汽輪機(jī)原理 第九章 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

第九章汽輪機(jī)控制系統(tǒng)第一節(jié)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)和系統(tǒng)組成一、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)：1、汽輪機(jī)為什么必需具備控制系統(tǒng)？電能不能大量?jī)?chǔ)存，火電廠發(fā)出的電力必須隨時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)要求，即在數(shù)量、質(zhì)量要求同時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)要求。（1）數(shù)量要求：用戶(hù)對(duì)發(fā)電量的要求。這就是要求電力負(fù)荷根據(jù)用戶(hù)要求來(lái)調(diào)整發(fā)電大小，以滿(mǎn)足用戶(hù)要求。（2）供電質(zhì)量要求：供電質(zhì)量就是指頻率和電壓。其中，電壓可以通過(guò)變壓器解決。電網(wǎng)頻率則直接取決于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速高則頻率高，轉(zhuǎn)速低則頻率低。/link?url=WKiZova8d3sC6-0WtjFTdHyGJVnbVDemqx0-QkWVOFlVJ50jhILbgAPivr7IYsmhh5PpWzNe_f6Wq2oTwa1yOj0VEDSvv80Va1PSGfUyPRa2、汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式：機(jī)組在工作時(shí)，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩有三個(gè)：蒸汽主力矩、發(fā)電機(jī)反力矩、摩擦力矩。在穩(wěn)定狀態(tài)下，三者的代數(shù)和為零：

通常，摩擦力矩很小，這樣一來(lái)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)上式可寫(xiě)成：

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，只要蒸汽主力矩和發(fā)電機(jī)反力矩不平衡，就會(huì)產(chǎn)生角加速度。

因此汽輪機(jī)必須具備調(diào)速系統(tǒng)，以保證汽輪發(fā)電機(jī)組根據(jù)用戶(hù)要求，供給所需電力，并保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。另外，火電廠自身安全的需要：汽輪發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片等承受很大的離心力，而且離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。轉(zhuǎn)速增加，離心力將迅速增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定限度時(shí)就會(huì)使部件破壞，出大事故。3、調(diào)速系統(tǒng)的任務(wù)（？）：

（1）滿(mǎn)足用戶(hù)足夠的電力（數(shù)量、質(zhì)量）；（2）保證汽輪發(fā)電機(jī)組始終在額定轉(zhuǎn)速左右運(yùn)行。**除了調(diào)速系統(tǒng)之外，汽輪機(jī)組還必須具有保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)、軸向位移保護(hù)等）。4、調(diào)速系統(tǒng)的功能：蒸汽主力矩和發(fā)電機(jī)反力矩隨轉(zhuǎn)速的變化如圖9---2所示：當(dāng)轉(zhuǎn)速n增加時(shí)，蒸汽主力矩減小，發(fā)電機(jī)反力矩增加（為什么？）；當(dāng)轉(zhuǎn)速n減小時(shí)，蒸汽主力矩增加，發(fā)電機(jī)反力矩減小。A點(diǎn)是兩力矩平衡狀態(tài)點(diǎn)：曲線(xiàn)1、2之交點(diǎn)。(1)當(dāng)外界負(fù)荷增加時(shí)，反力矩由曲線(xiàn)1變到曲線(xiàn)1’，而主力矩曲線(xiàn)2不變。其工作點(diǎn)由A移到C（什么叫汽輪機(jī)的自平衡能力?）。

(2)當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)作，減小進(jìn)汽量，主力矩曲線(xiàn)由2變?yōu)?’，與反力矩曲線(xiàn)1’交于B點(diǎn)，機(jī)組轉(zhuǎn)速變?yōu)榻咏６⑦\(yùn)行對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求

1、調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證：當(dāng)蒸汽參數(shù)和電網(wǎng)頻率在允許范圍內(nèi)變化時(shí)，機(jī)組能從滿(mǎn)負(fù)荷到空負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，并保證機(jī)組能順利地并網(wǎng)和解列；

2、當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機(jī)組從一穩(wěn)定工況安全地過(guò)渡到另一穩(wěn)定工況，而不發(fā)生較大的長(zhǎng)期的負(fù)荷擺動(dòng)；

3、為了保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，各種因素引起的負(fù)荷擺動(dòng)應(yīng)在允許范圍內(nèi)；

4、當(dāng)機(jī)組突然甩全負(fù)荷時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機(jī)組轉(zhuǎn)速最大升高值小于超速保護(hù)裝置動(dòng)作轉(zhuǎn)速。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)8二、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理（一）簡(jiǎn)單的汽輪機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)（圖9---5）

