控制器、保护控制器、通用控制器、电源分配器、电源过滤器、I/O信号控制器以及I/O信号端子板，控制器简称控制器。
能够完成对汽轮机系统的监视、速度控制、汽轮机负荷控制、蒸汽流量控制、高压调阀阀位控制、中压调阀控制、#2主汽门—MSV2控制、数字式调节器、跳闸逻辑、中压调阀快动—IV、早期阀门动作—EVA、功率负荷不平衡—PLU、甩负荷功能、汽机保护、保护试验、转子/腔室预暖、冲转准备、加速至额定转速、反流运行、截止阀（MSVs）试验、高压调阀（CVs）试验、中联门（CRV）试验、阀门严密性试验、旁路系统调节控制、与TSI的接口、转子应力计算和寿命管理、MarK-V与EX2000通讯、实时趋势图、实时数据采集、系统自诊断、事故记录及追忆、BOI运行、MARK-V与CCS、SCS、SOE、DCS报警系统等的接口等。
（二）4台给水泵汽轮机控制柜和其它设备的布置如图所示
控制柜有一个：
包括主控制器、保护控制器、通信控制器、电源分配器、电源转换器、I/O信号控制器以及I/O信号端子板。
（三）硬件配置
1.操作员站：
每台机组2台，大机小机各一台，486电脑，具有触屏功能，安装在主控室内。
2.工程师站：
每台机组1台，安装在工程师站室内。
3.控制柜：
安装在电子设备间内，大机主、辅控制柜配有中间端子排，小机只有一个控制柜。
4.IKB键盘、跟踪球：
配套配置。
二.MARK-V系统特点及安全性
（一）MARK-V（TMR）系统特点
1．基于PC的操作员接口，配有彩显、打印机，具有报警、事故记录、跳闸记忆等功能，显示画面可灵活修改。
2．分辨率的时间标签、高速数据采集能力（如数字信号采样周期为1ms）
3．每个控制器作为一个分散式、多微理器控制器，具有最大的数据处理能力。
4．可与DCS的通讯以以太网连接，我厂MarK-V同DCS采用硬线接口。
5．有较强的诊断功能，能诊断到卡件级能将故障的控制模件隔离，保证系统正常可靠运行。
6．在发生故障时，整个控制系统和各控制器可以在线维修，具有最大的可靠度。
7．数字式调阀控制回路，具有极佳的线性响应特性。
8．有和机组其它设备直接接口的模件，如汽轮机监视系统（TSI）、电流互感器（CT）、电压互感器（PT）等。
9．整个控制系统布置紧凑、结构合理，工作可靠，维护方便。
10．有完备的保护功能。
在MarK-V控制系统中突出的采用了三冗余技术，即硬件三冗余及软件三冗余。
硬件三冗余表现在配置上如控制器、跳闸继电器、测量元件、控制线圈等。
软件三冗余表现在对数字量的三取二表决及模拟量的三取中运算。
三取二表决即一旦数字信号在DENET上，每个控制器检索所有三个值并完成三取二表决，每个芯板各自完成LCCB插件上的表决任务，表决值存在每个控制器DCCA插件内，以用于监控机组的运行。
对于模拟量信号在控制器内的工作方式采用三取中值运算，中值存入DCCA插件并可用来进行指导汽轮机的计算，此结构保证三个控制器使用相同的值进行实时数据的内部计算。
DENET上来自的预表决数据也送往芯板的DCCA插件。
任意芯板内的表决失配值都能由内的DCCA插件收到，其结果是发出诊断报警。
任何芯板的表决失配值都能由芯板检测到。
（二）MARK-V（TMR）系统安全性：
MARK-V控制系统的安全性能具体表现在系统的可靠性。
1.采用三冗于控制器（TMR-TRIPLEMODULEREDUNDANT）及：
冗于控制器对于数字信号采用三取二表决，对于模拟信号采用三取中表决。
2.采用SIFT（SOFTWAREIMPLEMENTEDFAULTTOLERANCE）容错技术：
当三个控制器分别接到不同的跳闸信号，如
（1）润滑油压低，
（2）轴向位移大（3）高压缸胀差大三个信号。
不会导致汽轮机跳闸。
3.保护信号（测点）三冗于：
如轴向位移、转速等。
4.跳闸继电器、伺服阀线圈三冗于：
跳闸继电器PTR1、PTR2、ETR1、ETR2继电器采用三取二硬件表决。
伺服阀线圈三冗于，两个以上线圈既可完成控制功能。
