统

第六章汽轮机调节系统第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理第二节液压调节系统第三节中间再热式汽轮机的调节第四节调节系统的试验和调整第五节汽轮机功频电液调节第六节背压和抽汽式汽轮机的调节第一页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理在我国，电网系统容量大于3000MW时，电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz(转速波动±12r/min)。系统容量小于3000MW时，偏差值可以放宽到±0.5Hz(转速波动±30r/min)

一、概述1.自动调节的任务目前，电能还不能低成本、高效率储存，要求发电厂必须根据电力用户的需要及时改变电能的产量，以保证供电质量（电压和频率满足要求）。电力系统非正常状态下，供电频率允许偏差不超过±1.0Hz(转速波动±60r/min)。第二页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理转子上的力矩蒸汽主力矩发电机电磁阻力矩摩擦阻力矩转子运动方程相对很小，可以忽略机组的转速，即电网频率由转子运动的平衡方程确定第三页，共101页。①电网负载与功率平衡时：，如图a点，n=na如图b点达到新平衡，n=nb②电网负载减少，阻力矩特性线变为Me2如机组进汽量不变汽轮发电机组的自调节特性。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理力矩转速Mt1Me2Me1naanbb依靠机组的自调节特性，当外界负荷变化较大时，机组转速变化较大，不能满足供电频率、电压的要求。第四页，共101页。如图达到新平衡点c，n=nc调节系统感受转速变化，通过改变进汽量可以使机组发电功率与外界负荷适应，维持电网频率基本不变。③有自动调节系统，转速升高时，减小机组进汽量力矩转速Mt1Me2Me1naanbbMt2cnc第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理Me↓→n↑→G0↓→Mt↓(Mt1→Mt2)主力矩特性线变为Mt2，即汽轮机调节系统的任务：就是当外界电负荷改变，电网频率有一很小变化时，调节系统自动改变汽轮机的进汽量，使机组发出的电功率与外界电负荷相适应，且保证调节后机组转速的偏差不超过规定的范围。第五页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理2.直接调节和间接调节

（1）直接调节当外负荷变化，转子力矩平衡被打破后，转速感受机构（调速器）感知转速的变化，通过传递放大机构将信号放大，传给配汽执行机构，改变调门开度。o直接调节系统示意图和方框图转速感受机构传递放大机构配汽机构调节汽门由调速器本身直接带动，称为直接调节。调节汽门汽轮机调速器μn第六页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（2）间接调节系统反馈是刚性反馈。bac压力油回油_汽轮机调节汽门调速器油动机+反馈当外界负荷变化时，调节系统动作结束后，机组并不维持转速不变，不同的负荷对应不同的稳定转速，只是转速的变动较小，这种被调量调节前后不同的调节是有差调节。第七页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理如被调量调节前后保持一致，成为无差调节。采用弹性反馈可实现无差调节，不用于转速调节，用于供热汽轮机的调压系统，维持压力不变。3.有差调节与无差调节bac压力油回油无差调节系统示意图第八页，共101页。4.速度调节和功率调节根据汽轮机的转速单冲量来控制调节汽门的开度，为速度调节。根据汽轮机的转速和功率双冲量来控制调节汽门的开度，为功--频调节。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理UfP给定P-f关系UfUP汽轮发电机组油动机、调节汽门测速元件PI调节器测功元件功频电液转换器功率放大器功--频电液调节系统方框图第九页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理二、调节系统的静态特性（一）静态特性曲线及四方图稳定工况下，汽轮机功率和转速之间的关系，称为调节系统的静态特性。Pn△z△mP1P2配汽机构特性曲线传递特性曲线调速器特性曲线调节系统静态特性曲线调节系统的四方图油动机位移功率转速调速器位移第十页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（二）速度变动率汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差，与汽轮机额定转速之比，称为调节系统的速度变动率，或称为速度不等率，其表达式为：np速度变动率决定了静态特性曲线的倾斜程度δ大δ小p0第十一页，共101页。汽轮发电机组并网运行时，其转速等于电网频率，电网中所有发电机组输出功率的总和与所有负载消耗功率的总和平衡时，电网频率保持稳定。也就是说，电网频率（并网机组的转速）是由电网中所有机组共同调节的。单机运行并网运行速度变动率决定了外负荷变化时的转速变化量。速度变动率对机组运行的影响第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理npP2n2P1n1n’2单机运行npP2P1n1n2并网运行P’1P’2第十二页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理当外负荷变化时，并网机组的总功率与电负荷失衡，引起电网频率变化，并网机组按各自静态特性曲线改变功率，使电网频率变化等于总负荷变化，这个过程叫做一次调频。电网总负荷变化量在参加一次调频的各机组间如何分配？可见，在外负荷变化引起电网频率变化时，参加一次调频的机组按照各自速度变动率自动分配总负荷变化量。速度变动率小的机组，承担负荷变化大，一次调频能力强。速度变动率大的机组，承担负荷变化小，一次调频能力弱。P1n1nPnPn2P2P1’P2’△P2△P1δ1δ1δ2第十三页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理一般δ的范围为3%~6%。nPnp30003180甩全负荷后，机组转速稳态变化量3270nt30003180动态过程转速最大超调量一般为1.5倍的静态偏差3315机组超速保护动作转速(110-112)%n0不同性质机组对速度变动率δ的要求δ=7δ=6δ很小时，电网频率变化时，机组负荷变化很大，不安全。带基本负荷机组较大，一般为4%~6%；尖峰负荷机组较小3%~4%。不能太大或太小。第十四页，共101页。P△z△mn第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（三

