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汽轮机数字电液控制系统（DEH）一、概述数字电液控制系统，DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem），目前普遍采用的是以DCS为基础的DEH系统，它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增/减进行监视、操作、控制、保护等功能，以及数字处理和CRT显示功能。主要内容一、DEH系统的构成二、DEH系统的主要功能一、DEH系统的构成DEH系统由被控对象、CRT图像站、数字控制器及EH油系统构成，如图15-1所示。图15-2为DEH系统的被控对象示意图。由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门(TV)和高压调节阀门(GV)进入高压缸，高压缸的排汽经再热器再热后，通过中压主汽门(RSV)和中压调节阀门(IV)进人中、低压缸，蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功，冲转汽轮机，从而带动发电机发电。调整阀门开度或蒸汽参数可达到调节汽轮发电机组的电功率或频率的目的。两个中压主汽门在机组正常运行时不参与调节，异常工况时，关闭所有的阀门可起到保护机组的作用。图15-2DEH系统的被控对象示意位于计算机室内的数字控制器由输人通道、主控制器和输出通道等构成。输入通道通过传感器将反映机组状态的参数(如油开关状态、金属温度、振动等)和被控量(转速，发电机功率、调节级压力等)进行转换、隔离、放大等处理后送入主控制器。在主控制器内部，一方面对外部命令和机组状态量进行处理后，送CRT显示屏、打印机等，将系统的运行方式以及目前机组的状态告诉操作员，为操作运行提供信息；EH油系统由高压抗燃油供油系统(EH供油系统)、电液转换执行机构和危急遮断控制组件构成。EH供油系统向电液转换执行机构提供高压抗燃油，电液转换执行机构将DEH控制器来的控制信号转换成EH油压信号，直接操纵各个蒸汽阀门(高、中压主汽门和调节阀)的开度。危急遮断控制组件将危急遮断系统所形成的遮断汽轮机的电信号转换成液压信号，关闭所有的进汽阀门，实现紧急停机以保证机组的安全。另一方面，将运行人员输入或者是外部输入的增、减机组速度／负荷的命令变成机组所能接受的指令，经现时刻的被控量的校正(如频率校正、发电机功率校正、调节级压力校正)后，形成相应的控制量。该控制量经输出通道校正、D／A转换、比较及功率放大后送至电液转换执行机构以改变阀位的开度，实现机组的转速(或负荷)控制。位于集控室内的CRT图像站由CRT显示器、工业用PC机、打印机、操作盘和显示盘等外围设备构成，它用来实现人--机对话功能。操作员可将对机组的控制命令(如目标转速／负荷、变化率)、运行方式、控制方式和阀门试验方式的选择等操作指令通过操作盘送至主控制器，从中获得机组的状态信息并进行监视。(一)实现机组的自动启停(二)实现机组的负荷自动控制(三)实现汽轮发电机组的自动监视与控制(四)实现汽轮发电机组的自动保护(五)手动控制，无扰切换、冗余切换及其他二、DEH系统的主要功能(一)实现机组的自动启停DEH系统有高压缸冲转和中压缸冲转两种启动方式。一般情况下，高压缸冲转适应于机组的冷态启动方式，而中压缸冲转适应于机组的热态启动方式。高压缸冲转时，由高压主汽门和高压调节阀门控制机组的升速与升负荷，中压调节阀门和中压主汽门在整个启停过程中均处于全开状态。中压缸冲转时，除了高压主汽门和调节阀门外，中压调节阀门也参与机组的速度和负荷控制。(二)实现机组的负荷自动控制机组并网后带上5％P0的初始负荷，如果机组是冷态启动，则由高压调节阀门控制机组的升／降负荷；如果是热态启动，中压调节阀门参与高压调节阀门的负荷控制，在机组负荷大于35％的额定负荷以后，中压调节阀门全开，将由高压调节阀门控制机组的升／降负荷。(三)实现汽轮发电机组的自动监视与控制汽轮发电机组的自动监视与控制功能由ATC（AutomationTubineControl）软件包完成，它由两个任务程序和16个子程序组成。在操作盘上设有四个带灯PUSH／PULL按钮：ATC切除、ATC监视、ATC进行、ATC启动，用来确定ATC状态。在机组启动过程中，若在ATC监视下，且满足ATC启动条件时，按“ATC启动”键可进入ATC启动方式，此时ATC软件包将根据机组的状态参数与相关数据进行分析、计算，向DEH系统提供机组当前的目标值、升速率、升负荷率、是否要求保持以及请求脱机的信息等，将汽轮发电机组从静止状态开始，逐渐进行盘车、升速、暖机、直至同步并网，实现汽轮机的全自动启动。当按下“ATC监视”键时，可进入汽轮发电机的自动监视和报警。一旦有参数越限，就在CRT上显示或由打印机打印，供运行人员参考。•从“ATC监视”可进入“ATC切除”状态，这时，系统只执行ATC扫描，把越限参数存储起来，一旦重新进入“ATC监视”状态时，则把已存的越限参数写上，从CRT或打印机上输出。(四)实现汽轮发电机组的自动保护1．OPC超速保护控制器2．危急遮断控制装置(ETS)3．机械超速和手动脱扣1．