DEH 調頻原理

1、 DEH 調頻原理一、DEH調節(jié)系統(tǒng)的組成1、電子控制器：包括數(shù)字計算機、混合數(shù)模插件、接口和電源設備。主要用于給定、接受反饋信號、邏輯運算和發(fā)出指令進行控制。2、操作系統(tǒng)：即操作員站，主要包括操作盤、圖像站、顯示器和打印機。3、油系統(tǒng)：主要負責向系統(tǒng)提供潤滑油系統(tǒng)和高壓抗燃油系統(tǒng)。4、執(zhí)行機構：主要負責控制汽閥。5、保護系統(tǒng)：主要用于快關調節(jié)閥，電氣危急遮斷停機，機械超速保護和手動停機裝置作為停機備用裝置。二、DEH調節(jié)系統(tǒng)的基本原理 DEH調節(jié)的原理方框圖如圖 45 6所示。該系統(tǒng)實際上為模擬數(shù)字、功率頻率、電子液壓調節(jié)系統(tǒng)，其采樣信號除轉速為數(shù)字量外，其余采用信號均為模擬量，因此送入計算

2、機前需經(jīng)模/數(shù)轉換器（AD）轉換成數(shù)字量，在計算機中進行數(shù)字處理和運算，其輸出數(shù)字量經(jīng)數(shù)模轉換器（DA）變成模擬量后送至電液轉換器，將電信號轉變成液壓信號，此液壓信號作用于油動機以控制主汽門及調節(jié)汽門的開度，使汽輪機的轉速或功率發(fā)生變化。系統(tǒng)中的給定值，有轉速給定及功率給定，可以數(shù)字量輸入，也可以模擬量輸入。 該系統(tǒng)的調節(jié)過程可簡要分析如下：由圖456可見，轉速和功率信號形成了兩個反饋回路，當外界負荷變化時，汽輪機轉速變化，頻率采樣器產(chǎn)生的模擬電壓信號通過模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字量并輸入到計算機，計算機算出結果后，再經(jīng)數(shù)模轉換器轉換為模擬量輸入至電液伺服閥，控制閥門的開度，使汽輪機的功率做相應地改

3、變。同樣道理，功率變化信號也經(jīng)過采樣器和模數(shù)轉換器，其數(shù)字量輸入計算機與轉速的相應信號相比較，當兩個信號的變化值相互抵消時，調節(jié)系統(tǒng)動作結束。該系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律是PI（比例、積分）調節(jié)，而且是多回路的串級調節(jié)系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由內回路和外回路組成，內回路可加速調節(jié)過程，外回路則可保證輸出嚴格等于給定值；PI調節(jié)規(guī)律既保證了對系統(tǒng)信息的運算處理和放大，其積分環(huán)節(jié)又可保證消除靜態(tài)偏差，從而實現(xiàn)無差調節(jié)。三、汽輪機調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性1、汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率與靜特性曲線在汽輪機調節(jié)系統(tǒng)中，穩(wěn)定工況下轉速與功率之間的關系曲線稱為靜特性曲線（圖1-33）；如果穩(wěn)定狀態(tài)下，系統(tǒng)中的負荷從零變化到滿載，則相應的

4、系統(tǒng)中轉速的變化值與額定轉速之比，即稱為整個系統(tǒng)的平均速度不等率（速度變動率）；如果穩(wěn)定狀態(tài)下，機組的負荷從零變化到滿載，則相應的機組轉速的變化值與額定轉速之比，即稱為汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率（又稱速度變動率）。汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率是一個非常重要的參數(shù)。它的合理與否直接影響機組的穩(wěn)定運行情況，同時，也將對電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。一般機組要求速度不等率在36之間可調，出廠時設定為45。2、汽輪機并網(wǎng)運行時的負荷自動分配并網(wǎng)運行是指電網(wǎng)中有兩臺及以上汽輪發(fā)電機向用戶供電的運行方式。這時，如果不考慮機組之間電力的相互作用的話，電網(wǎng)中各處的頻率是相等的。由于轉速與頻率的對應關系，所以，電網(wǎng)中