）迟缓率调节系统，升速过程和降速过程各有一根静态线，不相重合，形成一条带，它表示该调节系统迟缓的程度，用调节系统的迟缓率表示。n1,n2表示在机组同一功率下的最高和最低转速，n0是汽轮机的额定转速。液压调节系统功频电液调节系统迟缓率越小越好。n1n2第十五页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理汽轮机单机运行，迟缓率引起机组转速变化。汽轮机并列运行，迟缓率引起机组的功率的晃动nPnPP0单机运行并网运行迟缓率对机组运行的影响第十六页，共101页。（四）同步器与二次调频一次调频结束后电网频率不合格怎么办？一次调频只能减缓电网频率的变化但不能保证频率在合格范围内。电网频率变化时，并列运行机组按照速度变动率自动分配负荷电网频率不变时，如何改变机组负荷？第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理措施：使用同步器平移特性曲线。单机运行，机组负荷变化，如何维持机组转速不变？第十七页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理P2n2n1电网负荷变化，平移静态特性曲线维持转速(频率)不变ab什么过程？bc什么过程？通过平移某些机组的静态特性曲线，增加或减小这些机组功率，以保证电网的正常频率，称为二次调频n1P1n2P2P1平移特性线，电网频率降低，机组负荷不变电网频率降低机组负荷增大abc负荷变频率变PnP1一次调频二次调频nPnP一次调频、二次调频的不同？第十八页，共101页。单机运行时，调整机组转速，对机组进行并网、解列操作并列运行时，分配各机组的负荷，机组转速不变或在电网频率超出合格范围时进行二次调频。同步器作用nPn1P1利用同步器，可以对机组进行并网、解列操作凡是能够平移调节系统静态特性曲线的装置称为同步器第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理P2n1P1nP单机运行并网运行第十九页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（五）汽轮机运行对调节系统静态特性的要求nP0（1）并列容易（2）低负荷时负荷变动较小（3）满负荷时不会过载连续，平滑，单调，沿功率增加方向向下倾斜；零负荷、低负荷及满负荷处较陡，中间区域较平坦合理的特性曲线的形状整体速度变动率在合格范围内，且保持一定的一次调频能力，中间段的最小局部速度变动率不得小于整体速度变化率的40％1.对特性曲线形状的要求第二十页，共101页。2.同步器的调节范围第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理原则一般为静态特性曲线空负荷对应的转速范围为(-5%~+7%)n0即(2850~3210)r/min（1）电网频率较低，蒸汽初参数较高，终参数较低时机组能并网空转运行；（2）电网频率较高，蒸汽初参数较低、终参数较高能满发。第二十一页，共101页。n第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理P(D)P=0(Dnl)(D0)PePe(D’0)P=0(D’nl)n2n1n00.07n00.05n032102850第二十二页，共101页。上节主要内容1.衡量调节系统静态特性的指标：速度变动率、迟缓率,速度变动律的合理范围，迟缓造成机组转速或功率的晃动。3.为了适应机组的运行要求，需要对调节系统静态特性曲线能平移（同步器？），同步器的调整范围及确定原则。2.调节系统静态特性曲线的合理形状。第二十三页，共101页。三、调节系统动态特性（一）基本概念（动态特性）汽轮机调节系统是由多个环节组成的复杂闭环系统，部件运动惯性、油流流动阻力和蒸汽中间容积等的存在，使得调节系统由一个稳定工况到另一稳定工况时经历着复杂的过渡过程。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理稳定过渡过程不稳定过渡过程feda无振荡的过渡过程b小幅振荡快速衰减的过渡过程c大幅振荡慢衰减过渡过程稳定过程d等幅振荡e发散振荡f飞升超速不稳定过程被调量随时间的变化关系第二十四页，共101页。

