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1、第三章 数字式电液调节系统（DEH）第一节 概述,一、基本原理,转速回路：一次调频功率回路：功率精确等于给定值调节级压力回路:平稳响应负荷 快速克服主蒸汽压力内扰 二、特点 P21,第二节 数字式电液调节系统的组成,一、组成,数字控制部分 DCS 液压执行部分 执行机构：伺服放大器，电液转换器、油动机 油系统：高压抗燃油 低压润滑油 保护系统:OPC：2个OPC电磁阀 ETS：4个AST电磁阀 机械超速和手动脱口,二、组成方框图 P23,1、给定部分 方式：OA、ATC、AS、CCS、RB 内容:目标值、速率（n P pT）2、测量：n、P、pT、p1（三选二）IEP、pR、ASL、BR等3、
2、伺服控制回路：VCC卡，每个调门都有4、调节器 转速调节器：TV、GV、IV三个 负荷调节器：功率调节器、调节级压力调节器,第三节 数字式电液调节系统的功能,一、转速控制功能1、启动方式 冷态启动：热态启动：,TV:转速控制 GV:转速控制 同步 负荷控制 IV：热态转速控制，负荷控制每一个转速阶段只有一类阀门起控制作用,2、运行方式 OA 运行人员自动 运行人员确定每个阶段的目标值/变化率 ATC 自动汽轮机控制 由ATC程序给出每一阶段的目标值/变化率 AS 自动同步器控制 自动同步器（给转速设定值）控制 3000+50rpm二、负荷自动控制功能 OA 运行人员自动 运行人员确定每个阶段的
3、目标值/变化率正常 REMOTE（CCS、ADS）远方遥控方式 PLANT COM 厂级计算机控制 ATC OA-ATC 目标值：操作员给 变化率：选小 ATC-CCS ATC-ADS ATC-PLANT COM 对信号变化速 率进行监视,TPC 主汽压力控制 炉侧出现故障，关小调节阀门，防异常 湿蒸汽进入汽轮机 RB 快速减负荷三、自动监视与控制 内容：机组，DEH装置本身 组成：DAS TSI ATC四、自动保护 1、超速保护OPC CIV 中调门快关 电力系统瞬时故障，甩部分负荷，快关IV LDA 负荷下跌预测 全甩负荷 快关GV、IV OPC 超速控制 n103%快关GV、IV 2、E
4、TS AST电磁阀失电动作，关所有进汽门 3、机械超速和手动脱口 机械超速 多重保护 n110%手动脱口 保护系统不起作用时，手动停机,第四节 数字式电液调节系统的运行方式,三种：ATC OA 手动1、自动汽轮机控制方式 ATC 最高级 转速控制 目标转速 均由ATC程序给出 速度变化率 负荷控制 目标负荷 OA给出 负荷变化率 几个中选小 P512、操作员自动方式 OA 最基本 转速 目标值/变化率均由OA给出 负荷3、手动方式 一级手动 数字手动 自动的备用 单片机 二级手动 模拟手动 一级手动的备用 模拟计数器 手动备用 硬手操 二级手动的备用,第五节 数字式电液调节系统的工作原理,任务
5、：n P TV GV RSV IV,一、转速调节原理,1、作用：并网前，0-n0,为并网创造条件2、控制过程：冷态启动 热态启动3、控制逻辑：,4、转速调节原理 在不同的条件下，分别进入不同的转速回路（不同的执行机构），但都为单回路控制系统。自动调节1）高压缸冲转 冷启 冲转前切除旁路 BYPASS OFF TV 0-2900rpm TV转速调节器 TV/GV 2900rpm 切换运行人员按“GV”，GV,TV全开 GV 2900-3000rpm GV转速调节器,2）中压缸冲转 热启 冲转前旁路投入 BYPASS ON IV 0-2600rpm IV转速调节器 IV/TV 2600rpm 切换
6、 运行人员按“TV”，IV保持不变，TV TV 2600-2900rpm TV转速调节器 TV/GV 2900rpm 切换 运行人员按“GV”，GV,TV全开 GV 2900-3000rpm GV转速调节器手动调节 通过VCC卡直接调阀门开度，从而调节转速。,二、负荷调节原理,自动调节 转速回路：一次调频 负荷回路：负荷精确等于给定值 调节级压力回路:平稳相应负荷 快速克服主蒸汽压力内扰手动调节 同转速调节,作业：1、简述DEH的组成。2、简述DEH的功能。3、简述西屋DEH的转速和负荷控制原理。,第六节 其它类型DEH基本原理,东汽DEH基本原理控制系统原理图见下页图 机组在升速过程中（即机
7、组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。这点可从原理图中看出，当没有并网信号时，控制信号就为1，则输出等于输入1（即转速回路调节器输出）。在此回路下，DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号。此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到HSS卡。此给定信号在HSS卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。,机组并网
