汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介課件

1、1本小節(jié)課程的主要任務(wù)具體學(xué)習(xí):數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成、功能、運(yùn)行方式、控制模式及他們之間的關(guān)系，自動保護(hù)系統(tǒng)的功能。要求掌握：數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成、功能、運(yùn)行方式、控制模式、自動保護(hù)系統(tǒng)的功能。了解：數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成、功能、運(yùn)行方式、控制模式之間的關(guān)系。第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）國產(chǎn)100MW及以下機(jī)組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國產(chǎn)200MW機(jī)配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二者可互相切換。國產(chǎn)300MW、600MW大型汽輪機(jī)都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（

2、DEH）一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）給定A/D計(jì)算機(jī)D/A電液轉(zhuǎn)換器油動機(jī)汽輪機(jī)D/A功率傳感器D/A壓力傳感器轉(zhuǎn)速傳感器一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）國產(chǎn)100MW及以下機(jī)組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。國產(chǎn)200MW機(jī)配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二者可互相切換。國產(chǎn)300MW、600MW大型汽輪機(jī)都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 一、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程第九節(jié) 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH（Digital

3、 Electro-Hydraulic Control System ）是當(dāng)前汽輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)的新發(fā)展，集中了兩大新成果：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和高壓抗燃油系統(tǒng)。使得汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關(guān)部套尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)質(zhì)量大大提高。（一）DEH系統(tǒng)的運(yùn)行方式 為了確保DEH系統(tǒng)控制的可靠性，DEH系統(tǒng)設(shè)有四種運(yùn)行方式，機(jī)組可以在其中任何一種方式下運(yùn)行，其順序?yàn)椋?二級手動一級手動操作員自動汽輪機(jī)自動（ATC），相鄰兩種運(yùn)行方式互相跟蹤，并且可以無擾切換。此外，在二級手動以下還有一種硬手操，它作為二級手動的備用，但二者不能跟蹤和切換。1二級手動 運(yùn)行方式是跟蹤系統(tǒng)中最低級的運(yùn)行方式，僅作為備用運(yùn)行方式。它全部由成熟的常

4、規(guī)模擬元件組成，以便在數(shù)字系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動轉(zhuǎn)入模擬系統(tǒng)控制，確保機(jī)組安全可靠。二、DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能2一級手動 是一種開環(huán)運(yùn)行方式，運(yùn)行人員在操作盤上按鍵就可以控制各閥門的開度，各按鍵之間邏輯互鎖，同時具有操作超速保護(hù)控制器（OPC）、主汽閥壓力控制器（TPC）、外部觸點(diǎn)返回（RUNBACK）和脫扣等保護(hù)功能。此運(yùn)行方式作為汽輪機(jī)自動（ATC）方式的備用。3操作員自動方式是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最基本的運(yùn)行方式，用這種方式可實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的閉環(huán)控制，并且具有各種保護(hù)功能。該方式設(shè)有完全相同的A和B雙機(jī)系統(tǒng)，雙機(jī)容錯，具有跟蹤和自動切換功能，也可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫切換。在這種方式下，目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)

5、負(fù)荷及其速率，均由操作員給定。4汽輪機(jī)自動（ATC）是最高一級運(yùn)行方式。此時包括轉(zhuǎn)速和負(fù)荷及其速率，都不是來自操作員，而是由計(jì)算機(jī)程序或外部設(shè)備進(jìn)行控制。因此它是最高一級運(yùn)行方式。(二) DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能 總體來說，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有四大功能，其功能形式為：1汽輪機(jī)自動透平控制（ATC）功能2汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能3汽輪機(jī)自動保護(hù)功能4機(jī)組和DEH系統(tǒng)的監(jiān)控功能：1汽輪機(jī)自動透平控制（ATC）功能 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機(jī)自動程序控制（ATC），是通過狀態(tài)監(jiān)測、計(jì)算轉(zhuǎn)子應(yīng)力，并在機(jī)組應(yīng)力許可范圍內(nèi)，優(yōu)化啟動程序，用最大的速率、最短的時間來實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動過程的全部自動化。 ATC允許機(jī)組有冷態(tài)啟

