汽轮机数字电液控制系统(DEH)介绍(精品).ppt

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1、 汽轮机数字电液控制系统（汽轮机数字电液控制系统（DEH）一一、概概 述述 数字电液控制系统，数字电液控制系统，DEH（Digital Electro-Hydraulic Control System），），目前普遍采用目前普遍采用的是以的是以 DCS 为基础的为基础的DEH系统，系统，它具有对汽轮机发电机的启动、升它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增速、并网、负荷增/减进行监视、减进行监视、操作、控制、保护等功能，以及数操作、控制、保护等功能，以及数字处理和字处理和 CRT 显示功能。显示功能。主要内容主要内容一、一、DEH系统的构成系统的构成二、二、DEH系统的主要功能系统的主要

2、功能一、一、DEH系统的构成系统的构成 DEH系统由被控对象、系统由被控对象、CRT图像站、图像站、数字控制器及数字控制器及EH油系统构成，如图油系统构成，如图15-1所所示。图示。图15-2为为DEH系统的被控对象示意图。系统的被控对象示意图。由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门由锅炉来的主蒸汽经高压主汽门(TV)和高和高压调节阀门压调节阀门(GV)进入高压缸，高压缸的排进入高压缸，高压缸的排汽经再热器再热后，通过中压主汽门汽经再热器再热后，通过中压主汽门(RSV)和中压调节阀门和中压调节阀门(IV)进人中、低压进人中、低压缸，蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功，缸，蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功，冲转汽轮

3、机，从而带动发电机发电。调冲转汽轮机，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节，异常工况时，关闭所有的阀门可起到保护机组的作用。到保护机组的作用。图图15-2DEH系统的被控对象示意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通

4、过传感器将反映机组状态的参数(如油开关如油开关状态、金属温度、振动等状态、金属温度、振动等)和被控量和被控量(转速，转速，发电机功率、调节级压力等发电机功率、调节级压力等)进行转换、隔离、进行转换、隔离、放大等处理后送入主控制器。在主控制器放大等处理后送入主控制器。在主控制器 内内部，一方面对外部命令和机组状态量进行处部，一方面对外部命令和机组状态量进行处理后，送理后，送CRT显示屏、打印机等，将系统显示屏、打印机等，将系统 的的运行方式以及目前机组的状态告诉操作员，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；为操作运行提供信息；EH油系统由高压抗燃油供油系统油系统由高压抗燃油供

5、油系统(EH供油供油系统系统)、电液转换执行机构和危急遮断控制组、电液转换执行机构和危急遮断控制组件构成。件构成。EH供油系统向电液转换执行机构提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供高压抗燃油，电液转换执行机构将DEH控制控制器来的控制信号转换成器来的控制信号转换成EH油压信号，直接操油压信号，直接操纵各个蒸汽阀门纵各个蒸汽阀门(高、中压主汽门和调节阀高、中压主汽门和调节阀)的的开度。危急遮断控制组件将危急遮断系统所形开度。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

6、保证机组闭所有的进汽阀门，实现紧急停机以保证机组的安全。的安全。另一方面，将运行人员输入或者是另一方面，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，经现时刻令变成机组所能接受的指令，经现时刻的被控量的校正的被控量的校正(如频率校正、发电机功如频率校正、发电机功率校正、调节级压力校正率校正、调节级压力校正)后，形成相应后，形成相应的控制量。该控制量经输出通道校正、的控制量。该控制量经输出通道校正、DA转换、比较及功率放大后送至电液转转换、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，实现机换执行机构以改变阀位的开度，实现机

7、组的转速组的转速(或负荷或负荷)控制。控制。位于集控室内的位于集控室内的CRT图像站由图像站由CRT显示器、工业用显示器、工业用PC机、打印机、操作盘机、打印机、操作盘和显示盘等外围设备构成，它用来实现人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机对话功能。操作员可将对机组的控制命令命令(如目标转速负荷、变化率如目标转速负荷、变化率)、运行、运行方式、控制方式和阀门试验方式的选择等方式、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。获得机组的状态信息并进行监视。(一一)实现机组的

