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1、1,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式 一、DEH控制系统的组成 二、DEH控制系统的基本功能 三、DEH控制系统的运行方式 6.2 DEH系统的转速和负荷控制 一、DEH设定值形成回路 二、DEH系统的转速控制 三、DEH系统的负荷控制 四、DEH的控制过程小结,2,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式一、DEH控制系统的组成 1)机组参数的测量。监视参数与控制参数。2)数字控制器。接受机组的转速、调节级压力和发电机功率等信号，以及协调控制、自动同期、运行人员操作指令等信号，经计算机综合处理后，
2、输出阀门的位置控制信号。3)液压部分。包括高压抗燃油液压控制系统和低压润滑油系统两部分。这两个系统是完全独立的，中间通过隔膜阀使这两个系统的跳闸母管相连。EH油系统提供高压油源。4)电液转换器。阀门位置指令信号经过伺服放大器放大后，在电液转换器(伺服阀)中将电信号转换成液压信号，使伺服阀中的滑阀移动，并将液压信号放大后去控制高压油动机。当紧急事故(如真空低、轴承油压低、推力轴承磨损、电调EH油压低、超速、操作跳闸信号等)发生时，由自动保护系统动作AST电磁阀，快速泄放高压抗燃油，使主汽门和调节汽门迅速关闭，达到自动保护汽轮发电机组的目的。,3,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6
3、.1 DEH的组成、功能与运行方式二、DEH控制系统的基本功能1）汽轮机的自动控制(OA,auto)转速控制和负荷控制，转速控制精度达1转分，功率控制精度2MW(在蒸汽参数稳定的条件下)。参与一次调频(SPI)。能适应冷态、温态、热态启动。冷态启动TV控制，TV向GV切换高压调门控制；热态启动时，可先采用IV冲转，进行IVTV阀切换，TVGV阀切换直到额定转速。具有阀门管理功能，能根据需要进行单阀或顺序阀控制。机组启动或工况变化过程中采用单阀(节流调节，全周进汽)，稳定工况下采用多阀顺序控制(喷嘴调节，部分进汽)。这样，前者可以减少汽轮机的热偏差和热应力，后者可以减少阀门的节流损失，提高机组的
4、运行效率。具有与自动同期装置和CCS的接口，能由外部信号来设定目标转速和目标负荷指令，自动地控制汽轮发电机的转速和出力。,4,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式二、DEH控制系统的基本功能2）汽轮机超速保护(OPC)甩全负荷保护。发电机外部故障解列，DEH迅速关闭高中压调节阀,防止汽轮机超速,经延时,转速下降到小于103额定转速时,再开启调节阀,维持机组空转以利于故障消除后汽轮机能迅速重新并网。-解列 甩部分负荷保护。当电网故障切除部分输电线路、或其它原因使发电机的输出功率突降时,机械功率大于电磁功率,为维持发电机和电网的稳定,迅速将中压调节阀
5、关闭,经0.3-1.0秒后再重新打开,动态减小汽轮机输出功率,以避免发电机失步。-单相接地、双回线一回跳 超速保护。有103超速保护和110超速保护两种。当汽轮机转速超过103额定转速即3090转分时，OPC电磁阀动作，迅速关闭高、中压调节阀。当汽轮机转速超过3300转分时，AST电磁阀动作，将所有的主汽阀、调节汽阀关闭，进行紧急停机，防止汽轮机损伤。,5,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式二、DEH控制系统的基本功能3）汽轮机状态监4）汽轮机的自启停(ATC)(1）ATC启动当操作人员选择ATC启动后，就能使汽轮机从盘车转速自动升至同步转速。
6、(2)ATC负荷控制 ATC管理。ATC进行机组状态监视,运行人员完成对机组的控制.ATC控制。由ATC程序确定汽轮机的负荷变化率，以保持系统各种变量如金属膨胀、转子热应力、轴承振动等在其允许运行范围这内。,6,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式 三、DEH控制系统的运行方式1、操作员自动 操作员自动，或“全自动”，用字母“OA”或“AUTO”表示，是DEH系统的基本运行方式。在该方式下，可作如下控制操作：汽轮机升速期间,可以确定或修改汽机的升速率和转速目标值。可进行主汽门控制（TC）到高压调门控制（GC）的切换。热态启动时,可进行从中压缸启动
7、(IC)到主汽门控制的切换。机组接近同步转速时,可投入自动同步（AS）为并网作准备。机组并网运行时,运行人员可设定升负荷率及负荷的目标值。可根据运行情况确定是否投入功率反馈回路（MWI）和调节级压力回路（IPI）。并网后可投入转速控制回路(SPI),使机组参与电网一次调频。可投运遥控操作（REMOTE），实现机组协调控制。机组负荷达到一定数值后,运行人员可投入主汽压控制TPC。可进行单阀与顺序的切换。,7,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.1 DEH的组成、功能与运行方式 三、DEH控制系统的运行方式1、操作员自动 2、汽轮机自启动ATC ATC程序根据机组运行需要，能自动完
