DEH控制系統(tǒng)-基礎(chǔ)

1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)：為了監(jiān)視汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，在汽輪機(jī)上設(shè)置了各種檢測(cè)儀表，以監(jiān)視其主要運(yùn)行參數(shù)。儀表功能：指示、記錄、報(bào)警等，與計(jì)算機(jī)配合可以實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)、事故追憶、效率計(jì)算等功能。檢測(cè)內(nèi)容：機(jī)組功率、蒸汽壓力溫度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、振動(dòng)等。檢測(cè)系統(tǒng)：熱工儀表、TSI、DAS系統(tǒng)等。汽輪機(jī)控制的基本內(nèi)容2.自動(dòng)控制系統(tǒng)：為保證汽輪機(jī)的安全，保證供電質(zhì)量，必須對(duì)汽輪機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)（汽輪機(jī)控制系統(tǒng)），另外有汽封汽壓控制、凝汽器水位控制、旁路控制系統(tǒng)等。3.自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)：為了保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，必須設(shè)置各種保護(hù)裝置。當(dāng)參數(shù)越限時(shí)及時(shí)動(dòng)作，發(fā)出警報(bào)，提醒運(yùn)行人員注意采取措施，避免事故擴(kuò)大，或自動(dòng)停機(jī)。4.程序控制系統(tǒng)又稱(chēng)為汽輪機(jī)自啟停控制系統(tǒng)。ATC汽輪機(jī)控制的基本概念汽輪機(jī)自動(dòng)控制：就是利用自動(dòng)控制裝置自動(dòng)地對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行控制，以保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行并隨時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)所發(fā)出的電能的質(zhì)和量的要求。量即汽輪機(jī)的負(fù)荷，質(zhì)為電能的頻率和電壓。這些都與汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此汽輪機(jī)控制系統(tǒng)常稱(chēng)為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)?？刂迫蝿?wù)：首先要保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，其次是適應(yīng)外負(fù)荷的需要(維持負(fù)荷或維持汽壓），再次是維持電網(wǎng)周波不變，即維持汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。汽輪機(jī)的控制要求：2.異常時(shí)具有自我保護(hù)功能1.滿(mǎn)足靜特性要求，動(dòng)態(tài)過(guò)程不偏離靜特性線(xiàn)太遠(yuǎn)。汽輪發(fā)電機(jī)組的功率與汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)、排汽壓力、進(jìn)汽量有關(guān)。若進(jìn)汽參數(shù)和排汽壓力均保持不變，則機(jī)組功率基本上與汽輪機(jī)的進(jìn)汽量成正比，當(dāng)外負(fù)荷增大時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量應(yīng)增大，反之亦然。否則將引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，進(jìn)而引起電網(wǎng)頻率波動(dòng)。若不加以控制，汽機(jī)將在另一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，這將影響電能質(zhì)量，因此，必須根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差調(diào)節(jié)進(jìn)汽量，以適應(yīng)外界負(fù)荷的需求。汽輪機(jī)控制的基本原理：調(diào)節(jié)進(jìn)汽量或改變進(jìn)汽參數(shù)滿(mǎn)足負(fù)荷要求，維持轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速是汽輪機(jī)發(fā)出的功率與外界負(fù)荷需求是否平衡的體現(xiàn)。轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為：n×z=f×60汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的類(lèi)型：無(wú)差系統(tǒng)：適用于單機(jī)運(yùn)行機(jī)組，即一臺(tái)汽輪機(jī)組單獨(dú)向用戶(hù)供電。根據(jù)自動(dòng)控制原理可采用無(wú)差系統(tǒng)，即控制過(guò)程結(jié)束后，汽輪機(jī)的功率與負(fù)荷相等，轉(zhuǎn)速為額定值。無(wú)差系統(tǒng)不利于并網(wǎng)運(yùn)行。有差系統(tǒng)：適用于并列運(yùn)行機(jī)組，即多臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)成電網(wǎng)向用戶(hù)供電。此時(shí)每臺(tái)機(jī)組根據(jù)自身的靜態(tài)特性自動(dòng)承擔(dān)負(fù)荷維持電網(wǎng)頻率（一次調(diào)頻，有差），即控制過(guò)程結(jié)束后，汽輪機(jī)的功率與負(fù)荷相等，轉(zhuǎn)速與額定值有少許偏差。有差系統(tǒng)利于并網(wǎng)運(yùn)行。1.靜特性：汽輪機(jī)配置了調(diào)速系統(tǒng)后，在穩(wěn)定狀態(tài)下，汽輪機(jī)功率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。ABCD靜特性線(xiàn)特點(diǎn)：1、低負(fù)荷階段斜率大，有利于提高空載時(shí)的穩(wěn)定性，便于暖機(jī)和并網(wǎng)；2、在額定負(fù)荷附近斜率大，可使機(jī)組在經(jīng)濟(jì)工況附近運(yùn)行。3、特性線(xiàn)不應(yīng)有突變點(diǎn)，以免運(yùn)行不穩(wěn)。幾個(gè)基本概念：2.不等率：理想靜特性線(xiàn)的斜率。即：

