動(dòng)力工程師培訓(xùn)(電廠自動(dòng)控制部分)

1、動(dòng)力工程師培訓(xùn)（電廠自動(dòng)控制部分）動(dòng)力工程師培訓(xùn)（電廠自動(dòng)控制部分）動(dòng)力工程系動(dòng)力工程系 集控教研室集控教研室高大明高大明1、分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCSDCS）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介2 2、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEHDEH）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介3 3、汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)現(xiàn)代電廠單元機(jī)組集控運(yùn)行室布置圖現(xiàn)代電廠單元機(jī)組集控運(yùn)行室布置圖1 分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCS）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介 火電廠單元機(jī)組分散控制系統(tǒng)火電廠單元機(jī)組分散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）是一個(gè)由管理級(jí)、監(jiān)控級(jí)、控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)組成的以高）是一個(gè)由管理級(jí)、監(jiān)

2、控級(jí)、控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)組成的以高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、通信、顯示和控制等技術(shù)，即通信、顯示和控制等技術(shù)，即4C技術(shù)。技術(shù)。分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCS）的基本組成）的基本組成（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （2）汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（3）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （4）旁路控制系統(tǒng)旁路控制系統(tǒng)（5）順序控制系統(tǒng)）順序控制系統(tǒng) （6）鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)）鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)2 汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介 目前在大型汽輪機(jī)控制中已經(jīng)廣

3、泛采用了汽輪機(jī)目前在大型汽輪機(jī)控制中已經(jīng)廣泛采用了汽輪機(jī)數(shù)字電液控?cái)?shù)字電液控制系統(tǒng)制系統(tǒng)DEH（Digital ElectroHydraulic Control System），其主），其主要功能包括：要功能包括： l 具有轉(zhuǎn)速控制和負(fù)荷控制功能；具有轉(zhuǎn)速控制和負(fù)荷控制功能；l 閥門管理功能；閥門管理功能；l 具有主蒸汽壓力控制，超速保護(hù)，閥門快關(guān)等保護(hù)功能；具有主蒸汽壓力控制，超速保護(hù)，閥門快關(guān)等保護(hù)功能；l 汽輪機(jī)自啟動(dòng)（汽輪機(jī)自啟動(dòng)（ATCATC）控制功能）控制功能（1）一次調(diào)頻一次調(diào)頻 DEH負(fù)荷控制系統(tǒng)中的負(fù)荷控制系統(tǒng)中的速度反饋回路速度反饋回路（一次調(diào)頻回路一次調(diào)頻回路）在機(jī)）在機(jī)

4、組并網(wǎng)時(shí)自動(dòng)投入，其頻率校正原理如下圖所示：組并網(wǎng)時(shí)自動(dòng)投入，其頻率校正原理如下圖所示： 00pPKx1K通過改變通過改變放大系數(shù)放大系數(shù) K 可以調(diào)節(jié)機(jī)組的可以調(diào)節(jié)機(jī)組的一次調(diào)頻能一次調(diào)頻能力力，放大系數(shù)放大系數(shù) K 越大，機(jī)組的一次調(diào)頻能力越強(qiáng)。越大，機(jī)組的一次調(diào)頻能力越強(qiáng)。 采用采用“死區(qū)死區(qū)線性線性限幅限幅”非線性校正函數(shù)進(jìn)行頻非線性校正函數(shù)進(jìn)行頻率校正，可以消除轉(zhuǎn)速的小幅偏差引起的負(fù)荷給定值波率校正，可以消除轉(zhuǎn)速的小幅偏差引起的負(fù)荷給定值波動(dòng)動(dòng) （2）功率反饋功率反饋 在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，由于汽輪機(jī)被控對(duì)象傳遞函數(shù)中的參在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，由于汽輪機(jī)被控對(duì)象傳遞函數(shù)中的參數(shù)隨機(jī)組負(fù)荷

5、變化而改變，因此在控制系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)控制數(shù)隨機(jī)組負(fù)荷變化而改變，因此在控制系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)控制技術(shù)，其原理如下圖所示技術(shù)，其原理如下圖所示： 11100sTKPsUsPsW被控對(duì)象被控對(duì)象 當(dāng)當(dāng)功率指令功率指令P0增加時(shí)，被控對(duì)象的增加時(shí)，被控對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)靜態(tài)放大系數(shù)K1減少，因減少，因此在不同負(fù)荷下廣義被控對(duì)象的此在不同負(fù)荷下廣義被控對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)靜態(tài)放大系數(shù)P0 K1的乘積可以的乘積可以近近似保持不變，從而使控制系統(tǒng)在機(jī)組不同負(fù)荷下均可以達(dá)到最優(yōu)似保持不變，從而使控制系統(tǒng)在機(jī)組不同負(fù)荷下均可以達(dá)到最優(yōu)控制品質(zhì)?？刂破焚|(zhì)。（3）速度級(jí)壓力反饋速度級(jí)壓力反饋 凝汽式汽輪機(jī)的凝汽

