DEH控制系統(tǒng)-基礎(chǔ)

1.自動檢測系統(tǒng)：為了監(jiān)視汽輪機的運行狀況，在汽輪機上設(shè)置了各種檢測儀表，以監(jiān)視其主要運行參數(shù)。儀表功能：指示、記錄、報警等，與計算機配合可以實現(xiàn)趨勢預(yù)測、事故追憶、效率計算等功能。檢測內(nèi)容：機組功率、蒸汽壓力溫度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、振動等。檢測系統(tǒng)：熱工儀表、TSI、DAS系統(tǒng)等。汽輪機控制的基本內(nèi)容2.自動控制系統(tǒng)：為保證汽輪機的安全，保證供電質(zhì)量，必須對汽輪機設(shè)計自動控制系統(tǒng)，主要為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)（汽輪機控制系統(tǒng)），另外有汽封汽壓控制、凝汽器水位控制、旁路控制系統(tǒng)等。3.自動保護系統(tǒng)：為了保證汽輪機的安全運行，必須設(shè)置各種保護裝置。當參數(shù)越限時及時動作，發(fā)出警報，提醒運行人員注意采取措施，避免事故擴大，或自動停機。4.程序控制系統(tǒng)又稱為汽輪機自啟停控制系統(tǒng)。ATC汽輪機控制的基本概念汽輪機自動控制：就是利用自動控制裝置自動地對汽輪機進行控制，以保證汽輪機的安全運行并隨時滿足用戶對所發(fā)出的電能的質(zhì)和量的要求。量即汽輪機的負荷，質(zhì)為電能的頻率和電壓。這些都與汽輪機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此汽輪機控制系統(tǒng)常稱為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)?？刂迫蝿?wù)：首先要保證汽輪機的安全運行，其次是適應(yīng)外負荷的需要(維持負荷或維持汽壓），再次是維持電網(wǎng)周波不變，即維持汽輪機的轉(zhuǎn)速不變。汽輪機的控制要求：2.異常時具有自我保護功能1.滿足靜特性要求，動態(tài)過程不偏離靜特性線太遠。汽輪發(fā)電機組的功率與汽輪機的進汽參數(shù)、排汽壓力、進汽量有關(guān)。若進汽參數(shù)和排汽壓力均保持不變，則機組功率基本上與汽輪機的進汽量成正比，當外負荷增大時，汽輪機的進汽量應(yīng)增大，反之亦然。否則將引起汽輪機轉(zhuǎn)速的變化，進而引起電網(wǎng)頻率波動。若不加以控制，汽機將在另一轉(zhuǎn)速下運行，這將影響電能質(zhì)量，因此，必須根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差調(diào)節(jié)進汽量，以適應(yīng)外界負荷的需求。汽輪機控制的基本原理：調(diào)節(jié)進汽量或改變進汽參數(shù)滿足負荷要求，維持轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速是汽輪機發(fā)出的功率與外界負荷需求是否平衡的體現(xiàn)。轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為：n×z=f×60汽輪機控制系統(tǒng)的類型：無差系統(tǒng)：適用于單機運行機組，即一臺汽輪機組單獨向用戶供電。根據(jù)自動控制原理可采用無差系統(tǒng)，即控制過程結(jié)束后，汽輪機的功率與負荷相等，轉(zhuǎn)速為額定值。無差系統(tǒng)不利于并網(wǎng)運行。有差系統(tǒng)：適用于并列運行機組，即多臺汽輪發(fā)電機組聯(lián)成電網(wǎng)向用戶供電。此時每臺機組根據(jù)自身的靜態(tài)特性自動承擔(dān)負荷維持電網(wǎng)頻率（一次調(diào)頻，有差），即控制過程結(jié)束后，汽輪機的功率與負荷相等，轉(zhuǎn)速與額定值有少許偏差。有差系統(tǒng)利于并網(wǎng)運行。1.靜特性：汽輪機配置了調(diào)速系統(tǒng)后，在穩(wěn)定狀態(tài)下，汽輪機功率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。ABCD靜特性線特點：1、低負荷階段斜率大，有利于提高空載時的穩(wěn)定性，便于暖機和并網(wǎng)；2、在額定負荷附近斜率大，可使機組在經(jīng)濟工況附近運行。3、特性線不應(yīng)有突變點，以免運行不穩(wěn)。幾個基本概念：2.不等率：理想靜特性線的斜率。即：

