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DEH设计及操作说明书
N60-5.6/0.56/527/525型汽轮机
DEH设计/操作说明书
哈尔滨汽轮机控制工程有限公司
2004年8月
N60-5.6/0.56/527/525型汽轮机
DEH设计/操作说明书
编制:
校对:
审核:
哈尔滨汽轮机控制工程有限公司
2004年8月
一、概述·············································2
二、工作原理········································2
三、DEH控制原理·····································4
四、DEH操作画面····································5
五、自动方式下的几种限制模式························11
六、同期/并网操作···································12
七、补汽控制········································13
八、旁路············································15
九、OPC功能和110%超速保护功能····················18
十、阀门试验及校验··································19
十一、DEH系统硬件结构及配置·······················20
一、概述
双压联合循环型汽轮机为我公司生产的单缸、单轴、冲动凝汽式汽轮机。
型号为N60-5.6/0.56/527/525,主蒸汽压力为5.6MPa,补汽压力为0.56MPa。
机组控制系统采用抗燃油纯电调控制,控制油采用独立油源供油(详见液压系统说明书),电液转换器采用MOOG公司生产的MOOG761伺服阀,简称“DEH”系统。
DEH系统的设计方案采用的是与DCS系统一体化的设计方案,硬件采用ABB公司Symphony系统。
二、工作原理
DEH系统见附图“DEH系统图”。
DEH系统设有转速控制回路、负荷控制回路、主汽压控制回路、阀位控制回路、以及同期、信号选择、判断等逻辑回路。
DEH系统通过两台电液转换器分别控制高压调节阀门、补汽调节阀门,从而达到控制机组转速、功率、主蒸汽压力的目的,以及完成对系统进行补汽的任务。
同时对汽机的辅助系统,如旁路、喷水、汽机疏水等进行控制。
其工作原理见附图“DEH原理图”。
1、转速控制回路
负责机组的启动及升速控制。
其中设有转速设定逻辑、暖机控制逻辑、冲临界逻辑、超速试验逻辑等,它以机组的实际转速作为反馈,通过PI调节器控制机组转速。
2、负荷控制回路
负责机组的电功率调节。
它以运行人员设定的目标值及变化率来控制机组的电功率使其为给定值。
它以功率给定逻辑作为参考值,以实际功率为反馈,同时综合一次调频信号,通过PI调节器控制机组电功率。
3、主汽压控制回路
以操作员设定的主蒸汽压力作为目标给定值,以实际主蒸汽压力作为反馈值,通过调节主调节门的开度来控制主蒸汽压力,以达到维持机前压力不变的目的,进而能够保持锅炉的出口压力。
4、阀位控制回路
作为DEH系统的主要控制回路,运行人员通过阀位设定或“增”、“减”操作来改变调节汽门的开度,从而达到调整机组负荷的目的。
它赋予运行人员最大限度的权利与灵活性,同时它又是各闭环回路的后备,当这些回路出现故障(如测量信号失效)时,DEH自动切换到阀位控制方式,切换为无扰切换。
这是联合循环机组最常用的控制方式。
5、补汽控制回路
DEH系统设计了自动和手动两种投入补汽的控制回路。
两回路之间可以进行无扰切换。
在补汽条件允许的情况下,运行人员可以对补汽的控制选择控制方式。
