【正文】 汽輪機(jī) DEH控制系統(tǒng) 主講 ： 谷俊杰 華北電力大學(xué)熱能與動(dòng)力工程 學(xué)院教授 概述 ?汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是當(dāng)今汽輪機(jī)特別是大型汽輪機(jī)必不可少的控制系統(tǒng)，是電廠自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的組成部分之一。隨著電網(wǎng)峰谷差的增加，火電站中大機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)艱巨，采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以滿足調(diào)峰要求，因此， DEH控制系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)改造中得到了廣泛的應(yīng)用 . ?現(xiàn)代 DEH系統(tǒng) 采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心的分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。 新華公司引進(jìn)了西屋技術(shù) ， 它的邏輯設(shè)計(jì)充分的體現(xiàn)了西屋公司的設(shè)計(jì)思想 。 本文介紹了汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的一般功能及硬件 、 軟件的結(jié)構(gòu) 。 分析了新華 DEH控制邏輯中給定值處理邏輯的特點(diǎn)；轉(zhuǎn)速和負(fù)荷控制的邏輯組成；單閥和順閥控制的優(yōu)缺點(diǎn)以及組態(tài)圖的實(shí)現(xiàn)；最后 ，介紹了一次調(diào)頻和低氣壓保護(hù)的特點(diǎn) 。 前言 ?汽輪機(jī)是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的原動(dòng)機(jī)，由于外界負(fù)荷隨時(shí)都可能發(fā)生變化，而且不能大量存儲(chǔ)，所以要求發(fā)電量與外界負(fù)荷隨時(shí)保持平衡；同時(shí)要保證供電質(zhì)量 (頻率和電壓 )。這些任務(wù)主要由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)完成 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)介 ?第一代汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是機(jī)械離心式調(diào)速器 ， 至今已有一百多年歷史 。 ?第二代是液壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，大約出現(xiàn)在二、三十年代。第二代調(diào)節(jié)系統(tǒng)中均采用了機(jī)械傳動(dòng)或感應(yīng)環(huán)節(jié)。因此也可稱為機(jī)械、液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它相對(duì)第一代調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，在響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)精度和減小遲緩方面有了很大的提高。 ?第三代汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是模擬式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，大約出現(xiàn)在四十年代。這種系統(tǒng)采用有運(yùn)算功能的電氣元件取代了第一、二代系統(tǒng)中的感應(yīng)、傳遞放大的機(jī)械、液壓環(huán)節(jié)，而仍保留了液壓執(zhí)行器——油動(dòng)機(jī)。 功頻電液控制系統(tǒng)原理圖 測(cè)速單元工作原理 磁阻發(fā)訊器是將被測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率信號(hào)的測(cè)量元件，由測(cè)速齒輪盤測(cè)速探頭兩部分組成，原理如下圖所示： 測(cè)功單元工作原理 目前廣泛采用的發(fā)電機(jī)有功功率測(cè)量裝置主 要為霍爾效應(yīng)測(cè)功器，其工作原理如下圖所示： ?到 50年代中期，才出現(xiàn)了不依靠機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)的純電調(diào)系統(tǒng)。此后，隨著數(shù)字計(jì)算技術(shù)的發(fā)展及其在過程自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是計(jì)算機(jī)容量、速度和可靠性的飛速發(fā)展。出現(xiàn)了以數(shù)字計(jì)算機(jī)作為主要控制裝置，以模擬式電氣系統(tǒng)作為手操后備，采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的第四代汽輪機(jī)控制系統(tǒng) ——簡(jiǎn)稱DEH系統(tǒng) 。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 ?隨著電網(wǎng)峰谷差的增加及核電站和水電站的增多 ， 小火電廠的相繼關(guān)閉 ， 火電站中大機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)艱巨 ， 采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以滿足調(diào)峰要求 ， 因此 ，DEH控制系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)改造中得到了廣泛的應(yīng)用 。 