8、成：变更转速；改变升速率；产生转速保持；改变负荷变化率；产生负荷保持。3、自动同步AS 自动同步是一种特殊的遥控方式，即由电气遥控汽轮机转速。4、遥控-协调控制 遥控一协调控制是DEH装置的主要控制方式之一.遥控是一个相对的概念，一般指由一个系统发出的指令控制另一个系统的被调量参数。,8,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.2 DEH系统的转速和负荷控制一、DEH设定值形成回路1.设定值的概念 将运行人员输入的转速和负荷的目标值转化为机组可以接受的设定值。“可接受”包括两层含义,一是设定值的大小,要求机组承担的负荷水平必须是机组所能承受的。二是设定值变化速率,机组的升速率和升负
9、荷率都必须受机组热应力等条件的限制。2.设定值形成回路的主要工作 首先，将阶跃变化的目标值转化成以一定速率变化的设定值。其次，在机组升速和升负荷过程中,根据机组运行情况,随时暂停升速和升负荷过程，进行转速保持或负荷保持。第三，机组运行过程出现某些局部缺陷，需要限制机组负荷或减少出力,如RB。,9,AS时，电气增减脉冲直接修改设定值,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,6.2 DEH系统的转速和负荷控制一、DEH设定值形成回路3、转速设定值的形成1）运行人员设定转速设定值2）ATC系统设定转速设定值3）自动同步系统(AS)修改转速设定值,运行人员输入nd和R,进行灯亮,保持灯灭时,计
10、数器以速度R,以nd为目标计数形成设定值 no。,ATC方式时ATC程序给出目标值nd和升速率，并与运行人员输入比较，选小的为R计数器以速度R,以nd为目标计数形成设定值 no。,10,发生RB时,以设定的RB速率减负荷,计数器减计数降低设定值 Po到RB消失。,6.2 DEH系统的转速和负荷控制一、DEH设定值形成回路4.负荷设定值的形成 1）运行人员设定负荷2）ATC系统设定负荷设定值3）遥控设定负荷设定值4）RB修改负荷设定值,投入遥控时，按CCS来的负荷增减脉冲直接修改负荷设定值,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,运行人员输入负荷目标Pd和R,进行灯亮,保持灯灭时,计数器
11、以速度R,以nd为目标计数形成负荷设定值 Po。,运行人员给出Pd,ATC给出升负荷率，并与运行人员输入比较，选小的为R,计数器以速度R,以Pd为目标计数形成设定值 Po。,11,发生RB时,以设定的RB速率减负荷,计数器减计数降低设定值 Po到RB消失。,6.2 DEH系统的转速和负荷控制一、DEH设定值形成回路4.负荷设定值的形成 1）运行人员设定负荷2）ATC系统设定负荷设定值3）遥控设定负荷设定值4）RB修改负荷设定值,投入遥控时，按CCS来的负荷增减脉冲直接修改负荷设定值,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,运行人员输入负荷目标Pd和R,进行灯亮,保持灯灭时,计数器以速度
12、R,以nd为目标计数形成负荷设定值 Po。,运行人员给出Pd,ATC给出升负荷率，并与运行人员输入比较，选小的为R,计数器以速度R,以Pd为目标计数形成设定值 Po。,12,6.2 DEH系统的转速和 负荷控制一、DEH设定值形成回路5）主汽门压力控制TPC 作用:原理:方式:,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,为防止机组因某种局部故障,使主汽压力大幅度下降，危及机组运行稳定。设置了主汽门压力控制器,简称TPC.,比较主汽压力与设定值，当实际压力低于设定的TPC压力,且调门开度大于最小允许开度(一般为20%),TPC控制器就发出指令,减少DEH负荷设定值,直到主汽压力恢复到大于T
13、PC压力设定值,或者调门开度关小至最小允许开度为止。,按TPC压力定值来源不同，分操作员TPC、遥控TPC和固定TPC等。,13,6.2 DEH系统的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,二、DEH系统的转速控制,中压调门控制电 IC-PI1;,高压主汽门控制 TC-PI2;,高压调门控制 GC-PI3;,1)主汽门冲转。PI1控制转速至2900,TV/GV切换,GV控制至3000.,2)中压调门冲转。PI3控制转速至2600,IV/TV切换,PI1控制转速至 2900,TV/GV切换,GV控制至3000.,DEH的三个转速控制回路是根据运行状态进行切换、独立运行的。完
14、全可以把它简化成采用PI调节器的单回路控制系统。设计通过三个回路的切换进行控制，是出于汽轮机暖机的需要。,目标值-设定值回路-设定值-转速控制-实际值,14,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,1.速度控制回路,当死区非线性环节的死区为0、且限幅未发生作用时，速度校正器的输出为：y1=kf(n0-n),三、DEH系统的负荷控制,速度控制回路由一个死区-线性-限幅非线性环,节和一个比例控制器P组成。“SPI”逻辑有效，速度回路投入。,式中,kf为速度校正器的比例系数。而速度控制回路的输出为：P1=P0+y1=P0+kf(n0-n),校正器的kf 越大,校