自动控制是系统直接将阀门的开度目标值设定到100%,控制补汽调阀按一定的速率将补汽调门开至100%。
手动控制回路是由运行人员直接控制补汽调节阀的阀门开度,达到补汽的目的。
6、旁路控制回路
旁路装置控制回路分为高压旁路和低压旁路控制,每个旁路又分为自动和手动控制,自动控制回路是根据运行人员设定的主蒸汽压力进行调节,保证主蒸汽压力不低于设定值。
手动控制是运行人员可以直接控制旁路调门,达到稳定主蒸汽压力的目的。
三、DEH控制方式
机组跳闸后,保安油压降低,薄膜阀打开,EH油压降低,主汽门、调节门全部关闭。
再次启动时须重新挂闸。
DEH系统接到运行人员的挂闸命令后,输出挂闸信号给ETS使挂闸电磁阀带电,危急遮断器复位,建立系统保安油压,使危急遮断系统挂闸。
ETS使4个AST电磁阀带电截断EH油的泄油通道,EH油压建立,挂闸完成,DEH输出信号使挂闸电磁阀失电。
机组跳闸后,电调系统输出信号使主汽门关闭,主汽门关闭电磁阀带电关闭主汽门,并维持该状态一段时间掉电,目的是防止长时间不启机,而主汽门关闭电磁阀一直带电。
当接到运行人员挂闸命令,主汽门关闭电磁阀带电,直至系统接收到运行人员给出开主汽门命令,使主汽门关闭电磁阀失电,主汽门打开,进行暖管或启机。
至此,汽机具备了启动冲转的条件。
1、自动方式
DEH系统根据运行人员设定的升速目标值和升速率,控制机组按该设定值完成冲转、暖机、过临界过程,运行人员可根据实际情况,通过保持命令使机组进入保持状态运行或切换到其他运行方式。
2、曲线方式
DEH系统根据机组温度(汽缸壁)状态,选择预先设置好的“冷态”、“温态”、或“热态”升速曲线,并控制机组按该曲线自动完成冲转、暖机、过临界、3000rpm定速全部过程,运行人员可根据实际情况,通过保持命令使机组进入恒速运行或切换到自动运行方式。
各状态升速曲线及技术要求详见哈尔滨汽轮机有限责任公司所提供的N60-5.6/0.56/527/525型汽轮机产品使用说明书138.000.1SM。
3、手动方式
DEH按照运行人员阀位指令,控制机组转速。
这不是理想的升速方式,不推荐使用。
因为这种方式无法保证机组按稳定的升速率进行升速。
四、DEH操作画面
1.DEH装置投入前的准备工作:
1.1装置通电预热两个小时,检查各DPU及I/O端口工作是否正常,监测各测点电压输出是否正常,开关量状态是否正常。
1.2检查操作员站工作是否正常,包括通讯、点状态等。
1.3启动调速油泵,压力油达到1.96Mpa,油温达到45±50C。
2.启动前状态检查及操作:
2.1操作员站上各指示灯的状态是否正确。
A、主汽门、补汽主汽门关指示灯亮。
B、指示表状态应为零。
3、挂闸
在DEH控制主画面(2601)上按下汽机复位按钮,画面弹出一个“DEH挂闸”小窗口,按是按钮发出挂闸指令,通过ETS使挂闸电磁阀20/RS带电,当调节系统保安油压建立,EH油压建立起来,系统挂闸成功,“汽机未复位”指示变为“汽机已复位”指示。
4、开主汽门
在DEH控制主画面(2601)上按下开高压主汽门按钮,画面弹出一个“开高压主汽门”小窗口,按是按钮发出开主汽门指令,主汽门开关电磁阀掉电,主汽门开启,主汽门开指示灯亮。
至此,启动前的准备工作就绪。
5、升速操作
在DEH控制主画面上按下控制方式按钮,画面弹出一个“控制方式”小窗口,有四种控制方式供选择:
遥控方式、自动方式、曲线方式、手动方式。
自动方式是当运行人员在控制方式下选择了自动/手动按钮中的自动。
自动方式要求运行人员使用目标设定按钮,在弹出的小窗口上设定出想要的升速目标值,用转速变化率设定所弹出的小窗口设定升速率,然后选择运行,机组就按目标转速及升速率进行升速。
曲线升速方式是当运行人员在控制方式下,选择了曲线升速的投入,这时机组将按预先设定好的升速曲线进行升速,目标值是3000rpm,判断冷、温、热的条件是高压内缸上壁金属温度。