5.交叉跳闸：
电气跳闸和机械跳闸通过L4-XTP交叉跳闸线圈完成电气跳闸时联机械跳闸，机械跳闸时联电气跳闸以保证跳闸系统的可靠。
6.电气跳闸阀为失电跳闸、机械跳闸阀为得电跳闸，跳闸继电器PTR1、ETR1常闭接点得电断开而失电闭合跳机械跳闸阀，跳闸继电器PTR2、ETR2常开接点得电闭合而失电断开跳电气跳闸阀，以确保跳闸系统的可靠性。
7.通信冗于：
通信控制器、冗余设置，保证通信可靠。
8.备用操作员接口：
可以随时进行操作，无须进行切换，可以完成对机组的监视、操作等功能。
在故障或失去通信时代替进行工作。
9..多项速度保护功能：
中调门IV触发、功率负荷不平衡PLU功能、早期阀动作EVA功能、机械超速、电气超速、加速度、速度信号消失及甩负荷功能等多项保护。
10.MARK-V具有较强的诊断功能：
能够完成卡件、I/O通道元件等故障的诊断。
11.事故记录：
具有事故记录功能，分辨率能达到1ms，能更好的进行事故分析、判断。
12.输入接口：
采用触屏、键盘、跟踪球等方式均可进行操作，增强了操作的可靠性。
13.紧急超速跳闸：
采用了独立的电气超速跳闸控制器，确保保护的可靠动作。
14.事故跳闸按钮：
事故跳闸按钮采用冗余方式，分别控制机械电磁阀、电气跳闸阀，需两个按钮同时按下，才能完成跳闸功能，兼顾跳闸系统的准确可靠性。
15.模拟信号的硬表决：
采用这种表决方法的典型例子三线圈伺服阀，调阀上的三线圈伺服阀由三个调节器控制，三个位置传感器（LVDT）提供相应的位置反馈。
来自三个调节器的放大器输出电流控制调阀阀位，在调节回路的硬件设计中，当其中一个回路发生故障时，其余两个回路有足够的增益变化，用以补偿故障回路的输出。
诊断逻辑监视LVDT、伺服阀线圈电流、A/D及D/A转换器的工作状态，如有异常立即报警，如发生严重故障则控制器会将故障回路进行隔离。
16.开关量输出的硬表决：
这种表决方式很常见，如在TCTL上的主跳闸继电器（3PTR1，3PTR2）和电气跳闸继电器（3ETR1，3ETR2）都采用这种表决方法。
来自主控制器的主跳闸信号（L86TRP）驱动3PTR1和3PTR2，这些继电器输出以图示方式互连，三取二的表决结果控制MTSV和ETSV，以保护汽轮机。
来自
控制器的电子超速跳闸信号的表决过程大致相似，
中三块独立的电子超速保护模件分别与三个速度探头和3ETR1、3ETR2相连，继电器输出以同样方式互连后控制MTSV和ETSV以保护汽轮机。
17．口令管理：
通过口令的设置区分不同人员的操作权限，一般分操作员级、维护人员级、供货商级等，有效的分配不同人员工作权限及范围。
18．电源独立及冗余：
采用两路独立电源，每个控制器都有各自独立得电源，支持控制器的三冗余。
三.MARK-V控制系统通信网络
本厂的MarK-V控制系统为三冗余（TMR）配置。
在MarK-V控制系统中，各类信息经各级通信网络由各控制器及操作接口计算机共享，通信由三个网络完成，整个控制系统形成一个独立、分层的局域网（如图）
1.级链tageLink：
为一外部ARCNET网络，以同轴电缆经和使控制器与计算机以及EX2000励磁系统建立高速可靠的通讯。
2.DENET：
数据交换网络，这是MarK-V控制柜内的内部ARCNET型网络，DENET使MarK-V各控制器建立通信。
在MarK-V配置中，这也是控制信号表决功能的基础。
3.IONET：
这是一个以菊花链型式连接的串行接口通信网络，是控制处理器模件（DCCA）与
、、、、交换信息的接口。
IONET主要用于I/O信号。
四.控制器介绍
1．主控制器
主控制器由相互分离、各自独立的控制模件组成。
模件包含控制和跳闸保护功能的硬件与软件。
三个控制器具有相同的硬件配置和控制逻辑（软件）。
任一控制器里发生的故障，具有模件级诊断及报警显示功能，故障可以在线维修。
2．保护控制器
