汽輪機(jī)原理 第九章 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

第九章汽輪機(jī)控制系統(tǒng)第一節(jié)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)和系統(tǒng)組成一、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)：1、汽輪機(jī)為什么必需具備控制系統(tǒng)？電能不能大量儲存，火電廠發(fā)出的電力必須隨時滿足用戶要求，即在數(shù)量、質(zhì)量要求同時滿足用戶要求。（1）數(shù)量要求：用戶對發(fā)電量的要求。這就是要求電力負(fù)荷根據(jù)用戶要求來調(diào)整發(fā)電大小，以滿足用戶要求。（2）供電質(zhì)量要求：供電質(zhì)量就是指頻率和電壓。其中，電壓可以通過變壓器解決。電網(wǎng)頻率則直接取決于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速高則頻率高，轉(zhuǎn)速低則頻率低。/link?url=WKiZova8d3sC6-0WtjFTdHyGJVnbVDemqx0-QkWVOFlVJ50jhILbgAPivr7IYsmhh5PpWzNe_f6Wq2oTwa1yOj0VEDSvv80Va1PSGfUyPRa2、汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運動方程式：機(jī)組在工作時，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩有三個：蒸汽主力矩、發(fā)電機(jī)反力矩、摩擦力矩。在穩(wěn)定狀態(tài)下，三者的代數(shù)和為零：

通常，摩擦力矩很小，這樣一來，穩(wěn)定運行時上式可寫成：

機(jī)組運行時，只要蒸汽主力矩和發(fā)電機(jī)反力矩不平衡，就會產(chǎn)生角加速度。

因此汽輪機(jī)必須具備調(diào)速系統(tǒng)，以保證汽輪發(fā)電機(jī)組根據(jù)用戶要求，供給所需電力，并保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。另外，火電廠自身安全的需要：汽輪發(fā)電機(jī)組工作時，轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片等承受很大的離心力，而且離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。轉(zhuǎn)速增加，離心力將迅速增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定限度時就會使部件破壞，出大事故。3、調(diào)速系統(tǒng)的任務(wù)（？）：

（1）滿足用戶足夠的電力（數(shù)量、質(zhì)量）；（2）保證汽輪發(fā)電機(jī)組始終在額定轉(zhuǎn)速左右運行。**除了調(diào)速系統(tǒng)之外，汽輪機(jī)組還必須具有保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)、軸向位移保護(hù)等）。4、調(diào)速系統(tǒng)的功能：蒸汽主力矩和發(fā)電機(jī)反力矩隨轉(zhuǎn)速的變化如圖9---2所示：當(dāng)轉(zhuǎn)速n增加時，蒸汽主力矩減小，發(fā)電機(jī)反力矩增加（為什么？）；當(dāng)轉(zhuǎn)速n減小時，蒸汽主力矩增加，發(fā)電機(jī)反力矩減小。A點是兩力矩平衡狀態(tài)點：曲線1、2之交點。(1)當(dāng)外界負(fù)荷增加時，反力矩由曲線1變到曲線1’，而主力矩曲線2不變。其工作點由A移到C（什么叫汽輪機(jī)的自平衡能力?）。

(2)當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)動作，減小進(jìn)汽量，主力矩曲線由2變?yōu)?’，與反力矩曲線1’交于B點，機(jī)組轉(zhuǎn)速變?yōu)榻咏?。二、運行對調(diào)速系統(tǒng)的要求

1、調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證：當(dāng)蒸汽參數(shù)和電網(wǎng)頻率在允許范圍內(nèi)變化時，機(jī)組能從滿負(fù)荷到空負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，并保證機(jī)組能順利地并網(wǎng)和解列；

2、當(dāng)負(fù)荷變化時，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機(jī)組從一穩(wěn)定工況安全地過渡到另一穩(wěn)定工況，而不發(fā)生較大的長期的負(fù)荷擺動；

3、為了保證機(jī)組穩(wěn)定運行，各種因素引起的負(fù)荷擺動應(yīng)在允許范圍內(nèi)；

4、當(dāng)機(jī)組突然甩全負(fù)荷時，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機(jī)組轉(zhuǎn)速最大升高值小于超速保護(hù)裝置動作轉(zhuǎn)速。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)8二、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理（一）簡單的汽輪機(jī)自動調(diào)速系統(tǒng)（圖9---5）