1、主要部件：調(diào)速器，滑閥（錯(cuò)油門(mén)），油動(dòng)機(jī)，調(diào)節(jié)閥。

2、油路：Po------高壓油，Pn-------排油。93、工作原理：當(dāng)外界負(fù)荷P減少，機(jī)組轉(zhuǎn)速n升高，調(diào)速器飛錘向外擴(kuò)張，滑環(huán)A上移，杠桿ABC以C點(diǎn)為支點(diǎn)帶動(dòng)滑閥B點(diǎn)上移，高壓油Po通過(guò)滑閥油口進(jìn)入油動(dòng)機(jī)上油室，油動(dòng)機(jī)下油室與排油Pn相通，活塞下移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥5，減小進(jìn)汽量，機(jī)組功率減小。

同時(shí)，杠桿以A點(diǎn)為支點(diǎn)帶動(dòng)滑閥B點(diǎn)下移，滑閥回中，切斷窗口，高壓油停止流動(dòng)。調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。*當(dāng)外界負(fù)荷P增加時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速n下降，調(diào)速系統(tǒng)各部套調(diào)節(jié)過(guò)程相同，而動(dòng)作方向相反。10三、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和種類(lèi)根據(jù)轉(zhuǎn)速感受及中間放大器的結(jié)構(gòu)不同,分為

1、機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2、電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理：

13第三節(jié)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的工作特性一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)是由轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)所組成，如圖9---5、圖9---31所示。其中，將調(diào)速器、中間放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)分別畫(huà)在直角坐標(biāo)系的第二、三、四象限，將調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)畫(huà)在直角坐標(biāo)系的第一象限，組成四象限圖。圖9--51.速度變動(dòng)率（不等率）定義：在穩(wěn)定工況下，汽輪機(jī)的功率由滿(mǎn)負(fù)荷減到零負(fù)荷時(shí)，其轉(zhuǎn)速的改變量

n與額定轉(zhuǎn)速no（或者最高與最低轉(zhuǎn)速的平均值）之比的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為速度變動(dòng)率（圖7---38

），用

表示：（9----15）

*單機(jī)運(yùn)行的機(jī)組，由一臺(tái)機(jī)組向用戶(hù)供電，機(jī)組負(fù)荷等于用戶(hù)消耗量，這樣，當(dāng)功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速也要變化。*并列運(yùn)行的機(jī)組，網(wǎng)內(nèi)所有機(jī)組同時(shí)向電網(wǎng)送電，再由電網(wǎng)向用戶(hù)供電。一次調(diào)頻：并列運(yùn)行的機(jī)組，網(wǎng)內(nèi)頻率相同，所有機(jī)組轉(zhuǎn)速一樣，機(jī)組總功率正好等于用戶(hù)總耗電量。當(dāng)外界負(fù)荷變動(dòng)而引起電網(wǎng)頻率變化時(shí)，網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作，自動(dòng)增減負(fù)荷，以適應(yīng)外界負(fù)荷變動(dòng)的要求。這種由調(diào)速系統(tǒng)隨電網(wǎng)周波變化，自動(dòng)控制機(jī)組負(fù)荷增減，以保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的方式，稱(chēng)為一次調(diào)頻。2.遲緩率遲緩現(xiàn)象：當(dāng)外界負(fù)荷下降而轉(zhuǎn)速上升時(shí)，機(jī)組功率并不馬上降低。而是當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí)，功率才開(kāi)始下降。同樣，當(dāng)外界負(fù)荷上升機(jī)組轉(zhuǎn)速下降時(shí)，機(jī)組功率并不馬上增加，而是當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到一定時(shí)，功率才開(kāi)始上升。這就是說(shuō)，機(jī)組在同一功率下有不同的轉(zhuǎn)速，或者說(shuō)在同一轉(zhuǎn)速下有不同的功率，這就是調(diào)速系統(tǒng)的遲緩現(xiàn)象。

產(chǎn)生遲緩的原因：調(diào)速系統(tǒng)的各部件存在著摩擦、鉸練間隙、滑閥重疊度。這樣，各部件的靜態(tài)特性曲線(xiàn)就不是一條線(xiàn)，而是一個(gè)帶狀區(qū)域。因此，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時(shí)，機(jī)組功率并不馬上變動(dòng)而是有一段遲緩。通常用遲緩率