8、自动启停实现机组的自动启停(二二)实现机组的负荷自动控制实现机组的负荷自动控制(三三)实现汽轮发电机组的自动监视与控制实现汽轮发电机组的自动监视与控制(四四)实现汽轮发电机组的自动保护实现汽轮发电机组的自动保护(五五)手动控制，无扰切换、冗余切换及其他手动控制，无扰切换、冗余切换及其他二、二、DEH系统的主要功能系统的主要功能(一一)实现机组的自动启停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组的冷态启动方式，而中压缸冲转适应于

9、机组的热态启动方式。高压缸冲转时，由高压主汽的热态启动方式。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，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。的速度和负荷控制。(二二)实现机组的负荷自动控制实现机组的负荷自动控制 机组并网后带上机组并网后带上5P0的初始负荷，的初始负荷，如果机组是冷态启动，则由高压调节阀如果机组是冷态

10、启动，则由高压调节阀门控制机组的升降负荷；如果是热态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启动，中压调节阀门参与高压调节阀门的负荷控制，在机的负荷控制，在机 组负荷大于组负荷大于35的额的额定负荷以后，中压调节阀门全开，将由定负荷以后，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。高压调节阀门控制机组的升降负荷。(三三)实现汽轮发电机组的自动监视与控制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汽轮发电机组的自动监视与控制功能由由ATC（Automation Tubine Control）软件包完成，它由两个任务程序和软件包完成，它由两

11、个任务程序和16个个子程序组成。在操作盘上设有四个带灯子程序组成。在操作盘上设有四个带灯PUSHPULL按钮：按钮：ATC切除、切除、ATC监监视、视、ATC进行、进行、ATC启动，用来确定启动，用来确定ATC状态。状态。在机组启动过程中，若在在机组启动过程中，若在ATC监视下，且监视下，且满足满足ATC启动条件时，按启动条件时，按“ATC启动启动”键可进键可进入入ATC启动方式，此时启动方式，此时ATC软件包将根据机组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、升系统提供机组当前的目标值、升速率、升负荷率

12、、是否要求保持以及请求脱机的信息等，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。当按下的全自动启动。当按下“ATC监视监视”键时，可进键时，可进入汽轮发电机的自动监视和报警。一旦有参数入汽轮发电机的自动监视和报警。一旦有参数越限，就在越限，就在CRT上显示或由打印机打印，供运上显示或由打印机打印，供运行人员参考。行人员参考。从从“ATC监视监视”可进入可进入“ATC切除切除”状态，这时，系统只执行状态，这时，系统只执行ATC

13、扫描，把扫描，把越限参数存储起来，一旦重新进入越限参数存储起来，一旦重新进入“ATC监视监视”状态时，则把已存的越限参数写状态时，则把已存的越限参数写上，从上，从CRT或打印机上输出。或打印机上输出。(四四)实现汽轮发电机组的自动保护实现汽轮发电机组的自动保护1OPC超速保护控制器超速保护控制器2危急遮断控制装置危急遮断控制装置(ETS)3机械超速和手动脱扣机械超速和手动脱扣1OPC超速保护控制器超速保护控制器 OPC（OverspeedOverspeedOverspeedOverspeed Protection Controller)Protection Controller)Protect

14、ion Controller)Protection Controller)超速保护控制器由超速保护控制器由中压调节阀门快关功能中压调节阀门快关功能(CIV)、负负荷下跌预测功能荷下跌预测功能(LDA)和和超速控制功能超速控制功能三部分组成。三部分组成。CIV是在电力系统故障、出现部分甩负荷时，是在电力系统故障、出现部分甩负荷时，快关快关中压调节阀门、延迟中压调节阀门、延迟0.31s后再开启，以便在部分后再开启，以便在部分甩负荷瞬间维护电力系统稳定甩负荷瞬间维护电力系统稳定；LDA是在发电机主是在发电机主开关跳闸而汽轮机仍带有开关跳闸而汽轮机仍带有30以上负荷时及时关闭以上负荷时及时关闭高、中压