1、主要部件：調(diào)速器，滑閥（錯油門），油動機(jī)，調(diào)節(jié)閥。

2、油路：Po------高壓油，Pn-------排油。93、工作原理：當(dāng)外界負(fù)荷P減少，機(jī)組轉(zhuǎn)速n升高，調(diào)速器飛錘向外擴(kuò)張，滑環(huán)A上移，杠桿ABC以C點為支點帶動滑閥B點上移，高壓油Po通過滑閥油口進(jìn)入油動機(jī)上油室，油動機(jī)下油室與排油Pn相通，活塞下移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥5，減小進(jìn)汽量，機(jī)組功率減小。

同時，杠桿以A點為支點帶動滑閥B點下移，滑閥回中，切斷窗口，高壓油停止流動。調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。*當(dāng)外界負(fù)荷P增加時，機(jī)組轉(zhuǎn)速n下降，調(diào)速系統(tǒng)各部套調(diào)節(jié)過程相同，而動作方向相反。10三、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和種類根據(jù)轉(zhuǎn)速感受及中間放大器的結(jié)構(gòu)不同,分為

1、機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2、電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理：

13第三節(jié)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的工作特性一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線是由轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性曲線所組成，如圖9---5、圖9---31所示。其中，將調(diào)速器、中間放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性曲線分別畫在直角坐標(biāo)系的第二、三、四象限，將調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線畫在直角坐標(biāo)系的第一象限，組成四象限圖。圖9--51.速度變動率（不等率）定義：在穩(wěn)定工況下，汽輪機(jī)的功率由滿負(fù)荷減到零負(fù)荷時，其轉(zhuǎn)速的改變量

n與額定轉(zhuǎn)速no（或者最高與最低轉(zhuǎn)速的平均值）之比的百分?jǐn)?shù)稱為速度變動率（圖7---38

），用

表示：（9----15）

*單機(jī)運行的機(jī)組，由一臺機(jī)組向用戶供電，機(jī)組負(fù)荷等于用戶消耗量，這樣，當(dāng)功率變化時，轉(zhuǎn)速也要變化。*并列運行的機(jī)組，網(wǎng)內(nèi)所有機(jī)組同時向電網(wǎng)送電，再由電網(wǎng)向用戶供電。一次調(diào)頻：并列運行的機(jī)組，網(wǎng)內(nèi)頻率相同，所有機(jī)組轉(zhuǎn)速一樣，機(jī)組總功率正好等于用戶總耗電量。當(dāng)外界負(fù)荷變動而引起電網(wǎng)頻率變化時，網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)同時動作，自動增減負(fù)荷，以適應(yīng)外界負(fù)荷變動的要求。這種由調(diào)速系統(tǒng)隨電網(wǎng)周波變化，自動控制機(jī)組負(fù)荷增減，以保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的方式，稱為一次調(diào)頻。2.遲緩率遲緩現(xiàn)象：當(dāng)外界負(fù)荷下降而轉(zhuǎn)速上升時，機(jī)組功率并不馬上降低。而是當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時，功率才開始下降。同樣，當(dāng)外界負(fù)荷上升機(jī)組轉(zhuǎn)速下降時，機(jī)組功率并不馬上增加，而是當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到一定時，功率才開始上升。這就是說，機(jī)組在同一功率下有不同的轉(zhuǎn)速，或者說在同一轉(zhuǎn)速下有不同的功率，這就是調(diào)速系統(tǒng)的遲緩現(xiàn)象。

產(chǎn)生遲緩的原因：調(diào)速系統(tǒng)的各部件存在著摩擦、鉸練間隙、滑閥重疊度。這樣，各部件的靜態(tài)特性曲線就不是一條線，而是一個帶狀區(qū)域。因此，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時，機(jī)組功率并不馬上變動而是有一段遲緩。通常用遲緩率

（不靈敏度）來表示這種遲緩程度的大小。遲緩率

：同負(fù)荷條件下的最大轉(zhuǎn)速變動（-）與額定轉(zhuǎn)速之比，即（9---19）機(jī)組最大負(fù)荷擺動

P

從圖9----35中的三角形相似就可以看出：由于遲緩的存在，機(jī)組可能發(fā)生的最大負(fù)荷擺動為

P。19遲緩率

的大小：調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率為各部件遲緩率的累積。為了減小負(fù)荷擺動，一般要求