5、的各臺汽輪機的轉速也是一樣的。即使具有半速的汽輪機的情況下，各個轉速之間也將保持固定的比例關系。而用戶的耗電量等于各臺汽輪機的功率的總和。假設電網(wǎng)中有兩臺并列運行的汽輪機和 ，其靜態(tài)特性曲線為一根直線。速度不等率分別為和，且，在某一時刻，兩臺汽輪機的轉速均為n，根據(jù)它們的各自的靜態(tài)特性，其功率分別為和，如圖1-17所示。若系統(tǒng)中用戶的耗電量增加了，外界負荷的增加，使得兩臺機組的轉速同時下降。同時調節(jié)系統(tǒng)動作，將兩臺機組的出力分別增加了和，從圖l17可以看出，由于速度不等率，所以小于。穩(wěn)定后增加的出力必然與耗電量的增加相同，即=+根據(jù)圖中的幾何關系，有；當電網(wǎng)頻率變化時，各臺汽輪機分擔的負荷相對

6、變化量為推廣到一般情況，任意臺汽輪機分擔的負荷相對變化量為 （）所以，我們由此得出結論：一臺汽輪機分擔的負荷，與該汽輪機的功率與整個系統(tǒng)的總功率之比成正比，而與該汽輪機的速度不等率與整個系統(tǒng)的速度不等率之比成反比。3、汽輪機速度不等率的選取（1）從一次調頻能力考慮 由式（）可知，如果某臺機組的速度不等率遠比電網(wǎng)的平均速度不等率小，則當電網(wǎng)頻率變化時，該機組的負荷變化特別劇烈；如果該機組的速度不等率遠比電網(wǎng)的平均速度不等率大，則當電網(wǎng)頻率變化時，該機組的負荷變化就很小。因此，應當使電網(wǎng)中的機組的速度不等率盡量接近，同時，考慮到大機組的經(jīng)濟性較好，啟動復雜，應當使大型機組承擔基本負荷，因此適合采用

7、較大的速度不等率，提高其年利用小時數(shù)。而中、小型機組經(jīng)濟性差，啟動過程較簡單，使其承擔尖峰負荷和調頻任務，適合采用較小的速度不等率。（2）從機組本身的運行穩(wěn)定性考慮在汽輪機數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)（DEH）中，就代表汽輪機調節(jié)系統(tǒng)靜特性曲線的斜率。速度不等率數(shù)值和靜特性曲線的形狀、位置，都可以采用電路或數(shù)字的形式任意設定。 從機組本身的運行穩(wěn)定性看，速度不等率（機組的調差系數(shù)）的倒數(shù)就是速度系統(tǒng)的增益（比例系數(shù)），因此，速度不等率越小，則系統(tǒng)增益越大，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。因此速度不等率不能過小，一般不能小于 12。四、一次調頻（速度控制）原理1、單元機組負荷控制系統(tǒng)和原理在負荷控制階段，DEH系統(tǒng)的負荷控制

8、回路接受設定值形成回路輸出的功率定值信號P0和汽輪機轉速反饋信號n、功率反饋信號PE和調節(jié)級壓力反饋信號p1，根據(jù)DEH系統(tǒng)控制方式進行控制運算，輸出當前運行方式下的蒸汽流量請求值，經(jīng)閥門管理程序處理，變?yōu)殚y門位置請求信號，去控制高壓調門開度，控制機組負荷。功率控制回路由速度控制、功率控制、調節(jié)級壓力控制和閥門管理等環(huán)節(jié)組成，其原理簡圖如圖38所示。 2、一次調頻（速度控制）原理機組并列后，運行人員按“速度投入”鍵，燈亮，“SPI”邏輯有效，速度控制回路投入。速度控制回路由一個“死區(qū)線性限幅”非線性環(huán)節(jié)（如圖38所示）和一個比例控制器P組成，當死區(qū)為0且限幅未發(fā)生作用時，速度校正器的輸出為 式

9、中kf速度校正器的比例系數(shù)（增益）。而整個速度控制回路的輸出為 （2） 在速度控制投入的情況下，速度控制回路的輸出等于設定值形成回路輸出的功率設定值P0與加速度校正值y1之和。當機組轉速n等于額定轉速n0時，速度校正值此等于0，無需進行速度校正。當機組轉速下降時，速度校正值y1大于0，P1大于P0，速度控制作用使汽機閥門開度增大，機組輸出功率增加。校正器的比例放大系數(shù)kf越大，速度校正值y1越大，機組一次調頻任務越重。所以P1也稱為頻率校正后的負荷設定值。大型單元中間再熱機組參與電網(wǎng)一次調頻，采用“死區(qū)線性限幅”速度校正（圖1-33），是因為系統(tǒng)正常運行時，不希望電網(wǎng)頻率經(jīng)常性的小波動影響機組