主要由三块相同彼此独立的模件组成，三块模件有各自独立的电源和微处理器，接收三个速度探头信号为汽轮机提供三冗余的电子超速跳闸保护。
中还有一块重要模件—TCTL，在TCTL上装有与前机架保护机构相连的保护继电器及其它一些重要继电器。
驱动机械跳闸电磁阀（MTSV）和电气跳闸电磁阀（ETSV）的继电器在这里进行表决后控制MTSV和ETSV等。
3．通用控制器
主要作用是使主控制器与、EX2000通信，以及诊断系统故障。
中还有高级语言程序，用以转子应力计算、起动加速时的应力预算、ATS逻辑、给运行人员提供操作指导和建议、进汽方式的自动选择、还具有监视报警等功能，作为的备用，但不具备这些功能。
4．电源分配器
为MarK-V各控制器、模件、端子板，通信网络，I/O信号等提供各种不同的电源。
5．控制器
用于完成功率负荷不平衡功能，实现MSV1MSV2IV1IV2RSV1RSV2阀门的快动电磁阀、转子膨胀、键相等功能。
6．
这三个控制器都用于数字I/O信号，其中的I/O信号用于主控制器，的I/O信号用于。
7．电源
由UPS送来两路220VAC电源，转换成两路110VAC经高选门及AC-DC转换器后送至。
8．备用控制器BOI
当主控制器发生严重故障或通信故障而不能正常工作，但又不能停机处理时，无须进行切换既可以用BOI对汽轮机进行最简单的手动控制。
五.控制软件和内容
（一）大机控制软件
控制逻辑用大块语言（BBL）组成。
中的高级语言计算程序只能在制造厂编制和修改，BBL和ATS计算中的常数可以在线修改。
控制逻辑程序共有11段，每段有数十至几百级组成，各段内容如下：
1.LST-Q1.SRC：
汽轮机保护、速度控制、负荷命令、流量命令、CVs和
IVs控制。
2.LST-Q2.SRC：
控制方式、AMS、VPL、负荷控制、转子和腔室予暖、汽缸温度保护。
3.LST-Q3.SRC：
速度控制、保护试验、阀门试验。
4.LST-Q4.SRC：
发电机自动同期。
5.LST-Q5.SRC：
TSI、电磁阀控制、汽轮机旁路系统控制。
6.LST-REQ.SRC：
监视、报警、继电器输出、汽轮机积水检测
7.LST-AUX.SRC：
（1）润滑油系统控制。
（2）轴封系统控制。
（3）定冷水系统控制。
（4）氢气系统:
控制、监视、报警。
（5）电动门控制。
（6）用户输出
8.LST-VPO：
变压运行。
9.LST-BYP：
温度检测、旁路控制顺序、旁路高压蒸汽压力控制、旁路低压蒸汽压力控制、旁路高压蒸汽温度控制、旁路高压蒸汽温度控制、汽机旁路控制监视和报警。
10.LST-MON：
发电机氢监视、氢系统报警、主再热汽温度改变、轴承温度监视、水检测温度监视、定冷水、密封油报警。
11.LST-C1.SRC、LST-C2.SRC：
阀位、ATS等参数监视、报警。
（二）小机控制软件
1诊断功能
2速度反馈
3速度逻辑比较器
4速度探头故障跳闸
5自启动
6手自动切换
7速度控制
8超速试验
9阀门位置控制
10盘车控制
11润滑油泵和事故油泵控制及试验
12偏心、振动、轴向位移监视
13振动、轴向位移、排汽真空、排汽温度、润滑油压及用户跳闸
14主跳闸回路
15报警监视
16阀门控制
17温度监视报警
18疏水阀控制
六.MrkK-V控制功能解析
控制功能简介
我们知道，汽轮机的速度/负荷由伺服阀驱动的调阀执行机构控制，MarK-V三个主控制器（）中的控制逻辑及相应的数字式调节器产生输出至伺服阀的控制信号。
汽轮机控制功能流程其中包括如下汽轮机控制功能中最重要的六大功能：
1．速度控制—包括起动加速、摆频、额定转速控制等功能。
2．负荷命令—有就地、遥控、速度匹配、MW反馈、负荷限制、频率控制等。
3．流量命令—汽轮机调阀命令，即调阀开度命令。
4．CVs阀位命令—确定各CVs的实际阀位。
5．IVs阀位命令—在不同运行方式下IVs阀位的控制。
6．MSV2阀位命令—MSV2特殊的阀位控制逻辑。
以下详细分析上述六大控制功能。