不大于0.6%，最好

不大于0.2%。要減小遲緩率，則應(yīng)在各元件的設(shè)計、制造、安裝和運行個方面予以減小。同步器靜態(tài)特性線平移1.同步器的作用單機(jī)運行的機(jī)組，當(dāng)功率由上升到時，轉(zhuǎn)速（頻率）將由降為，這樣，就不能滿足供電質(zhì)量的要求。而同步器則可以平移調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線（即用同步器改變機(jī)組的進(jìn)汽量），使機(jī)組的轉(zhuǎn)速不變（），

并列運行的機(jī)組，可以用同步器調(diào)整網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組的負(fù)荷，使之按給定負(fù)荷運行，調(diào)整電網(wǎng)頻率，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定在額定范圍之內(nèi)。這種用同步器調(diào)頻的方式稱為“二次調(diào)頻”。如圖有兩臺并列運行的機(jī)組，功率分別為、?？梢杂猛狡髟黾?/p>

P給1號機(jī)，而使二號機(jī)減少

P，而使總的功率不變，轉(zhuǎn)速（頻率）不變。

機(jī)組啟動時，可以用同步器改變進(jìn)汽量以增加轉(zhuǎn)速，使之從0轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速-------同步。242.同步器的工作范圍：

為了滿足在額定參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速下機(jī)組能從滿負(fù)荷到0負(fù)荷穩(wěn)定運行，同步器的工作范圍至少是等于大于調(diào)速系統(tǒng)所控制的轉(zhuǎn)速范圍。

a、上限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率升高、初參數(shù)偏低而背壓升高時，能使機(jī)組帶滿負(fù)荷；

b、下限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率下降、初參數(shù)上升而背壓下降時，能使機(jī)組減負(fù)荷到零。如圖9----40所示。作業(yè)：1、解釋專業(yè)名詞：調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性、速度變動率、遲緩率、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。2、敘說同步器的作用。3、畫出調(diào)速系統(tǒng)四象限圖，并說明各部分的意義。4、帶不同負(fù)荷的機(jī)組對速度變動率有何要求？5、畫出合理的調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線，并說明為什么。第五節(jié)汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（

DigitalElectro-HydraulicControlSystem,

DEH）

如上述所講，根據(jù)功能的不同，汽輪機(jī)有不同的型式，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也有不同的型式。汽輪機(jī)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是最基本的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個從低級到高級的發(fā)展過程。根據(jù)發(fā)展過程來分，可分為液壓（機(jī)械液壓）調(diào)節(jié)系統(tǒng)、功率—-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國產(chǎn)100MW及以下機(jī)組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國產(chǎn)200MW機(jī)配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率—-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二者可互相切換。國產(chǎn)300MW、600MW大型汽輪機(jī)都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程28DEH--汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由計算機(jī)控制部分和EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分組成。是汽輪發(fā)電機(jī)的專用控制系統(tǒng)，是控制汽輪機(jī)啟動、停機(jī)及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，是電廠實現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制、遠(yuǎn)方自動調(diào)度等功能必不可少的控制設(shè)備。DEH在電廠的熱工自動化系統(tǒng)中有著十分重要的地位。DEH的安全可靠直接影響到整個電廠的可靠運行

DEH的

功能主要有：

1.轉(zhuǎn)速控制

2.負(fù)荷-頻率控制

3.閥門管理

4.超速保護(hù)及試驗

5.汽輪機(jī)自啟動ATC

機(jī)組跳閘保安系統(tǒng)

1.安全油系統(tǒng)

2.調(diào)節(jié)油系統(tǒng)

