汽轮机数字电液调节系统DEH简介

1本小节课程的主要任务具体学习:数字电液调节系统组成、功能、运行方式、控制模式及他们之间的关系，自动保护系统的功能。要求掌握：数字电液调节系统组成、功能、运行方式、控制模式、自动保护系统的功能。了解：数字电液调节系统组成、功能、运行方式、控制模式之间的关系。第九节数字电液调节系统（DEH）一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）•国产100MW及以下机组都是采用液压调节系统。•国产200MW机配备有液压调节系统和功率—-频率电液调节系统，二者可互相切换。•国产300MW、600MW大型汽轮机都普遍采用数字电液调节系统。一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）给定A/D计算机D/A电液转换器油动机汽轮机D/A功率传感器D/A压力传感器转速传感器一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）•国产100MW及以下机组都是采用液压调节系统。•国产200MW机配备有液压调节系统和功率—-频率电液调节系统，二者可互相切换。•国产300MW、600MW大型汽轮机都普遍采用数字电液调节系统。一、汽轮机的调节系统的发展过程第九节数字电液调节系统（DEH）数字电液调节系统汽轮机数字电液调节系统DEH（DigitalElectro-HydraulicControlSystem）是当前汽轮机调节技术的新发展，集中了两大新成果：计算机系统和高压抗燃油系统。使得汽轮机调节系统有关部套尺寸小、结构紧凑、调节质量大大提高。（一）DEH系统的运行方式为了确保DEH系统控制的可靠性，DEH系统设有四种运行方式，机组可以在其中任何一种方式下运行，其顺序为：二级手动一级手动操作员自动汽轮机自动（ATC），相邻两种运行方式互相跟踪，并且可以无扰切换。此外，在二级手动以下还有一种硬手操，它作为二级手动的备用，但二者不能跟踪和切换。1．二级手动运行方式是跟踪系统中最低级的运行方式，仅作为备用运行方式。它全部由成熟的常规模拟元件组成，以便在数字系统出现故障时，自动转入模拟系统控制，确保机组安全可靠。二、DEH调节系统的功能2．一级手动是一种开环运行方式，运行人员在操作盘上按键就可以控制各阀门的开度，各按键之间逻辑互锁，同时具有操作超速保护控制器（OPC）、主汽阀压力控制器（TPC）、外部触点返回（RUNBACK）和脱扣等保护功能。此运行方式作为汽轮机自动（ATC）方式的备用。3．操作员自动方式是DEH调节系统的最基本的运行方式，用这种方式可实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，并且具有各种保护功能。该方式设有完全相同的A和B双机系统，双机容错，具有跟踪和自动切换功能，也可以实现强迫切换。在这种方式下，目标转速和目标负荷及其速率，均由操作员给定。4．汽轮机自动（ATC）是最高一级运行方式。此时包括转速和负荷及其速率，都不是来自操作员，而是由计算机程序或外部设备进行控制。因此它是最高一级运行方式。(二)DEH调节系统的功能总体来说，DEH调节系统有四大功能，其功能形式为：1．汽轮机自动透平控制（ATC）功能2．汽轮机的负荷自动调节功能3．汽轮机自动保护功能4．机组和DEH系统的监控功能：1．汽轮机自动透平控制（ATC）功能DEH调节系统的汽轮机自动程序控制（ATC），是通过状态监测、计算转子应力，并在机组应力许可范围内，优化启动程序，用最大的速率、最短的时间来实现机组启动过程的全部自动化。ATC允许机组有冷态启动和热态启动两种方式。冷态启动包括盘车、升速、并网和带负荷。其各种启动操作、阀门切换等全过程均由计算机自动控制完成。在机组正常运行过程中，还可以实现ATC监督。2．汽轮机的负荷自动调节功能汽轮机的负荷自动调节有两种情况：•冷态启动时，机组并网带初负荷（5%额定负荷）后，负荷由高压调节阀控制；•热态启动时，机组负荷未达到35%额定负荷以前，负荷由高、中压调节阀控制，以后，中调阀全开，负荷只由高压调节阀控制。