8、后，DEH控制系统便切到功率控制回路，汽机转速作为一次调频信号参与控制。这点可从原理图中看出：当有并网信号时，控制信号就为0，则输出等于输入2（即功率控制回路的输出）。在此回路下有三种调节方式：1、负荷反馈不投入，调节级压力反馈也不投入：在这种情况下，阀门开度直接由操作员设定进行控制。设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到HSS卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，以满足要求的阀门开度。,2、负荷反馈投入：这种情况下，负荷回路调节器起作用。DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后，送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度
9、信号到HSS卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的功率。3、调节级压力反馈投入：在这种情况下，调节级压力回路调节器起作用。DEH接收汽轮机调节级压力信号与给定信号进行比较后，送到调节级压力回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到HSS卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的调节级压力。操作人员可设置目标和升负荷率。DEH控制系统逻辑设定负荷反馈投入方式和调节级压力投入方式不能同时投入。,机组启动时可选用高中压联合启动方式和中压缸启动方式里的任何一种方式。当选择高中压联合启动方式时
10、，阀切换系数等于1，阀门开度信号同时输出到高压调节阀和中压调节阀。当选择中压缸启动方式时，阀切换系数等于0，送高压调节阀的阀门开度信号乘系数0，则高调阀开度为0，因此，阀位开度信号仅送到中压调阀控制回路，从而控制中调阀的开度，满足中压缸启动方式。在阀切换过程中，阀切换系数由0变到1，机组便转入高中压联合进汽方式。对汽轮发电机组来讲，调节阀的开度同蒸汽流量存在非线性，因此要进行阀门的线性修正，DEH控制系统设计了阀门修正函数F（X）来进行阀门的线性修正。,对高压调节阀来讲，阀门的开启方式可选择单阀控制方式或选用顺序阀控制方式，即通常所说的阀门管理，方式选择由单阀/顺序阀切换逻辑完成。从原理图中可
11、看出：当要进行阀门活动试验时，必须在单阀控制方式下进行。,从原理图中可看出：当要进行阀门活动试验时，必须在单阀控制方式下进行。机组跳闸时，置阀门开度给定信号为0，关闭所有阀门。DEH控制系统设有TPC保护，阀位限制和快卸负荷等多种保护。还可设定一次调频死区。DEH控制系统有汽机远控，汽机自动和汽机手动三种运行方式。DEH进入ATC控制方式时，DEH控制系统可根据热应力计算结果，自动设定目标，选择合适的速率或负荷率对机组进行全自动控制。,东芝DEH基本原理 转速控制部分对设定转速和实际转速之间的偏差进行处理，并将处理后的信号输出给负荷控制部分。负荷控制部分的负荷设定值可由调速器设定器设定，也可由
12、负荷限制器设定，转速控制部分送来的转速偏差信号与调速器设定器设定的负荷设定信号叠加后，再与负荷限制器的负荷设定信号小选输出，作为负荷指令（即流量指令）送往CV、RSV和IV阀位控制部分。,转速控制原理,转速控制功能框图,转速控制是汽轮机调节系统必须实现的基本功能，分为启动过程的转速控制、调频控制和电网频率匹配控制三种情况。转速控制的功能是控制机组转速，使其等于设定值。三个转速测量信号A、B、C，经三选一模块处理，输出转速测量值，它与转速设定值比较，两者偏差送入转速调节器（比例作用），经比例运算后输出转速控制指令，该指令经负荷控制和阀门控制部分，通过液压系统调节汽轮机进汽阀开度，改变汽轮机进汽量
13、，从而调节转速，使其等于设定值。转速设定值由目标转速积分器输出，积分器按指定的变化速率，将设定值调整至目标转速，这样设计的目的是将阶跃信号变为斜坡信号。,负荷控制原理,负荷控制功能框图,负荷控制有三种控制方式：自动负荷调节方式（ALR）、手动方式（MANUAL）和协调方式（DCS）。自动负荷调节时，DEHC系统按照运行人员给定的目标负荷和负荷变化率调节，将负荷自动调节到运行人员所设定的目标负荷值。在手动方式时，由运行人员操作DCS或OPS上的负荷增/减按钮调整负荷。协调控制方式根据DCS系统给出的负荷增/减指令调整负荷，此时DEHC作为协调控制系统的执行机构来控制负荷。,不管是哪种控制方式最终