15、调节阀门，以防止汽轮机超速而导致危急高、中压调节阀门，以防止汽轮机超速而导致危急保安器动作；保安器动作；超速控制功能是当机组在非超速控制功能是当机组在非OPC测测试情况下出现转速高于试情况下出现转速高于103额定转速时，额定转速时，将高、中压调节阀门关闭，并将负荷控将高、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的蒸汽排出。上述三项功能是通过超速保护控制器、控制保护控制器、

16、控制OPC电磁阀释放电磁阀释放OPC母管油压实现的。母管油压实现的。2危急遮断控制装置危急遮断控制装置(ETS)在在300MW及以上机组上都设有危急遮断及以上机组上都设有危急遮断控制系统控制系统（EmregencyEmregencyEmregencyEmregency Trip System),Trip System),Trip System),Trip System),简称简称简称简称 ETS ETS ETS ETS，用来监视下述参数；凝汽器真空低、轴，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、承油压低、推力轴承磨损、EH油压低、机组油压低、机组110超速，及一个可接受外部遮

17、断的遥控信超速，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，都号。当上述被监视的状态任意一个出现时，都将使将使ATC电磁阀失电，释放自动。停机跳闸母电磁阀失电，释放自动。停机跳闸母管压力油管压力油泄掉油动机的压力油，使阀门在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。处理，避免事故进一步扩大。3机械超速和手动脱扣机械超速和手动脱扣 当机组转速超过当机组转速超过110的额定值时，的额定值时，或运行人员要求停机时，机械超速和手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

18、经节流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。跳闸母管油压，实现紧急停机。(五五)手动控制、无扰切换、冗余切换及其他手动控制、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系统的手动控制是通过阀门控制卡制卡(VCC卡卡)和操作盘上的增、减按钮及和操作盘上的增、减按钮及快、慢选择按键来直接控制阀门的开度。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手动控制有一级手动与二级手动两种方式，如图所示。式，如图

19、所示。一级手动与二级手动的区别在于：一级手动与二级手动的区别在于：一级一级手动增减阀门时还有一些逻辑条件，起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；二级到防止误操作和保护机组的作用；二级手动是手动是DEH最后一级硬件备用，通过操最后一级硬件备用，通过操作台上的增减按作台上的增减按钮，对每种阀门进行控钮，对每种阀门进行控制，无其他逻辑条件。此外，一级手动制，无其他逻辑条件。此外，一级手动精确度高于二级手动，故常精确度高于二级手动，故常采用一采用一级级手手动动。自自动动、一一级级手手动动、二二级级手手动动三三者者中中任任何何一一种种投投入入控控制制时时，其其他他两两种种均均

20、处处于于自自动动跟跟踪踪状状态态。当当自自动动故故障障时时由由容容错错系系统统切切换换到到一一级级手手动动。一一级级手手动动故故障障时时由由操操作作员员切切换换到到二二级级 手手 动动，切切 换换 与与 投投 入入 的的 顺顺 序序：自动（双机）自动（双机）（单机）（单机）一级手动一级手动二级手动二级手动 DEHDEH系系统统采采用用A A、B B机机切切换换运运行行的的方方式式，A A机机故故障障时时切切换换至至B B机机，反反之之亦亦然然。故故障障的的检检测测、判判别别和和切切换换由由容容错错系系统统进进行行。故故障障类类型型包包括括：电电源源故故障障、通通信信故故障障、差差值值故故障、通

21、道检测故障等。障、通道检测故障等。二、二、DEHDEH系统的工作方式系统的工作方式1.1.操作员自动方式操作员自动方式(OA)OA)4.遥控方式或远方控制方式遥控方式或远方控制方式(REMOTE)5.电厂计算机控制方式电厂计算机控制方式(PLANTCOMP)6.手动控制方式手动控制方式3.3.自动同步控制方式自动同步控制方式(AS)AS)2.2.自动汽轮机控制方式自动汽轮机控制方式(ATC)ATC)1.1.操作员自动方式操作员自动方式(OA)OA)OAOA方方式式是是DEHDEH系系统统的的基基本本运运行行方方式式。在在机机组组第第一一次次启启动动时时，指指定定使使用用OAOA方方式式。在在该