同时也可以由运行人员选择以哪一种升速曲线进行升速。
手动控制方式是当运行人员在控制方式下选择了手动后,再由手动设定高调门弹出的小窗口设定出高调门的百分值,机组就会按一定的速率将阀门升至设定值。
此种控制方式在升速时不推荐使用,因为此种方式无法使机组按一稳定的升速率进行升速,可能会造成大的扰动。
升速过程中,如果需要机组保持转速,选择运行所弹出的小窗口中的暂停按钮,机组就在当前转速下维持运行。
这时,运行/暂停状态字显示“暂停”。
如果要继续升速而不保持,选择运行所弹出的小窗口中的运行按钮,机组可以按原定的目标转速继续升速,这时,运行/暂停状态字显示“运行”。
如果机组在过临界过程中,选择转速暂停则无效。
6、初负荷
机组并网后,DEH立即自动使机组带上3%—5%初负荷以防止逆功率运行。
并网后机组处于阀位控制。
然后在哪种回路运行由运行人员自行决定。
7、阀位控制
并网后机组的控制方式自动落入阀位控制。
运行人员使用目标设定按钮,在弹出的小窗口上设定出想要的高调门的开度目标值,然后选择运行,机组就按目标值进行调节高调门的开度。
它赋予运行人员最大限度的权力与灵活性,同时它又是各闭环控制回路的后备,是其他控制回路切除时默认的控制方式。
当这些回路出现故障(如测量信号失效)时,DEH自动切换到阀位控制方式。
运行人员通过控制方式所弹出的小窗口选择了手动后,可用手动设定高调门来改变调节汽门的开度(既可以设定目标值,也可以手动增减),从而达到调整机组负荷的目的。
8、负荷控制
选择功率回路,在弹出的窗口中选择投入,功率回路“投入”显示出来,阀位控制和汽压回路显示“切除”。
根据实际运行情况,设定出目标负荷,并选择适当的负荷变化率,选择运行,于是DEH通过控制调门开度,按照给定的负荷变化率和给定的目标负荷控制机组达到预定的目标负荷。
运行人员可按上述操作将负荷升至需要值。
9、主汽压控制
选择汽压回路,在弹出的窗口中选择投入,汽压回路“投入”显示出来,阀位控制和功率回路显示“切除”。
根据实际运行情况,设定出目标汽压值,选择运行,机组进入主汽压控制运行工况。
根据锅炉压力,由目标给定设定主汽压给定值,改变汽机压力给定,对机前压力值进行调解,从而维持锅炉出口压力稳定。
10、DCS运行
当“CCS遥控请求”指示字亮时,表示可以投入CCS控制。
如果要投入CCS控制,DEH系统须工作在负荷回路下,此时选择控制方式所弹出的窗口中的遥控按钮,再选择投入,控制方式的显示字为“遥控”,功率回路、阀位控制和汽压回路的指示字均显示为“切除”,机组进入协调控制状态。
处于协调控制状态时,协调控制系统发出负荷指令给DEH控制机组,在主画面上显示有遥控请求的功率目标值。
在机组处于协调控制状态时,当“CCS遥控请求”信号消失,机组自动转入DEH功率回路控制。
11、汽机本体疏水及后汽缸喷水操作
本体疏水系统的控制有自动及手动两种方式:
在自动方式下由DEH系统根据汽机运行状态自动开启或关闭各疏水阀:
在手动方式下,由运行人员选择开启或关闭各疏水阀。
自动方式下,汽机已挂闸,而且机组负荷小于20%额定负荷,开启所有本体疏水门;机组负荷大于20%额定负荷时,关闭所有本体疏水门。
在手动方式下,运行人员可以随时开启或关闭疏水门。
DEH系统根据汽机运行状态自动开启或关闭后汽缸喷水阀。
当汽机转速大于600rpm而且后汽缸排气温度大于80℃时,后汽缸喷水自动投入。
手动回路由运行人员确定是否投入喷水。
汽机本体疏水在DEH控制逻辑中有疏水阀手动控制和自动控制两种控制方式,其中疏水阀手动控制具有优先权,即:
当某个疏水电磁阀选择了“手动”后,则自动屏蔽自动控制,运行人员可以手动单独开或关疏水电磁阀;当疏水电磁阀选择了“自动”时,疏水电磁阀的控制在DEH系统中按照带负荷的情况,自动打开或关闭。
汽机本体疏水阀的状态在画面上有明确的显示,疏水阀打开时显示为红色,疏水阀关闭时显示为绿色。
