DEH基礎(chǔ)知識(shí)講座(魏匯川)

1、 汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)講座 目錄一. 汽輪機(jī)的一般概念1汽輪機(jī)的種類(lèi)2汽輪機(jī)的供氣方式3電的生產(chǎn)過(guò)程4 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)二汽輪機(jī)電調(diào)系統(tǒng)的作用三. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般概念1. 分類(lèi)2 控制原理3 DEH控制裝置組成4 DEH控制對(duì)策5 DEH控制回路6 DEH主要功能7 DEH性能指標(biāo)一 汽輪機(jī)的一般概念汽輪機(jī)是一種高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是將蒸汽能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)。它的主要用途歸納如下：1汽輪機(jī)的種類(lèi)2 汽輪機(jī)的供氣方式 3電的生產(chǎn)過(guò)程煤、石油、天燃汽等燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，放出大量的熱，加熱鍋爐內(nèi)的水，使水轉(zhuǎn)變成高溫、高壓蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電

2、機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)出電，由此可見(jiàn)，鍋爐-汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。1） 從電站的發(fā)電工藝流程：自動(dòng)調(diào)節(jié) 自動(dòng)平衡 CCS 三種情況下的調(diào)和辦法 1 AGC 2 機(jī)跟爐 3 爐跟機(jī)2） 從汽輪機(jī)本體看：1） 高壓、高溫、高速旋轉(zhuǎn)的龐大機(jī)械。熱應(yīng)力、離心力。2） 自平衡能力低。3） 動(dòng)一閥，牽動(dòng)全廠主、輔機(jī)的運(yùn)行工況，協(xié)調(diào)全廠的運(yùn)行。3） 汽輪機(jī)控制裝置的控制任務(wù)l 改變汽輪機(jī)的外特性，滿足汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)控制規(guī)律。 以便于汽輪機(jī)在電網(wǎng)內(nèi)的并聯(lián)運(yùn)行，完成汽輪機(jī)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的任務(wù)。l 控制起機(jī)時(shí)的溫升率，使汽輪機(jī)的熱應(yīng)力控制在允許的范圍內(nèi)，以便滿足汽輪機(jī)壽命的要求。為此要求起機(jī)過(guò)程中的升速率

3、與升負(fù)荷率可控。為熱應(yīng)力的閉環(huán)控制創(chuàng)造條件。l 汽機(jī)甩負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速將急聚上升，為防止超速，控制系統(tǒng)中應(yīng)有防超速的保護(hù)控制功能。l 功率的控制一方面要考慮電網(wǎng)的需求，但也應(yīng)照顧到電站的穩(wěn)定運(yùn)行，汽機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠調(diào)和汽壓p0與電功率N間的矛盾，并與鍋爐控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)起來(lái)。簡(jiǎn)而言之，要改善汽機(jī)外特性，實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律 限制熱應(yīng)力 控制住離心力 與鍋爐協(xié)調(diào)起來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)AGC控制4 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)分調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保安系統(tǒng)，它們分別控制如下閥門(mén)：二汽輪機(jī)電調(diào)系統(tǒng)的作用發(fā)電站中的發(fā)電工藝流程，特別是火電站中的工藝流程是一個(gè)極其復(fù)雜的流程，需要成百上千個(gè)大大小小的設(shè)備有機(jī)協(xié)調(diào)地工作才能得以完成。其中火電站的三大件鍋

4、爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，它們的協(xié)同工作對(duì)發(fā)電品質(zhì)、發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性及可靠性尤其重要。在協(xié)調(diào)發(fā)電過(guò)程中，汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)起著十分關(guān)鍵的作用。汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)過(guò)輸電線至電用戶。交流電是不能儲(chǔ)備的，發(fā)電與用電幾乎是同時(shí)刻完成的，由于外界負(fù)荷的不斷波動(dòng)，則要求汽輪發(fā)電機(jī)組具變工況功能，改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使汽輪發(fā)電機(jī)組處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，這種改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量以滿足發(fā)電機(jī)要求的操作則為調(diào)節(jié)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，自動(dòng)化水平較低，可控性較差,不能滿足機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)升速、自動(dòng)升負(fù)荷以及不能適應(yīng)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、自動(dòng)發(fā)電控制等較高自動(dòng)化水平的要求。它的參數(shù)測(cè)量、運(yùn)算放大基本上都是機(jī)械液壓式的，在測(cè)量的精確