22、该方方式式下下，不不论论机机组组是是处处于于转转速速控控制制还还是是负负荷荷控控制制下下，DEHDEH系系统统均均根根据据操操作作员员在在操操作作台台上上设设定定的的转转速速(或或负负荷荷)目目标标值值以以及及升升速速率率等等来来控控制制机机组组升升速速(或或带带负负荷荷)。在在机机组组运运行行的的各各个个阶阶段段，如如盘盘车车、暖暖机机、升升速速、同同步步、并并网网、升升负负 荷荷 等等，操操 作作 台台 上上 均均 有有 人人 工工 确确 定定 断断 点点按按钮钮，在在由由操操作作员员确确认认上上一一阶阶段段的的进进程程后后，才进入下一个流程。才进入下一个流程。2.2.自动汽轮机控制方式自

23、动汽轮机控制方式(ATC)ATC)自自动动汽汽轮轮机机控控制制的的目目的的在在于于保保证证汽汽轮轮发发电电机机组组的的安安全全正正确确启启动动和和加加负负荷荷。当当机机组组选选择择ATCATC方方式式时时，若若机机组组处处于于速速度度控控制制下下，ATCATC程程序序在在监监控控汽汽轮轮机机运运行行的的同同时时，决决定定其其转转速速目目标标值值和和适适应应转转子子应应力力的的升升速速率率；处处于于负负荷荷控控制制下下，由由操操作作员员给给定定目目标标值值后后，ATCATC程程序序监监控控汽汽轮轮发发电电机机组组运运行行报报警警和和跳跳闸闸情情况况的的同同时时，将将控控制制升升负负荷荷率率；处处

24、于于综综合合控控制制下下，当当遥遥控控源源如如ADSADS、CCSCCS投投入入且且“ATCATC启启动动”同同时时按按下下时时，目目标标值值和和给给定定值值都都受受遥遥控控源源控控制制，ATCATC程程序序监监视视与与转转子子应应力力有有关关的的负负荷荷率率。在在ATCATC运行时，对必要的信息，可以定时显示和打印。运行时，对必要的信息，可以定时显示和打印。3.3.自动同步控制方式自动同步控制方式(AS)AS)在在 AS AS 方方式式下下，机机组组转转速速的的增增或或减减受受自自动动同同步步装装置置所所产产生生的的脉脉冲冲信信号号控控制制。机机组组在在自自动动同同步步控控制制器器下下并并网

25、网。机机组组并并网网或或“自自动动同同期期控控制制允允许许”触触点点断断开开后后，DEH DEH 系系统统将将从从 AS AS 方方式式自自动动回回到到 OA OA 方方式。式。4.遥控方式或远方控制方式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和自动调度系统控制方式(ADS)，其其目的用于实现机炉的协调控制或实现经济目的用于实现机炉的协调控制或实现经济负荷调度运行。负荷调度运行。DEH系统处于远方控制方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式时，负荷控制的设定值可由远方系统(CCS或或ADS)送

26、来的模拟信号，或增、减送来的模拟信号，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。网调度系统的要求。5.电厂计算机控制方式电厂计算机控制方式(PLANTCOMP)在该方式下，电厂计算机既可从在该方式下，电厂计算机既可从DEH系统的公共数据区收集数据，也可系统的公共数据区收集数据，也可从从ATC中获得信息；另一方面电厂计算中获得信息；另一方面电厂计算机可改变机可改变DEH系统的负荷设定值，达到系统的负荷设定值，达到控制汽轮机负荷的目的。控制汽轮机负荷的目的。6.手动控制方

27、式手动控制方式 在计算机发生故障或运行人员需要时，控制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，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。上按下相应按钮，使系统重新投入自动。习题讲解习题讲解31(Lb3B3095).大容量汽轮机组大容量汽轮机组“OPC”快快关保护动作时，关保护动作时，将同时关闭高中压主汽将同时关闭高中压主汽门和高中压调速汽门。门和高中压调速汽门。()