動力工程師培訓(電廠自動控制部分)

1、動力工程師培訓（電廠自動控制部分）動力工程師培訓（電廠自動控制部分）動力工程系動力工程系 集控教研室集控教研室高大明高大明1、分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCSDCS）簡介）簡介2 2、汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEHDEH）簡介）簡介3 3、汽輪機運行監(jiān)控指標汽輪機運行監(jiān)控指標現(xiàn)代電廠單元機組集控運行室布置圖現(xiàn)代電廠單元機組集控運行室布置圖1 分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCS）簡介）簡介 火電廠單元機組分散控制系統(tǒng)火電廠單元機組分散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）是一個由管理級、監(jiān)控級、控制級和現(xiàn)場級組成的以高）是一個由管理級、監(jiān)

2、控級、控制級和現(xiàn)場級組成的以高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡為紐帶的計算機綜合控制系統(tǒng)，綜合了計算機、速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡為紐帶的計算機綜合控制系統(tǒng)，綜合了計算機、通信、顯示和控制等技術(shù)，即通信、顯示和控制等技術(shù)，即4C技術(shù)。技術(shù)。分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCS）的基本組成）的基本組成（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （2）汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（3）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （4）旁路控制系統(tǒng)旁路控制系統(tǒng)（5）順序控制系統(tǒng)）順序控制系統(tǒng) （6）鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)）鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)2 汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）簡介）簡介 目前在大型汽輪機控制中已經(jīng)廣

3、泛采用了汽輪機目前在大型汽輪機控制中已經(jīng)廣泛采用了汽輪機數(shù)字電液控數(shù)字電液控制系統(tǒng)制系統(tǒng)DEH（Digital ElectroHydraulic Control System），其主），其主要功能包括：要功能包括： l 具有轉(zhuǎn)速控制和負荷控制功能；具有轉(zhuǎn)速控制和負荷控制功能；l 閥門管理功能；閥門管理功能；l 具有主蒸汽壓力控制，超速保護，閥門快關(guān)等保護功能；具有主蒸汽壓力控制，超速保護，閥門快關(guān)等保護功能；l 汽輪機自啟動（汽輪機自啟動（ATCATC）控制功能）控制功能（1）一次調(diào)頻一次調(diào)頻 DEH負荷控制系統(tǒng)中的負荷控制系統(tǒng)中的速度反饋回路速度反饋回路（一次調(diào)頻回路一次調(diào)頻回路）在機）在機

4、組并網(wǎng)時自動投入，其頻率校正原理如下圖所示：組并網(wǎng)時自動投入，其頻率校正原理如下圖所示： 00pPKx1K通過改變通過改變放大系數(shù)放大系數(shù) K 可以調(diào)節(jié)機組的可以調(diào)節(jié)機組的一次調(diào)頻能一次調(diào)頻能力力，放大系數(shù)放大系數(shù) K 越大，機組的一次調(diào)頻能力越強。越大，機組的一次調(diào)頻能力越強。 采用采用“死區(qū)死區(qū)線性線性限幅限幅”非線性校正函數(shù)進行頻非線性校正函數(shù)進行頻率校正，可以消除轉(zhuǎn)速的小幅偏差引起的負荷給定值波率校正，可以消除轉(zhuǎn)速的小幅偏差引起的負荷給定值波動動 （2）功率反饋功率反饋 在汽輪機運行過程中，由于汽輪機被控對象傳遞函數(shù)中的參在汽輪機運行過程中，由于汽輪機被控對象傳遞函數(shù)中的參數(shù)隨機組負荷

5、變化而改變，因此在控制系統(tǒng)中采用了自適應控制數(shù)隨機組負荷變化而改變，因此在控制系統(tǒng)中采用了自適應控制技術(shù)，其原理如下圖所示技術(shù)，其原理如下圖所示： 11100sTKPsUsPsW被控對象被控對象 當當功率指令功率指令P0增加時，被控對象的增加時，被控對象的靜態(tài)放大系數(shù)靜態(tài)放大系數(shù)K1減少，因減少，因此在不同負荷下廣義被控對象的此在不同負荷下廣義被控對象的靜態(tài)放大系數(shù)靜態(tài)放大系數(shù)P0 K1的乘積可以的乘積可以近近似保持不變，從而使控制系統(tǒng)在機組不同負荷下均可以達到最優(yōu)似保持不變，從而使控制系統(tǒng)在機組不同負荷下均可以達到最優(yōu)控制品質(zhì)?？刂破焚|(zhì)。（3）速度級壓力反饋速度級壓力反饋 凝汽式汽輪機的凝汽

