汽轮机DEH调节系统简介
四、汽轮机DEH调节系统简介' E8 Q2 J1 Z- E" \
调节系统的发展大致经过了以下几个阶段：机械式调速器调节系统，液压式调速器调节系统，模拟式功频电液调节系统(AEH)，数字式功频电液调节系统(DEH)。目前大机组上广泛采用了DEH调节系统。
（一）DEH调节系统的原理( J5 _5 k9 h0 W5 o8 v
DEH调节的原理方框图如图3.5.4所示，该系统与AEH系统的主要区别是用数字计算机代替原有的调节器。 c `; r; y6 l$ {/ ]; B
数字计算机又称为中央处理单元，调节算法程序预先编好存于计算机中，当转速、功率和给定信号输入计算机时，计算机按程序计算结果输出信号，经过处理后控制调节汽门。采样器是将实测的功率和转速模拟量信号输入模／数转换器(A／D)。模／数转换器用来将模拟量转换成数字量；数／模转换器(D／A)是将数字量转换成模拟量。电液伺服阀即电液转换器，用来将电气信号转换成油压信号，以驱动油动机。, M' d) p5 }* L8 t 由方框图可见，转速和功率信号形成两个反馈回路，当外界负荷变化时，汽轮机转速变化，频率采样器产生的模拟电压信号通过模数转换器转换成数字量，转速变化的数字量输入计算机，计算机输出计算结果，经过数模转换器输出模拟量，此信号再输入电液伺服阀，从而控制阀门开度，使汽轮机功率相应改变。同理，功率变化信号也经过采样器和模数转换器，其数字量输入计算机，将此信号与转速相应信号比较，当转速和功率两个信号的变化值相互抵销时，调节系统动作结束。这就是DEH的简单调节原理。7 l) {" D# n" }- `, f8 c) J: \. Z （二）DEH系统的组成# Y8 u* U0 X S/ N
国产引进型300MW汽轮机调节系统采用的是DEHⅢ型控制系统。
如图3.5.5(请点击）为简化的DEH及其附属系统方框图。它由DEH控制器、DEH操作系统、DEH液压控制系统和危急跳闸系统四大部分组成，它将汽轮机的调节、保护和油系统联结成一个整体。
1. DEH控制器4 z2 T4 k$ W3 X1 w; s; A/ ?
DEH控制器是由数字系统和模拟系统组成的混合系统。数字系统主要包括数字计算机及其软件；模拟系统主要包括数／模转换器、阀门伺服回路的电气接口、手动操作后备系统和超速保护控制器等。
DEH控制器设有两台基本计算机A和B，A、B计算机内部配置完全相同，一旦A机出现故障，便可无扰动地自动切向B机。另设一台C计算机，用于汽轮机自启停控制(ATC)。
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数字计算机接受汽轮机的作为转速与负荷控制的三个反馈信号：转速、发电机输出功率以及调节级压力，此外还有反映机组运行状态的其它信息。数字计算机将以上输入信号进行运算后发出指令，通过模拟系统设置模拟量的阀位信号，经电液转换后控制主汽门和调节汽门的EH液压执行机构，使阀门达到指令所要求的开度。
2. DEH操作系统# b8 g$ }9 E; C+ M) t' ~
操作系统是操作人员对机组的控制中心，主要包括DEH操作盘、信号指示盘、屏幕显示器(CRT)及打印机等。
DEH操作盘的作用是操作人员向DEH传递指令。运行人员通过操作盘上的键和按扭向控制系统输入信息，以改变运行状态和给定值，并按所要求的速率改变转速和负荷，控制进汽阀的开度。( C( I" }4 o0 @. d1 M5 j
显示盘装有各种表计和指示灯，为运行人员提供各种直观指示，如各进汽阀门的状态和阀门位置；汽轮发电机组的转速和功率；控制系统的状态；系统中关键量的报警和灯光指
示。7 w1 _; ^, K5 O1 U, |( C
屏幕显示器是通过屏幕向操作人员显示各种运行参数、运行曲线、运行趋势和运行故障等画面，为操作人员提供运行指导。. H4 k6 W1 X& @7 k2 Z- K4 z* V& q- A6 p
3. EH液压控制系统& [5 M& j* B; M2 }9 k x/ `
EH液压控制系统是以抗燃油为动力，驱动进汽阀门开度的装置系统，它由液压执行机构和EH供油系统两大部分组成。
液压执行机构是由各进汽阀门的油动机、电液伺服阀和溢流阀等组成。300MW机组共有十二个进汽阀门，其中有两个高压主汽门、六个高压调节汽门、两个中压主汽门和两个中压调节汽门。每个进汽阀均配有一套相应的液压执行机构。液压执行机构接受DEH控制器输出的模拟量阀位信号，经电液伺服阀将阀位的电气信号转换成油压信号，驱动油动机使阀门达到所要求的开度。