2．汽轮机的负荷自动调节功能•当机组处于负荷控制阶段，DEH调节系统具有下述功能：(1)根据电网的要求，可采用调频运行方式或基本负荷运行方式；设置负荷上下限和其速率等。此外，还有主汽压控制（TPC）和外部负荷返回（RUNBACK）等保护主要设备和辅助设备的控制方式，运行控制十分灵活；(2)具有自动控制（A和B机双机容错）、一级手动和二级手动冗余控制方式；(3)可采用串级或单级PI控制方式。当负荷大于10%以后，可由运行人员选择是否采用调节级汽室压力和发电机功率反馈回路，这也就是决定采用何种PI控制方式；(4)可采用定压运行或滑压运行。当采用定压运行时，系统有阀门管理功能，以保证汽轮机能获得最大的效率；(5)具有操作员自动、远方控制和电厂计算器控制方式，以及它们分别与ATC组成的联合控制方式。3．汽轮机自动保护功能为了避免机组因超速或其它原因遭受破坏，DEH的保护系统有以下三种保护功能：（1）超速保护（OPC）：当机组转速达到103%时，快关中压调节阀；当机组转速在(103%~110%)范围内时，超速控制系统通过OPC电磁阀快关高、中压调节阀，实现对机组的保护。（2）危机遮断控制（ETS）：当ETS系统检测到机组超速达到110%或其它安全指标达到安全界限后，通过AST电磁阀关闭所有的主汽门和调节汽门，实现紧急停机。（3）机械超速保护和手动脱扣：机械超速保护为超速的多重保护，即当转速高于110%时，实现紧急停机；手动脱扣是当保护系统不起作用时进行手动停机，以保证人身和设备的安全。4．机组和DEH系统的监控功能：监控功能在启动和运行过程中对机组和DEH装置两部分运行状况进行监督。其内容包括：操作状态按钮指示、状态指示和CRT画面，其中对DEH监控的内容包括重要通道、电源和内部程序的运行情况等。CRT画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势和故障显示等。三、DEH调节系统的组成国产引进型300MW汽轮机组的DEH调节系统，是根据美国西屋公司DEH-3型的功能原理研制开发而成。300MW汽轮机组的DEH调节系统图，主要由五大部分组成：1．电子控制器2．操作系统3．油系统4．执行机构5．保护系统数字部分EH液压部分三、DEH调节系统的组成三、DEH调节系统的组成1．电子控制器：主要包括：计算机、混合数模插件、接口和电源设备等。集中布置在6个控制柜内。其作用是用于给定、接受反馈信号、逻辑运算和发出控制指令等。2．操作系统：主要设置有：操作台盘、图象站的显示器和打印机等。其作用是为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。3．油系统：汽轮机调节用油与润滑油分开。高压油（EH油系统）采用三芳基磷酸脂抗燃油，为调节系统提供控制与动力用油。•EH油系统作用：EH油系统接受调节器和或操作盘来的指令，对机组进行控制。•润滑油系统作用：是为轴承润滑油系统提供汽轮机油。4．执行机构（油动机）：主要由伺服放大器、电液转换器和具有快关、隔离和逆止装置的单侧油动机组成。其作用是带动高压主汽阀、高压调节阀和带动中压主汽阀、中压调节阀。5．保护系统：设有6个电磁阀。其作用是其中两个用于机组超速（103%）时关闭高、中压调节阀。其余用于机组严重超速（110%）、轴承油压低、EH油压低、推力轴承磨损过大、凝汽器真空度低等情况下进行危急遮断和手动停机之用。•此外，还有些测量元件，如传感器：用于测量机组转速、调节汽室压力、发电机功率、主汽压力等；汽轮机自动程序控制（ATC）所须的测量值。四、DEH调节系统的控制模式DEH的控制器，是DEH调节系统的核心。它有两种控制模式：1．主汽阀（TV）控制模式：主汽阀控制又有两种控制方式：（1）主汽阀自动（AUTO）方式，此亦称为数字系统控制方式。当计算机发出指令进行控制时，称为汽轮机主汽阀自动控制（ATC）方式；当由操作员在操作盘通过计算机进行控制时，称为汽轮机主汽阀操作员自动控制。(2）主汽阀手动方式,此时，数字系统不参与，而是通过模拟系统对机组进行控制。