12、ETS操作画面
ETS操作画面上有抗燃油系统中各油路的状态指示,ETS机柜电源状态指示,ETS所控制的各点状态指示等。
操作功能有:
在线试验AST电磁阀、DEH挂闸、清零、消闪。
当选择在线试验后,可以通过操作20/AST-1、20/AST-2、20/AST-3、20/AST-4这四个按钮对4个AST电磁阀分别做试验,当作1,3电磁阀试验时,63/ASP-2压力开关指示为红色,相对应的AST电磁阀失电,变为绿色。
当作2,4电磁阀试验时,63/ASP-1压力开关指示红色,相对应的电磁阀失电变为绿色。
当试验成功后,延时10秒后自动复位所试验的电磁阀。
注意:
做完每个电磁阀试验后都应该将试验取消,然后再做另外一个试验。
13、高压抗燃油系统控制(EH)
汽机调节系统中油动机、伺服阀和电磁阀均使用高压抗燃油作为工作介质,工作压力为12—14MPa。
工作介质由完全独立于润滑油系统的双泵配置的供油及再生装置提供。
两台油泵采用一台运行,一台备用的工作方式。
系统中还设有四个AST电磁阀(由ETS控制)作为自动联锁停机的执行部套和两个用于超速控制的OPC电磁阀来快速关闭各调节阀门。
4个AST电磁阀“2或1与”布置,使停机指令得以准确执行。
另外,保留传统的使用主油泵提供的1.96MPa透平油工作的危急保安部套通过薄膜阀实现机械超速保护。
当就地控制柜控制选择按钮打到远控时,DEH可以对抗燃油独立油源进行启停泵的操作。
就地和远控不能同时进行。
在高压抗燃油系统控制画面中,可控制EH油泵、循环泵的启动和停止,可以将EH油箱电加热器投入运行,同时监测再生泵的运行状态。
对于滤油器1#、2#差压是否正常也进行了监测。
在这个画面上,所有的泵的状态均为:
启动时为红色,停止时为绿色。
另外,在这个画面上还有EH油泵联锁投/切按钮。
当选择EH油泵联锁投/切所弹出的小窗口的投入时,EH油泵A和EH油泵B则互为备用,无论什么原因造成工作泵停泵,备用泵就会立即启动。
同时,如果在单泵运行下,抗燃油压力低于11MPa时,备用泵也会自动投入运行,当抗燃油压力升高后,可手动停止一台油泵的运行。
五、自动方式下的几种限制模式
1、汽压保护
为了维护锅炉出汽压力不过低,设置了汽压保护,在限制器所弹出的窗口中,由主汽压限制设定来设定主汽压力的限制值,当主蒸汽压力低于设定的保护限值时,关调门开度。
主汽压力的限制值的设定须在汽压保护回路投入前进行整定。
汽压保护的投入则需要运行人员通过限制器所弹出的窗口中的主汽压限制投切来确定。
主汽压限制投入的条件:
主汽压力大于2.8MPa、主汽压力比主汽压力限值大0.3MPa以上、DEH系统处于自动状态、负荷或阀位开度在30%以上。
主汽压限制投入后,当主汽压力低于主汽压力限值时,汽压保护动作。
此时,无论DEH系统处于何种控制方式下均切换到阀位控制方式,主汽调门的开度下降到30%以下,而主汽压力仍然低于主汽压力限值,则自动切除主汽压限制回路。
2、阀位限制
选择限制器所弹出窗口中的阀位限制设定,就可以对阀位的控制设置一个高限和一个低限,阀位的高限默认值为120%,低限为0%。
3、高负荷限制
选择限制器所弹出窗口中的高负荷限制设定,就可以对负荷的控制设置一个上限,当机组负荷超过这个上限时,DEH系统将调节阀门开度来减小机组负荷,使机组负荷控制在所设定的上限以下,高负荷限制的默认值为65MW。
4、低负荷限制
选择限制器所弹出窗口中的低负荷限制设定,就可以对负荷的控制设置一个下限,当机组负荷低于这个下限时,DEH系统将调节阀门开度来增大机组负荷,使机组负荷控制在所设定的下限以上,低负荷限制的默认值为0MW。
六、同期/并网操作
当机组完成启动升速后,达到同步转速范围(2985—3015rpm即可进行同期操作。
同期可选择采用TAS同期卡自动同期或手动同期。
DEH系统默认的同期方式为自动同期。
6.1自动同期