EH供油系统的作用是向油动机提供高压油。油采用的是磷酸脂抗燃油，EH供油系统的主要设备有EH油箱、高压油泵、过滤器、冷油器和蓄能器等。( |. N4 `3 I4 u& G8 i M 4. 危急跳闸系统(ETS)& s5 [5 C" s0 C" ~ v7 u- _
ETS控制系统是汽轮机的保护装置，该系统主要由六个电磁阀组成。其中四个电磁阀是自动停机跳闸(AST)电磁阀，其作用是当汽轮机转速超过额定转速的110％时、或轴向位移过大、EH油压过低、润滑油压过低时该电磁阀动作关闭所有的主汽门和调节汽门；另两个电磁阀是超速防护(OPC)电磁阀，其作用是当汽轮机转速，大于103％额定转速时，OPC 电磁阀动作，暂时关闭高、中压调节汽门，起到超速防护的作用。, t' E* {' i8 @; z. Q7 u. l$ V( A
（三）、DEH的操作方式和运行方式
1. DEH的操作方式
DEH的操作方式分为三种:8 x, C. ^) {4 p; l
1.1操作员自动
自动汽轮机控制和手动。# P" t/ h8 s! b4 I& Z5 S& @
这是DEH操作系统的基本操作方式，也是制造厂所推荐的运行操作方式。在此方式下，运行人员在启动时根据CRT给出的运行指导，在操作盘上人工设定某个目标转速及升速率，机组将自动地按要求升至目标转速。升速至2900r／min时，按下相应的键，自动进行由主汽门切换成调节汽门控制。并网后，人工输入相应的目标负荷及升负荷率，汽轮机自动按要求达到目标负荷。在每个阶段完成后，操作人员只要通过操作盘上的按键，就能完成下一阶段的动作。
1.2 自动汽轮机控制(ATC) $ x. s# o7 e% s( ^
这是最高级的一种运行操作方式，当投入ATC运行时，机组处于自动运行状态。它与操作员自动方式相比较，其不同点是目标转速和升速率、目标负荷和升负荷率不是由操作员来指令，而是控制系统根据高、中压转子应力计算的结果自动给出升速率和升负荷率，并且各阶段的目标值也是按顺序自动给出。对于机组的冷、热态启动，是根据中压转子及第一级处金属温度是否大于121℃来自动确定，对各轴承的振动、温度、真空也是自动地予以处理，使其不超过越限值。在ATC运行时，对必要的信息可以定时显示和打印。
1.3 手动
在系统中A、B两台计算机均发生故障，或运行人员需要时，控制系统可以自动或人工转换为手动操作，手动方式作为自动方式的备用。
2. DEH的运行方式9 i7 }3 x" V6 a; K2 |6 @ j
DEH能适应电厂的下列运行方式：9 f7 q- F# k- D8 I! n
2.1炉跟机运行方式
即负荷变化时，首先调节汽轮机调节汽门，使汽轮机输出功率与外界负荷一致，锅炉随着汽压的变化再改变燃料量、风量和给水量。
2.2机跟炉运行方式4 z4 y1 ]7 d( D4 C; Z2 U) M' v! \
即负荷变化时，首先改变燃料量、风量和给水量，待蒸汽量、主汽压力变化后再改变调节汽门开度，以使汽轮机输出功率与外界负荷一致。
2.3协调控制运行方式
在外界负荷变化时，通过机、炉的主控制器对锅炉和汽轮机同时发出负荷控制命令，在改变锅炉燃料量和风量的同时也改变汽轮机的进汽量。x8 l. ^ _7 g- S' B
2.4既可定压运行，也可滑压运行9 U' E- U2 ^- x4 G
滑压运行时，在18％～81％额定负荷之间四个高压调节汽门全开。7 |3 m% I, v& c" _$ Z w9 b) A. R
（四）、DEH的功能
DEH调节系统总体上有四方面功能：汽轮机自动调节；汽轮机启停和运行中的监视；汽轮机超速保护；汽轮机的自启停。8 A2 Q) a4 ]* _1 H% c, m1 [) d
1.汽轮机自动调节功能
(1)系统设置有转速控制回路和负荷控制回路，转速控制精度可达2r／min，功率控制精度可达2MW(在参数稳定的条件下)。
(2)启动过程中能自动迅速通过临界转速；达到切换转速时，自动主汽门可以自动切换到调节汽门；达到额定转速时，能自动同期并网。9 ~1 \5 `0 g+ J/ x, z
(3)系统具有阀门管理功能。六个调节汽门的调节方法有单阀控制(节流调节)和顺序阀控制(喷嘴调节)两种，两种调节方法可以进行互换。启动时或带尖峰负荷时采用单阀控制；带基本负荷时采用顺序阀控制。