（不靈敏度）來(lái)表示這種遲緩程度的大小。遲緩率

：同負(fù)荷條件下的最大轉(zhuǎn)速變動(dòng)（-）與額定轉(zhuǎn)速之比，即（9---19）機(jī)組最大負(fù)荷擺動(dòng)

P

從圖9----35中的三角形相似就可以看出：由于遲緩的存在，機(jī)組可能發(fā)生的最大負(fù)荷擺動(dòng)為

P。19遲緩率

的大小：調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率為各部件遲緩率的累積。為了減小負(fù)荷擺動(dòng)，一般要求

不大于0.6%，最好

不大于0.2%。要減小遲緩率，則應(yīng)在各元件的設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行個(gè)方面予以減小。同步器靜態(tài)特性線(xiàn)平移1.同步器的作用單機(jī)運(yùn)行的機(jī)組，當(dāng)功率由上升到時(shí)，轉(zhuǎn)速（頻率）將由降為，這樣，就不能滿(mǎn)足供電質(zhì)量的要求。而同步器則可以平移調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)（即用同步器改變機(jī)組的進(jìn)汽量），使機(jī)組的轉(zhuǎn)速不變（），

并列運(yùn)行的機(jī)組，可以用同步器調(diào)整網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組的負(fù)荷，使之按給定負(fù)荷運(yùn)行，調(diào)整電網(wǎng)頻率，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定在額定范圍之內(nèi)。這種用同步器調(diào)頻的方式稱(chēng)為“二次調(diào)頻”。如圖有兩臺(tái)并列運(yùn)行的機(jī)組，功率分別為、。可以用同步器增加

P給1號(hào)機(jī)，而使二號(hào)機(jī)減少

P，而使總的功率不變，轉(zhuǎn)速（頻率）不變。

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，可以用同步器改變進(jìn)汽量以增加轉(zhuǎn)速，使之從0轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速-------同步。242.同步器的工作范圍：

為了滿(mǎn)足在額定參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速下機(jī)組能從滿(mǎn)負(fù)荷到0負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，同步器的工作范圍至少是等于大于調(diào)速系統(tǒng)所控制的轉(zhuǎn)速范圍。

a、上限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率升高、初參數(shù)偏低而背壓升高時(shí)，能使機(jī)組帶滿(mǎn)負(fù)荷；

b、下限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率下降、初參數(shù)上升而背壓下降時(shí)，能使機(jī)組減負(fù)荷到零。如圖9----40所示。作業(yè)：1、解釋專(zhuān)業(yè)名詞：調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性、速度變動(dòng)率、遲緩率、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。2、敘說(shuō)同步器的作用。3、畫(huà)出調(diào)速系統(tǒng)四象限圖，并說(shuō)明各部分的意義。4、帶不同負(fù)荷的機(jī)組對(duì)速度變動(dòng)率有何要求？5、畫(huà)出合理的調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線(xiàn)，并說(shuō)明為什么。第五節(jié)汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

（

DigitalElectro-HydraulicControlSystem,

DEH）

如上述所講，根據(jù)功能的不同，汽輪機(jī)有不同的型式，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也有不同的型式。汽輪機(jī)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是最基本的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個(gè)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過(guò)程。根據(jù)發(fā)展過(guò)程來(lái)分，可分為液壓（機(jī)械液壓）調(diào)節(jié)系統(tǒng)、功率—-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)100MW及以下機(jī)組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)200MW機(jī)配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率—-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二者可互相切換。國(guó)產(chǎn)300MW、600MW大型汽輪機(jī)都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程28DEH--汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制部分和EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分組成。是汽輪發(fā)電機(jī)的專(zhuān)用控制系統(tǒng)，是控制汽輪機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，是電廠實(shí)現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制、遠(yuǎn)方自動(dòng)調(diào)度等功能必不可少的控制設(shè)備。DEH在電廠的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)中有著十分重要的地位。DEH的安全可靠直接影響到整個(gè)電廠的可靠運(yùn)行

DEH的

功能主要有：

1.轉(zhuǎn)速控制

2.負(fù)荷-頻率控制

3.閥門(mén)管理

4.超速保護(hù)及試驗(yàn)

5.汽輪機(jī)自啟動(dòng)ATC

機(jī)組跳閘保安系統(tǒng)

1.安全油系統(tǒng)

2.調(diào)節(jié)油系統(tǒng)