第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（二）调节系统动态特性的衡量指标及要求1.稳定性机组运行中，当受到扰动离开原来的稳定工况后，能很快地过渡到新的稳定工况，或扰动消失后能回复到原来的稳定工况，这样的调节系统是稳定的。稳定过渡过程不稳定过渡过程fed调节系统稳定性的判别，可由系统的传递函数按自动控制理论中系统稳定性的判据来分析、计算。调节系统是稳定的第二十五页，共101页。2.动态超调量对于汽轮机调节系统，调节过程中被调量转速的动态超调量σ可表示为为使机组甩负荷时，转子的转速飞升不致使超速保安器动作，甩负荷后的最高飞升转速应低于超速保安器整定的动作转速(110%~112%)n0。φmax取7%～9%，如δ=5%，有σ=40%～80%。为被调量最大动态相对值，maxf第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理3.静态偏差值转速调节系统中，有差调节系统的静态偏差值功率变化量什么工况出现这种情况？

动态超调量不能太大静态偏差不能太大第二十六页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理Δ为一个给定的转速微小偏差，为经时间T后的转速相对值。4.过渡过程调整时间T扰动作用于调节系统后，从响应扰动开始到被调量达到基本稳定所经历的时间称为过渡过程调整时间在汽轮机调节系统动态特性分析中，通常将允许偏差Δ取为静态偏差值的5％，即。过渡过程调整时间尽可能短，一般为数秒或数十秒，最长不应超过1min。5.振荡次数在调整时间T内被调量的振荡次数。明显的振荡不应超过2~3次。2△T7.5r/min振荡次数少（<2-3）过渡过程调整时间短<1min第二十七页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理（三）影响动态特性的一些主要因素1.调节对象对动态特性的影响衡量动态特性的指标有：

稳定性、动态超调量、静态偏差值、过渡过程调整时间、

振荡次数影响动态特性的因素：汽轮机甩负荷时的动态最大飞升转速调节对象，即汽轮机，对五个指标的影响，λ—甩负荷百分比；T1,T2—油动机的滞后时间和关闭时间；Ta--转子飞升时间常数；

Tv--蒸汽容积时间常数调节对象、调节系统对动态超调量、过渡过程调整时间和振荡次数有影响，主要影响动态超调量。第二十八页，共101页。转子时间常数Ta表示了转子的转动惯量与额定转矩的相对大小。转子的惯性相对愈小，转子时间常数越小，甩负荷后的最大飞升转速就愈高。机组容量越大，单位功率对应的机组转子质量越小，故大型机组的转子时间常数小于小型机组，一般中间再热机组的转子时间常数约为5～8s。Ta--转子飞升时间常数；第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理在额定转矩下，将汽轮发电机转子升到额定转速所用时间。定值第二十九页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理

Tv--蒸汽容积时间常数中间容积内蒸汽的做功能力与机组额定功率的比值Tv愈大，表明中间容积内蒸汽的做功能力愈强，机组甩负荷后，即使调节汽门全部关闭，各中间容积内的蒸汽继续膨胀做功，也会使机组转速继续飞升。设中压调节汽门和中压主汽门，减小中间容积的影响。第三十页，共101页。2.调节系统对动态特性的影响(1)速度变动率δδ大最高飞升转速和稳态值变大反馈大，可以减小动态超调量和振荡次数，缩短过渡过程的调整时间δ小最高飞升转速和稳态值较小动态超调量较大，振荡次数和调整时间增加，动态稳定性差第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理δ=0.02δ=0.04δ=0.06φ（%）τ（s）速度变动率对动态过程的影响第三十一页，共101页。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理(2)油动机时间常数Tm(3)迟缓率ε油动机的时间常数是错油门油口最大开度时，油动机活塞走完全行程所需的时间，表明油动机的动态关闭性能。油动机的时间常数愈大，油动机关闭需要的时间越长，转速飞升就愈大；过渡过程时间也越长；振荡次数增多。调节系统的迟缓率对动态特性是不利的。调节汽门关闭迟缓，超调量增大；对于原非周期过程，过程时间延长，动态偏差增大；对于周期过程，振荡加剧，甚至造成不稳定振荡。Tm=0.5sTm=0.2s第三十二页，共101页。（四）汽轮机的保护装置1.超速保护装置第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理2.轴向位移保护装置3.低油压保护装置4.安全防火装置5.低真空保护动作转速：（110～112）%n0第三十三页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节IPLPG锅炉高压缸中压缸凝汽器再热器主汽阀调节阀低压缸中压主汽阀中压调节阀过热器LP中间再热机组主再热蒸汽及旁路系统HP第三十四页，共101页。一、中间再热容积对调节系统的影响中间再热式汽轮机的特点必须采用单元制中间再热容积大(一)中、低压缸功率滞后PHPI+LPττ0P1P2