(4)阀门试验功能。运行中操作人员按下阀门试验键，能自动对主汽门和调节汽门进行全行程的开关试验，以防止运行中发生卡涩。1 }! A; O* p8 e
(5)主汽压力控制功能(TPC)。如果主汽压力低于给定值时，DEH系统就会按规定的速度降低负荷给定值，使调节汽门关小，直至主汽压力上升到给定值。" d- O+ f- v5 p; @! ` 2.汽轮机启停和运行中的监视功能7 H; h0 {3 W# l) s
(1)工况监视。通过CRT画面显示机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势、故障报警点等；通过操作按钮指示灯，标明操作人员进行的操作是否有效；又通过状态指示灯反映DEH装置工作情况及汽轮机运行工作状态。通过这些显示，使操作人员了解运行状况，并提供操作指导。0 [8 l6 ^% c* d. E8 c1 q# ~
(2)越限报警。监视系统定期对轴振、温度状态等易变量及设备状态进行扫描监视，当重要参数越限时，发出报警信号。3 ~$ {+ }" l+ R G- a
(3)自动故障记录，追忆打印。正常运行时，系统每隔一秒记录20个有关机组运行状态的参数。发生故障后，自动将故障前后一分钟内记录的数据全部打印出来，同时还拷贝当时运行参数趋势曲线画面，为分析事故起因提供依据。
3.汽轮机超速保护功能% J8 G2 U$ P$ h( k; o/ }( e
为防止超速引起汽轮机的损坏，系统配备了三种保护功能：甩全负荷保护；甩部分负荷保护；超速保护。
(1)甩全负荷保护。当汽轮机运行时，如发生油开关跳闸，保护系统迅速将调节汽门关闭，延迟一段时间后再开启调节汽门，维持汽轮机空转，保证汽轮机能迅速重新并网。4 I; y3 W% {8 \* I- l& v
(2)甩部分负荷保护。当电网中某一相发生接地故障，引起发电机功率突降，从而使得汽轮机实发功率和发电机功率不匹配，这时为了维持电网地稳定性，保护电网系统，迅速将
中压调节汽门快关一下，然后再开启，维持正常运行。, s2 p$ G( j1 E: [6 V
（3）超速保护。包括103%超速保护和110%超速保护。103%超速保护是指汽轮机转速超过额定转速3%时，迅速将高、中压调节汽门关闭，转速下降后再开启；110%超速保护是指汽轮机转速超过额定转速10%时，将所有主汽门和调节汽门关闭，进行紧急停机，避免汽轮机损坏。( n- t1 O4 ^% n4 \/ j0 F
4.汽轮机自启停（ATC）功能
汽轮机自启停的目的是为了简化操作，减少误操作，同时尽可能降低启停机过程的热应力，保证机组安全。8 q% L% `: L! I1 p; _
在ATC启动时，操作员通过一个单独的按钮就能使汽轮机从盘车转速升高到同步转速，在升速期间，升速率将由实际转子应力和预计转子应力所控制。如果需暖机，将通过暖机时间的计算，自动完成暖机过程。如果出现任何输入值超过报警极限，将保持转速不变。( Z8 Y$ _8 s; i) |. D# b9 j
汽轮机控制系统 包括汽轮机的调节系统、监测保护系统、自动起停和功率给定控制系统。控制系统的容和复杂程度依机组的用途和容量大小而不同。各种控制功能都是通过信号的测量、综合和放大，最后由执行机构操纵主汽阀和调节阀来完成的。现代汽轮机的测量、综合和放大元件有机械式、液压式、电气式和电子式等多种，执行机构则都采用液压式。 调节系统用来保证机组具有高品质的输出，以满足使用的要求。常用的有转速调节、压力调节和流量调节3种。①转速调节：任何用途的汽轮机对工作转速都有一定的要求，所以都装有调速器。早期使用的是机械式飞锤式离心调速器，它借助于重锤绕轴旋转产生的离心力使弹簧变形而把转速信号转换成位移。这种调速器工作转速围窄，而且需要通过减速装置传动，但工作可靠。20世纪50年代初出现了由主轴直接传动的机械式高速离心调速器，由重锤产生的离心力使钢带受力变形而形成位移输出。图 1 [液压式调速器]为两种常用的液压式调速器的
工作原理图[液压式调速器]，汽轮机转子直接带动信号泵(图1a[液压式调速 器])或旋转阻尼（图1b[液压式调
速器]），泵或旋转阻尼出口的油压正比于转速的平方，油压作用于转换器的活塞或波纹管而形成位移输出。②压力调节：用于供热式汽轮机。常用的是波纹管调压器（图 2 [波纹管调压 器]）。调节压力时作为信号的压力作用于波纹管，使之与弹簧一起受压变形而形成位移输出。③流量调节：用于驱动高炉鼓风机等流体机械的变速汽轮机。流量信号通常用孔板两侧的压力差(1-2)来测得。图3 [压差