數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem）是當(dāng)前汽輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)的新發(fā)展，集中了兩大新成果：計算機(jī)技術(shù)和高壓抗燃油技術(shù)（傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)）。它采用計算機(jī)以數(shù)字的方式對一次信號進(jìn)行采集和處理，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略輸出控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實施控制。使得汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關(guān)部套尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)質(zhì)量大大提高。（一）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)美國西屋公司DEH-3型的功能原理研制開發(fā)而成。300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖，主要由五大部分組成：1．電子控制器：主要包括：計算機(jī)、混合數(shù)模插件、接口和電源設(shè)備等。集中布置在6個控制柜內(nèi)。其作用是用于給定、接受反饋信號、邏輯運算和發(fā)出控制指令等。2．操作系統(tǒng)：主要設(shè)置有：操作臺盤、圖象站的顯示器和打印機(jī)等。其作用是為運行人員提供運行信息、監(jiān)督、人機(jī)對話和操作等服務(wù)。3．油系統(tǒng)：汽輪機(jī)調(diào)節(jié)用油與潤滑油分開。高壓油（EH油系統(tǒng)）采用三芳基磷酸脂抗燃油，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動力用油。EH油系統(tǒng)作用：

EH油系統(tǒng)接受調(diào)節(jié)器和或操作盤來的指令，對機(jī)組進(jìn)行控制。潤滑油系統(tǒng)作用：是為軸承潤滑油系統(tǒng)提供汽輪機(jī)油。4．執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動機(jī)）：主要由伺服放大器、電液轉(zhuǎn)換器和具有快關(guān)、隔離和逆止裝置的單側(cè)油動機(jī)組成。其作用是帶動高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥和帶動中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥。5．保護(hù)系統(tǒng)：設(shè)有6個電磁閥。其作用是其中兩個用于機(jī)組超速（103%）時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥。其余用于機(jī)組嚴(yán)重超速（110%）、軸承油壓低、EH油壓低、推力軸承磨損過大、凝汽器真空度低等情況下進(jìn)行危急遮斷和手動停機(jī)之用。此外，還有些測量元件，如傳感器：用于測量機(jī)組轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)汽室壓力、發(fā)電機(jī)功率、主汽壓力等；汽輪機(jī)自動程序控制（ATC）所須的測量值。（二）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能

總體來說，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有四大功能，其功能形式為：1．汽輪機(jī)自動程序控制（ATC）功能

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機(jī)自動程序控制（ATC），是通過狀態(tài)監(jiān)測、計算轉(zhuǎn)子應(yīng)力，并在機(jī)組應(yīng)力許可范圍內(nèi)，優(yōu)化啟動程序，用最大的速率、最短的時間來實現(xiàn)機(jī)組啟動過程的全部自動化。

ATC允許機(jī)組有冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動兩種方式。冷態(tài)啟動包括盤車、升速、并網(wǎng)和帶負(fù)荷。其各種啟動操作、閥門切換等全過程均由計算機(jī)自動控制完成。在機(jī)組正常運行過程中，還可以實現(xiàn)ATC監(jiān)督。

2．汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)有兩種情況：冷態(tài)啟動時，機(jī)組并網(wǎng)帶初負(fù)荷（5%額定負(fù)荷）后，負(fù)荷由高壓調(diào)節(jié)閥控制；熱態(tài)啟動時，機(jī)組負(fù)荷未達(dá)到35%額定負(fù)荷以前，負(fù)荷由高、中壓調(diào)節(jié)閥控制，以后，中調(diào)閥全開，負(fù)荷只由高壓調(diào)節(jié)閥控制。當(dāng)機(jī)組處于負(fù)荷控制階段，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有下述功能：

(1)具有操作員自動、遠(yuǎn)方控制和電廠計算器控制方式，以及它們分別與ATC組成的聯(lián)合控制方式；

(2)具有自動控制（A和B機(jī)雙機(jī)容錯）、一級手動和二級手動冗余控制方式；

(3)可采用串級或單級PI控制方式。當(dāng)負(fù)荷大于10%以后，可由運行人員選擇是否采用調(diào)節(jié)級汽室壓力和發(fā)電機(jī)功率反饋回路，這也就是決定采用何種PI控制方式；