δ=Δn/n0*100%不等率一般在3%~6%之間，帶基本負荷機組的不等率相對大些。不等率小，調(diào)頻能力強，靜特性線平坦，但太小易使系統(tǒng)不穩(wěn)。一般轉(zhuǎn)速不等率應(yīng)設(shè)計成連續(xù)可調(diào)，即按運行情況選擇。3.遲緩率：由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部件間的連接部分存在著間隙和摩擦力及錯油門重疊度等原因，使機組在增減負荷過程中，靜特性線不重合，中間存在不靈敏區(qū)，不靈敏區(qū)的轉(zhuǎn)速差和額定轉(zhuǎn)速之比，為遲緩率ε。4.一次調(diào)頻與二次調(diào)頻：一次調(diào)頻即并列運行于電網(wǎng)中的機組在外界負荷變化時，根據(jù)自身靜特性的要求自動改變負荷以維持電網(wǎng)頻率的過程。該過程為有差，再通過調(diào)頻機組進行二次調(diào)頻，即利用同步器平移靜特性線或通過電調(diào)系統(tǒng)改變目標負荷的方法進行調(diào)頻，即用調(diào)頻機組承擔(dān)變動負荷。5.同步器：用于平移靜特性線的裝置，對于單機運行機組，用于改變轉(zhuǎn)速，汽輪機功率取決于外負荷。對于并列運行機組，用于改變負荷。并列于電網(wǎng)中的機組具有共同的轉(zhuǎn)速即電網(wǎng)頻率，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也相互牽制，分配給各臺機組的負荷取決于自身的靜態(tài)特性，而電網(wǎng)頻率由所有機組綜合工作的結(jié)果。汽輪機功率調(diào)節(jié)方法

1、節(jié)流調(diào)節(jié)（單閥控制）2、噴嘴調(diào)節(jié)（多閥控制）3、旁通調(diào)節(jié)（輔助調(diào)節(jié)）1、節(jié)流調(diào)節(jié)特點：主汽閥全開，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，全周進汽，滿負荷時效率高，低負荷時效率低。原理圖2、噴嘴調(diào)節(jié)特點：主汽閥全開，節(jié)流閥逐次開啟，每個節(jié)流閥獨立地和一部分噴嘴相通。調(diào)節(jié)作用只在一個節(jié)流閥中進行，調(diào)節(jié)效率高。原理圖特點：在汽輪機超出經(jīng)濟負荷工況下運行時，采用將新蒸汽繞過前幾級，旁通到中間級去做功，由于中間級流通面積大，故能增大流量，提高效率。3、旁通調(diào)節(jié)

即數(shù)字電液控制系統(tǒng)，DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem），是以數(shù)字電子控制器（計算機）和EH液壓油系統(tǒng)相結(jié)合的新型汽輪機功頻電液控制系統(tǒng)。它可同時接受轉(zhuǎn)速偏差和功率偏差信號，具有對汽輪機發(fā)電機的啟動、升速、并網(wǎng)、負荷增/減、參與電網(wǎng)調(diào)頻等進行監(jiān)視、操作、控制、保護以及數(shù)字處理和CRT顯示等功能的完善的控制系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)可單獨做，也可采用是以DCS為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。DEH控制系統(tǒng)一、DEH系統(tǒng)的構(gòu)成DEH系統(tǒng)由被控對象、CRT圖像站、數(shù)字控制器及EH油系統(tǒng)構(gòu)成。圖15-2為DEH系統(tǒng)的被控對象示意圖。由鍋爐來的主蒸汽經(jīng)高壓主汽門(TV)和高壓調(diào)節(jié)閥門(GV)進入高壓缸，高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱后，通過中壓主汽門中壓主氣門(RSV)和中壓調(diào)節(jié)閥門(IV)進人中、低壓缸，蒸汽在高、中、低壓缸膨脹做功，沖轉(zhuǎn)汽輪機，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。調(diào)整閥門開度或蒸汽參數(shù)可達到調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機組的電功率或頻率的目的。兩個中壓主汽門在機組正常運行時不參與調(diào)節(jié)，異常工況時，關(guān)閉所有的閥門可起到保護機組的作用。圖DEH系統(tǒng)的被控對象示意