OPC超速保护控制器OPC（OverspeedProtectionController)超速保护控制器由中压调节阀门快关功能(CIV)、负荷下跌预测功能(LDA)和超速控制功能三部分组成。CIV是在电力系统故障、出现部分甩负荷时，快关中压调节阀门、延迟0.3～1s后再开启，以便在部分甩负荷瞬间维护电力系统稳定；LDA是在发电机主开关跳闸而汽轮机仍带有30％以上负荷时及时关闭高、中压调节阀门，以防止汽轮机超速而导致危急保安器动作；超速控制功能是当机组在非OPC测试情况下出现转速高于103％额定转速时，将高、中压调节阀门关闭，并将负荷控制改变为转速控制，由高压调节阀门来控制汽轮机转速，同时根据转速来调整中压调节阀门，逐步将积聚在再热器中的蒸汽排出。上述三项功能是通过超速保护控制器、控制OPC电磁阀释放OPC母管油压实现的。2．危急遮断控制装置(ETS)在300MW及以上机组上都设有危急遮断控制系统（EmregencyTripSystem),简称ETS，用来监视下述参数；凝汽器真空低、轴承油压低、推力轴承磨损、EH油压低、机组110％超速，及一个可接受外部遮断的遥控信号。当上述被监视的状态任意一个出现时，都将使ATC电磁阀失电，释放自动。停机跳闸母管压力油——泄掉油动机的压力油，使阀门在弹簧作用下迅速关闭，切断机组的进汽，停机处理，避免事故进一步扩大。3．机械超速和手动脱扣当机组转速超过110％的额定值时，或运行人员要求停机时，机械超速和手动脱扣系统通过释放润滑油系统经节流孔在机械超速和手动跳闸母管建立的压力油，打开常闭隔膜阀，释放自动停机跳闸母管油压，实现紧急停机。(五)手动控制、无扰切换、冗余切换及其他DEH系统的手动控制是通过阀门控制卡(VCC卡)和操作盘上的增、减按钮及快、慢选择按键来直接控制阀门的开度。手动控制有一级手动与二级手动两种方式，如图所示。一级手动与二级手动的区别在于：一级手动增减阀门时还有一些逻辑条件，起到防止误操作和保护机组的作用；二级手动是DEH最后一级硬件备用，通过操作台上的增减按钮，对每种阀门进行控制，无其他逻辑条件。此外，一级手动精确度高于二级手动，故常采用一级手动。自动、一级手动、二级手动三者中任何一种投入控制时，其他两种均处于自动跟踪状态。当自动故障时由容错系统切换到一级手动。一级手动故障时由操作员切换到二级手动，切换与投入的顺序：自动（双机）（单机）一级手动二级手动DEH系统采用A、B机切换运行的方式，A机故障时切换至B机，反之亦然。故障的检测、判别和切换由容错系统进行。故障类型包括：电源故障、通信故障、差值故障、通道检测故障等。二、DEH系统的工作方式1.操作员自动方式(OA)4.遥控方式或远方控制方式(REMOTE)5.电厂计算机控制方式(PLANTCOMP)6.手动控制方式3.自动同步控制方式(AS)2.自动汽轮机控制方式(ATC)1.操作员自动方式(OA)OA方式是DEH系统的基本运行方式。在机组第一次启动时，指定使用OA方式。在该方式下，不论机组是处于转速控制还是负荷控制下，DEH系统均根据操作员在操作台上设定的转速(或负荷)目标值以及升速率等来控制机组升速(或带负荷)。在机组运行的各个阶段，如盘车、暖机、升速、同步、并网、升负荷等，操作台上均有人工确定断点按钮，在由操作员确认上一阶段的进程后，才进入下一个流程。2.自动汽轮机控制方式(ATC)自动汽轮机控制的目的在于保证汽轮发电机组的安全正确启动和加负荷。当机组选择ATC方式时，若机组处于速度控制下，ATC程序在监控汽轮机运行的同时，决定其转速目标值和适应转子应力的升速率；处于负荷控制下，由操作员给定目标值后，ATC程序监控汽轮发电机组运行报警和跳闸情况的同时，将控制升负荷率；处于综合控制下，当遥控源如ADS、CCS投入且“ATC启动”同时按下时，目标值和给定值都受遥控源控制，ATC程序监视与转子应力有关的负荷率。在ATC运行时，对必要的信息，可以定时显示和打印。•3.自动同步控制方式(AS)在AS方式下，机组转速的增或减受自动同步装置所产生的脉冲信号控制。机组在自动同步控制器下并网。机组并网或“自动同期控制允许”触点断开后，DEH系统将从AS方式自动回到OA方式。4.遥控方式或远方控制方式(REMOTE)遥控方式是指机炉协调控制方式(CCS)和自动调度系统控制方式(ADS)，其目的用于实现机炉的协调控制或实现经济负荷调度运行。DEH系统处于远方控制方式时，负荷控制的设定值可由远方系统(CCS或ADS)送来的模拟信号，或增、减的脉冲信号来调整。从而使汽轮机的负荷与电厂其他系统的出力进行协调或满足电网调度系统的要求。5.电厂计算机控制方式(PLANTCOMP)在该方式下，电厂计算机既可从DEH系统的公共数据区收集数据，也可从ATC中获得信息；另一方面电厂计算机可改变DEH系统的负荷设定值，达到控制汽轮机负荷的目的。6.手动控制方式在计算机发生故障或运行人员需要时，控制系统可以自动或人工转为手动。手动运行时，万一发生汽轮机超速或油开关跳闸，超速保护(OPC)功能块输出快关阀门信号直接送到阀门驱动卡上，将阀门快速关闭。当自动系统恢复后，其输出会自动跟踪手动输出，可以人工在控制台上按下相应按钮，使系统重新投入自动。习题讲解•31(Lb3B3095).大容量汽轮机组“OPC”快关保护动作时，将同时关闭高中压主汽门和高中压调速汽门。()×