DEH基础知识讲座魏汇川.docx

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DEH基础知识讲座魏汇川

汽轮机DEH控制系统

基础知识讲座

一.汽轮机的一般概念

1．汽轮机的种类

2．汽轮机的供气方式

3．电的生产过程

4．汽轮机控制系统

二．汽轮机电调系统的作用

三.调节系统的一般概念

1.分类

2．控制原理

3．DEH控制装置组成

4．DEH控制对策

5．DEH控制回路

6．DEH主要功能

7．DEH性能指标

一．汽轮机的一般概念

汽轮机是一种高温、高压、高转速的旋转机械，是将蒸汽能转变成机械能的原动机。

它的主要用途归纳如下：

1．汽轮机的种类

2．汽轮机的供气方式

3．电的生产过程

煤、石油、天燃汽等燃料在锅炉炉膛内燃烧，放出大量的热，加热锅炉内的水，使水转变成高温、高压蒸汽，蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机转子旋转，汽轮机拖动发电机旋转，发出电，由此可见，锅炉---汽轮机---发电机是火力发电厂的三大主机。

1）从电站的发电工艺流程：

自动调节自动平衡

CCS

三种情况下的调和办法

1．AGC

2．机跟炉

3．炉跟机

2）从汽轮机本体看：

1）高压、高温、高速旋转的庞大机械。

热应力、离心力。

2）自平衡能力低。

3）动一阀，牵动全厂主、辅机的运行工况，协调全厂的运行。

3）汽轮机控制装置的控制任务

●改变汽轮机的外特性，满足汽轮机的调节控制规律。

以便于汽轮机在电网内的并联运行，完成汽轮机的一次调频和二次调频的任务。

●控制起机时的温升率，使汽轮机的热应力控制在允许的范围内，以便满足汽轮机寿命的要求。

为此要求起机过程中的升速率与升负荷率可控。

为热应力的闭环控制创造条件。

●汽机甩负荷时转速将急聚上升，为防止超速，控制系统中应有防超速的保护控制功能。

●功率的控制一方面要考虑电网的需求，但也应照顾到电站的稳定运行，汽机控制系统应当能够调和汽压p0与电功率N间的矛盾，并与锅炉控制系统协调起来。

简而言之，要改善汽机外特性，实现控制规律

限制热应力

控制住离心力

与锅炉协调起来，最终实现AGC控制

4．汽轮机控制系统

分调节系统和保安系统，它们分别控制如下阀门：

二．汽轮机电调系统的作用

发电站中的发电工艺流程，特别是火电站中的工艺流程是一个极其复杂的流程，需要成百上千个大大小小的设备有机协调地工作才能得以完成。

其中火电站的三大件——锅炉、汽轮机、发电机，它们的协同工作对发电品质、发电的经济性及可靠性尤其重要。

在协调发电过程中，汽轮机的控制系统起着十分关键的作用。

汽轮机拖动发电机发电，经过输电线至电用户。

交流电是不能储备的，发电与用电几乎是同时刻完成的，由于外界负荷的不断波动，则要求汽轮发电机组具变工况功能，改变汽轮机的进汽量，使汽轮发电机组处于稳定运行状态，这种改变汽轮机的进汽量以满足发电机要求的操作则为调节系统。

传统的液压调节保安系统，自动化水平较低，可控性较差,不能满足机组在启动时自动升速、自动升负荷以及不能适应机炉协调控制、自动发电控制等较高自动化水平的要求。

它的参数测量、运算放大基本上都是机械液压式的，在测量的精确性、方便性、灵活性、线性度和运算逻辑的复杂性等方面都远远不及电子装置。

因此它是属于被淘汰的一类调节控制系统，但是液压执行机构在输出力、线性度、体积小、输出刚度等方面又远远优于电气设备。

当今最先进的调节系统为电液调节系统（DEH），它已越来越多地用于新机组的配套和老机组的调节系统改造。

电站汽轮机数字式电液控制系统（DEH）是一套汽轮发电机组实时控制系统。

是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器。

DEH系统通过控制汽轮机主汽门和调门的开度,实现对汽轮发电机组的转速与负荷的实时控制。

三.调节系统的一般概念

1.分类：

2．控制原理:

3．DEH控制装置组成

电子控制柜和软件系统基本上已经可以实现标准化生产；唯有液压伺服系统将因各种具体机组的不同和业主要求的不同而不同。

4．DEH控制对策

DEH的控制功能取决于应用程序的组态，应用程序设计取决于控制对策拟定，控制对策的拟定又取决于汽轮机拖动对象的运行环境、运行要求，现将已遇到的一些需求归纳如下：

•常规通用的控制功能：

如转速、功率、主汽压等的闭环控制及一次调频，机炉协调控制、保护、限制、试验等功能。

•热电联供控制策略

•小网或单机运行控制策略

•负荷管理及优化运行控制策略

•防喘振与汽机转速联合控制策略

•空冷机组控制策略

5．DEH控制回路

控制回路由功能码组态构成，实现DEH各种控制功能的要求。

控制回路包括：

转速控制、功率控制、阀门开度控制、主汽压力控制、抽汽控制、汽压及真空保护、防超速保护、快速减负荷等等。

●转速控制回路

转速控制回路包括转速目标值给定，转速变化率给定，自动升速曲线的生成及选择，转速PI调节器，转速测量及三取二逻辑，转速不等率和不调频死区设定主汽阀与调节阀控制的切换逻辑、频率同期的自动或手动控制等。

本回路承担汽轮发电机组的转速控制任务。

●功率控制回路

功率控制回路包括目标功率值给定、功率变化率设定、一次调频对功率给定的修正（一次调频）、主汽压波动对功率给定的动、静态修正、最大功率限制及限制值给定、发电机有功功率校正、功率测量的三取二逻辑或大选逻辑、功率PI调节器、机炉协调控制的投入/切除等。