10、出力，故將速度偏差經(jīng)過死區(qū)處理，以濾掉速度信號中的高頻低幅干擾；當轉速偏差超過死區(qū)后，速度校正值則與偏差之間呈線性關系；在頻差超出一定范圍時，中間再熱機組的負荷適應能力受鍋爐變負荷能力的限制而采取了限幅措施。并網(wǎng)后，一般在低負荷時，機組不參與電網(wǎng)的調頻，所以設置了一次調頻的負荷下限。為了機組的穩(wěn)定運行，當電網(wǎng)頻率基本穩(wěn)定在額定值時，機組對頻率的微小波動不產(chǎn)生調節(jié)作用，因此在額定轉速附近設置了死區(qū)。同時，還可以根據(jù)機組的實際情況，限定本機組參與調頻的負荷變化量的大小。這些功能如圖133所示。圖 133中，當頻率變化超過額定頻率。時，才起調節(jié)作用，參與調頻的負荷變化量限定為 8，相當于電網(wǎng)頻率變化

11、上 。也有的系統(tǒng)，對參與調頻的機組僅限制其增負荷或減負荷的變化量，如圖135和圖及136所示。在DEH系統(tǒng)中，校正環(huán)節(jié)中的不靈敏區(qū)的寬度（即死區(qū)）和比例放大系數(shù)可以很方便地由控制系統(tǒng)維護人員進行調整，從而改變機組的一次調頻能力。死區(qū)愈寬，機組參與電網(wǎng)調頻的能力愈差，死區(qū)趨向無窮大時，相當于速度反饋回路已切除，機組帶基本負荷運行，可以保證大型機組運行的經(jīng)濟性。比例放大系數(shù)可根據(jù)機組在電網(wǎng)中承擔調頻任務的大小來選擇，即機組承擔的一次調頻百分比確定。調頻任務重，比例放大系數(shù)大，即速度不等率愈小，反之亦然。調整比例放大系數(shù)即改變了機組的速度不等率，即改變了機組的一次調頻負荷比例。頻率一次調節(jié)是控制系統(tǒng)

12、頻率的一種重要方式，是二次調節(jié)的基礎。但由于它的作用衰減性和調整的有差性，不能單獨依靠一次調節(jié)來控制系統(tǒng)頻率。要實現(xiàn)頻率的無差調整，必須依靠頻率的二次調節(jié)。五、二次調頻原理1電網(wǎng)二次調頻與機組負荷分配的關系必須指出一次調頻只能緩和電網(wǎng)頻率的改變程度，不能維持電網(wǎng)頻率不變，這時就需要通過DEH系統(tǒng)增、減某些機組的功率，以恢復電網(wǎng)頻率，這一過程稱為二次調頻。只有經(jīng)過二次調頻后，才能精確地使電網(wǎng)頻率保持恒定值。顯然，由于有了一次調頻的存在，二次調頻的負擔就大大減輕了。利用轉速控制回路能平移調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的作用，可以順利實現(xiàn)二次調頻。下圖所示為并網(wǎng)運行的兩臺機組，在額定轉速下根據(jù)靜態(tài)特性曲線的分

13、配，NO1機的負荷為P1，NO2機的負荷為P2，假定某一瞬間電網(wǎng)負荷增加 P，使電網(wǎng)頻率下降，機組轉速同時下降n，兩臺機組各自按照自己的靜態(tài)特性曲線自動承擔一部分變化負荷，NO1機負荷增加P1，NO2機負荷增加P2，其總和等于電網(wǎng)負荷的增加量P，即P=P1+P2。，達到負荷平衡后，電網(wǎng)頻率也就穩(wěn)定下來，這是一次調頻的過程。這時如果操作，NO1機的轉速控制回路，使NOl機的靜態(tài)特性曲線由aa 上移到aa，則在轉速nl下，No1機增發(fā)了功率P1，使總功率（P1+P1+P1，+ P2+P2）大于總負荷（P1+P1+ P2+P2），于是電網(wǎng)頻率升高。隨著電網(wǎng)頻率升高，Nol機按aa靜態(tài)特性曲線減負荷，No2機按其自身靜態(tài)特性曲線減負荷。當轉速升高到n0時，NO2機負荷恢復到一次調頻前的數(shù)值P2，No1機則承擔了全部的變化負荷P，總功率