位于計算機室內(nèi)的數(shù)字控制器由輸人通道、主控制器和輸出通道等構(gòu)成。輸入通道通過傳感器將反映機組狀態(tài)的參數(shù)(如油開關(guān)狀態(tài)、金屬溫度、振動等)和被控量(轉(zhuǎn)速，發(fā)電機功率、調(diào)節(jié)級壓力等)進行轉(zhuǎn)換、隔離、放大等處理后送入主控制器。在主控制器內(nèi)部，一方面對外部命令和機組狀態(tài)量進行處理后，送CRT顯示屏、打印機等，將系統(tǒng)的運行方式以及目前機組的狀態(tài)告訴操作員，為操作運行提供信息；遙控，操作員自動，手動，ATC手動同期，自動同期旁路方式OPC方式設(shè)定值實際值旁路投入/切除暫停/進行遙控目標反饋回路功率回路壓力回路調(diào)頻回路順序閥/單閥，調(diào)門/主門控制閥門方式限制器閥位限制高負荷限制低負荷限制主汽壓限制遙控主汽壓限制閥門開度汽機已遮斷，已復(fù)位控制方式EH油系統(tǒng)由高壓抗燃油供油系統(tǒng)(EH供油系統(tǒng))、電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)和危急遮斷控制組件構(gòu)成。EH供油系統(tǒng)向電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)提供高壓抗燃油，電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)將DEH控制器來的控制信號轉(zhuǎn)換成EH油壓信號，直接操縱各個蒸汽閥門(高、中壓主汽門和調(diào)節(jié)閥)的開度。危急遮斷控制組件將危急遮斷系統(tǒng)所形成的遮斷汽輪機的電信號轉(zhuǎn)換成液壓信號，關(guān)閉所有的進汽閥門，實現(xiàn)緊急停機以保證機組的安全。

另一方面，在CRT操作站將運行人員輸入或者是外部輸入的增、減機組速度／負荷的命令變成機組所能接受的指令，經(jīng)現(xiàn)時刻的被控量的校正(如頻率校正、發(fā)電機功率校正、調(diào)節(jié)級壓力校正)后，形成相應(yīng)的控制量。該控制量經(jīng)輸出通道校正、D／A轉(zhuǎn)換、比較及功率放大后送至電液轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)以改變閥位的開度，實現(xiàn)機組的轉(zhuǎn)速(或負荷)控制。

位于集控室內(nèi)的CRT圖像站由CRT顯示器、工業(yè)用PC機、打印機、操作盤和顯示盤等外圍設(shè)備構(gòu)成，它用來實現(xiàn)人--機對話功能。操作員可將對機組的控制命令(如目標轉(zhuǎn)速／負荷、變化率)、運行方式、控制方式和閥門試驗方式的選擇等操作指令通過操作盤送至主控制器，從中獲得機組的狀態(tài)信息并進行監(jiān)視。(一)實現(xiàn)機組的自動啟停(ATC)(二)實現(xiàn)機組的負荷自動控制(三)實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的自動監(jiān)視與控制(四)實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的自動保護(五)手動控制，無擾切換、冗余切換及其他二、DEH系統(tǒng)的主要功能

該功能又稱為自動汽輪機控制，是汽輪機的啟動方式之一。即當汽輪機具備啟動條件后，操作人員只要按動一個專用按鈕，就能夠使汽輪機從盤車轉(zhuǎn)速升到同步轉(zhuǎn)速，同時盡可能降低啟動過程的熱應(yīng)力，使啟動過程和機組升負荷的時間最短以降低啟動費用，提高效益。(一)實現(xiàn)機組的自動啟停(ATC)(二)實現(xiàn)機組的基本控制功能

汽輪機的基本控制功能，包括啟動階段和負荷控制階段，啟動階段即為單機運行時的轉(zhuǎn)速控制，并列運行時的負荷控制包括一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、主汽壓力控制、負荷變化率限制、自動并網(wǎng)、閥門管理等。即目標轉(zhuǎn)速、升速率及升負荷率均由運行人員通過鍵盤設(shè)定，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速與負荷的閉環(huán)控制。機組并網(wǎng)后帶上5％P0的初始負荷，如果機組是冷態(tài)啟動，則由高壓調(diào)節(jié)閥門控制機組的升／降負荷；如果是熱態(tài)啟動，中壓調(diào)節(jié)閥門參與高壓調(diào)節(jié)閥門的負荷控制，在機組負荷大于35％的額定負荷以后，中壓調(diào)節(jié)閥門全開，將由高壓調(diào)節(jié)閥門控制機組的升／降負荷。(三)實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的自動監(jiān)視與控制