5、性、方便性、靈活性、線性度和運(yùn)算邏輯的復(fù)雜性等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及電子裝置。因此它是屬于被淘汰的一類(lèi)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，但是液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸出力、線性度、體積小、輸出剛度等方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電氣設(shè)備。當(dāng)今最先進(jìn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)為電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），它已越來(lái)越多地用于新機(jī)組的配套和老機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造。 電站汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）是一套汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。是汽輪機(jī)啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行和事故工況下的調(diào)節(jié)控制器。DEH系統(tǒng)通過(guò)控制汽輪機(jī)主汽門(mén)和調(diào)門(mén)的開(kāi)度,實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的實(shí)時(shí)控制。三. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般概念 1. 分類(lèi)： 2控制原理: 3 DEH控制裝置組成 電子控制柜和軟件系統(tǒng)基本上

6、已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；唯有液壓伺服系統(tǒng)將因各種具體機(jī)組的不同和業(yè)主要求的不同而不同。4 DEH控制對(duì)策 DEH的控制功能取決于應(yīng)用程序的組態(tài)，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)取決于控制對(duì)策擬定，控制對(duì)策的擬定又取決于汽輪機(jī)拖動(dòng)對(duì)象的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行要求，現(xiàn)將已遇到的一些需求歸納如下： 常規(guī)通用的控制功能：如轉(zhuǎn)速、功率、主汽壓等的閉環(huán)控制及一次調(diào)頻，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、保護(hù)、限制、試驗(yàn)等功能。 熱電聯(lián)供控制策略 小網(wǎng)或單機(jī)運(yùn)行控制策略 負(fù)荷管理及優(yōu)化運(yùn)行控制策略 防喘振與汽機(jī)轉(zhuǎn)速聯(lián)合控制策略 空冷機(jī)組控制策略5 DEH控制回路控制回路由功能碼組態(tài)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)DEH各種控制功能的要求。控制回路包括：轉(zhuǎn)速控制、功率控制、閥門(mén)開(kāi)

7、度控制、主汽壓力控制、抽汽控制、汽壓及真空保護(hù)、防超速保護(hù)、快速減負(fù)荷等等。l 轉(zhuǎn)速控制回路轉(zhuǎn)速控制回路包括轉(zhuǎn)速目標(biāo)值給定，轉(zhuǎn)速變化率給定，自動(dòng)升速曲線的生成及選擇，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速測(cè)量及三取二邏輯，轉(zhuǎn)速不等率和不調(diào)頻死區(qū)設(shè)定主汽閥與調(diào)節(jié)閥控制的切換邏輯、頻率同期的自動(dòng)或手動(dòng)控制等。本回路承擔(dān)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制任務(wù)。l 功率控制回路功率控制回路包括目標(biāo)功率值給定、功率變化率設(shè)定、一次調(diào)頻對(duì)功率給定的修正（一次調(diào)頻）、主汽壓波動(dòng)對(duì)功率給定的動(dòng)、靜態(tài)修正、最大功率限制及限制值給定、發(fā)電機(jī)有功功率校正、功率測(cè)量的三取二邏輯或大選邏輯、功率PI調(diào)節(jié)器、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的投入/切除等。本回路構(gòu)成了汽

8、輪發(fā)電機(jī)組的功率閉環(huán)控制。l 閥門(mén)開(kāi)度控制回路閥門(mén)開(kāi)度控制回路包括高壓調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值給定、開(kāi)度變化率給定、閥門(mén)開(kāi)度測(cè)量及大選邏輯、閥位PI調(diào)節(jié)器、該回路構(gòu)成對(duì)高壓調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的控制，維持閥位為定值。l 主汽壓力控制（TPC）回路主汽壓力控制回路包括機(jī)前主汽壓給定，主汽壓測(cè)量、信號(hào)處理及大選邏輯和壓力PI調(diào)節(jié)器。該回路構(gòu)成對(duì)機(jī)前主汽壓力的控制，維持鍋爐出口壓力穩(wěn)定。l 抽汽壓力控制回路包括抽汽壓力給定，抽汽回路的投/切邏輯、抽汽不等率控制邏輯，抽汽油動(dòng)機(jī)的快關(guān)快開(kāi)邏輯、抽汽與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換控制邏輯、PI調(diào)節(jié)器等。l 汽壓（TPL）及真空保護(hù)控制回路包括汽壓和真空測(cè)量信號(hào)處理，保護(hù)值設(shè)定，低汽壓及低真空減