6、式汽輪機(jī)的速度級(jí)壓力信號(hào)間接反映了汽輪機(jī)功率速度級(jí)壓力信號(hào)間接反映了汽輪機(jī)功率，在，在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中（負(fù)荷汽輪機(jī)運(yùn)行過程中（負(fù)荷大于大于3030額定負(fù)荷額定負(fù)荷時(shí)），時(shí)），速度級(jí)壓力速度級(jí)壓力變變化與化與蒸汽流量變化蒸汽流量變化之間的弗留格爾方程可以簡(jiǎn)化為下式：之間的弗留格爾方程可以簡(jiǎn)化為下式： 0101ppDD 與與電功率信號(hào)電功率信號(hào)和和轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比，汽輪機(jī)相比，汽輪機(jī)速度級(jí)壓力信號(hào)速度級(jí)壓力信號(hào)可以可以快速反映汽輪機(jī)功率的變化及蒸汽參數(shù)的內(nèi)部擾動(dòng)，所以采用快速反映汽輪機(jī)功率的變化及蒸汽參數(shù)的內(nèi)部擾動(dòng)，所以采用速速度級(jí)壓力信號(hào)度級(jí)壓力信號(hào)的速度級(jí)壓力反饋回路是一的速度級(jí)壓力反饋回

7、路是一快速回路快速回路，可以起到快，可以起到快速速消除內(nèi)擾、粗調(diào)機(jī)組負(fù)荷消除內(nèi)擾、粗調(diào)機(jī)組負(fù)荷的作用。的作用。 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行安全有重要影響，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行安全有重要影響，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子超速保護(hù)功能由超速保護(hù)功能由超速保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)系統(tǒng)（OPC）、電氣危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)電氣危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)（ETS）以及以及機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。構(gòu)成。 3 汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)（1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速l 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速103%時(shí)，時(shí)，超速保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)系統(tǒng)（OPC）動(dòng)作）動(dòng)作，關(guān)閉，關(guān)閉 GV和和IVl 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速

8、110%時(shí)，時(shí)，電氣危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)（電氣危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)（ETS）動(dòng)）動(dòng) 作作，關(guān)閉，關(guān)閉TV、GV和和SV、IV，汽輪機(jī)停機(jī)，汽輪機(jī)停機(jī)l 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超速112%時(shí)，時(shí)，機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作機(jī)械超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，關(guān)閉，關(guān)閉TV、 GV和和SV、IV，汽輪機(jī)緊急停機(jī)，汽輪機(jī)緊急停機(jī)（2）軸向位移軸向位移 汽輪機(jī)運(yùn)行過程中軸向位移過大會(huì)造成轉(zhuǎn)子葉片與隔板噴嘴汽輪機(jī)運(yùn)行過程中軸向位移過大會(huì)造成轉(zhuǎn)子葉片與隔板噴嘴之間、葉輪與隔板之間以及軸封動(dòng)靜部分之間發(fā)生摩擦甚至嚴(yán)重之間、葉輪與隔板之間以及軸封動(dòng)靜部分之間發(fā)生摩擦甚至嚴(yán)重碰撞，造成葉片斷裂、主軸彎曲或葉輪碎裂等事故。碰撞，造成葉片斷

9、裂、主軸彎曲或葉輪碎裂等事故。 汽輪機(jī)在啟、停過程中，或在運(yùn)行工況發(fā)生較大變化時(shí)，會(huì)汽輪機(jī)在啟、停過程中，或在運(yùn)行工況發(fā)生較大變化時(shí)，會(huì)由于蒸汽溫度的大幅度或快速變化，會(huì)引起轉(zhuǎn)子和汽缸不同程度由于蒸汽溫度的大幅度或快速變化，會(huì)引起轉(zhuǎn)子和汽缸不同程度的熱膨脹。的熱膨脹。汽輪機(jī)高、中、低壓缸對(duì)應(yīng)于滑銷死點(diǎn)的膨脹汽輪機(jī)高、中、低壓缸對(duì)應(yīng)于滑銷死點(diǎn)的膨脹稱為稱為缸缸脹脹；轉(zhuǎn)子與汽缸之間相對(duì)膨脹的差值轉(zhuǎn)子與汽缸之間相對(duì)膨脹的差值稱為稱為脹差脹差。l 正脹差正脹差轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值大于汽缸熱膨脹值。轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值大于汽缸熱膨脹值。l 負(fù)脹差負(fù)脹差轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值小于汽缸熱膨脹值。轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹值小于汽缸熱

10、膨脹值。（3）缸脹與脹差缸脹與脹差 汽輪機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型機(jī)械設(shè)備，在啟停和運(yùn)行過程汽輪機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型機(jī)械設(shè)備，在啟停和運(yùn)行過程中，由于各種原因會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)超過允許值時(shí)會(huì)嚴(yán)重危害中，由于各種原因會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)超過允許值時(shí)會(huì)嚴(yán)重危害機(jī)組的安全運(yùn)行。機(jī)組的安全運(yùn)行。（4）汽輪機(jī)振動(dòng)汽輪機(jī)振動(dòng)（5）汽輪機(jī)偏心度汽輪機(jī)偏心度 汽輪機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行或停機(jī)過程中，會(huì)使主軸產(chǎn)生一定彎曲。汽輪機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行或停機(jī)過程中，會(huì)使主軸產(chǎn)生一定彎曲。主軸彎曲會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生晃動(dòng)，主軸最大晃動(dòng)值的一半稱作主軸彎曲會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生晃動(dòng)，主軸最大晃動(dòng)值的一半稱作主軸的偏心度。主軸的偏心度。（6）凝汽器真空凝汽器真空 汽輪機(jī)運(yùn)行過程中凝汽器真空的變化對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性汽輪機(jī)運(yùn)行過程中凝汽器真空的變化對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性具有重要影響，真空降低會(huì)產(chǎn)生以下危害：與安全性具有重要影響，真空降低會(huì)產(chǎn)生以下危害：l 使機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性和出力下降；使機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性和出力下降；l 凝汽器銅管應(yīng)力增加，導(dǎo)致銅管泄漏，破壞凝汽器