6、式汽輪機的速度級壓力信號間接反映了汽輪機功率速度級壓力信號間接反映了汽輪機功率，在，在汽輪機運行過程中（負荷汽輪機運行過程中（負荷大于大于3030額定負荷額定負荷時），時），速度級壓力速度級壓力變變化與化與蒸汽流量變化蒸汽流量變化之間的弗留格爾方程可以簡化為下式：之間的弗留格爾方程可以簡化為下式： 0101ppDD 與與電功率信號電功率信號和和轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)速信號相比，汽輪機相比，汽輪機速度級壓力信號速度級壓力信號可以可以快速反映汽輪機功率的變化及蒸汽參數(shù)的內(nèi)部擾動，所以采用快速反映汽輪機功率的變化及蒸汽參數(shù)的內(nèi)部擾動，所以采用速速度級壓力信號度級壓力信號的速度級壓力反饋回路是一的速度級壓力反饋回

7、路是一快速回路快速回路，可以起到快，可以起到快速速消除內(nèi)擾、粗調(diào)機組負荷消除內(nèi)擾、粗調(diào)機組負荷的作用。的作用。 汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對汽輪機運行安全有重要影響，汽輪機轉(zhuǎn)子汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對汽輪機運行安全有重要影響，汽輪機轉(zhuǎn)子超速保護功能由超速保護功能由超速保護系統(tǒng)（超速保護系統(tǒng)（OPC）、電氣危急遮斷保護系統(tǒng)電氣危急遮斷保護系統(tǒng)（ETS）以及以及機械超速保護系統(tǒng)機械超速保護系統(tǒng)構(gòu)成。構(gòu)成。 3 汽輪機運行監(jiān)控指標汽輪機運行監(jiān)控指標（1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速l 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速103%時，時，超速保護系統(tǒng)（超速保護系統(tǒng)（OPC）動作）動作，關(guān)閉，關(guān)閉 GV和和IVl 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速

8、110%時，時，電氣危急遮斷保護系統(tǒng)（電氣危急遮斷保護系統(tǒng)（ETS）動）動 作作，關(guān)閉，關(guān)閉TV、GV和和SV、IV，汽輪機停機，汽輪機停機l 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速112%時，時，機械超速保護系統(tǒng)動作機械超速保護系統(tǒng)動作，關(guān)閉，關(guān)閉TV、 GV和和SV、IV，汽輪機緊急停機，汽輪機緊急停機（2）軸向位移軸向位移 汽輪機運行過程中軸向位移過大會造成轉(zhuǎn)子葉片與隔板噴嘴汽輪機運行過程中軸向位移過大會造成轉(zhuǎn)子葉片與隔板噴嘴之間、葉輪與隔板之間以及軸封動靜部分之間發(fā)生摩擦甚至嚴重之間、葉輪與隔板之間以及軸封動靜部分之間發(fā)生摩擦甚至嚴重碰撞，造成葉片斷裂、主軸彎曲或葉輪碎裂等事故。碰撞，造成葉片斷

9、裂、主軸彎曲或葉輪碎裂等事故。 汽輪機在啟、停過程中，或在運行工況發(fā)生較大變化時，會汽輪機在啟、停過程中，或在運行工況發(fā)生較大變化時，會由于蒸汽溫度的大幅度或快速變化，會引起轉(zhuǎn)子和汽缸不同程度由于蒸汽溫度的大幅度或快速變化，會引起轉(zhuǎn)子和汽缸不同程度的熱膨脹。的熱膨脹。汽輪機高、中、低壓缸對應于滑銷死點的膨脹汽輪機高、中、低壓缸對應于滑銷死點的膨脹稱為稱為缸缸脹脹；轉(zhuǎn)子與汽缸之間相對膨脹的差值轉(zhuǎn)子與汽缸之間相對膨脹的差值稱為稱為脹差脹差。l 正脹差正脹差轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值大于汽缸熱膨脹值。轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值大于汽缸熱膨脹值。l 負脹差負脹差轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值小于汽缸熱膨脹值。轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值小于汽缸熱

10、膨脹值。（3）缸脹與脹差缸脹與脹差 汽輪機是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型機械設備，在啟停和運行過程汽輪機是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型機械設備，在啟停和運行過程中，由于各種原因會出現(xiàn)振動。當振動超過允許值時會嚴重危害中，由于各種原因會出現(xiàn)振動。當振動超過允許值時會嚴重危害機組的安全運行。機組的安全運行。（4）汽輪機振動汽輪機振動（5）汽輪機偏心度汽輪機偏心度 汽輪機啟動、運行或停機過程中，會使主軸產(chǎn)生一定彎曲。汽輪機啟動、運行或停機過程中，會使主軸產(chǎn)生一定彎曲。主軸彎曲會在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生晃動，主軸最大晃動值的一半稱作主軸彎曲會在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生晃動，主軸最大晃動值的一半稱作主軸的偏心度。主軸的偏心度。（6）凝汽器真空凝汽器真空 汽輪機運行過程中凝汽器真空的變化對汽輪機運行的經(jīng)濟性汽輪機運行過程中凝汽器真空的變化對汽輪機運行的經(jīng)濟性與安全性具有重要影響，真空降低會產(chǎn)生以下危害：與安全性具有重要影響，真空降低會產(chǎn)生以下危害：l 使機組熱經(jīng)濟性和出力下降；使機組熱經(jīng)濟性和出力下降；l 凝汽器銅管應力增加，導致銅管泄漏，破壞凝汽器