(4)可采用定壓運行或滑壓運行。當(dāng)采用定壓運行時，系統(tǒng)有閥門管理功能，以保證汽輪機(jī)能獲得最大的效率；

(5)根據(jù)電網(wǎng)的要求，可采用調(diào)頻運行方式或基本負(fù)荷運行方式；設(shè)置負(fù)荷上下限和其速率等。此外，還有主汽壓控制（TPC）和外部負(fù)荷返回（RUNBACK）等保護(hù)主要設(shè)備和輔助設(shè)備的控制方式，運行控制十分靈活。3．汽輪機(jī)自動保護(hù)功能為了避免機(jī)組因超速或其它原因遭受破壞，DEH的保護(hù)系統(tǒng)有以下三種保護(hù)功能：（1）超速保護(hù)（OPC）：當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到103%時，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在(103%~110%)范圍內(nèi)時，超速控制系統(tǒng)通過OPC電磁閥快關(guān)高、中壓調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)對機(jī)組的保護(hù)。（2）危機(jī)遮斷控制（ETS）：當(dāng)ETS系統(tǒng)檢測到機(jī)組超速達(dá)到110%或其它安全指標(biāo)達(dá)到安全界限后，通過AST電磁閥關(guān)閉所有的主汽門和調(diào)節(jié)汽門，實現(xiàn)緊急停機(jī)。（3）機(jī)械超速保護(hù)和手動脫扣：機(jī)械超速保護(hù)為超速的多重保護(hù)，即當(dāng)轉(zhuǎn)速高于110%時，實現(xiàn)緊急停機(jī)；手動脫扣是當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)不起作用時進(jìn)行手動停機(jī)，以保證人身和設(shè)備的安全。4．機(jī)組和DEH系統(tǒng)的監(jiān)控功能：監(jiān)控功能在啟動和運行過程中對機(jī)組和DEH裝置兩部分運行狀況進(jìn)行監(jiān)督。其內(nèi)容包括：操作狀態(tài)按鈕指示、狀態(tài)指示和CRT畫面，其中對DEH監(jiān)控的內(nèi)容包括重要通道、電源和內(nèi)部程序的運行情況等。CRT畫面包括機(jī)組和系統(tǒng)的重要參數(shù)、運行曲線、潮流趨勢和故障顯示等。（三）DEH系統(tǒng)的運行方式

為了確保DEH系統(tǒng)控制的可靠性，DEH系統(tǒng)設(shè)有四種運行方式，機(jī)組可以在其中任何一種方式下運行，其順序為：

二級手動

一級手動

操作員自動

汽輪機(jī)自動（ATC），相鄰兩種運行方式互相跟蹤，并且可以無擾切換。此外，在二級手動以下還有一種硬手操，它作為二級手動的備用，但二者不能跟蹤和切換。1．二級手動運行方式是跟蹤系統(tǒng)中最低級的運行方式，僅作為備用運行方式。它全部由成熟的常規(guī)模擬元件組成，以便在數(shù)字系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動轉(zhuǎn)入模擬系統(tǒng)控制，確保機(jī)組安全可靠。2．一級手動是一種開環(huán)運行方式，運行人員在操作盤上按鍵就可以控制各閥門的開度，各按鍵之間邏輯互鎖，同時具有操作超速保護(hù)控制器（OPC）、主汽閥壓力控制器（TPC）、外部觸點返回（RUNBACK）和脫扣等保護(hù)功能。此運行方式作為汽輪機(jī)自動（ATC）方式的備用。3．操作員自動方式是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最基本的運行方式，用這種方式可實現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的閉環(huán)控制，并且具有各種保護(hù)功能。該方式設(shè)有完全相同的A和B雙機(jī)系統(tǒng)，雙機(jī)容錯，具有跟蹤和自動切換功能，也可以實現(xiàn)強迫切換。在這種方式下，目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)負(fù)荷及其速率，均由操作員給定。4．汽輪機(jī)自動（ATC）是最高一級運行方式。此時包括轉(zhuǎn)速和負(fù)荷及其速率，都不是來自操作員，而是由計算機(jī)程序或外部設(shè)備進(jìn)行控制。因此它是最高一級運行方式。（四）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制模式

DEH的控制器，是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。它有兩種控制模式：1．主汽閥（TV）控制模式：主汽閥控制又有兩種控制方式：（1）主汽閥自動（AUTO）方式，此亦稱為數(shù)字系統(tǒng)控制方式。當(dāng)計算機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行控制時，稱為汽輪機(jī)主汽閥自動控制（ATC）方式；當(dāng)由操作員在操作盤通過計算機(jī)進(jìn)行控制時，稱為汽輪機(jī)主汽閥操作員自動控制。