數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem）是當(dāng)前汽輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)的新發(fā)展，集中了兩大新成果：計(jì)算機(jī)技術(shù)和高壓抗燃油技術(shù)（傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)）。它采用計(jì)算機(jī)以數(shù)字的方式對(duì)一次信號(hào)進(jìn)行采集和處理，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略輸出控制指令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制。使得汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關(guān)部套尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)質(zhì)量大大提高。（一）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)美國(guó)西屋公司DEH-3型的功能原理研制開(kāi)發(fā)而成。300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖，主要由五大部分組成：1．電子控制器：主要包括：計(jì)算機(jī)、混合數(shù)模插件、接口和電源設(shè)備等。集中布置在6個(gè)控制柜內(nèi)。其作用是用于給定、接受反饋信號(hào)、邏輯運(yùn)算和發(fā)出控制指令等。2．操作系統(tǒng)：主要設(shè)置有：操作臺(tái)盤(pán)、圖象站的顯示器和打印機(jī)等。其作用是為運(yùn)行人員提供運(yùn)行信息、監(jiān)督、人機(jī)對(duì)話(huà)和操作等服務(wù)。3．油系統(tǒng)：汽輪機(jī)調(diào)節(jié)用油與潤(rùn)滑油分開(kāi)。高壓油（EH油系統(tǒng)）采用三芳基磷酸脂抗燃油，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動(dòng)力用油。EH油系統(tǒng)作用：

EH油系統(tǒng)接受調(diào)節(jié)器和或操作盤(pán)來(lái)的指令，對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。潤(rùn)滑油系統(tǒng)作用：是為軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)提供汽輪機(jī)油。4．執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動(dòng)機(jī)）：主要由伺服放大器、電液轉(zhuǎn)換器和具有快關(guān)、隔離和逆止裝置的單側(cè)油動(dòng)機(jī)組成。其作用是帶動(dòng)高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥和帶動(dòng)中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥。5．保護(hù)系統(tǒng)：設(shè)有6個(gè)電磁閥。其作用是其中兩個(gè)用于機(jī)組超速（103%）時(shí)關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥。其余用于機(jī)組嚴(yán)重超速（110%）、軸承油壓低、EH油壓低、推力軸承磨損過(guò)大、凝汽器真空度低等情況下進(jìn)行危急遮斷和手動(dòng)停機(jī)之用。此外，還有些測(cè)量元件，如傳感器：用于測(cè)量機(jī)組轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)汽室壓力、發(fā)電機(jī)功率、主汽壓力等；汽輪機(jī)自動(dòng)程序控制（ATC）所須的測(cè)量值。（二）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能

總體來(lái)說(shuō)，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有四大功能，其功能形式為：1．汽輪機(jī)自動(dòng)程序控制（ATC）功能

DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機(jī)自動(dòng)程序控制（ATC），是通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、計(jì)算轉(zhuǎn)子應(yīng)力，并在機(jī)組應(yīng)力許可范圍內(nèi)，優(yōu)化啟動(dòng)程序，用最大的速率、最短的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程的全部自動(dòng)化。

ATC允許機(jī)組有冷態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)啟動(dòng)兩種方式。冷態(tài)啟動(dòng)包括盤(pán)車(chē)、升速、并網(wǎng)和帶負(fù)荷。其各種啟動(dòng)操作、閥門(mén)切換等全過(guò)程均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成。在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，還可以實(shí)現(xiàn)ATC監(jiān)督。

2．汽輪機(jī)的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)功能汽輪機(jī)的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)有兩種情況：冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)帶初負(fù)荷（5%額定負(fù)荷）后，負(fù)荷由高壓調(diào)節(jié)閥控制；熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷未達(dá)到35%額定負(fù)荷以前，負(fù)荷由高、中壓調(diào)節(jié)閥控制，以后，中調(diào)閥全開(kāi)，負(fù)荷只由高壓調(diào)節(jié)閥控制。當(dāng)機(jī)組處于負(fù)荷控制階段，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有下述功能：

(1)具有操作員自動(dòng)、遠(yuǎn)方控制和電廠計(jì)算器控制方式，以及它們分別與ATC組成的聯(lián)合控制方式；

(2)具有自動(dòng)控制（A和B機(jī)雙機(jī)容錯(cuò)）、一級(jí)手動(dòng)和二級(jí)手動(dòng)冗余控制方式；

(3)可采用串級(jí)或單級(jí)PI控制方式。當(dāng)負(fù)荷大于10%以后，可由運(yùn)行人員選擇是否采用調(diào)節(jié)級(jí)汽室壓力和發(fā)電機(jī)功率反饋回路，這也就是決定采用何種PI控制方式；