调节器]是流量调节常用压差调节器波纹管与弹簧一起受压变形而将压力差信号转换成位移输出。 汽轮机除极小功率者外都采用间接调节，即调节器的输出经由油动机（即滑阀与油缸）放大后去推动调节阀。通常采用的是机械式（采用机械和液压元件）调节系统。而电液式（液压元件与电气、电子器件混用）调节系统则用于要求较高的多变量复合系统和自动化水平高、调节品质严的现代大型汽轮机。70年代以前，不论机械式或电液式调节系统，所用信息全是模拟量；后来不少机组开始使用数字量信息，采用数字式电液调节系统。 汽轮机调节系统是一种反馈控制系统，是按自动控制理论进行系统动态分析和设计的。发电用汽轮机的调节工业和居民用电都要求频率恒定，因此发电用汽轮机的调节任务是使汽轮机在任何运行工况下保持转速基本不变。在图 4 [机械式调速系
2 高压抗燃油EH系统 2.1 供油系统 EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置及油管路系统组成。 2.1.1 供油装置（见图1） 供油装置的主要功能是提供控制部分所需要的液压油及压力，同时保持液压油的正常理化特性和运行特性。它由油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器。EH端子箱和一些对油压、油温、油位的报警、指示和控制的标准设备以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统所组成。 供油装置的电源要求： 两台主油泵为30KW、380VAC、50HZ三相 一台滤油泵为1KW、380VAC、50Hz、三相 一台冷却油泵为2KW、380VAC、50HZ、三相 一级电加热器为5KW、220VAC、50Hz、单相 2.1.1.1工作原理 由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行机构和危急遮断系统。 泵输出压力可在0－21MPa之间任意设置。本系统允许正常工作压力设置在11.0～15.0MPa，本系统额定工作压力为14.5MPa。 油泵启动后，油泵以全流量约85 L/min向系统供油，同时也给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5MPa时，高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时，泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油量时，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14.5MPa。当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将参与供油。 溢流阀在高压油母管压力达到17±0.2MPa时动作，起到过压保护作用。 各执行机构的回油通过压力回油管先经过3微米回油滤油器，然后通过冷油器回至油箱。 高压母管上压力开关 63/MP以及 63/HP、63/LP能为自动启动备用油泵和对油压偏离正常值时进行报警提供信号。冷油器回水口管道装有电磁水阀，油箱内也装有油温测点的位置孔及提供油作报警和遮断油泵的油压信号，油位指示器按放在油箱的侧面。 2.1.1.2供油装置的主要部件： 2.1.1.2.1油箱 设计成能容纳 900升液压油的油箱（该油箱的容量设计满足1台大机和2台 50％给水泵小机的正常控制用油）。考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用，设计中油管路全部采用不锈钢材料，其他部件尽可能采用不锈钢材料。 油箱板上有液位开关（油位报警和遮断信号）、磁性滤油器、空气滤清器、控制块组件等液压元件。另外，油箱的底部安装有一个加热器，在油温低于20℃时应给加热器通电，提高EH油温。 2.1.1.2.2油泵 考虑系统工作的稳定性和特殊性，本系统采用进口高压变量柱塞泵，并采用双泵并联工作系统，当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性，二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。 2.1.1.2.3控制块（参见图2） 控制块安装在油箱顶部，它加工成能安装下列部件：