(2）主汽閥手動方式,此時，數(shù)字系統(tǒng)不參與，而是通過模擬系統(tǒng)對機(jī)組進(jìn)行控制。主汽閥控制系統(tǒng)用于啟動升速和機(jī)組跳閘時進(jìn)行緊急停機(jī)。在冷態(tài)啟動開始階段，是由主汽閥控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到96%時，轉(zhuǎn)速控制由主汽閥切換到調(diào)節(jié)閥，然后主汽閥全開，直到并網(wǎng)帶負(fù)荷運行，在此期間只要不出現(xiàn)機(jī)組跳閘，機(jī)組始終由調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。2．調(diào)節(jié)閥（GV）控制模式

（1）調(diào)節(jié)閥自動（AUTO）方式：調(diào)節(jié)閥自動（AUTO）方式即計算機(jī)參與的控制方式，是數(shù)字系統(tǒng)運行。在負(fù)荷控制階段，GV有以下五種運行方式:操作員自動控制方式（OA）、遙控方式（REMOTE）、電廠計算機(jī)控制方式（PLANT

COMP）、自動汽輪機(jī)控制方式（ATC）、（５）電廠限制控制方式。（２）調(diào)節(jié)閥手動方式在調(diào)節(jié)閥手動控制方式下，計算機(jī)不參與控制，而是由運行人員發(fā)出指令，通過模擬系統(tǒng)輸出的信號進(jìn)行控制。因此，不管是主汽門（TV）控制還是調(diào)節(jié)汽門（GV）控制，都有數(shù)字控制和模擬控制兩種方式。它們之間應(yīng)設(shè)有數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換和跟蹤系統(tǒng)，便于在系統(tǒng)或運行方式變化時，實現(xiàn)無擾切換。401DEH系統(tǒng)與液調(diào)系統(tǒng)的比較

1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成液調(diào)系統(tǒng)比較常見的有徑向離心泵液壓調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)和高速彈性調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)等幾種，它們的調(diào)節(jié)原理基本相同，都是通過連在汽輪機(jī)主軸上的一個機(jī)械部件來感應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速的變化情況，并將這種變化轉(zhuǎn)換為一次油壓，一次油壓再通過機(jī)械的放大機(jī)構(gòu)被轉(zhuǎn)換放大為二次油壓，最終通過錯油門來控制調(diào)節(jié)閥油動機(jī)的開度，油動機(jī)再通過杠桿或凸輪傳動機(jī)構(gòu)啟閉相應(yīng)的調(diào)門。在油動機(jī)動作的同時，其開度反饋機(jī)構(gòu)（杠桿彈簧機(jī)械反饋系統(tǒng)或油口反饋系統(tǒng)）將油動機(jī)的開度反饋至放大機(jī)構(gòu)，從而形成對轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的閉環(huán)控制。而機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的設(shè)定則是通過操作同步器實現(xiàn)的。