(4)可采用定壓運(yùn)行或滑壓運(yùn)行。當(dāng)采用定壓運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)有閥門(mén)管理功能，以保證汽輪機(jī)能獲得最大的效率；

(5)根據(jù)電網(wǎng)的要求，可采用調(diào)頻運(yùn)行方式或基本負(fù)荷運(yùn)行方式；設(shè)置負(fù)荷上下限和其速率等。此外，還有主汽壓控制（TPC）和外部負(fù)荷返回（RUNBACK）等保護(hù)主要設(shè)備和輔助設(shè)備的控制方式，運(yùn)行控制十分靈活。3．汽輪機(jī)自動(dòng)保護(hù)功能為了避免機(jī)組因超速或其它原因遭受破壞，DEH的保護(hù)系統(tǒng)有以下三種保護(hù)功能：（1）超速保護(hù)（OPC）：當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到103%時(shí)，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在(103%~110%)范圍內(nèi)時(shí)，超速控制系統(tǒng)通過(guò)OPC電磁閥快關(guān)高、中壓調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的保護(hù)。（2）危機(jī)遮斷控制（ETS）：當(dāng)ETS系統(tǒng)檢測(cè)到機(jī)組超速達(dá)到110%或其它安全指標(biāo)達(dá)到安全界限后，通過(guò)AST電磁閥關(guān)閉所有的主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。（3）機(jī)械超速保護(hù)和手動(dòng)脫扣：機(jī)械超速保護(hù)為超速的多重保護(hù)，即當(dāng)轉(zhuǎn)速高于110%時(shí)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)；手動(dòng)脫扣是當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)不起作用時(shí)進(jìn)行手動(dòng)停機(jī)，以保證人身和設(shè)備的安全。4．機(jī)組和DEH系統(tǒng)的監(jiān)控功能：監(jiān)控功能在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中對(duì)機(jī)組和DEH裝置兩部分運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督。其內(nèi)容包括：操作狀態(tài)按鈕指示、狀態(tài)指示和CRT畫(huà)面，其中對(duì)DEH監(jiān)控的內(nèi)容包括重要通道、電源和內(nèi)部程序的運(yùn)行情況等。CRT畫(huà)面包括機(jī)組和系統(tǒng)的重要參數(shù)、運(yùn)行曲線(xiàn)、潮流趨勢(shì)和故障顯示等。（三）DEH系統(tǒng)的運(yùn)行方式

為了確保DEH系統(tǒng)控制的可靠性，DEH系統(tǒng)設(shè)有四種運(yùn)行方式，機(jī)組可以在其中任何一種方式下運(yùn)行，其順序?yàn)椋?/p>

二級(jí)手動(dòng)

一級(jí)手動(dòng)

操作員自動(dòng)

汽輪機(jī)自動(dòng)（ATC），相鄰兩種運(yùn)行方式互相跟蹤，并且可以無(wú)擾切換。此外，在二級(jí)手動(dòng)以下還有一種硬手操，它作為二級(jí)手動(dòng)的備用，但二者不能跟蹤和切換。1．二級(jí)手動(dòng)運(yùn)行方式是跟蹤系統(tǒng)中最低級(jí)的運(yùn)行方式，僅作為備用運(yùn)行方式。它全部由成熟的常規(guī)模擬元件組成，以便在數(shù)字系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入模擬系統(tǒng)控制，確保機(jī)組安全可靠。2．一級(jí)手動(dòng)是一種開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式，運(yùn)行人員在操作盤(pán)上按鍵就可以控制各閥門(mén)的開(kāi)度，各按鍵之間邏輯互鎖，同時(shí)具有操作超速保護(hù)控制器（OPC）、主汽閥壓力控制器（TPC）、外部觸點(diǎn)返回（RUNBACK）和脫扣等保護(hù)功能。此運(yùn)行方式作為汽輪機(jī)自動(dòng)（ATC）方式的備用。3．操作員自動(dòng)方式是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最基本的運(yùn)行方式，用這種方式可實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的閉環(huán)控制，并且具有各種保護(hù)功能。該方式設(shè)有完全相同的A和B雙機(jī)系統(tǒng)，雙機(jī)容錯(cuò)，具有跟蹤和自動(dòng)切換功能，也可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫切換。在這種方式下，目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)負(fù)荷及其速率，均由操作員給定。4．汽輪機(jī)自動(dòng)（ATC）是最高一級(jí)運(yùn)行方式。此時(shí)包括轉(zhuǎn)速和負(fù)荷及其速率，都不是來(lái)自操作員，而是由計(jì)算機(jī)程序或外部設(shè)備進(jìn)行控制。因此它是最高一級(jí)運(yùn)行方式。（四）DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制模式