6、動和熱態(tài)啟動兩種方式。冷態(tài)啟動包括盤車、升速、并網(wǎng)和帶負(fù)荷。其各種啟動操作、閥門切換等全過程均由計(jì)算機(jī)自動控制完成。在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，還可以實(shí)現(xiàn)ATC監(jiān)督。 2汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能 汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)有兩種情況：冷態(tài)啟動時，機(jī)組并網(wǎng)帶初負(fù)荷（5%額定負(fù)荷）后，負(fù)荷由高壓調(diào)節(jié)閥控制；熱態(tài)啟動時，機(jī)組負(fù)荷未達(dá)到35%額定負(fù)荷以前，負(fù)荷由高、中壓調(diào)節(jié)閥控制，以后， 中調(diào)閥全開，負(fù)荷只由高壓調(diào)節(jié)閥控制。2汽輪機(jī)的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能當(dāng)機(jī)組處于負(fù)荷控制階段， DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有下述功能： (1)根據(jù)電網(wǎng)的要求，可采用調(diào)頻運(yùn)行方式或基本負(fù)荷運(yùn)行方式；設(shè)置負(fù)荷上下限和其速率等。此外，還有主汽壓控制（T

7、PC）和外部負(fù)荷返回（RUNBACK）等保護(hù)主要設(shè)備和輔助設(shè)備的控制方式，運(yùn)行控制十分靈活； (2)具有自動控制（A和B機(jī)雙機(jī)容錯）、一級手動和二級手動冗余控制方式； (3)可采用串級或單級PI控制方式。當(dāng)負(fù)荷大于10%以后，可由運(yùn)行人員選擇是否采用調(diào)節(jié)級汽室壓力和發(fā)電機(jī)功率反饋回路，這也就是決定采用何種PI控制方式； (4)可采用定壓運(yùn)行或滑壓運(yùn)行。當(dāng)采用定壓運(yùn)行時，系統(tǒng)有閥門管理功能，以保證汽輪機(jī)能獲得最大的效率； (5)具有操作員自動、遠(yuǎn)方控制和電廠計(jì)算器控制方式，以及它們分別與ATC組成的聯(lián)合控制方式。3汽輪機(jī)自動保護(hù)功能 為了避免機(jī)組因超速或其它原因遭受破壞，DEH的保護(hù)系統(tǒng)有以下三

8、種保護(hù)功能：（1）超速保護(hù)（OPC）： 當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到103%時，快關(guān)中壓調(diào)節(jié)閥；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在(103%110%)范圍內(nèi)時，超速控制系統(tǒng)通過OPC 電磁閥快關(guān)高、中壓調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的保護(hù)。（2）危機(jī)遮斷控制（ETS）：當(dāng)ETS系統(tǒng)檢測到機(jī)組超速達(dá)到110%或其它安全指標(biāo)達(dá) 到安全界限后，通過AST電磁閥關(guān)閉所有的主汽門和調(diào)節(jié)汽門，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。（3）機(jī)械超速保護(hù)和手動脫扣：機(jī)械超速保護(hù)為超速的多重保護(hù)，即當(dāng)轉(zhuǎn)速高于110%時，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)；手動脫扣是當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)不起作用時進(jìn)行手動停機(jī)，以保證人身和設(shè)備的安全。4機(jī)組和DEH系統(tǒng)的監(jiān)控功能： 監(jiān)控功能在啟動和運(yùn)行過程中對機(jī)組和DEH裝置兩部分運(yùn)

9、行狀況進(jìn)行監(jiān)督。其內(nèi)容包括：操作狀態(tài)按鈕指示、狀態(tài)指示和CRT畫面，其中對DEH監(jiān)控的內(nèi)容包括重要通道、電源和內(nèi)部程序的運(yùn)行情況等。CRT畫面包括機(jī)組和系統(tǒng)的重要參數(shù)、運(yùn)行曲線、潮流趨勢和故障顯示等。三、DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)美國西屋公司DEH-3型的功能原理研制開發(fā)而成。 300MW汽輪機(jī)組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖，主要由五大部分組成：1電子控制器2操作系統(tǒng)3油系統(tǒng)4執(zhí)行機(jī)構(gòu)5保護(hù)系統(tǒng)數(shù)字部分EH液壓部分三、DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成三、DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成1電子控制器：主要包括：計(jì)算機(jī)、混合數(shù)模插件、接口和電源設(shè)備等。集中布置在6 個控制柜內(nèi)。 其作

10、用是用于給定、接受反饋信號、邏輯運(yùn)算和發(fā)出控制指令等。2操作系統(tǒng)：主要設(shè)置有：操作臺盤、圖象站的顯示器和打印機(jī)等。其作用是為運(yùn)行人員提供運(yùn)行信息、監(jiān)督、人機(jī)對話和操作等服務(wù)。3油系統(tǒng)： 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)用油與潤滑油分開。高壓油（EH油系統(tǒng)）采用三芳基磷酸脂抗燃油，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動力用油。EH油系統(tǒng)作用： EH油系統(tǒng)接受調(diào)節(jié)器和或操作盤來的指令，對機(jī)組進(jìn)行控制。 潤滑油系統(tǒng)作用：是為軸承潤滑油系統(tǒng)提供汽輪機(jī)油。4執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動機(jī)）： 主要由伺服放大器、電液轉(zhuǎn)換器和具有快關(guān)、隔離和逆止裝置的單側(cè)油動機(jī)組成。其作用是帶動高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥和帶動中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥。5保護(hù)系統(tǒng)： 設(shè)有6個電磁閥