当汽机转速在2985—3015rpm范围内时,方可进行同期操作。
当机组具备同期条件后,运行人员可以在DEH控制主画面(601)或同期控制画面选择同期卡投/切来投入同期卡进行同期,DEH发出信号使相应的同期继电器带电,此时同期卡接受发电机侧电压及母线侧电压,同期卡根据其输入的电压,可发出增/减励磁的信号给电气,同时发出增/减转速信号给DEH系统来调整汽机的转速,即:
同期卡自动完成电压、频率及相位的匹配。
当电压、频率及相位达到匹配的条件后,同期卡将自动发出合油开关的信号给电气来关闭合油开关。
6.2手动同期
选择手动同期中的投入之后,再操作同期窗口中的手动同期升或手动同期降按钮来改变机组转速,调整机组转速达到网频的要求。
由电气发出闭合油开关的信号。
6.3并网操作
机组达到同步转速后,电气操作并网,DEH控制机组带上初负荷,初负荷一般选择为额定负荷的3%--5%。
七、补汽控制
补汽回路是DEH控制系统的另一重要回路,它是控制余热锅炉低压蒸汽进入汽机的控制回路,对于联合循环机组,希望最大限度的利用余热锅炉来的低压蒸汽,达到最大的效益,通常是将补汽调阀开带最大,最大限度的利用低压蒸汽。
根据汽机本体的要求,DEH系统设计了自动和手动两种投入补汽的控制回路。
两回路之间可以进行无扰切换。
在补汽条件允许的情况下,运行人员可以选择控制方式。
补汽系统的设计原则:
系统具备自动、手动控制两种方式,无论哪种方式,在系统切除的保护条件不出现时,补汽系统都能投入,而且在补汽条件允许时,需要运行人员确定是否投入补汽、投入后默认回路是手动操作。
自动控制回路是系统直接将阀门的控制设定到100%,控制补汽调阀按一定的速率将补汽调门开至100%。
手动控制回路是由运行人员设定调门开启的位置,控制补汽调节阀的阀门开度,达到补汽的目的。
补汽投入条件:
●补汽阀前蒸汽温度比饱和温度高14℃;
●功率大于20%;
●高压进汽压力与补汽压力之比大于3.4;
●补汽阀前压力与补汽口压力之差大于0.05MPa;
●补汽阀前压力在0.3—0.8MPa之间;
●补汽压力变送器没有故障,锅炉补汽部分没有报警;
●补汽阀前蒸汽温度与汽机内部主汽温度差不大于±42度。
补汽切除条件:
●OPC动作;
●补汽阀前蒸汽温度比饱和温度低11℃;
●炉侧信号故障;
在补汽工况出现异常时,允许运行人员切除补汽。
当低压余热锅炉的蒸汽能够给汽机进行补汽时,首先在DEH控制主画面上选择补汽控制按钮,在弹出的小窗口中选择补汽投入/切除的投入后,补汽主汽门打开,主画面上显示补汽主汽门打开的状态。
再选择补汽自动/手动,如果选择了自动补汽,在补汽条件满足的情况下,补汽调门就会逐渐打开到100%。
如果选择手动补汽,则需要运行人员通过手动增/减来设定补汽调门的开度,在此开度下,补汽调门会稳定不动。
补汽调门在自动和手动相互切换时,不会发生扰动。
当补汽切除条件出现时,补汽主汽门和补汽调门会自动关闭。
在补汽条件不满足的情况下,补汽自动及手动均不能投入。
八、旁路
为改善锅炉和汽机间运行工况的匹配,满足机组的各种功能的要求,DEH系统配有高、低压旁路系统和喷水减温系统。
旁路系统的设计原则:
系统具备自动控制、手动控制、压力跟随三种方式,无论哪种方式,在系统保护条件出现时,旁路系统都能快速动作,而且不允许操作任何回路。
旁路系统具有如下的功能:
A.快速开启:
旁路系统能满足系统在各种工况下(包括启动、正常运行、甩负荷)能自动或手动快速开启旁路门,全程时间不大于2S。
B.旁路装置调节控制:
旁路装置控制回路能够保证主蒸汽压力超过设定范围时,自动打开旁路装置。
并按机组的正常压力温度进行自动调节,直至主蒸汽压力恢复到正常值。
C.旁路装置对系统的保护:
(1)当系统发生汽机跳闸、主汽门关闭、发电机出口开关跳闸、发电机甩负荷等情况时,能自动快速开启旁路门,以保证蒸汽管线的安全。