DEH的控制器，是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。它有兩種控制模式：1．主汽閥（TV）控制模式：主汽閥控制又有兩種控制方式：（1）主汽閥自動(dòng)（AUTO）方式，此亦稱(chēng)為數(shù)字系統(tǒng)控制方式。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行控制時(shí)，稱(chēng)為汽輪機(jī)主汽閥自動(dòng)控制（ATC）方式；當(dāng)由操作員在操作盤(pán)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，稱(chēng)為汽輪機(jī)主汽閥操作員自動(dòng)控制。

(2）主汽閥手動(dòng)方式,此時(shí)，數(shù)字系統(tǒng)不參與，而是通過(guò)模擬系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。主汽閥控制系統(tǒng)用于啟動(dòng)升速和機(jī)組跳閘時(shí)進(jìn)行緊急停機(jī)。在冷態(tài)啟動(dòng)開(kāi)始階段，是由主汽閥控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到96%時(shí)，轉(zhuǎn)速控制由主汽閥切換到調(diào)節(jié)閥，然后主汽閥全開(kāi)，直到并網(wǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行，在此期間只要不出現(xiàn)機(jī)組跳閘，機(jī)組始終由調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。2．調(diào)節(jié)閥（GV）控制模式

（1）調(diào)節(jié)閥自動(dòng)（AUTO）方式：調(diào)節(jié)閥自動(dòng)（AUTO）方式即計(jì)算機(jī)參與的控制方式，是數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行。在負(fù)荷控制階段，GV有以下五種運(yùn)行方式:操作員自動(dòng)控制方式（OA）、遙控方式（REMOTE）、電廠計(jì)算機(jī)控制方式（PLANT

COMP）、自動(dòng)汽輪機(jī)控制方式（ATC）、（５）電廠限制控制方式。（２）調(diào)節(jié)閥手動(dòng)方式在調(diào)節(jié)閥手動(dòng)控制方式下，計(jì)算機(jī)不參與控制，而是由運(yùn)行人員發(fā)出指令，通過(guò)模擬系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行控制。因此，不管是主汽門(mén)（TV）控制還是調(diào)節(jié)汽門(mén)（GV）控制，都有數(shù)字控制和模擬控制兩種方式。它們之間應(yīng)設(shè)有數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換和跟蹤系統(tǒng)，便于在系統(tǒng)或運(yùn)行方式變化時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。401DEH系統(tǒng)與液調(diào)系統(tǒng)的比較