δ=Δn/n0*100%不等率一般在3%~6%之間，帶基本負(fù)荷機(jī)組的不等率相對(duì)大些。不等率小，調(diào)頻能力強(qiáng)，靜特性線(xiàn)平坦，但太小易使系統(tǒng)不穩(wěn)。一般轉(zhuǎn)速不等率應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)可調(diào)，即按運(yùn)行情況選擇。3.遲緩率：由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部件間的連接部分存在著間隙和摩擦力及錯(cuò)油門(mén)重疊度等原因，使機(jī)組在增減負(fù)荷過(guò)程中，靜特性線(xiàn)不重合，中間存在不靈敏區(qū)，不靈敏區(qū)的轉(zhuǎn)速差和額定轉(zhuǎn)速之比，為遲緩率ε。4.一次調(diào)頻與二次調(diào)頻：一次調(diào)頻即并列運(yùn)行于電網(wǎng)中的機(jī)組在外界負(fù)荷變化時(shí)，根據(jù)自身靜特性的要求自動(dòng)改變負(fù)荷以維持電網(wǎng)頻率的過(guò)程。該過(guò)程為有差，再通過(guò)調(diào)頻機(jī)組進(jìn)行二次調(diào)頻，即利用同步器平移靜特性線(xiàn)或通過(guò)電調(diào)系統(tǒng)改變目標(biāo)負(fù)荷的方法進(jìn)行調(diào)頻，即用調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)變動(dòng)負(fù)荷。5.同步器：用于平移靜特性線(xiàn)的裝置，對(duì)于單機(jī)運(yùn)行機(jī)組，用于改變轉(zhuǎn)速，汽輪機(jī)功率取決于外負(fù)荷。對(duì)于并列運(yùn)行機(jī)組，用于改變負(fù)荷。并列于電網(wǎng)中的機(jī)組具有共同的轉(zhuǎn)速即電網(wǎng)頻率，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也相互牽制，分配給各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷取決于自身的靜態(tài)特性，而電網(wǎng)頻率由所有機(jī)組綜合工作的結(jié)果。汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)方法

1、節(jié)流調(diào)節(jié)（單閥控制）2、噴嘴調(diào)節(jié)（多閥控制）3、旁通調(diào)節(jié)（輔助調(diào)節(jié)）1、節(jié)流調(diào)節(jié)特點(diǎn)：主汽閥全開(kāi)，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，全周進(jìn)汽，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)效率高，低負(fù)荷時(shí)效率低。原理圖2、噴嘴調(diào)節(jié)特點(diǎn)：主汽閥全開(kāi)，節(jié)流閥逐次開(kāi)啟，每個(gè)節(jié)流閥獨(dú)立地和一部分噴嘴相通。調(diào)節(jié)作用只在一個(gè)節(jié)流閥中進(jìn)行，調(diào)節(jié)效率高。原理圖特點(diǎn)：在汽輪機(jī)超出經(jīng)濟(jì)負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，采用將新蒸汽繞過(guò)前幾級(jí)，旁通到中間級(jí)去做功，由于中間級(jí)流通面積大，故能增大流量，提高效率。3、旁通調(diào)節(jié)