(2)当凝汽器真空下降到设定值、凝汽器温度高于设定值、旁路阀出口压力或温度高于设定值。
减温水压力低于设定值、凝汽器热井水位高于设定值。
能快速关闭旁路门,且时间不大于2S。
D.旁路装置联动保护:
(1)高压旁路喷水阀与高压旁路阀要同时打开,喷水阀打不开,则旁路阀要关闭。
(2)旁路阀快速关闭,喷水阀要同时关闭。
温控系统闭锁自动,具有远方手动。
(3)旁路阀快速打开时,喷水阀同时开启
(4)低压喷水阀打不开,则低压旁路阀要关闭
(5)低压旁路阀快速打开时,低压喷水阀同时开启
(6)低压旁路阀快速关闭,喷水阀要同时关闭。
温控系统闭锁自动,高旁不需随动,具有远方手动。
(7)高压喷水阀与二级喷水阀连锁,同时开启或关闭。
(8)减温水压力过低或旁路阀后温度过高时快速关闭高旁阀,同时自动闭锁温控回路,并强制为手动控制。
(9)高旁关闭时,喷水阀前截止阀(隔离阀)快速关闭,并且切至手动。
反之,高旁打开时,喷水阀前截止阀(隔离阀)也应连锁开启(100%)。
(10)具有快速开启和关闭高旁阀的按钮
在启动时,燃机点火,暖管阶段,高压旁路阀要选择阀位控制(手动设定)。
开度变化为最小开度,开度渐升,和最大开度。
当主汽压上升到汽机冲转压力时,旁路系统要选择“定压运行”控制,维持机前主汽压为一稳定压力。
当主汽压力达到某一定值后,高旁阀处于“压力跟随”阶段,主蒸汽压力设定值自动跟踪主汽压力实际值,只要新蒸汽的压力变化率小于所设定的升压率,压力设定值会自动复加上一个压力偏置,使其始终稍大于压力实际值,高旁压力调节阀就会逐渐关闭,并保持关闭状态。
当补汽条件不具备,没有投入补汽时,低压旁路处于“定压控制”状态。
选择一个压力定值,保持电动补汽门前蒸汽压力为此定值。
当补汽条件具备并且补汽投入后,低压旁路就处于压力跟踪状态,补汽阀前蒸汽压力设定值自动跟踪补汽压力实际值,低旁压力设定值会自动复加上一个压力偏置,使其始终稍大于压力实际值,低旁压力调节阀就会逐渐关闭,并保持关闭状态。
九、OPC功能和110%超速保护功能
DEH具有控制机组完成超速试验功能。
机组定速后需要做超速试验时,运行人员可通过操作命令“超速试验”来启动该功能,此时DEH控制机组均匀升速至超速保护动作。
超速试验包括:
OPC超速试验、机械超速试验(MOST)、DEH超速试验、TSI超速试验。
在操作员站上主画面(DEH控制)进行选择,在OPC试验所弹出的小窗口中,选择OPC电超速试验的试验,升速的目标值设定到3100rpm、升速率设定到100rpm/min、机组升速至3090rpm时,OPC电磁阀动作。
做完试验后,要在OPC电超速试验所弹出的小窗口中选择停止。
做DEH超速试验(EOST)时,选择电超速试验所弹出的小窗口中的试验,DEH系统发出TSI超速抑制信号到ETS,将TSI超速跳机信号屏蔽。
升速的目标值设定至3310rpm、升速率设定为100rpm/min、机组升速至3300rpm时,DEH发出停机信号到ETS,AST电磁阀动作。
做完试验后,要将电超速试验选择为停止。
做TSI超速试验时,选择TSI超速试验所弹出小窗口中的试验,DEH系统自动抑制OPC及DEH超速跳机信号。
升速的目标值设定至3310rpm、升速率设定为100rpm/min、机组升速至3300rpm时,TSI发出停机信号到ETS,AST电磁阀动作。
做完试验后,要将TSI超速试验选择为停止。
做机械超速试验时,则选择机械超速试验所弹出小窗口中的试验,机组继续升速,DEH系统将OPC、DEH超速信号自动隔离开,TSI超速抑制信号输出到ETS,升速的目标值设定到3360rpm、升速率为100rpm/min、机组自动升速至3360rpm,危急保安器动作。
机组如果至3360rpm撞击子还未飞出,为安全起见,DEH系统自动发出停机信号打闸停机。
做完试验后,要将机械超速试验选择为停止。
注意:
以上所有试验在作完后,一定要将