1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成液調(diào)系統(tǒng)比較常見(jiàn)的有徑向離心泵液壓調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)和高速?gòu)椥哉{(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)等幾種，它們的調(diào)節(jié)原理基本相同，都是通過(guò)連在汽輪機(jī)主軸上的一個(gè)機(jī)械部件來(lái)感應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速的變化情況，并將這種變化轉(zhuǎn)換為一次油壓，一次油壓再通過(guò)機(jī)械的放大機(jī)構(gòu)被轉(zhuǎn)換放大為二次油壓，最終通過(guò)錯(cuò)油門(mén)來(lái)控制調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的開(kāi)度，油動(dòng)機(jī)再通過(guò)杠桿或凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)啟閉相應(yīng)的調(diào)門(mén)。在油動(dòng)機(jī)動(dòng)作的同時(shí)，其開(kāi)度反饋機(jī)構(gòu)（杠桿彈簧機(jī)械反饋系統(tǒng)或油口反饋系統(tǒng)）將油動(dòng)機(jī)的開(kāi)度反饋至放大機(jī)構(gòu)，從而形成對(duì)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的閉環(huán)控制。而機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的設(shè)定則是通過(guò)操作同步器實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制原理與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，但它完全取消了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的機(jī)械式轉(zhuǎn)速感應(yīng)裝置、放大機(jī)構(gòu)和閥位反饋機(jī)構(gòu)，取而代之的是轉(zhuǎn)速探頭、微控制器、LVDT等電子元件或系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速探頭將檢測(cè)到的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速以交流電壓信號(hào)的形式輸入轉(zhuǎn)速測(cè)量卡，并在轉(zhuǎn)速測(cè)量卡內(nèi)通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，同樣LVDT測(cè)得的閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)也被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)被同時(shí)輸入數(shù)字式計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到調(diào)門(mén)開(kāi)度指令，該指令經(jīng)過(guò)D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量后被送至電液轉(zhuǎn)換器去控制油動(dòng)機(jī)的開(kāi)度，每個(gè)閥門(mén)均由各自獨(dú)立的電液轉(zhuǎn)換器控制。機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的設(shè)定通過(guò)系統(tǒng)接口計(jì)算機(jī)或備用硬操盤(pán)進(jìn)行，除了能完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的手動(dòng)控制，還能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的完全自動(dòng)控制。1.2系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性穩(wěn)定性、超調(diào)量、過(guò)渡時(shí)間、速度變動(dòng)率、遲緩率、靜態(tài)特性曲線(xiàn)（四方圖）等參數(shù)或曲線(xiàn)系列是衡量汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性的主要指標(biāo)，由于其結(jié)構(gòu)上的局限性，液調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)速度較低，機(jī)械間隙引起的遲緩率大，靜態(tài)特性固定，無(wú)法根據(jù)需要而任意變動(dòng)。而數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有很大的不同，系統(tǒng)部分動(dòng)、靜態(tài)特性與液調(diào)系統(tǒng)有一定的差別，特別是其靜態(tài)特性基本上是由系統(tǒng)軟件的內(nèi)部設(shè)定值決定的，甚至還可以方便地進(jìn)行改動(dòng)，幾乎可完全滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性則由于系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)化而比液調(diào)系統(tǒng)有了很大程度的改善。2DEH系統(tǒng)的主要功能數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于引入了計(jì)算機(jī)作為控制核心，其功能有了巨大的擴(kuò)展，很多液調(diào)系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)，甚至根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能均能在DEH系統(tǒng)中方便地實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)放性和優(yōu)異的可擴(kuò)充性則使DEH系統(tǒng)可以滿(mǎn)足控制技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要。數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能包括：（1）轉(zhuǎn)速控制這是DEH最基本，也是最重要的功能。通過(guò)改變?cè)O(shè)定值（手動(dòng)或自動(dòng)）可使機(jī)組啟動(dòng)、升速，或維持在某一固定轉(zhuǎn)速，目前的DEH系統(tǒng)一般都能達(dá)到0．1％的轉(zhuǎn)速控制精度，明顯優(yōu)于液調(diào)系統(tǒng)。此外，通過(guò)DEH的人機(jī)界面還可方便地對(duì)機(jī)組的升速率進(jìn)行設(shè)置，而在機(jī)組過(guò)臨界時(shí)則能按預(yù)先設(shè)好的升速率自動(dòng)高速?zèng)_過(guò)臨界轉(zhuǎn)速。而且，由于系統(tǒng)控制精度較高，目前的DEH系統(tǒng)在最大升速率下機(jī)組轉(zhuǎn)速控制的超調(diào)量一般都小于0．15％。與液調(diào)系統(tǒng)相比，這將大大減輕汽機(jī)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。（2）自動(dòng)同期當(dāng)機(jī)組升速至額定轉(zhuǎn)速時(shí)，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)具有與自動(dòng)同期裝置的接口功能。能根據(jù)自動(dòng)同期裝置的指令完成汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速匹配以確保發(fā)電機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)，并使機(jī)組帶上初負(fù)荷，而液調(diào)機(jī)組一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。（3）超速保護(hù)控制這也是DEH系統(tǒng)所特有的功能。超速保護(hù)控制（OPC）回路隨時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到程序設(shè)定值（如103％額定轉(zhuǎn)速）時(shí)，OPC電磁閥動(dòng)作，關(guān)閉高中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)，待轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時(shí)重新開(kāi)啟這些閥門(mén)，維持額定轉(zhuǎn)速，這可以有效抑制機(jī)組在甩負(fù)荷等暫態(tài)工況下的轉(zhuǎn)速飛升。（4）負(fù)荷控制負(fù)荷控制是DEH系統(tǒng)的基本功能之一。在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下，系統(tǒng)能按給定的負(fù)荷指令和變負(fù)荷率自動(dòng)改變負(fù)荷調(diào)節(jié)的給定值，從而改變機(jī)組負(fù)荷。（5）壓力控制在定壓運(yùn)行方式，DEH通過(guò)壓力控制器將主汽壓力自動(dòng)維持在設(shè)定值，而液調(diào)機(jī)組則無(wú)法實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。（6）閥門(mén)管理