數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制原理與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，但它完全取消了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的機(jī)械式轉(zhuǎn)速感應(yīng)裝置、放大機(jī)構(gòu)和閥位反饋機(jī)構(gòu)，取而代之的是轉(zhuǎn)速探頭、微控制器、LVDT等電子元件或系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速探頭將檢測到的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速以交流電壓信號的形式輸入轉(zhuǎn)速測量卡，并在轉(zhuǎn)速測量卡內(nèi)通過A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，同樣LVDT測得的閥門開度信號也被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，這兩個信號被同時輸入數(shù)字式計算機(jī)進(jìn)行運算處理，得到調(diào)門開度指令，該指令經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量后被送至電液轉(zhuǎn)換器去控制油動機(jī)的開度，每個閥門均由各自獨立的電液轉(zhuǎn)換器控制。機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的設(shè)定通過系統(tǒng)接口計算機(jī)或備用硬操盤進(jìn)行，除了能完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的手動控制，還能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的完全自動控制。1.2系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性穩(wěn)定性、超調(diào)量、過渡時間、速度變動率、遲緩率、靜態(tài)特性曲線（四方圖）等參數(shù)或曲線系列是衡量汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動、靜態(tài)特性的主要指標(biāo)，由于其結(jié)構(gòu)上的局限性，液調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)速度較低，機(jī)械間隙引起的遲緩率大，靜態(tài)特性固定，無法根據(jù)需要而任意變動。而數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有很大的不同，系統(tǒng)部分動、靜態(tài)特性與液調(diào)系統(tǒng)有一定的差別，特別是其靜態(tài)特性基本上是由系統(tǒng)軟件的內(nèi)部設(shè)定值決定的，甚至還可以方便地進(jìn)行改動，幾乎可完全滿足用戶的需要，系統(tǒng)的動態(tài)特性則由于系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)的計算機(jī)化而比液調(diào)系統(tǒng)有了很大程度的改善。2DEH系統(tǒng)的主要功能數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于引入了計算機(jī)作為控制核心，其功能有了巨大的擴(kuò)展，很多液調(diào)系統(tǒng)難于實現(xiàn)，甚至根本無法實現(xiàn)的功能均能在DEH系統(tǒng)中方便地實現(xiàn)。計算機(jī)系統(tǒng)的開放性和優(yōu)異的可擴(kuò)充性則使DEH系統(tǒng)可以滿足控制技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要。數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能包括：（1）轉(zhuǎn)速控制這是DEH最基本，也是最重要的功能。通過改變設(shè)定值（手動或自動）可使機(jī)組啟動、升速，或維持在某一固定轉(zhuǎn)速，目前的DEH系統(tǒng)一般都能達(dá)到0．1％的轉(zhuǎn)速控制精度，明顯優(yōu)于液調(diào)系統(tǒng)。此外，通過DEH的人機(jī)界面還可方便地對機(jī)組的升速率進(jìn)行設(shè)置，而在機(jī)組過臨界時則能按預(yù)先設(shè)好的升速率自動高速沖過臨界轉(zhuǎn)速。而且，由于系統(tǒng)控制精度較高，目前的DEH系統(tǒng)在最大升速率下機(jī)組轉(zhuǎn)速控制的超調(diào)量一般都小于0．15％。與液調(diào)系統(tǒng)相比，這將大大減輕汽機(jī)操作人員的勞動強度，提高機(jī)組運行的穩(wěn)定性。（2）自動同期當(dāng)機(jī)組升速至額定轉(zhuǎn)速時，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)具有與自動同期裝置的接口功能。能根據(jù)自動同期裝置的指令完成汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速匹配以確保發(fā)電機(jī)自動并網(wǎng)，并使機(jī)組帶上初負(fù)荷，而液調(diào)機(jī)組一般無法實現(xiàn)此項功能。（3）超速保護(hù)控制這也是DEH系統(tǒng)所特有的功能。超速保護(hù)控制（OPC）回路隨時監(jiān)測機(jī)組轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到程序設(shè)定值（如103％額定轉(zhuǎn)速）時，OPC電磁閥動作，關(guān)閉高中壓調(diào)節(jié)汽門，待轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時重新開啟這些閥門，維持額定轉(zhuǎn)速，這可以有效抑制機(jī)組在甩負(fù)荷等暫態(tài)工況下的轉(zhuǎn)速飛升。（4）負(fù)荷控制負(fù)荷控制是DEH系統(tǒng)的基本功能之一。在機(jī)組帶負(fù)荷運行的情況下，系統(tǒng)能按給定的負(fù)荷指令和變負(fù)荷率自動改變負(fù)荷調(diào)節(jié)的給定值，從而改變機(jī)組負(fù)荷。（5）壓力控制在定壓運行方式，DEH通過壓力控制器將主汽壓力自動維持在設(shè)定值，而液調(diào)機(jī)組則無法實現(xiàn)此項功能。（6）閥門管理