9、負(fù)荷回路。低汽壓保護(hù)在啟機(jī)時(shí)的升速升負(fù)荷過(guò)程中，一般不投入，其保護(hù)限制值跟蹤實(shí)際汽壓值減去一個(gè)差值，汽壓保護(hù)一旦投入，其汽壓保護(hù)值由司機(jī)設(shè)定。l 防超速保護(hù)控制回路（OPC）接受油開(kāi)關(guān)跳閘輔助接點(diǎn)信號(hào)和轉(zhuǎn)速103%n0信號(hào)，經(jīng)邏輯運(yùn)算發(fā)出快關(guān)調(diào)門(mén)控制信號(hào)，并通過(guò)硬接線使快關(guān)電磁閥帶電，迅速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥。l 快速減負(fù)荷控制回路（RB）當(dāng)機(jī)組輔機(jī)發(fā)生故障時(shí)，DEH接受CCS發(fā)來(lái)的快速降負(fù)荷信號(hào)，根據(jù)不同的故障情況可按三種速率快速降負(fù)荷到事前所設(shè)定的數(shù)值。l 伺服放大 LVDT反饋回路伺服放大器與液壓系統(tǒng)的電液伺服閥、油動(dòng)機(jī)、位移反饋（LVDT）構(gòu)成一個(gè)電液隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服放大器除將輸入信號(hào)放大

10、后去控制電液伺服閥，還對(duì)LVDT進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)，變?yōu)橛蛣?dòng)機(jī)的位移反饋信號(hào)，完成對(duì)油動(dòng)機(jī)位置的閉環(huán)控制。l 手動(dòng)控制回路手動(dòng)控制回路是通過(guò)伺服模塊直接控制油動(dòng)機(jī)行程的硬接線控制回路，只能在并網(wǎng)狀態(tài)下才能投入。包括投/切邏輯、自/手動(dòng)跟蹤邏輯、快關(guān)油動(dòng)機(jī)邏輯等。6 DEH主要功能由上述控制回路分別或聯(lián)合實(shí)現(xiàn)汽機(jī)的程控啟動(dòng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、參數(shù)限制、保護(hù)、監(jiān)視及試驗(yàn)等功能。1) 自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能：l 升速司機(jī)設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，機(jī)組可自動(dòng)沿當(dāng)前熱狀態(tài)對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)曲線控制調(diào)節(jié)閥，完成升速暖機(jī)過(guò)臨界直到3000r/min定速控制。在升速過(guò)程中，司機(jī)也可通過(guò)修改目標(biāo)轉(zhuǎn)速，升速率、轉(zhuǎn)速保持時(shí)間等手段來(lái)控制機(jī)組的升速過(guò)程

11、。l 自動(dòng)同期汽機(jī)定速后，DEH可接受自動(dòng)同期裝置指令，自動(dòng)將機(jī)組控制到同步轉(zhuǎn)速。l 并網(wǎng)帶初負(fù)荷發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，DEH自動(dòng)增加給定值，使發(fā)電機(jī)自動(dòng)帶上初負(fù)荷避免出現(xiàn)逆功率。l 升負(fù)荷機(jī)組并網(wǎng)后，司機(jī)可根據(jù)需要采用閥控方式，功控方式，壓控方式或CCS方式控制機(jī)組，與鍋爐控制系統(tǒng)配合完成定滑定升負(fù)荷過(guò)程。l 閥控方式司機(jī)通過(guò)設(shè)置目標(biāo)閥位直接控制調(diào)門(mén)開(kāi)度，DEH維持閥位不度。這時(shí)，機(jī)組負(fù)荷與蒸汽壓力自動(dòng)平衡。l 功控方式司機(jī)通過(guò)設(shè)置目標(biāo)功率來(lái)控制機(jī)組負(fù)荷，DEH以汽機(jī)實(shí)發(fā)功率作為反饋信號(hào)進(jìn)行功率閉環(huán)控制，維持機(jī)組負(fù)荷不變。若采用發(fā)電機(jī)有功功率信號(hào)作為功率信號(hào)，需要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行一定邏輯處理。此外需要提