11、。其作用是其中兩個用于機(jī)組超速（103%）時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥。其余用于機(jī)組嚴(yán)重超速（110%）、軸承油壓低、EH油壓低、推力軸承磨損過大、凝汽器真空度低等情況下進(jìn)行危急遮斷和手動停機(jī)之用。 此外，還有些測量元件，如傳感器：用于測量機(jī)組轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)汽室壓力、發(fā)電機(jī)功率、主汽壓力等；汽輪機(jī)自動程序控制（ATC）所須的測量值。四、DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制模式 DEH的控制器，是DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。它有兩種控制模式：1主汽閥（TV）控制模式： 主汽閥控制又有兩種控制方式： （1）主汽閥自動（AUTO）方式，此亦稱為數(shù)字系統(tǒng)控制方式。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行控制時，稱為汽輪機(jī)主汽閥自動控制（ATC）方式；當(dāng)由

12、操作員在操作盤通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制時，稱為汽輪機(jī)主汽閥操作員自動控制。 (2）主汽閥手動方式, 此時，數(shù)字系統(tǒng)不參與，而是通過模擬系統(tǒng)對機(jī)組進(jìn)行控制。主汽閥控制系統(tǒng)用于啟動升速和機(jī)組跳閘時進(jìn)行緊急停機(jī)。在冷態(tài)啟動開始階段，是由主汽閥控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到96%時，轉(zhuǎn)速控制由主汽閥切換到調(diào)節(jié)閥，然后主汽閥全開，直到并網(wǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行，在此期間只要不出現(xiàn)機(jī)組跳閘，機(jī)組始終由調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。2調(diào)節(jié)閥（GV）控制模式 （1）調(diào)節(jié)閥自動（AUTO）方式： 調(diào)節(jié)閥自動（AUTO）方式即計(jì)算機(jī)參與的控制方式，是數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行。在負(fù)荷控制階段，GV有以下五種運(yùn)行方式:操作員自動控制方式（OA

13、）、遙控方式（REMOTE）、電廠計(jì)算機(jī)控制方式（PLANTCOMP）、自動汽輪機(jī)控制方式（ATC）、（）電廠限制控制方式。（）調(diào)節(jié)閥手動方式 在調(diào)節(jié)閥手動控制方式下，計(jì)算機(jī)不參與控制，而是由運(yùn)行人員發(fā)出指令，通過模擬系 統(tǒng)輸出的信號進(jìn)行控制。 因此，不管是主汽門（TV）控制還是調(diào)節(jié)汽門（GV）控制，都有數(shù)字控制和模擬控制兩種方式。它們之間應(yīng)設(shè)有數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換和跟蹤系統(tǒng)，便于在系統(tǒng)或運(yùn)行方式變化時，實(shí)現(xiàn)無擾切換。四的液調(diào)部分控制油系統(tǒng)分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、危急遮斷及供油系統(tǒng)。(一)高壓主汽門和高壓調(diào)節(jié)汽閥的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、工作原理(一)高壓主汽門和高壓調(diào)節(jié)汽閥的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)2電液轉(zhuǎn)換器(一)高

14、壓主汽門和高壓調(diào)節(jié)汽閥的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)2電液轉(zhuǎn)換器2電液轉(zhuǎn)換器電液轉(zhuǎn)換器就是把汽輪機(jī)的電壓信號轉(zhuǎn)換位油動機(jī)的液壓信號控制油動機(jī)的行程，從而調(diào)整調(diào)節(jié)氣門的開度改變汽輪機(jī)的進(jìn)氣量調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。2電液轉(zhuǎn)換器(二)中壓主汽門的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）沒有控制功能，無電液轉(zhuǎn)換器及伺服放大器。（2）增加了一個電磁閥，用于遙控關(guān)閉閥門及定期閥桿試驗(yàn)。（3）設(shè)置有節(jié)流孔板，保證快速關(guān)閉。（4）以限位開關(guān)取代LVDT。（5）中壓主汽門設(shè)置有危急遮斷導(dǎo)向閥。（6）機(jī)組掛閘后，便可建立油壓。(三)中壓調(diào)節(jié)汽閥的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)(四)危急遮斷系統(tǒng)作用：為了防止汽輪機(jī)在運(yùn)行中因部分設(shè)備工作失?？赡軐?dǎo)致的汽輪機(jī)發(fā)生重大損傷事故，