15、正值y1越大,机组调频任务越重。P1也称为频率校正后的负荷设定值。,采用“死区一线性一限幅”速度校正。,死区：消除电网频率经常性的小波动影响机组出力；,线性：偏差超过死区后,速度校正值y1与偏差n之间呈线性关系；,限幅：负荷适应能力受机组变负荷能力的限制而采取了限幅措施。,15,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,三、DEH系统的负荷控制,MWI逻辑有效，功率控制回路投入。,2、功率控制回路,比例积分控制器PI1和限幅器组成的功率控制回路，形成功率校正值y2。功率回路的输出为：P2=P1*y2,稳定时，PE=P1,e2=0,y2=1.0，P2=P1;,
16、P0时，P1 PE,e2 0,PI1 输出,y21.0,P2P1。GV,PE,到PE=P1为止。,P0 时,P1 PE,e2 0,PI1 输出，y2 1.0,P2 P1。GV,PE，到PE=P1为止;,16,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,三、DEH系统的负荷控制,IPI逻辑有效，调节级压力反馈投入。,3、调节级压力回路,P2经变换后,与调节级压力p1比较,形成e3,经PI2进行运算，得到校正值y3,也就最终控制指令Q。.在控制系统中引入调节级压力反馈信号，是为了克服功率控制过调可能引起的功率振荡。.以汽轮机第一级汽压作为汽轮机的机械功率信号，即机
17、组输出功率的导前信号。与电功率信号相比，汽轮机第一级压力信号能比输出电功率快速地反映汽轮机功率的变化，以及蒸汽参数的内部扰动，从而起到防止调门开度过大、系统过调的作用。,17,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,三、DEH系统的负荷控制,1)单阀与顺序阀.,4、阀门管理,根据机组安全经济运行的需要，DEH对调节阀门的控制有顺序阀(喷嘴调节)和单阀(节流调节)两种方式。,顺序阀是随着机组负荷增加逐个开启调节阀,因开启阀门的总数是随负荷增加而增加的,为部分进汽方式。采用部分进汽调节阀门的节流损失小,机组有较高的热效率。但这种方式可能存在金属受热不均和叶片受
18、到冲击产生应力,而使机组变负荷速度受到限制。,单阀控制方式是用所有调节阀同时开大或关小来调节负荷的，是全周供汽方式。在冷态启动情况下,或发电机作尖峰负荷时的调峰机组情况下,则希望选用全周供汽的方式,这样能使汽轮机高压缸第一级汽室的温度变化比较均匀,使汽轮机转动部分与静上部分之间的温差减少,因而使调频机组能承受更大的负荷变化率。但这种方式由于存在节流损失，对机组经济性是不利的。,18,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,三、DEH系统的负荷控制,1)阀门管理,4、阀门管理,DEH系统阀门管理程序的主要作用是将负荷控制回路输出的流量请求信号变成阀位请求信号
19、,并能在运行人员的干预下，根据机组安全、经济运行和变负荷要求实现在线单阀/顺序阀的无扰切换。其主要功能如下：,实现在线单阀/顺序阀的无扰切换。,在阀门控制方式转换期间，若负荷设定值不变，则DEH能够保持负荷基本不变，如流量请求值有变化，阀门管理程序能适应流量需求的改变，以满足新的流量请求值的要求。,实现阀门流量特性的线性化，并将单阀或顺序控制方式下的流量请求值转换成相应的阀门开度信号。,19,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,四、小结,1）DEH转速、负荷控制过程,在转速控制阶段,转速设定值n0与机组实际转速信号n进行比较,在转速控制回路经比例积分运
20、算,形成阀位开度请求信号,经阀门管理程序,去控制机组转速。,DEH系统接受外界输入的转速、负荷目标值,以及转速和负荷变化率信号,DEH数字系统的设定值计算程序,计算出汽轮发电机可以接受的转速设定值n0、负荷设定值P0，送至阀位请求值计算程序。,20,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,四、小结,1）DEH转速、负荷控制过程,若DEH遥控投入,则负荷设定值P0 直接作为流量请求信号输入到阀门管理程序,最后形成阀位请求值。,在负荷控制阶段,若DEH遥控未投,负荷设定值输入P0 到负荷控制回路,经一次调频修正后再与功率反馈信号进行比较,经调节运算形成功率请求值，必要时该值还与调节级压力进行比较运算,输出流量请求信号送给阀门管理程序。,21,6.2 DEH的转速和荷控制,第六讲 DEH控制系统,单元机组协调控制系统o,四、小结,1）DEH转速、负荷控制过程,数字量信号阀位请求值送入DEH的模拟系统，经数模转换后，送入阀位伺服放大器，将电信号转变液压信号从而控制阀门开度，以实现汽轮发电机组的负荷控制。,2）DEH与CCS的联系,3）DEH与电气的联系,