DEH的組成 控制運(yùn)算部分 :是 DEH系統(tǒng)的核心，由控制柜 (包含分散控制單元 DPU、 通訊板、 I用板 )、端子柜、跳閘控制柜等構(gòu)成，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)的目標(biāo)值、轉(zhuǎn)速升速率，汽輪機(jī)逐步打開處理、網(wǎng)上傳送、控制回路運(yùn)算、邏輯功能運(yùn)算等。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) :包括主汽門、調(diào)節(jié)門、油動(dòng)機(jī)、電液伺服閩及供油系統(tǒng)等。 跳閘回路 :完成機(jī)組危急遮斷功能。 DEH的功能 ?新型的 DEH系統(tǒng)，除了能夠完成負(fù)荷控制、轉(zhuǎn)速控制等常規(guī)控制功能外，一般還具有各種汽輪機(jī)功能試驗(yàn)、閥門試驗(yàn)和超速試驗(yàn)等許多附屬功能。 ? 升速 １ 自動(dòng)方式 投操作員自動(dòng) 、 掛閘 ， 選擇控制方式 ， 操作員設(shè)定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)門 ， 自動(dòng)提升轉(zhuǎn)速 。在此過程中 ， 當(dāng)目標(biāo)值通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí) ， 系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置升速率為最大值 。 此時(shí)設(shè)置其它轉(zhuǎn)速目標(biāo)值無(wú)效 ， 保證汽輪機(jī)以最快的速度通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū) 。 ２ 程控方式 汽輪機(jī)掛閘啟動(dòng)后 ， 如選擇程控啟動(dòng)方式 、 系統(tǒng)值 、 各階段暖機(jī)的轉(zhuǎn)速及時(shí)間 ，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程的全程自動(dòng) 。 另外 ， 由于考慮了機(jī)組本身熱力特性 ， 對(duì)延長(zhǎng)機(jī)組本體使用壽命 ， 提高熱效率也有很大幫助 。 ? 摩擦檢查 機(jī)組在操作員自動(dòng)狀態(tài)掛閘 ， 操作員投入摩擦檢查功能 。 自動(dòng)設(shè)置某一轉(zhuǎn)速目標(biāo)值及升速率 ， 轉(zhuǎn)速升到后 ， 目標(biāo)值置零 ， 調(diào)門關(guān)下 ， 進(jìn)行摩擦檢查 。 再按摩擦檢查按鈕 ， 退出摩擦檢查方式 。 ? 自動(dòng)同期 機(jī)組升速到同期轉(zhuǎn)速區(qū)，電氣專業(yè)投入同期裝置后，向 DEH發(fā)出“同期允許”信號(hào)， DEH系統(tǒng)接收此信號(hào)并投入“自動(dòng)同期”功能，并將此“投入”信號(hào)返回電氣控制系統(tǒng)。同期裝置根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻的差距，向 DEH發(fā)送“同期增減”信號(hào)以調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻同步，準(zhǔn)備機(jī)組并網(wǎng)。此時(shí) DEH處于一種“遙控”狀態(tài)。 ?并網(wǎng)帶負(fù)荷 機(jī)組并網(wǎng)成功后， DEH控制系統(tǒng)將功率目標(biāo)值設(shè)定為額定功率的2%～ 5％ ,目標(biāo)值和給定值為相應(yīng)功率的閥位開度。投入功率回路后，操作員可設(shè)定負(fù)荷目標(biāo)值及升降負(fù)荷率，機(jī)組功率值將以此速率向目標(biāo)值變化。投入功率回路瞬間，給定值、目標(biāo)值應(yīng)該自動(dòng)跟蹤機(jī)組功率值，實(shí)現(xiàn)回路投切過程無(wú)擾動(dòng) . ?參與一次調(diào)頻 DEH系統(tǒng)均設(shè)計(jì)有一次調(diào)頻回路 ， 其工作原理是：機(jī)組轉(zhuǎn)速以3000 r／ min為目標(biāo)值 ， 頻差以一定的函數(shù)對(duì)應(yīng)為負(fù)荷指令疊加到目標(biāo)值上 。 為防止反復(fù)調(diào)節(jié)引起目蕩 ， 應(yīng)設(shè)置一定的頻差控制死區(qū) 。 ?參與協(xié)調(diào)控制 大型機(jī)組的協(xié)調(diào)控制是機(jī)組必備的功能之一 。 協(xié)調(diào)控制的實(shí)現(xiàn) ，綜合考慮了機(jī)組與爐膛不同被控對(duì)象的特性 ， 在很大程度上改善了機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)能力 ， 也減少了運(yùn)行人員由于負(fù)荷變動(dòng)進(jìn)行的運(yùn)行操作 ， 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 。 ?單閥／順序閥切換 機(jī)組運(yùn)行過程中可工作在 “ 單閥 ” 或 “ 順序閥 ” 兩種閥門控制方式 。 在 “ 順序閥 ” 控制方式下 ， 機(jī)組升降負(fù)荷時(shí) ， 應(yīng)按閥門流量特性要求依次開啟或關(guān)閉相應(yīng)閥門 ， 以減小截流損失 ， 提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性 。 在 “ 單閥 ” 控制方式下 ， 各閥門恢復(fù)開度一致 。 切換過程中 ， 應(yīng)盡量保持功率值無(wú)擾 。 ?主汽壓控制 (TPL) 閥位控制 、 額定主汽壓 、 滿負(fù)荷工況時(shí) ， 可投入主汽壓控制 。具體方法是設(shè)定主汽壓定值 ， 按 “ 主汽壓控制 ” 鈕 ， 當(dāng)主汽壓小于定值時(shí) ， 調(diào)門開度減小 ， 保證主汽壓不會(huì)出現(xiàn)過低的情況 。 ?汽輪機(jī)調(diào)壓力 (TCP) 設(shè)定主汽壓值 ， 投入 TCP， 當(dāng)主汽壓高于設(shè)定時(shí) ， 調(diào)門開大；主汽壓低于設(shè)定時(shí) ， 調(diào)門開小 ， 以維持主汽壓波動(dòng)小于一定范圍 。 ?超速保護(hù)和超速試驗(yàn) ?閥門在線試驗(yàn) 第一章 給定值的產(chǎn)生 ?目標(biāo)