高压调门开大，高缸进汽量立即增大，由于存在庞大的中间再热容积，并不能使中压缸进汽立刻增加，而是滞留再热器，以提升再热器的蒸汽压力，使中低压缸的功率(2/3~3/4的总功率)缓慢增大，机组总功率受到延滞。

功率滞后，降低了中间再热机组一次调频能力。第三节中间再热式汽轮机的调节PHPI+L第三十五页，共101页。PI+LPττ0P1P2PH常用解决办法：(二)甩负荷时超速在甩全负荷工况下，再热器中贮存的大量蒸汽，进入中低压缸中继续膨胀作功，可使机组的飞升转速达额定转速的40％，严重危及着机组的运行安全。在中压缸前设置中压调节汽阀，在甩负荷时，让高、中压调节汽门同时关闭，防止中间再热容积蒸汽进入汽轮机膨胀做功，减小汽轮机的超速。第三节中间再热式汽轮机的调节高压调节汽门瞬时动态过调解决措施：第三十六页，共101页。P开度100%030%100%中压调节汽门高压调节汽门旁路高中压主汽门第三节中间再热式汽轮机的调节中压调节汽门调节规律：机组功率P≥30%，中压调节汽门全开，减少节流损失；机组功率P<30%，高、中压调节汽门一同启闭；甩全负荷时，中压调节汽门与高压调节汽门一同关闭，减少超速；甩部分负荷时，中压调节汽门与高压调节汽门一同关小，减少超速，然后中调门慢慢恢复到全开。开度100%0P(%)100908030abcde高中压调节汽门开启顺序甩负荷时高中压调节汽门关闭过程线第三十七页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节锅炉不投油稳燃的最低负荷≥30%~50%额度蒸发量，汽轮机空载汽耗量约为额定值的5％－8％，甚至更小。大部分锅炉再热器不允许干烧，因此考虑启动、甩负荷和停机不停炉时，再热器的保护问题，一般再热器运行中要求的最小冷却流量为14％的额定流量。设置旁路高压旁路（Ⅰ级旁路）低压旁路(Ⅱ级旁路)单级大旁路（Ⅲ级）3种旁路可根据需要组合在机组启、停过程中，通过操作高、低压旁路调节阀和中压调节汽门，控制再热蒸汽温度和再热器的冷却。在甩负荷时，由旁路系统控制锅炉过热器及再热器的压力，避免锅炉安全阀动作，使机组故障排除后尽快恢复运行。采用单元制对机炉匹配的要求旁路形式第三十八页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节IPLPG锅炉高压缸中压缸旁路阀和减温减压器凝汽器再热器主汽阀调节阀低压缸中压主汽阀中压调节阀过热器LP中间再热机组主再热蒸汽及旁路系统低压旁路大旁路HP高压旁路第三十九页，共101页。1.机跟炉二、机炉控制方式将调节信号先送给锅炉，先调整锅炉的燃烧，等锅炉出力改变使新蒸汽压力改变后，汽轮机根据新蒸汽压力再相应改变负荷。第三节中间再热式汽轮机的调节燃料调节阀功率压力功率调节器主蒸汽压力调节器调节阀汽轮机锅炉功率指令汽轮机跟随控制方式（定压运行）机响应时间：7~8s炉响应时间：100~250s可维持新汽压力稳定，但锅炉燃烧调整迟缓，机组功率调节迟滞。负荷适应差，一次调频性能不好。第四十页，共101页。功率功率调节器调节阀全开燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令汽轮机跟随控制方式（滑压运行）第三节中间再热式汽轮机的调节汽轮机滑压运行时，调节汽门全开，新汽压力随机组负荷增减。第四十一页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节2.炉跟机先将调节信号送给汽机，汽机根据功率调节信号增加（减小）负荷，相应蒸汽流量增大（减小），新汽压力降低（升高），锅炉根据流量、压力变化信号调节燃烧，以维持新汽压力不变。流量功率压力功率调节器主蒸汽压力调节器调节阀燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令锅炉跟随控制方式特点：可以暂时利用锅炉的储存能量以适应外界负荷的增加，如负荷增加较小，能实现快速相应，但在负荷变化较大时，由于锅炉燃烧调整延迟时间长，主蒸汽压力变化较大。第四十二页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节2.机炉协调将调节信号同时送给锅炉和汽机，一方面可利用锅炉蓄能使机组迅速增加功率；另一方面又可同时改变锅炉的出力，使新汽压力波动较小。功率偏差锅炉主指令主蒸汽压力给定功率压力锅炉控制调节阀燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令汽机控制机炉协调控制方式机炉综合控制器第四十三页，共101页。