12、醒注意的是，如果鍋爐汽壓未投自動(dòng)調(diào)壓回路，最好不要采用功控方式運(yùn)行。l 壓控方式司機(jī)通過(guò)設(shè)置目標(biāo)壓力來(lái)控制機(jī)前壓力，DEH控制調(diào)門(mén)開(kāi)度來(lái)維持主汽壓力不變。l CCS方式在CCS方式下，DEH接受CCS主控器來(lái)的閥位給定信號(hào)，直接控制調(diào)門(mén)開(kāi)度。DEH與CCS主控器配合可完成機(jī)跟爐，爐跟機(jī)以及機(jī)爐協(xié)調(diào)的各種控制功能。l 一次調(diào)頻DEH具有一次調(diào)頻功能，調(diào)頻特性(不等率、死區(qū))可在線修改。l 自整性控制各抽汽與功率之間的自整控制2) 限制控制功能：l 負(fù)荷及閥位限制限制值由人工給定，DEH可自動(dòng)將負(fù)荷限制在高低限以?xún)?nèi)，以及將閥位限制在給定值以下。l 主汽壓力低限制當(dāng)主汽壓力低于限制值時(shí)，DEH自動(dòng)減

13、小閥位開(kāi)度以限制負(fù)荷，使主汽壓力回升。l 低真空限制當(dāng)凝汽器真空降低到限制值時(shí)，DEH自動(dòng)減小閥位開(kāi)度以降低負(fù)荷。l 快卸負(fù)荷DEH具有快、中、慢三擋快卸負(fù)荷，可對(duì)應(yīng)不同的輔機(jī)故障。當(dāng)CCS給出快卸負(fù)荷信號(hào)時(shí)，DEH按對(duì)應(yīng)的速率將負(fù)荷減到對(duì)應(yīng)值。l OPC控制機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，DEH接受油開(kāi)關(guān)跳閘或和103n。超速信號(hào)，快關(guān)調(diào)節(jié)汽門(mén)，以減少轉(zhuǎn)換超調(diào)量，延遲一段時(shí)間或轉(zhuǎn)速103%no后再自動(dòng)開(kāi)啟，并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速為3000r/min。3) 試驗(yàn)控制功能：l 假并網(wǎng)試驗(yàn)DEH收到假并網(wǎng)試驗(yàn)隔離刀閘斷開(kāi)信號(hào)后，可自動(dòng)配合電氣完成假并網(wǎng)試驗(yàn)。l 超速試驗(yàn)司機(jī)可通過(guò)CRT畫(huà)面操作，提升轉(zhuǎn)速使超速保護(hù)動(dòng)作分別檢

14、查1#、2#撞擊子及電氣超速保護(hù)的動(dòng)作轉(zhuǎn)速。在做機(jī)械超速試驗(yàn)時(shí)，DEH電氣超速保護(hù)的動(dòng)作值自動(dòng)由3300r/min改為3390r/min，作為后備超速保護(hù)使用。l 閥門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)司機(jī)可通過(guò)CRT畫(huà)面操作，分別對(duì)調(diào)門(mén)、主汽門(mén)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，并可自動(dòng)記錄惰走時(shí)間。4) 保護(hù)控制功能：l 緊急手動(dòng)機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行工況下，DEH通訊出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)控制將自動(dòng)或手動(dòng)轉(zhuǎn)為緊急手動(dòng)狀態(tài)，司機(jī)可按硬操盤(pán)的調(diào)門(mén)增減按鈕，直接通過(guò)伺服板控制調(diào)門(mén)開(kāi)度。在升速工況出故障時(shí)，自動(dòng)停機(jī)，不能投緊急手動(dòng)。l 系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，DEH可共享DCS數(shù)據(jù)，方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)視啟動(dòng)或運(yùn)行過(guò)程中主要參數(shù)的實(shí)時(shí)變化。并可利用DCS系統(tǒng)配置的歷史庫(kù)記錄歷史數(shù)據(jù)。在CRT上設(shè)置有故障報(bào)警光字牌，可方便地查到報(bào)警項(xiàng)。打、跳閘，快關(guān)等重要信號(hào)具有SOE功能，事件分辨率為1ms。l 超速保護(hù)機(jī)組解列，轉(zhuǎn)速超速到110%no時(shí)，DEH發(fā)出信號(hào)，遮斷系統(tǒng)動(dòng)作，快速關(guān)閉主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)。5) 提高自動(dòng)化水平功能：l 自動(dòng)完成抄報(bào)表司機(jī)可設(shè)定定時(shí)或事件日、時(shí)報(bào)表，完成自動(dòng)記錄。l 歷