主汽阀控制系统用于启动升速和机组跳闸时进行紧急停机。在冷态启动开始阶段，是由主汽阀控制汽轮机的转速，调节阀处于全开状态；当转速达到96%时，转速控制由主汽阀切换到调节阀，然后主汽阀全开，直到并网带负荷运行，在此期间只要不出现机组跳闸，机组始终由调节阀进行控制。2．调节阀（GV）控制模式（1）调节阀自动（AUTO）方式：调节阀自动（AUTO）方式即计算机参与的控制方式，是数字系统运行。在负荷控制阶段，GV有以下五种运行方式:操作员自动控制方式（OA）、遥控方式（REMOTE）、电厂计算机控制方式（PLANTCOMP）、自动汽轮机控制方式（ATC）、（５）电厂限制控制方式。（２）调节阀手动方式在调节阀手动控制方式下，计算机不参与控制，而是由运行人员发出指令，通过模拟系统输出的信号进行控制。因此，不管是主汽门（TV）控制还是调节汽门（GV）控制，都有数字控制和模拟控制两种方式。它们之间应设有数/模（D/A）转换和跟踪系统，便于在系统或运行方式变化时，实现无扰切换。四ＤＥＨ的液调部分－ＥＨ控制油系统分为：执行机构、危急遮断及供油系统。(一)高压主汽门和高压调节汽阀的组合执行机构1、工作原理(一)高压主汽门和高压调节汽阀的组合执行机构2电液转换器(一)高压主汽门和高压调节汽阀的组合执行机构2电液转换器2电液转换器电液转换器就是把汽轮机的电压信号转换位油动机的液压信号控制油动机的行程，从而调整调节气门的开度改变汽轮机的进气量调节汽轮机的转速。2电液转换器(二)中压主汽门的组合执行机构（1）没有控制功能，无电液转换器及伺服放大器。（2）增加了一个电磁阀，用于遥控关闭阀门及定期阀杆试验。（3）设置有节流孔板，保证快速关闭。（4）以限位开关取代LVDT。（5）中压主汽门设置有危急遮断导向阀。（6）机组挂闸后，便可建立油压。(三)中压调节汽阀的组合执行机构(四)危急遮断系统作用：为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统。危急遮断系统监视汽机的某些运行参数，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就送出遮断信号关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。分类：电磁阀及机械遮断系统。(四)危急遮断系统1、电磁阀遮断系统超速防护系统（ＯＰＣ）：动作时只关闭高、中压调节汽门，不关闭主汽门，汽轮机不停机。自动停机跳闸系统（ＡＳＴ）：动作时关闭所有汽门，实现汽轮机紧急停机。(四)危急遮断系统1、电磁阀遮断系统(1)自动停机跳闸电磁阀(20/AST,4个)该四个(AST)电磁阀受ETS的控制。在正常运行时，它们是被通电励磁关闭，从而封闭了自动停机危急遮断CAST)母管上的抗燃油泄油通道，使所有蒸汽阀执行机构活塞下腔的油压能够建立起来。当电磁阀失电打开，则总管泄油，导致所有汽阀关闭而使汽机停机。电磁阀C201AS下)是组成串并联布置，这样就有多重的保护性。前后二个通道中只需各有一只电磁阀打开，CAST)安全油便迅速泄去，所有阀门在操纵座弹簧力作用下迅速关闭。同时也提高了可靠性，四只AS丁电磁阀中任意一只损坏或拒动作均不会引起误跳机。(四)危急遮断系统1、电磁阀遮断系统(2)超速防护电磁阀(20/ＯＰＣ,２个)OPC电磁阀是超速保护控制电磁阀，它们是受ＤＥＨ控制器的OPC部分所控制。该二个电磁阀是并联布置，正常运行时，该二个电磁阀不带电常闭，这样就封闭了OPC总管油液的泄放通道，使调节汽阀和再热调节汽阀的执行机构活塞下腔能够建立起油压，一旦OPC控制板动作，例如转速达103%额定转速时，该二个电磁阀就被励磁(通电)打开，使OPC母管油液泄放。这样，相应执行机构上的卸荷阀就快速开启，使调节汽阀和再热调节汽阀迅速关闭。1、电磁阀遮断系统(３)单向阀(逆止阀)二个单向阀安装在自动停机危急遮断(AST)油路和超速保护控制(OPC)油路之间，当OPC电磁阀通电打开，单向阀维持AST的油压，使主汽门和再热主汽门保持全开。当