汽轮机液压调节系统 目录 第一章系统介绍 第二章 EH系统 第一节概述 第二节主要技术参数 第三节供油系统 第四节执行机构 第五节危急遮断系统 第六节检修工艺 第七节EH系统的故障及处理 第三章主汽阀和调速汽阀第一节概述 第二节高压主汽阀 第三节高压调节汽阀 第四节中压主汽阀 第五节中压调节阀 第六节故障及处理方法 第四章保安系统 第一节保安系统 第二节危急遮断器 第三节危急遮断油门 第四节手动停机解脱阀 第五节注油压出试验
第一章系统介绍 一、要求 汽轮机运行对调节系统的要求是：当外部系统负荷不变时，保持供电的频率不变；当外部系统负荷变化时，迅速改变汽轮机组的功率，使其与系统的变化相适应，维持供电频率在允许范围内变化（一次调频）；当供电频率超出或将要超出允许变化范围时，应能将其调整至变化范围之内（二次调频）；当机组甩负荷时，保证机组动态转速不超过最大允许值（3300）；能适应机组各种启动、停机工况，并在设备故障时限制机组的负荷。 1、机组启动特点及对调节的要求 机组启动采用中压缸冲转启动方式，当机组负荷达到额定功率的20时，中压调节阀的开度为100，当机组负荷大于额定功率的20时，中压调节阀保持全开状态。当负荷达到额定功率的15时，高压缸调节阀开始打开，在三个高压缸调节阀全开时，负荷达到额定功率的35左右，在负荷为额定功率的35-91时，机组滑压运行，高压调节阀保持三个全开；当负荷大于额定功率的91时，机组转入定压运行，第四个调节阀逐渐开大，直至额定负荷。 2、参加调频 为使机组能参加一次调频，在定压运行范围内当供电频率变化时调整调节阀的开度；在滑压运行时，当外系统负荷变化，能调整进汽参数，以使机组功率与外负荷相适应。 为使机组能参加二次调频，调节系统内设置类似同步器的机构，通过它可人为的改变调速汽门的开度或蒸汽压力。 二、组成和功能 电液调节系统由电子调节装置和液压执行机构两部分组成。调节装置根据机组运行状态和外系统负荷变化的要求发出调节信号，经调节、放大，转换成可变的控制电流，送至电动液压放大器，转换成液压控制信号，经过油动机的二次液压放大，控制调节阀的开度。它可以满足启动、调频、负荷调度、甩负荷和停机等各种运行工况。 系统主要组成部件： 1、电动液压放大器（伺服阀） 接收电子调节装置的指令信号，送至液压控制系统，改变调节阀的位置。它由二级放大组成，第一级将控制电流信号放大成液压信号，第二级将由第一级产生的液压信号进一步放大，以便提供移动调节阀所需的作用力。 动作原理 接收电子调节装置的指令信号，送入服阀马达线圈，线圈动作控制进入油动机的油量，改变油动机的行程。 2、油动机 油动机亦称伺服马达，是功频电液调节系统的执行机构。每个进汽阀与各自的
. 汽轮机控制系统（DEH）设计及操作使用说明
上海汽轮机有限公司
300MW机组DEH系统说明书 DEH系统使用的是西屋公司的OVATION型集散控制系统。其先进性在于分散的结构和基于微处理器的控制，这两大特点加上冗余使得系统在具有更强的处理能力的同时提高了可靠性。100MB带宽的高速以太网的高速公路通讯使各个控制器之间相互隔离，又可以通过它来相互联系，可以说是整套系统的一个核心。系统的主要构成包括：工程师站、操作员站、控制器等。 一、DEH系统功能 汽轮机组采用由纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统(DEH)，提供了以下几种运行方式：
?操作员自动控制 ?汽轮机自启动 ?自同期运行 ?DCS远控运行 ?手动控制 通过这几种运行方式，可以实现汽轮机控制的基本功能如转速控制、功率控制、抽汽控制功能。 1．基本控制功能 工程师站和操作员站的画面是主机控制接口，它是用来传递指令给汽轮机和获得运行所需的资料。打开CUSTOM GRAPHIC窗口，运行人员可以用鼠标点击对应的键来调出相应的图像。也可以打开DATA ANALYSIS AND MAINTENANCE窗口，选用OPERATOR STATION PROGRAMS按钮，在OPERATOR STATION PROGRAMS菜单上选用DIAGRAM DISPLAY按钮，在DISPLAY DIAGRAM菜单上选用所需的图号，再按DISPLAY 按钮，就能调出所需的图形。 1.1 基本系统图像所有基本系统图像将机组运行的重要资料提供给运行人员。屏幕分成不同的区域，包括一般信息，页面特定信息。