本回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。

●阀门开度控制回路

阀门开度控制回路包括高压调节阀开度值给定、开度变化率给定、阀门开度测量及大选逻辑、阀位PI调节器、该回路构成对高压调节阀开度的控制，维持阀位为定值。

●主汽压力控制（TPC）回路

主汽压力控制回路包括机前主汽压给定，主汽压测量、信号处理及大选逻辑和压力PI调节器。

该回路构成对机前主汽压力的控制，维持锅炉出口压力稳定。

●抽汽压力控制回路

包括抽汽压力给定，抽汽回路的投/切逻辑、抽汽不等率控制逻辑，抽汽油动机

的快关快开逻辑、抽汽与转速的转换控制逻辑、PI调节器等。

●汽压（TPL）及真空保护控制回路

包括汽压和真空测量信号处理，保护值设定，低汽压及低真空减负荷回路。

低汽压保护在启机时的升速升负荷过程中，一般不投入，其保护限制值跟踪实际汽压值减去一个差值，汽压保护一旦投入，其汽压保护值由司机设定。

●防超速保护控制回路（OPC）

接受油开关跳闸辅助接点信号和转速103%n0信号，经逻辑运算发出快关调门控制信号，并通过硬接线使快关电磁阀带电，迅速关闭高、中压调节阀。

●快速减负荷控制回路（RB）

当机组辅机发生故障时，DEH接受CCS发来的快速降负荷信号，根据不同的故障情况可按三种速率快速降负荷到事前所设定的数值。

●伺服放大LVDT反馈回路

伺服放大器与液压系统的电液伺服阀、油动机、位移反馈（LVDT）构成一个电液随动系统。

伺服放大器除将输入信号放大后去控制电液伺服阀，还对LVDT进行调制、解调，变为油动机的位移反馈信号，完成对油动机位置的闭环控制。

●手动控制回路

手动控制回路是通过伺服模块直接控制油动机行程的硬接线控制回路，只能在并网状态下才能投入。

包括投/切逻辑、自/手动跟踪逻辑、快关油动机逻辑等。

6．DEH主要功能

由上述控制回路分别或联合实现汽机的程控启动、自动调节、参数限制、保护、监视及试验等功能。

1）自动调节控制功能：

●升速

司机设置目标转速后，机组可自动沿当前热状态对应的经验曲线控制调节阀，完成升速暖机过临界直到3000r/min定速控制。

在升速过程中，司机也可通过修改目标转速，升速率、转速保持时间等手段来控制机组的升速过程。

●自动同期

汽机定速后，DEH可接受自动同期装置指令，自动将机组控制到同步转速。

●并网带初负荷

发电机并网后，DEH自动增加给定值，使发电机自动带上初负荷避免出现逆功率。

●升负荷

机组并网后，司机可根据需要采用阀控方式，功控方式，压控方式或CCS方式控制机组，与锅炉控制系统配合完成定─滑─定升负荷过程。

●阀控方式

司机通过设置目标阀位直接控制调门开度，DEH维持阀位不度。

这时，机组负荷与蒸汽压力自动平衡。

●功控方式

司机通过设置目标功率来控制机组负荷，DEH以汽机实发功率作为反馈信号进行功率闭环控制，维持机组负荷不变。

若采用发电机有功功率信号作为功率信号，需要对该信号进行一定逻辑处理。

此外需要提醒注意的是，如果锅炉汽压未投自动调压回路，最好不要采用功控方式运行。

●压控方式

司机通过设置目标压力来控制机前压力，DEH控制调门开度来维持主汽压力不变。

●CCS方式

在CCS方式下，DEH接受CCS主控器来的阀位给定信号，直接控制调门开度。

DEH与CCS主控器配合可完成机跟炉，炉跟机以及机炉协调的各种控制功能。

●一次调频

DEH具有一次调频功能，调频特性（不等率、死区）可在线修改。

●自整性控制

各抽汽与功率之间的自整控制

2）限制控制功能：

●负荷及阀位限制

限制值由人工给定，DEH可自动将负荷限制在高低限以内，以及将阀位限制在给定值以下。

●主汽压力低限制

当主汽压力低于限制值时，DEH自动减小阀位开度以限制负荷，使主汽压力回升。

●低真空限制

当凝汽器真空降低到限制值时，DEH自动减小阀位开度以降低负荷。

●快卸负荷

DEH具有快、中、慢三挡快卸负荷，可对应不同的辅机故障。

当CCS给出快卸负荷信号时，DEH按对应的速率将负荷减到对应值。

●OPC控制

机组甩负荷时，DEH接受油开关跳闸或／和103％n。

超速信号，快关调节汽门，以减少转换超调量，延迟一段时间或转速<103%no后再自动开启，并维持机组转速为3000r/min。

3）试验控制功能：

●假并网试验

DEH收到假并网试验隔离刀闸断开信号后，可自动配合电气完成假并网试验。

●超速试验

司机可通过CRT画面操作，提升转速使超速保护动作分别检查1#、2#撞击子及电气超速保护的动作转速。

在做机械超速试验时，DEH电气超速保护的动作值自动由3300r/min改为3390r/min，作为后备超速保护使用。

●阀门严密性试验

司机可通过CRT画面操作，分别对调门、主汽门进行严密性试验，并可自动记录惰走时间。

4）保护控制功能：

●紧急手动

机组在并网运行工况下，DEH通讯出现故障时，自动控制将自动或手动转为紧急手动状态，司机可按硬操盘的调门增减按钮，直接通过伺服板控制调门开度。

在升速工况出故障时，自动停机，不能投紧急手动。

●系统状态监视

通过系统网络数据通讯，DEH可共享DCS数据，方便地实现监视启动或运行过程中主要参数的实时变化。

并可利用DCS系统配置的历史库记录历史数据。

在CRT上设置有故障报警光字牌，可方便地查到报警项。

打、跳闸，快关等重要信号具有SOE功能，事件分辨率为1ms。

●超速保护

机组解列，转速超速到110%no时，DEH发出信号，遮断系统动作，快速关闭主汽门和调节汽门。

5）提高自动化水平功能：

●自动完成抄报表

司机可设定定时或事件日、时报表，完成自动记录。

●历史数据记录及SOE记录

7．DEH性能指标

※转速控制范围：

40~3600r/min

※转速控制精度：

≤+1r/M

※转速不等率：

3%~6%范围内在线可调

※负荷控制范围：

0~120%

※负荷控制精度：

≤+0.2%额定值

※主汽压力控制精度：

+0.1MPa

※升速率控制精度：

+0.1%

※抽汽压力不均匀度：

0~20％连续可调

※控制系统不灵敏度：

<0.06%

※甩负荷时转速超调量：

<7%，维持3000r/min

※DEH装置MTBF：

≥20000小时

※系统可用率：

≥99.9%

※甩全负荷最大飞升转速<8％h