即數(shù)字電液控制系統(tǒng)，DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem），是以數(shù)字電子控制器（計(jì)算機(jī)）和EH液壓油系統(tǒng)相結(jié)合的新型汽輪機(jī)功頻電液控制系統(tǒng)。它可同時(shí)接受轉(zhuǎn)速偏差和功率偏差信號(hào)，具有對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、升速、并網(wǎng)、負(fù)荷增/減、參與電網(wǎng)調(diào)頻等進(jìn)行監(jiān)視、操作、控制、保護(hù)以及數(shù)字處理和CRT顯示等功能的完善的控制系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)可單獨(dú)做，也可采用是以DCS為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。DEH控制系統(tǒng)一、DEH系統(tǒng)的構(gòu)成DEH系統(tǒng)由被控對(duì)象、CRT圖像站、數(shù)字控制器及EH油系統(tǒng)構(gòu)成。圖15-2為DEH系統(tǒng)的被控對(duì)象示意圖。由鍋爐來(lái)的主蒸汽經(jīng)高壓主汽門(mén)(TV)和高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)(GV)進(jìn)入高壓缸，高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱后，通過(guò)中壓主汽門(mén)中壓主氣門(mén)(RSV)和中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)(IV)進(jìn)人中、低壓缸，蒸汽在高、中、低壓缸膨脹做功，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度或蒸汽參數(shù)可達(dá)到調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組的電功率或頻率的目的。兩個(gè)中壓主汽門(mén)在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)不參與調(diào)節(jié)，異常工況時(shí)，關(guān)閉所有的閥門(mén)可起到保護(hù)機(jī)組的作用。圖DEH系統(tǒng)的被控對(duì)象示意

位于計(jì)算機(jī)室內(nèi)的數(shù)字控制器由輸人通道、主控制器和輸出通道等構(gòu)成。輸入通道通過(guò)傳感器將反映機(jī)組狀態(tài)的參數(shù)(如油開(kāi)關(guān)狀態(tài)、金屬溫度、振動(dòng)等)和被控量(轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)功率、調(diào)節(jié)級(jí)壓力等)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、隔離、放大等處理后送入主控制器。在主控制器內(nèi)部，一方面對(duì)外部命令和機(jī)組狀態(tài)量進(jìn)行處理后，送CRT顯示屏、打印機(jī)等，將系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及目前機(jī)組的狀態(tài)告訴操作員，為操作運(yùn)行提供信息；遙控，操作員自動(dòng)，手動(dòng)，ATC手動(dòng)同期，自動(dòng)同期旁路方式OPC方式設(shè)定值實(shí)際值旁路投入/切除暫停/進(jìn)行遙控目標(biāo)反饋回路功率回路壓力回路調(diào)頻回路順序閥/單閥，調(diào)門(mén)/主門(mén)控制閥門(mén)方式限制器閥位限制高負(fù)荷限制低負(fù)荷限制主汽壓限制遙控主汽壓限制閥門(mén)開(kāi)度汽機(jī)已遮斷，已復(fù)位控制方式EH油系統(tǒng)由高壓抗燃油供油系統(tǒng)(EH供油系統(tǒng))、電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)和危急遮斷控制組件構(gòu)成。EH供油系統(tǒng)向電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供高壓抗燃油，電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)將DEH控制器來(lái)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成EH油壓信號(hào)，直接操縱各個(gè)蒸汽閥門(mén)(高、中壓主汽門(mén)和調(diào)節(jié)閥)的開(kāi)度。危急遮斷控制組件將危急遮斷系統(tǒng)所形成的遮斷汽輪機(jī)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，關(guān)閉所有的進(jìn)汽閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)以保證機(jī)組的安全。