UfP给定P-f关系UfUP汽轮发电机组油动机、调节汽门测速元件PI调节器测功元件功频电液转换器功率放大器功--频电液调节系统方框图第五节汽轮机功频电液调节一、功--频电液调节原理优点：1.既可抗外扰，也可抗内扰(?)；2.迟缓率小，调节精度高（转速、功率控制精度高）。第四十四页，共101页。启动回路功率控制回路压力控制回路转速测量功率测量并网调频回路第四十五页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节1、启动工况目标转速低于3000r/min转时，启动PID输出低于主PID，启动回路起作用，根据给定的升速率升到目标转速；目标转速等于3000r/min转时，启动PID和主PID同时起作用，可由主回路控制进行并网操作；目标转速升到102%n0(3060r/min)时，启动PID输出大于主PID输出，通过低选主PID起作用，启动PID自动退出，实现从启动工况到正常运行工况的无扰动平滑转移。第四十六页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节2、并网带负荷、调频工况并网后，通过功率给定P*增加负荷。功率给定要经过功率变化限制器、功率限幅器、机组允许最大功率的修正。目标转速等于3000r/min转时，机组由主PID控制，可进行并网操作。由频差放大器和主PID控制汽门开度，调节机组转速，使机组世纪转速与给定转速相等，机组并网；并网正常运行的机组，机组功率的变化取决于其静态特性。有三种静态特性可选择：△p△f(a)过原点的直线△p△f(b)有限幅的特性线△p△f(c)有死区的特性线并网时用调频用带基本负荷第四十七页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节3、调压工况当主蒸汽压力p0在给定范围内，PI保持最大饱和输出，通过低选，机组由主PID控制，汽压控制回路不起作用。当主蒸汽压力p0降低较多时，PI使调门关小，减小机组进汽，维持压力变动在允许范围。实际运行中，主蒸汽压力p0降低较多，一般是锅炉发生故障或负荷增加过快，在这些情况下，不是根据机组负荷去调节锅炉汽量，而是根据锅炉可供汽量去调节机组功率，以保持机组的主蒸汽压力不变。第四十八页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节二、电液调节系统主要部件1、磁阻发送器根据齿轮通过磁阻发送器时，磁通量变化测量转速。2、功率变送器将发电机出线电压经电压互感器转换成电流信号，沿1、2方向通入霍尔元件；让发电机电流经电流互感器产生一垂直于霍尔元件平面的磁场。则在3、4方向产生一霍尔电动势，该电动势正比于发电机电压与电流的乘积。可实现发电机功率测量。第四十九页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节3、电液转换器、快速卸荷阀电液转换器快速卸荷阀第五十页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节三、机械超速保护装置第五十一页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节第五十二页，共101页。上节主要内容回顾功频电液调节系统的基本原理及优点功频电液调节系统的主要部件工作原理磁阻发送器功率变送器电液转换器快速卸荷阀超速遮断机构缩短油动机的关闭时间，减小转速飞升将电信号转换为液压信号，控制油动机测量汽轮发电机组输出功率测量汽轮发电机组转速机组超速时，泄去保护油压，保护机组，停机第五十三页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节四、功频电液调节系统的反调现象与消除优点：既可抗外扰，也可抗内扰；

迟缓率小，调节精度高。1.反调现象及原因在系统调节动态过程中，当发电机功率因电力系统的变化而突然改变时，发电机的输出功率瞬时突然增大（或减小），但由于转子惯性的影响，其转速在瞬时却变化很小（基本不变）。在两路调节信号中，功率信号的反应快于转速信号。调节系统首先根据功率信号的变化对机组进行调节。UfP给定P-f关系UfUP汽轮发电机组油动机、调节汽门测速元件PI调节器测功元件功频电液转换器功率放大器第五十四页，共101页。瞬时调节结果：给定关系n(3000r/min）→p(300MW)正常的调节：第五节汽轮机功频电液调节由于转子转速变化反应慢，功率变化反应快，其瞬时调节结果p↑