DEH系統(tǒng)中各汽閥的控制是獨立的，每個閥門都由各自獨立的油動機(jī)和伺服系統(tǒng)驅(qū)動，閥門的特性曲線和控制策略則由軟件決定，因此可以方便地實現(xiàn)汽機(jī)全周進(jìn)汽／部分進(jìn)汽方式間的無擾切換，而液調(diào)機(jī)組汽閥的線性化是通過機(jī)械凸輪實現(xiàn)的，存在著精度差、易卡澀、維護(hù)難等缺點，而且只支持單一的進(jìn)汽方式。這也是需要對液調(diào)機(jī)組進(jìn)行DEH改造的重要原因之一。（7）閥門在線試驗在閥門管理功能的支持下，可方便地對各汽閥進(jìn)行全行程在線活動試驗，并保證機(jī)組負(fù)荷在試驗過程中不發(fā)生大的波動，這也是液調(diào)機(jī)組無法實現(xiàn)的功能。（8）汽輪機(jī)自啟動當(dāng)控制系統(tǒng)置于汽輪機(jī)自啟動運行方式時，運行人員只須按一個啟動鍵，機(jī)組即可自動啟動、升速至額定轉(zhuǎn)速，甚至并網(wǎng)、帶負(fù)荷，在此過程中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速、升速率、過臨界轉(zhuǎn)速的升速率的給定、暖機(jī)過程控制以及閥切換等均由程序中預(yù)設(shè)的汽輪機(jī)自啟動曲線給出。汽輪機(jī)自啟動功能的實現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的液調(diào)系統(tǒng)而言，使汽輪機(jī)控制的自動化程度有了質(zhì)的飛躍。（9）超速跳閘保護(hù)（OPT）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到超速遮斷保護(hù)動作值時，控制系統(tǒng)立即發(fā)出停機(jī)指令，迅速關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門，使機(jī)組跳閘。由于DEH的電超速保護(hù)回路通常都為三冗余配置，具有很高的可靠性，而且其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，較之傳統(tǒng)的機(jī)械超速系統(tǒng)更具優(yōu)越性，有些進(jìn)口機(jī)組甚至已完全取消了機(jī)械超速裝置。（10）與其它系統(tǒng)的接口現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠已普遍采用分散控制系統(tǒng)（DCS）對整個電廠進(jìn)行監(jiān)控，在液調(diào)系統(tǒng)中DCS只能實現(xiàn)對機(jī)組運行參數(shù)的監(jiān)視，而無法對機(jī)組進(jìn)行控制，但當(dāng)機(jī)組配備了DEH系統(tǒng)后，DCS即可通過DEH提供的接口對機(jī)組進(jìn)行完全的控制，這也為機(jī)組實現(xiàn)遠(yuǎn)程AGC控制奠定了基礎(chǔ)。（11）參數(shù)監(jiān)視

DEH系統(tǒng)的CRT能顯示機(jī)組運行狀態(tài)等重要參數(shù)，并為運行人員提供操作指導(dǎo)。通常系統(tǒng)還具有定時打印和事故追憶功能。3液調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行DEH改造的必要性和可行性

3.1必要性汽輪發(fā)電機(jī)組的控制要求具有較高的精度和可靠性，傳統(tǒng)的純液調(diào)或電液控制系統(tǒng)，不但系統(tǒng)復(fù)雜，控制精度差，無法實現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制和AGC遠(yuǎn)程調(diào)度，而且系統(tǒng)故障率也高，更不能滿足機(jī)組控制高度自動化的要求。目前國內(nèi)的大部分液調(diào)機(jī)組都是90年代以前生產(chǎn)的，限于當(dāng)時的計算機(jī)技術(shù)發(fā)展水平，DEH控制系統(tǒng)尚處在研發(fā)階段，技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)也不夠穩(wěn)定，因此當(dāng)時的機(jī)組絕大部分都采用液調(diào)系統(tǒng)；而在80年代以前，DEH技術(shù)尚未被應(yīng)用到汽輪機(jī)控制領(lǐng)域，幾乎所有的機(jī)組均采用液調(diào)。這批機(jī)組一度曾是國內(nèi)電力系統(tǒng)的主力機(jī)組，數(shù)量可觀，如能對這些機(jī)組進(jìn)行DEH改造，必將大幅提高我國電力系統(tǒng)的自動化水平，并能在很大程度上提高機(jī)組的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，降低煤耗。隨著數(shù)字電液控制技術(shù)的進(jìn)一步完善，傳統(tǒng)的液調(diào)控制系統(tǒng)必將逐漸被DEH控制系統(tǒng)所取代。3.2可行性近年來計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，微型計算機(jī)的性能，特別是穩(wěn)定性和可靠性得到了很大的提高，