另一方面，在CRT操作站將運(yùn)行人員輸入或者是外部輸入的增、減機(jī)組速度／負(fù)荷的命令變成機(jī)組所能接受的指令，經(jīng)現(xiàn)時(shí)刻的被控量的校正(如頻率校正、發(fā)電機(jī)功率校正、調(diào)節(jié)級(jí)壓力校正)后，形成相應(yīng)的控制量。該控制量經(jīng)輸出通道校正、D／A轉(zhuǎn)換、比較及功率放大后送至電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)以改變閥位的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的轉(zhuǎn)速(或負(fù)荷)控制。

位于集控室內(nèi)的CRT圖像站由CRT顯示器、工業(yè)用PC機(jī)、打印機(jī)、操作盤(pán)和顯示盤(pán)等外圍設(shè)備構(gòu)成，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)人--機(jī)對(duì)話(huà)功能。操作員可將對(duì)機(jī)組的控制命令(如目標(biāo)轉(zhuǎn)速／負(fù)荷、變化率)、運(yùn)行方式、控制方式和閥門(mén)試驗(yàn)方式的選擇等操作指令通過(guò)操作盤(pán)送至主控制器，從中獲得機(jī)組的狀態(tài)信息并進(jìn)行監(jiān)視。(一)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)啟停(ATC)(二)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的負(fù)荷自動(dòng)控制(三)實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)監(jiān)視與控制(四)實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)保護(hù)(五)手動(dòng)控制，無(wú)擾切換、冗余切換及其他二、DEH系統(tǒng)的主要功能

該功能又稱(chēng)為自動(dòng)汽輪機(jī)控制，是汽輪機(jī)的啟動(dòng)方式之一。即當(dāng)汽輪機(jī)具備啟動(dòng)條件后，操作人員只要按動(dòng)一個(gè)專(zhuān)用按鈕，就能夠使汽輪機(jī)從盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速升到同步轉(zhuǎn)速，同時(shí)盡可能降低啟動(dòng)過(guò)程的熱應(yīng)力，使啟動(dòng)過(guò)程和機(jī)組升負(fù)荷的時(shí)間最短以降低啟動(dòng)費(fèi)用，提高效益。(一)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)啟停(ATC)(二)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的基本控制功能

汽輪機(jī)的基本控制功能，包括啟動(dòng)階段和負(fù)荷控制階段，啟動(dòng)階段即為單機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，并列運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷控制包括一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、主汽壓力控制、負(fù)荷變化率限制、自動(dòng)并網(wǎng)、閥門(mén)管理等。即目標(biāo)轉(zhuǎn)速、升速率及升負(fù)荷率均由運(yùn)行人員通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的閉環(huán)控制。機(jī)組并網(wǎng)后帶上5％P0的初始負(fù)荷，如果機(jī)組是冷態(tài)啟動(dòng)，則由高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)控制機(jī)組的升／降負(fù)荷；如果是熱態(tài)啟動(dòng)，中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)參與高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)的負(fù)荷控制，在機(jī)組負(fù)荷大于35％的額定負(fù)荷以后，中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)，將由高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)控制機(jī)組的升／降負(fù)荷。(三)實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)監(jiān)視與控制

汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)監(jiān)視與控制功能由ATC（AutomationTubineControl）軟件包完成，它由兩個(gè)任務(wù)程序和16個(gè)子程序組成。在操作盤(pán)上設(shè)有四個(gè)帶燈PUSH／PULL按鈕：ATC切除、ATC監(jiān)視、ATC進(jìn)行、ATC啟動(dòng)，用來(lái)確定ATC狀態(tài)。(四)實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)保護(hù)1．OPC超速保護(hù)控制器2．危急遮斷控制裝置(ETS)3．機(jī)械超速和手動(dòng)脫扣1．OPC超速保護(hù)控制器OPC（OverspeedProtectionController)

超速保護(hù)控制器由中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)快關(guān)功能(CIV)、負(fù)荷下跌預(yù)測(cè)功能(LDA)和超速控制功能三部分組成。CIV是在電力系統(tǒng)故障、出現(xiàn)部分甩負(fù)荷時(shí)，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)、延遲0.3～1s后再開(kāi)啟，以便在部分甩負(fù)荷瞬間維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定；LDA是在發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)跳閘而汽輪機(jī)仍帶有30％以上負(fù)荷時(shí)及時(shí)關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)，以防止汽輪機(jī)超速而導(dǎo)致危急保安器動(dòng)作；