(305MW)，n不变(3000r/min）→转速不变，功率大于给定，关小调门。△f△p与要求的调节方向相反，这种现象称反调。反调现象的影响：电网频率波动，大甩负荷转速飞升值高、甚至超速负荷↑→n↓(2990r/min）→开大调门→p↑第五十五页，共101页。2.反调现象消除第五节汽轮机功频电液调节反调现象产生的原因：功率信号反应快于转速信号消除反调措施：1.增加转速微分信号，即加速度信号2.增加功率延迟信号3.增加负的功率微分信号4.增加电网故障逻辑判断不可过大，干扰信号对系统产生影响甩负荷还是电网故障暂时失去负荷不可过大，否则产生过调合成初始功率信号小，随着微分信号逐渐消失，静输出功率信号渐大，与转速信号同步？第五十六页，共101页。第五节汽轮机功频电液调节五、功频电液调节系统的油系统油压范围12.42～14.484MPa过压保护15.86～16.21MPa第五十七页，共101页。第五十八页，共101页。第五十九页，共101页。DEH系统是Digital-Electric-HydraulicControlSystem的简写。目前普遍采用的是以DCS（DistributedControlSystem，分散控制系统）为基础的DEH系统，它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增/减进行监视、操作、控制、保护等功能，以及数字处理和CRT显示功能。其信号传递大致如下：DEH控制器→电液伺服执行机构→油动机→调节阀、主汽门第二节数字电液控制（DEH）系统概述DEH简图DEH工程师站和控制柜DEH界面第六十页，共101页。功率P开度100%0%30%100%中压调节汽门高压调节汽门旁路高中压主汽门第六十一页，共101页。DEH由电子控制器和EH供油系统组成一、电子控制器ElectronicController⑴电子控制器的作用电子控制器是混合式控制系统，由数字系统和模拟系统组成。数字系统完成输入信息的处理、检查、设定值的计算处理和控制运算。其输出通过模拟系统来设置模拟量的阀位讯号。由阀位讯号经电液伺服执行机构来控制主汽门和调节汽门。

uA/DD/A数字系统模拟系统电液转换（阀位信号）执行器控制器主汽门调节汽门第三节DEH系统的组成第三节DEH系统的组成第六十二页，共101页。⑵电子控制器的组成电子控制器由①硬件②数字系统③模拟系统组成.1.硬件DEH控制柜01：基本控制模拟量、开关量、输入输出02：阀门控制柜03（04）：汽机自动控制（寿命）柜05：UPS电源柜操作站显示盘操作盘A.B.第三节DEH系统的组成第六十三页，共101页。DEH控制柜基本控制调试终端图象站PC机：管理CRT和打印机CRT、打印机C.ATC调试终端D.第三节DEH系统的组成第六十四页，共101页。2.数字系统硬件基本控制计算机ATC控制计算机数据采集、通讯、操作系统双机容错输入输出接口基本管理部分基本控制部分ATC部分软件第三节DEH系统的组成第六十五页，共101页。3.模拟系统(A)数模转换器：将数字系统产生的阀门控制数字信号转换成模拟量信号，再送至阀门伺服回路。(B)手操设备系统：当DEH的计算机系统发生故障时，运行人员可通过手操系统来实现对机组的控制，因此计算机可进行“在线”检修和维护，不影响机组的正常运行。手操系统主要接受以下信号：①操作台来的阀位操作信号。当运行人员按操作盘上加（减）负荷（转速）时，就有一个信号手操可逆计数器，使它向增大（减小）方向记数。记数器输出的记数值通过数模转换器向阀门伺服回路送去一个模拟信号，使阀门开大（关小）.第三节DEH系统的组成第六十六页，共101页。②主汽门压力控制器来减负荷信号：在模拟系统中也有一个主汽门压力控制器，它是在DEH系统切换到手操时实现对主汽门压力控制的。当主汽门压力模拟量信号低于某一给定值时，它就向可逆计数器发出减负荷信号，使之向减小方向记数以便关小调节阀门，直至主汽门压力恢复到给定值或调节门开度达到全量程的29%为止。③跳闸减负荷信号：一是出现电气主开关跳闸时，就有一减负荷信号送到手操可逆计数器，使之向减小方向记数以关闭调节阀。第三节DEH系统的组成第六十七页，共101页。④返回信号（RUNBACK）：同数字系统一样，在模拟系统中也有模拟的返回功能，在必要时，为保护机组而实行快速减负荷。手操可逆计数器一旦接受返回信号就能向减小方向记数使调节门关小。⑤数字系统来的输出跟踪信号：当DEH处于自动方式时，数字系统的输出通过数模转换器得到一个模拟量的阀门开度要求信号，在送往阀门伺服回路的同时，也送到手操可逆计数器，使手操系统输出的阀门开度要求信号跟踪数字系统的输出，DEH系统在自动切换到手动时是无扰动的。第三节DEH系统的组成第六十八页，共101页。(C)阀门伺服回路的电气接口：汽机的主汽门和调节阀门都是由液压来开启或关闭的，而阀门伺服回路所接受的是数模转换器输出的模拟电气信号。因此，在伺服回路中必须有：