（一）汽轮机速度控制—速度偏差
速度控制是MKV控制系统最基本也是最重要的功能之一，把汽轮机的转速控制在目标转速，同时完成一些重要功能如加速度控制、摆频等。
速度控制的基本原理是速度偏差理论，速度偏差由如下控制逻辑形成：
1.选择目标速度：
有以下几种选择
（1）选择阀关闭：
–15%。
（2）选择不同的目标速度：
200RPM、800RPM、2500RPM。
（3）选择额定转速：
3000RPM。
（4）选择超速试验速度：
3420RPM。
（5）选择任意目标速度：
只在特殊情况和要求下采用。
所选目标速度经高低函数块后得到实际目标速度—TNR_TGT1。
2．选择加速度：
有三种不同的加速度选择—100rpm/min、150rpm/min、300rpm/min，得到实际加速度—TNR_RTE1。
（1）TNR_TGT1和TNR_RTE1经斜坡函数块形成速度命令1—TNR1。
（2）摆频：
在汽轮机速度达到2500RPM附近，为避免长时间在叶片机械共振临界速度区域运行，摆频器自动投入工作，摆频周期为1分钟，摆频幅度为84RPM。
TNR1经摆频后形成速度命令2—TNR2，TNR2即是最终速度命令。
（3）TNR2与实际速度（TNH1）之差得到速度偏差信号—TN_ERR。
（4）TN_ERR经速度偏差滤波器形成速度偏差1—TN_ERR1。
该滤波器的作用是防止因发电机转子速度振荡、摆动引起调阀的晃动及磨损，它是一个简单的时间延时滤波器（0.80秒），当发电机离线或速度偏差>1.8RPM时滤波器不起作用。
（5）TN_ERR1经速度死区函数和调阀调节因子修正得到TN_ERR2，再经过另一死区函数，最终得到调节用的速度偏差信号—TN_ERR3。
速度调节因子是速度偏差在流量调节作用中的增益。
它有两个值：
5%/sec（速度>2670RPM）或10%/sec（速度≤2670RPM），两值由实际速度进行无扰切换，在汽轮机速度较低时采用大的增益（10%），以增加速度控制回路的稳定性。
（二）汽轮机负荷控制—负荷命令DWR
负荷命令控制功能流程主要有如下逻辑功能：
1．目标负荷命令DWR_TAR2
目标负荷命令根据控制方式的不同（就地方式、遥控方式），有不同的控制逻辑。
在就地控制方式下，目标负荷由运行人员在计算机的CRT上设定，而在遥控方式下，经来自DCS的升（L90R_CO）降（L90L_CO）负荷脉冲和目标负荷速率（DWR_TAR2R）经积分函数得到目标负荷命令。
两种控制方式可以无扰切换。
2．目标负荷速率DWR_TAR2R
在不同的运行方式下，控制逻辑选择相应的目标负荷速率。
（1）速度匹配时为0.10%/sec,
（2）甩负荷时为2.5%/sec,（3）发电机并网时为1.2%/sec,（4）遥控方式为0.17%/sec，（5）在负荷限制下为0.50%/sec，（6）MW反馈时的可变目标负荷速率，（7）就地控制方式下由运行人员设定。
目标负荷速率均由主蒸汽压力修正。
3．负荷命令速率DWR_R
在不同的运行工况下由控制逻辑自动选择。
4．负荷命令DWR
目标负荷（DWR_TAR2）经主蒸汽压力修正和高低限后，和负荷命令速率（DWR_R）一起，形成负荷命令（DWR）。
5．MW反馈方式
在此方式下，实际负荷（DW1）与目标负荷（DWR_TAR1）产生的偏差用来控制负荷目标的升降，得到负荷命令（DWR）。
6．在发电机未并网时或甩负荷（FCB、PLU）情况下，控制逻辑将目标负荷命令设定为“无负荷流量值”—DW_NLF（3%或旁路投运时的5%）。
7．频率死区选择GNR（GovernorNon-Regulating）
GNR提供了±0.25Hz的频率死区，在这个小范围内的频率波动不会使调阀阀位产生变化以及相应的负荷波动。
GNR在发电机并网后由控制逻辑自动选择，也可由运行人员在上设定。
（三）蒸汽流量控制—CVR
蒸汽流量命令就是调阀开度命令，CVR由CVR1经不同的逻辑限制功能，分别得出CVR2、CVR3、CVR4、CVR5，最后得到蒸汽流量命令—CVR。