14、都是通过改变调速器设定回路的调速器设定值GOV SET和或负荷限制器设定回路的负荷限制器设定值LL SET来控制汽机负荷的。调速器设定回路和负荷限制器设定回路是两个独立的设定回路，不同之处是调速器设定回路含有频差信号（一次调频信号），而负荷限制器设定回路不含频差信号。因此由调速器设定方式控制汽机负荷时机组参加一次调频，而在负荷限制器控制方式时不参加一次调频。这两种方式的切换实际上也就是调频回路的投入与切除的切换。负荷限制器设定回路在非负荷限制器控制方式时，只是用来限制负荷设定值的变化范围，在负荷限制器控制方式时由它形成负荷设定值。,主汽压力控制IPR 实质上是一种低汽压保护，在主蒸汽压力突然降
15、低时，关小汽轮机调节阀，维持主汽压的稳定，防止产生的湿蒸汽进入汽轮机。无论是负荷控制方式还是机前压力控制，它们都有投人的条件，但最终它们都产生一个流量指令，这些流量指令经过小选后，一方面送往高压调节阀CV控制部分，控制四个高压调节阀的开度；同时经过一流量比例环节，使中压调节阀IV按一定的流量比去控制流量。负荷调节是通过CV、IV这两种调节阀的动作达到来实现的。,第七节 汽轮机自动程序控制（ATC）,包括自动启动ATC和带负荷ATCATC软件包：由两个任务级程序和16个基本子程序组成两个任务级程序ATC周期性控制任务ATC信息记录任务,16个基本子程序组成(1)高压缸转子应力计算(P01)该计算
16、是根据转子的结构、温度和温差条件，运用传热学和力学理论去计算转子的应力，并以此来确定允许或禁止下一步启动或运行。该计算在DEH系统中，每5s进行一次，即周期T=5s。(2)汽缸温度监视(P02)该部分包括汽缸、蒸汽室在内金属温度预测的计算值和监视值，经确认后进行比较，并计算金属部件的温差，其周期T=10s。,(4)转子应力控制(P04)它是根据第(1)和(16)项计算得到转子的应力和有关值来确定转子控制的逻辑状态的，用以确定是否保持原有转速或功率，减小或增加其升(降)速率，其周期T=30s。(5)偏心率和振动监视(P05)监视的目的是使转子的偏心率和振动值在允许范围之内，超过限定值时要依次报警
17、、采取保持方式，严重时还要紧急停机，其周期T=6s。(6)汽缸疏水检测及控制(P06)它是根据汽缸上部和下部的温差条件来判断下汽缸是否积水，并对疏水阀进行控制，其周期T=10s。(7)速度控制(P07)该控制包括转速、负荷的请求值及其速率，它是通过对振动、疏水、轴承金属温度、轴向推力、差胀和应力等因素的综合比较后，确定对转速或负荷是保持还是继续增加，其周期T=1s。,(8)轴承温度和油温监控(P08)这些温度与转速、轴承工作情况和油冷却器运行等因素有关，其最终结果是使升速率或升荷率的数值，在该两项温度允许范围之内，其周期T=60s。(9)发电机监视(P09)除了与第(8)项相同外，还对发电机的
18、振动、氢冷却系统故障、励磁电路故障、超越功一频特性曲线范围、发电机过载和功率信号故障等因素进行监视或报警，以便确定负荷的保持或升降，其周期T=60s。(10)汽封、汽轮机排汽和凝汽器真空监视(P10)该部分监控用以保证汽封温度不超过高限或低限，凝汽器压力和不同区段之间的压差不超过高限，以及汽轮机排汽温度过高时喷水等，并设立故障状态标志，以供ATC主机的判断和处理，其周期T=50s。,(11)轴向位移和差胀及其趋势监视(P11)通过监控和预估计算它们的数值，经比较分析用以确定转速或负荷是否增减或保持，提供超限报警甚至停机的状态标志，其周期T=60s。(12)低压缸排汽压力和再热蒸汽温度监视(P1
19、2)低压缸末级叶片在低流量时可能出现过热度，它受再热汽温和排汽压力的影响，为了消除过热度，应当降低再热汽温和改善机组真空，使末级汽温在允许范围之内，若超过限定值，应向ATC提供状态标志，其周期T=60s。(13)传感器故障监视(P13)传感器的输出是机组监控的耳目，是计算和控制的依据，通过对它们的监视，判别其工作是否正常，当不准确或无输出时，向ATC提供状态标志，以便采取替代措施，或至少明确与故障元件有关部分的监视或计算是不可靠的，这一点对于基本控制的那些传感器特别重要，该部分的监视周期T=5s。,(14)暖机监控(P14)暖机的目的是使机组的静止或转动部分受热均匀，应力在允许范围之内。该项目
20、是根据机组各部分的温度条件，确定暖机的速度、时间和进程，设置暖机请求和暖机完成的状态标志，其周期丁=：60s。(15)升速顺序控制(P15)该部分是把机组从盘车到并网的转速分成四个阶段：第一阶段转速、暖机转速、TV至GV切换转速和同步转速，以供ATC根据机组的启动条件，顺序调用相应的计算，给出转速的设定值和速率，依次达到目标转速。该程序至带初负荷后即退出，其周期T=60s。,(16)中压缸转子应力计算(P16)该部分的任务是计算中压缸转子的实际应力和预估应力，由转子控制程序结合高压缸转子应力计算，综合确定机组的升速率或升荷率。中压缸转子应力对负荷率或负荷加速率(FAST)影响特别大，其计算周期应较小，T=5s。,