①将阀门开度的模拟电气信号转换成液压信号的电液转换装置。

②将阀门开度的机械位移信号转换成电气信号的装置。

③为实现某些保护功能，伺服系统中必须有能实现阀门快速关闭的装置。

第三节DEH系统的组成第六十九页，共101页。数模转换器来的阀门开度要求信号和阀位反馈信号比较后，其偏差经伺服放大后送入伺服阀，该伺服阀起到电液转换器的功能。它根据输入信号的极性去开启或关闭调节阀门（主汽门）。在油动机上装有一个位移差动变送器（LVDT），它根据油动机活塞的移动位置（阀门开度）产生一个阀位电气信号作为阀位反馈信号送至伺服系统的输入端.(D)超速保护控制器（OPC）：由三部分组成：

中压调节阀门快关作用（甩部分负荷保护）CIV；负荷下跌预测功能LDA（甩全负荷保护）；超速控制功能（超速保护）。第三节DEH系统的组成第七十页，共101页。二、EH系统部分----EH供油系统提供高压抗燃油，驱动伺服执行机构。具体内容将在以后介绍。⑴EH系统部分-----执行机构

配汽机构包括两台高压主汽门、六台高压调节汽门和两台再热主汽门、二台再热调节汽门。各个蒸汽阀位置是由各自的伺服执行机构控制的。在执行机构中，油缸和弹簧组成油动机，高压抗燃油可使油缸打开蒸汽阀门，而弹簧用来关闭蒸汽阀门。开关型执行机构：中压主汽门。控制型执行机构：高压主汽门、高、中压调节汽门。第三节DEH系统的组成第七十一页，共101页。⑵EH系统部分-----危急遮断系统1、自动停机危急遮断系统（AST）：包括危急跳闸ETS、机械超速和手动停机（110--113%）。

ETS监视的指标：转速、推力轴承磨损、润滑油压低、EH油压低、低真空、DEH失电、MFT、发电机主保护、机组振动。任一指标超限，均发出警报以至停机。2、OPC系统；3、危急遮断控制块及电磁阀：四个AST、二个OPC电磁阀，正常时带电关闭。另有2个单向阀。4、试验组件：装在前轴承座边上，监视EH油压和试验各压力开关。第三节DEH系统的组成第七十二页，共101页。一、运行方式：OperationTypeDEH可在下列任何一种方式下运行，相邻两状态方式间可无扰动切换。二级手动