1．CVR1
CVR1由三部分组成：
（1）负荷命令DWR，
（2）速度偏差TN_ERR3，（3）级压力反馈（L83SPF）。
（a）DWR通常在0—100%范围，对应零负荷至阀全开（VWO）状态。
（b）TN_ERR3：
如前所述，TN_ERR3是实际速度偏差信号。
（c）级压力反馈L83SPF
在汽轮机正常运行时，如不进行CVs活动试验（L83SPF=0），则级压力反馈不起作用，当进行CVs活动试验时（L83SPF=1），由于级压力的降低而产生一个补偿值，使CVR1随级压力的降低而增大以维持蒸汽流量值的恒定，因此试验过程中汽轮机运行工况基本保持不变。
在CVs试验时，须满足如下条件：
∣DWR+TN_ERR3-级压力反馈值∣＜10%
2．CVR2
CVR1经比例型主蒸汽压力限制器（MSPLP）即得到CVR2。
比例型主蒸汽压力限制器MSPLP：
当实际主蒸汽压力小于MSPLP设定值时，控制系统将关小CVs调阀开度，关小程度与它们的差值成正比，MSPLP一般用于核电汽轮机，本厂未投用此功能。
3．CVR3
CVR2经速率型主蒸汽压力限制（MSPLR）即得到CVR3。
速率型主蒸汽压力限制器MSPLR：
当主蒸汽压力下降速率超过设定值时，控制系统将以比压力下降速率大的速率关小CVs调阀开度以保护汽轮机，此时负荷命令和目标负荷都跟踪CVR+2%，当MSPLR条件消失后，实际负荷将略增加到负荷命令值（CVR+2%）。
MSPLR的设定值可以在上调整。
根据主蒸汽压力下降速率与设定值差值的不同，CVs调阀关小的速率有三个不同的值：
－0.2%/sec、－0.4%/sec、－0.8%/sec。
4．CVR4
CVR3经阀位限制器（VPL）得到CVR4。
阀位限制器VPL：
用以限制调阀位置在某一开度，以限制蒸汽流量稳定运行工况。
VPL还有另外一种形式：
SB（SETBACK）。
5．CVR5
CVR4经VPL跟踪和VPL控制得到CVR5。
VPL跟踪和VPL控制可以由运行人员在上选择，其作用是在电网系统频率变化时防止调阀突然大幅晃动以保护汽轮机。
VPL跟踪：
在此方式下，VPL=CVR+5%，也即阀位限制值自动跟踪CVR+5%。
因此，电网频率突然下降时，CVR最多增加5%（CVs或IVs开度最多增加5%）。
VPL控制：
CVR=VPL+5%，当电网频率突然下降时，CVR并不增加，因为此时CVR由VPL限制。
当电网频率突然增加时，CVR最多减小5%。
6．CVR、CVR_SCL
CVR5经取小逻辑最终得到流量命令CVR。
CVR_SCL是根据阀门特性曲线标定后的CVR值。
（四）高压调阀阀位控制—CV阀位命令
CVR_SCL根据不同的进汽方式，经进汽方式特性函数（PA或FA方式）处理后得到CVs阀位命令的中间值（CVR_EA），CVR_EA再经CVs调阀特性函数处理后，最终得到CV1、CV2、CV3、CV4阀位命令—CV1REF、CV2REF、CV3REF、CV4REF。
除了部分进汽函数特性不同外，CV1～CV4的其它控制逻辑完全一样。
（六）中压调阀控制—IV命令
它包括中调门（IVs）流量命令IVR和中调门（IVs）阀位命令IV1REF、IV2REF。
1．IVs流量命令IVR
IVR由一个取小函数得到，该函数块有三个输入：
第一个输入是常数（TNKIVR5=105%），因此IVR的值不会大于105%。
第二个输入IVR2：
当汽轮机在旁路方式下运行时，IVR=IVR2。
由图可见，此时IVR=IVR2=CVR5×IVRG_MOD。
IVRG_MOD为IVs的增益修正因子，它有两个常数值（1.05和1.68），两者之间可无扰切换。
当汽轮机切至前向流方式且IVR﹥62%时IVRG_MOD从1.05无扰切至1.68，使
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