DEH系統(tǒng)中各汽閥的控制是獨(dú)立的，每個(gè)閥門(mén)都由各自獨(dú)立的油動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，閥門(mén)的特性曲線(xiàn)和控制策略則由軟件決定，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)汽機(jī)全周進(jìn)汽／部分進(jìn)汽方式間的無(wú)擾切換，而液調(diào)機(jī)組汽閥的線(xiàn)性化是通過(guò)機(jī)械凸輪實(shí)現(xiàn)的，存在著精度差、易卡澀、維護(hù)難等缺點(diǎn)，而且只支持單一的進(jìn)汽方式。這也是需要對(duì)液調(diào)機(jī)組進(jìn)行DEH改造的重要原因之一。（7）閥門(mén)在線(xiàn)試驗(yàn)在閥門(mén)管理功能的支持下，可方便地對(duì)各汽閥進(jìn)行全行程在線(xiàn)活動(dòng)試驗(yàn)，并保證機(jī)組負(fù)荷在試驗(yàn)過(guò)程中不發(fā)生大的波動(dòng)，這也是液調(diào)機(jī)組無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。（8）汽輪機(jī)自啟動(dòng)當(dāng)控制系統(tǒng)置于汽輪機(jī)自啟動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，運(yùn)行人員只須按一個(gè)啟動(dòng)鍵，機(jī)組即可自動(dòng)啟動(dòng)、升速至額定轉(zhuǎn)速，甚至并網(wǎng)、帶負(fù)荷，在此過(guò)程中，目標(biāo)轉(zhuǎn)速、升速率、過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的升速率的給定、暖機(jī)過(guò)程控制以及閥切換等均由程序中預(yù)設(shè)的汽輪機(jī)自啟動(dòng)曲線(xiàn)給出。汽輪機(jī)自啟動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)的液調(diào)系統(tǒng)而言，使汽輪機(jī)控制的自動(dòng)化程度有了質(zhì)的飛躍。（9）超速跳閘保護(hù)（OPT）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到超速遮斷保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，控制系統(tǒng)立即發(fā)出停機(jī)指令，迅速關(guān)閉主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)，使機(jī)組跳閘。由于DEH的電超速保護(hù)回路通常都為三冗余配置，具有很高的可靠性，而且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，較之傳統(tǒng)的機(jī)械超速系統(tǒng)更具優(yōu)越性，有些進(jìn)口機(jī)組甚至已完全取消了機(jī)械超速裝置。（10）與其它系統(tǒng)的接口現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠已普遍采用分散控制系統(tǒng)（DCS）對(duì)整個(gè)電廠進(jìn)行監(jiān)控，在液調(diào)系統(tǒng)中DCS只能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，而無(wú)法對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，但當(dāng)機(jī)組配備了DEH系統(tǒng)后，DCS即可通過(guò)DEH提供的接口對(duì)機(jī)組進(jìn)行完全的控制，這也為機(jī)組實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程AGC控制奠定了基礎(chǔ)。（11）參數(shù)監(jiān)視

DEH系統(tǒng)的CRT能顯示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等重要參數(shù)，并為運(yùn)行人員提供操作指導(dǎo)。通常系統(tǒng)還具有定時(shí)打印和事故追憶功能。3液調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行DEH改造的必要性和可行性

3.1必要性汽輪發(fā)電機(jī)組的控制要求具有較高的精度和可靠性，傳統(tǒng)的純液調(diào)或電液控制系統(tǒng)，不但系統(tǒng)復(fù)雜，控制精度差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制和AGC遠(yuǎn)程調(diào)度，而且系統(tǒng)故障率也高，更不能滿(mǎn)足機(jī)組控制高度自動(dòng)化的要求。目前國(guó)內(nèi)的大部分液調(diào)機(jī)組都是90年代以前生產(chǎn)的，限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展水平，DEH控制系統(tǒng)尚處在研發(fā)階段，技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)也不夠穩(wěn)定，因此當(dāng)時(shí)的機(jī)組絕大部分都采用液調(diào)系統(tǒng)；而在80年代以前，DEH技術(shù)尚未被應(yīng)用到汽輪機(jī)控制領(lǐng)域，幾乎所有的機(jī)組均采用液調(diào)。這批機(jī)組一度曾是國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的主力機(jī)組，數(shù)量可觀，如能對(duì)這些機(jī)組進(jìn)行DEH改造，必將大幅提高我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，并能在很大程度上提高機(jī)組的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，降低煤耗。隨著數(shù)字電液控制技術(shù)的進(jìn)一步完善，傳統(tǒng)的液調(diào)控制系統(tǒng)必將逐漸被DEH控制系統(tǒng)所取代。3.2可行性近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的性能，特別是穩(wěn)定性和可靠性得到了很大的提高，