一级手动操作员自动ATC⑴、二级手动：最低级，仅作备用，系统全部由常规的模拟部件组成。⑵、一级手动：开环运行方式。操作员在操作盘上按键控制阀门开度，各按钮之间有逻辑互锁，此方式作为自动方式的备用。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十三页，共101页。⑶、操作员自动方式：是最基本的运行方式，用这种方式可实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，并具有各种保护功能。该方式设有完全相同的A和B双机系统，两机容错，具有跟踪和自动切换功能，也可以强迫切换。在该方式下，目标转速和目标负荷及其速率，均由操作员自定。⑷、ATC运行方式：基于操作员之上。目标转速、负荷、升速率和升负荷率均来自内部计算设备或外部设备。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十四页，共101页。二、系统功能TheSystem’sFunction⑴、汽轮机自动程序控制（ATC）⑵、汽轮机的负荷自动调节⑶、汽轮机的自动保护功能⑷、机组和DEH系统的监控功能第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十五页，共101页。⑴.汽轮机的自动程序控制操作员通过一个单独按钮就能使机组从盘车转速升到同步转速，同时尽可能降低启停过程的热应力，使启动机组和机组加负荷所需的时间最少。DEH调节系统的自动程序控制，是通过状态监测，计算转子热应力，并在机组应力允许范围内，优化启停过程。用最大的速率和最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。ATC允许机组有冷态和热态启动两种方式。冷态启动从盘车、升速、并网到带负荷。其间各操作、阀门切换全由计算机控制。在非启停过程中，还可以实现ATC监督。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十六页，共101页。⑵.汽轮机的负荷自动调节功能在负荷控制阶段，有以下功能：1、有转速控制回路和负荷控制回路。2、根据要求，可选择参与一次调频或带基本负荷。3、负荷上下限和升降负荷率有运行人员调整设置。4、迅速、自动冲过临界转速。5、有调节级压力反馈和电功率反馈回路，可在负荷大于10%时由运行人员选择是否投入。6、适应冷、热、温态启动。7、可选择定压运行或滑压运行方式。定压时有阀门管理功能：单阀、顺序阀。保证获得最大效率。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十七页，共101页。8、适应电厂的炉跟机、机跟炉、机炉协调等运行方式。9、有与自动同期装置的接口，能接受从CCS协调控制系统、电厂调度装置和运行人员操作盘来的目标负荷指令，自动控制汽轮机出力。10、对控制系统所有的重要模拟量进行3选2处理，对重要开关量进行2选，对操作员输入命令按预定的规则进行检查。11、阀门试验：操作人员通过按钮自动对高中压缸主汽门、调节门进行全行程阀门试验。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十八页，共101页。⑶汽轮机的自动保护功能DEH的保护系统有如下三种保护功能：1、超速保护（OPC）2、危急遮断控制（ETS）3、机械超速保护和手动脱扣第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第七十九页，共101页。⑴自动保护功能----危急遮断控制（ETS）该保护是在ETS系统检测到机组超速达到110%n0或其它安全指标达到安全界限后，通过AST电磁阀关闭所有的主汽门和调节汽门，实行紧急停机。⑵自动保护功能----超速保护（OPC）1、甩全负荷超速保护：因油开关跳闸，迅速关闭调门，延迟一段时间后再开启调门，维持汽机空转，保证汽机迅速再并网。2、甩部分负荷保护：当电网中某一相发生接地故障，引起发电机功率突降，从而使汽机实发功率与发电机功率不匹配，为维持电网稳定，保护电网系统，迅速将中压调门快关一下，然后再开启，维持正常运行。3、超速保护：当110%n0>n>103%n0时，迅速将高、中压调节阀关闭。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第八十页，共101页。⑶自动保护功能----机械超速保护和手动脱扣前者属于超速的多重保护，即当转速高于110%n0时实行紧急停机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机，以保障设备和人身安全。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第八十一页，共101页。⑷机组和DEH系统的监控功能该系统在启停和运行过程中对机组和DEH装置两部分运行状况进行监督。内容包括：操作按钮状态指示和CRT画面（16个）状态指示。其中对DEH监控的内容包括：重要通道、电源和内部程序的运行情况等；CRT画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势和故障自动显示、记录打印等。该系统给操作员提供机组运行状态及操作指导。第四节DEH系统功能(FunctionofDEH)第八十二页，共101页。1.什么是汽轮机的一次调频？2.静态特性线有什么要求？为什么？3.什么是迟缓率？什么是速度变动率？4.什么是中间再热机组的调节滞后现象？如何进行汽轮机“过调”？5.什么是调门的快开、快关？6.频差特性线的作用有哪些？7.机组启动过程中，阀门是如何进行切换的？8.DEH系统的主要组成部分、主要特点及主要功能有哪些？9.电液转换器的主要作用是什么？第六章作业第八十三页，共101页。DEH简图第八十四页，共101页。DEH工程师站和控制柜第八十五页，共101页。DEH控制柜第八十六页，共101页。DEH控制界面第八十七页，共101页。直接调节示意图和方框图(a)示意图(b)方框图1-调速器；2-杠杆；3-调节汽门；φ-转速；μ-调节气门开度第八十八页，共101页。间接调节示意图和方框图(a)示意图(b)方框图1-调速器；2-杠杆；3-油动机；4-调节汽门；5-错油门第八十九页，共101页。油动机的原理图(a)双侧进油油动机(b)单侧进油油动机第九十页，共101页。机械液压调节系统第九十一页，共101页。各种可能的过渡过程a.非周期过程；b.微振的过渡过程；c.震荡的过渡过程第九十二页，共101页。汽轮机调节保护系统原理性框图第九十三页，共101页。汽轮机模拟电液调节系统框图第九十四页，共101页。第三节中间再热式汽轮机的调节二、采用单元制的影响为什么中间再热机组必须采用单元制？再热器压力随机组负荷变化而变化，不同机组的再热器间不能连通为保证锅炉正常运行，必须使新汽流量与流