汽輪發(fā)電機組的自動監(jiān)視與控制功能由ATC（AutomationTubineControl）軟件包完成，它由兩個任務(wù)程序和16個子程序組成。在操作盤上設(shè)有四個帶燈PUSH／PULL按鈕：ATC切除、ATC監(jiān)視、ATC進行、ATC啟動，用來確定ATC狀態(tài)。(四)實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的自動保護1．OPC超速保護控制器2．危急遮斷控制裝置(ETS)3．機械超速和手動脫扣1．OPC超速保護控制器OPC（OverspeedProtectionController)

超速保護控制器由中壓調(diào)節(jié)閥門快關(guān)功能(CIV)、負荷下跌預(yù)測功能(LDA)和超速控制功能三部分組成。CIV是在電力系統(tǒng)故障、出現(xiàn)部分甩負荷時，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥門、延遲0.3～1s后再開啟，以便在部分甩負荷瞬間維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定；LDA是在發(fā)電機主開關(guān)跳閘而汽輪機仍帶有30％以上負荷時及時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥門，以防止汽輪機超速而導(dǎo)致危急保安器動作；

超速控制功能是當機組在非OPC測試情況下出現(xiàn)轉(zhuǎn)速高于103％額定轉(zhuǎn)速時，將高、中壓調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉，并將負荷控制改變?yōu)檗D(zhuǎn)速控制，由高壓調(diào)節(jié)閥門來控制汽輪機轉(zhuǎn)速，同時根據(jù)轉(zhuǎn)速來調(diào)整中壓調(diào)節(jié)閥門，逐步將積聚在再熱器中的蒸汽排出。上述三項功能是通過超速保護控制器、控制OPC電磁閥釋放OPC母管油壓實現(xiàn)的。2．危急遮斷控制裝置(ETS)

在300MW及以上機組上都設(shè)有危急遮斷控制系統(tǒng)（EmregencyTripSystem),簡稱ETS，用來監(jiān)視下述參數(shù)；凝汽器真空低、軸承油壓低、推力軸承磨損、EH油壓低、機組110％超速，及一個可接受外部遮斷的遙控信號。當上述被監(jiān)視的狀態(tài)任意一個出現(xiàn)時，都將使ATC電磁閥失電，釋放自動。停機跳閘母管壓力油——泄掉油動機的壓力油，使閥門在彈簧作用下迅速關(guān)閉，切斷機組的進汽，停機處理，避免事故進一步擴大。3．機械超速和手動脫扣

當機組轉(zhuǎn)速超過110％的額定值時，或運行人員要求停機時，機械超速和手動脫扣系統(tǒng)通過釋放潤滑油系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流孔在機械超速和手動跳閘母管建立的壓力油，打開常閉隔膜閥，釋放自動停機跳閘母管油壓，實現(xiàn)緊急停機。三、DEH系統(tǒng)的工作方式

1.操作員自動方式(OA)

4.遙控方式或遠方控制方式(REMOTE)

5.手動控制方式3.自動同步控制方式(AS)2.自動汽輪機控制方式(ATC)操作員自動手動ATC遙控自動同期投入，切除

1.操作員自動方式(OA)

OA方式是DEH系統(tǒng)的基本運行方式。在機組第一次啟動時，指定使用OA方式。在該方式下，不論機組是處于轉(zhuǎn)速控制還是負荷控制下，DEH系統(tǒng)均根據(jù)操作員在操作臺上設(shè)定的轉(zhuǎn)速(或負荷)目標值以及升速率等來控制機組升速(或帶負荷)。在機組運行的各個階段，如盤車、暖機、升速、同步、并網(wǎng)、升負荷等，操作臺上均有人工確定斷點

按鈕，在由操作員確認上一階段的進程后，才進入下一個流程。

2.自動汽輪機控制方式(ATC)

自動汽輪機控制的目的在于保證汽輪發(fā)電機組的安全正確啟動和加負荷。當機組選擇ATC方式時，若機組處于速度控制下，ATC程序在監(jiān)控汽輪機運行的同時，決定其轉(zhuǎn)速目標值和適應(yīng)轉(zhuǎn)子應(yīng)力的升速率；處于負荷控制下，由操作員給定目標值后，ATC程序監(jiān)控汽輪發(fā)電機組運行報警和跳閘情況的同時