15、在機(jī)組上裝有危急遮斷系統(tǒng)。危急遮斷系統(tǒng)監(jiān)視汽機(jī)的某些運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超過其運(yùn)行限制值時，該系統(tǒng)就送出遮斷信號關(guān)閉全部汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)汽閥門。分類：電磁閥及機(jī)械遮斷系統(tǒng)。(四)危急遮斷系統(tǒng)1、電磁閥遮斷系統(tǒng)超速防護(hù)系統(tǒng)（）：動作時只關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽門，不關(guān)閉主汽門，汽輪機(jī)不停機(jī)。自動停機(jī)跳閘系統(tǒng)（）：動作時關(guān)閉所有汽門，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)緊急停機(jī)。(四)危急遮斷系統(tǒng)1、電磁閥遮斷系統(tǒng)自動停機(jī)跳閘電磁閥(20/AST, 4個)該四個(AST)電磁閥受ETS的控制。在正常運(yùn)行時，它們是被通電勵磁關(guān)閉，從而封閉了自動停機(jī)危急遮斷CAST)母管上的抗燃油泄油通道，使所有蒸汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞下腔的油壓能夠建立起來

16、。當(dāng)電磁閥失電打開，則總管泄油，導(dǎo)致所有汽閥關(guān)閉而使汽機(jī)停機(jī)。電磁閥C 201AS下)是組成串并聯(lián)布置，這樣就有多重的保護(hù)性。前后二個通道中只需各有一只電磁閥打開，CAST)安全油便迅速泄去，所有閥門在操縱座彈簧力作用下迅速關(guān)閉。同時也提高了可靠性，四只AS丁電磁閥中任意一只損壞或拒動作均不會引起誤跳機(jī)。(四)危急遮斷系統(tǒng)1、電磁閥遮斷系統(tǒng)(2) 超速防護(hù)電磁閥(20/, 個)OPC電磁閥是超速保護(hù)控制電磁閥，它們是受控制器的OPC部分所控制。該二個電磁閥是并聯(lián)布置，正常運(yùn)行時，該二個電磁閥不帶電常閉，這樣就封閉了OPC總管油液的泄放通道，使調(diào)節(jié)汽閥和再熱調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞下腔能夠建立起油

17、壓，一旦OPC控制板動作，例如轉(zhuǎn)速達(dá)103%額定轉(zhuǎn)速時，該二個電磁閥就被勵磁(通電)打開，使OPC母管油液泄放。這樣，相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥就快速開啟，使調(diào)節(jié)汽閥和再熱調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉。1、電磁閥遮斷系統(tǒng)() 單向閥(逆止閥)二個單向閥安裝在自動停機(jī)危急遮斷(AST)油路和超速保護(hù)控制(OPC)油路之間，當(dāng)OPC電磁閥通電打開，單向閥維持AST的油壓，使主汽門和再熱主汽門保持全開。當(dāng)轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速，OPC電磁閥失電關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥和再熱調(diào)節(jié)閥重新打開，從而由調(diào)節(jié)汽閥來控制轉(zhuǎn)速，使機(jī)組維持在額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)AST電磁閥動作，AST油路油壓下跌，OPC油路通過兩個單向閥，油壓也下跌，將關(guān)閉所有的進(jìn)汽閥而停機(jī)。隔膜閥。通過潤滑油作為低壓安全油來控制高壓安全油，動作原理是就是有機(jī)械手動打閘按鈕，當(dāng)按下時將潤滑油低壓安全油泄掉，然后隔膜閥開啟式AST安全油泄掉，或者是三期有機(jī)械超速保護(hù)，當(dāng)機(jī)械超速保護(hù)動作時，飛錘飛出將機(jī)械危急遮斷器打開同樣將潤滑油低壓安全油泄掉，然后隔膜閥打開使A5下安全油泄掉。1、電磁閥遮斷系統(tǒng)(4) 隔膜閥通過潤滑油作為低壓安全油來控制高壓安全油，動作原理是就是有機(jī)械手動打閘按鈕，當(dāng)按下時將潤滑油低壓安全油泄掉，然后隔膜閥開啟式AST安全油泄掉，或者是三期有機(jī)械超速保護(hù)，當(dāng)機(jī)械超速保護(hù)動作時，飛錘飛出將機(jī)械危急遮斷器打開同樣將潤滑油低壓安全油泄掉，然后隔膜閥打開使A