超速控制功能是當(dāng)機(jī)組在非OPC測(cè)試情況下出現(xiàn)轉(zhuǎn)速高于103％額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將高、中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)關(guān)閉，并將負(fù)荷控制改變?yōu)檗D(zhuǎn)速控制，由高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整中壓調(diào)節(jié)閥門(mén)，逐步將積聚在再熱器中的蒸汽排出。上述三項(xiàng)功能是通過(guò)超速保護(hù)控制器、控制OPC電磁閥釋放OPC母管油壓實(shí)現(xiàn)的。2．危急遮斷控制裝置(ETS)

在300MW及以上機(jī)組上都設(shè)有危急遮斷控制系統(tǒng)（EmregencyTripSystem),簡(jiǎn)稱(chēng)ETS，用來(lái)監(jiān)視下述參數(shù)；凝汽器真空低、軸承油壓低、推力軸承磨損、EH油壓低、機(jī)組110％超速，及一個(gè)可接受外部遮斷的遙控信號(hào)。當(dāng)上述被監(jiān)視的狀態(tài)任意一個(gè)出現(xiàn)時(shí)，都將使ATC電磁閥失電，釋放自動(dòng)。停機(jī)跳閘母管壓力油——泄掉油動(dòng)機(jī)的壓力油，使閥門(mén)在彈簧作用下迅速關(guān)閉，切斷機(jī)組的進(jìn)汽，停機(jī)處理，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。3．機(jī)械超速和手動(dòng)脫扣

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過(guò)110％的額定值時(shí)，或運(yùn)行人員要求停機(jī)時(shí)，機(jī)械超速和手動(dòng)脫扣系統(tǒng)通過(guò)釋放潤(rùn)滑油系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流孔在機(jī)械超速和手動(dòng)跳閘母管建立的壓力油，打開(kāi)常閉隔膜閥，釋放自動(dòng)停機(jī)跳閘母管油壓，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。三、DEH系統(tǒng)的工作方式

1.操作員自動(dòng)方式(OA)

4.遙控方式或遠(yuǎn)方控制方式(REMOTE)

5.手動(dòng)控制方式3.自動(dòng)同步控制方式(AS)2.自動(dòng)汽輪機(jī)控制方式(ATC)操作員自動(dòng)手動(dòng)ATC遙控自動(dòng)同期投入，切除

1.操作員自動(dòng)方式(OA)

OA方式是DEH系統(tǒng)的基本運(yùn)行方式。在機(jī)組第一次啟動(dòng)時(shí)，指定使用OA方式。在該方式下，不論機(jī)組是處于轉(zhuǎn)速控制還是負(fù)荷控制下，DEH系統(tǒng)均根據(jù)操作員在操作臺(tái)上設(shè)定的轉(zhuǎn)速(或負(fù)荷)目標(biāo)值以及升速率等來(lái)控制機(jī)組升速(或帶負(fù)荷)。在機(jī)組運(yùn)行的各個(gè)階段，如盤(pán)車(chē)、暖機(jī)、升速、同步、并網(wǎng)、升負(fù)荷等，操作臺(tái)上均有人工確定斷點(diǎn)

按鈕，在由操作員確認(rèn)上一階段的進(jìn)程后，才進(jìn)入下一個(gè)流程。

2.自動(dòng)汽輪機(jī)控制方式(ATC)

自動(dòng)汽輪機(jī)控制的目的在于保證汽輪發(fā)電機(jī)組的安全正確啟動(dòng)和加負(fù)荷。當(dāng)機(jī)組選擇ATC方式時(shí)，若機(jī)組處于速度控制下，ATC程序在監(jiān)控汽輪機(jī)運(yùn)行的同時(shí)，決定其轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和適應(yīng)轉(zhuǎn)子應(yīng)力的升速率；處于負(fù)荷控制下，由操作員給定目標(biāo)值后，ATC程序監(jiān)控汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行報(bào)警和跳閘情況的同時(shí)