汽轮机数字电液调节系统

第六章汽轮机数字电液调节系统DEH（digital electric hydraulic control system）即汽轮机数字式电液控制系统，是目前大型电站汽轮机普遍采用的控制装置，它主要完成机组在启停及正常运行过程中对汽轮机转速和功率的控制功能、汽轮机的超速保护功能，以及对汽轮机的进汽和排汽参数、缸温、轴承温度及转速、发电机功率等重要参数的监视。

第一节 汽轮机自动调节系统的发展汽轮机是电厂中的重要设备，在高温高压蒸汽的作用下高速旋转，完成热能到机械能的转换。

汽轮机驱动发电机转动，将机械能转换为电能，电力网将电能输送给各个用户。

为了维持电网频率，要求汽轮机的转速稳定在额定转速附近很小的一个范围内，通常规定此范围为±1.5~3.0r/min。

为了达到此要求，汽轮机必须配备可靠的自动调节系统。

汽轮机自动调节系统的发展经历了以下几个阶段：一、机械液压式调节系统（MHC）纯液压式（同步器、伺服马达、油动滑阀）早期的汽轮机调节系统是由离心飞锤、杠杆、凸轮等机械部件和错油门、油动机等液压部件构成的, 称为机械液压式调节系统 (mechanical hydraulic control, MHC), 简称液调。

这种系统的控制器是由机械元件组成的, 执行器是由液压元件组成的。

由汽轮机原理知道，MHC仅具有窄范围的闭环转速调节功能和超速跳闸功能, 其转速—功率静态特性是固定的, 运行中不能加以调节。

但是由于它的可靠性高, 并且能满足机组运行的基本要求, 所以至今仍在使用。

精度差二、电气液压式调节系统（EHC）电液并存（相互跟踪不便、振荡）随着机组单机容量的增大和中间再热机组的出现, 单元制运行方式的普遍采用以及电网自动化水平的提高, 对汽轮机调节系统提出了更高的要求, 仅依靠机械液压式调节系统已不能完成控制任务。

这时产生了电气液压式调节系统 (electric hydraulic control, EHC), 简称电液调节。

汽轮机数字电液控制系统本文档是关于汽轮机数字电液控制系统的详细说明和操作指南。

本文档将从介绍数字电液控制系统的基本原理开始，然后逐步介绍系统的组成、工作流程、操作方法以及故障排除等内容。

希望本文档能够对用户正确使用和维护数字电液控制系统提供帮助。

请阅读本文档前，请务必仔细阅读以下内容：⒈数字电液控制系统基本原理⑴数字电液控制系统的定义⑵传统液压控制系统与数字电液控制系统的区别⑶数字电液控制系统的工作原理⒉数字电液控制系统的组成⑴主控制器⑵传感器⑶执行器⑷液压元件⒊数字电液控制系统的工作流程⑴传感器信号采集⑵主控制器信号处理⑶控制指令⑷执行器控制⑸反馈信号处理⒋数字电液控制系统的操作方法⑴系统开机操作⑵参数设置与调整⑶控制模式切换⑷故障报警与处理⒌数字电液控制系统的故障排除⑴常见故障及排除方法⑵故障诊断与修复流程⑶故障记录与分析⒍附件⑴数字电液控制系统操作手册⑵数字电液控制系统维护手册⑶数字电液控制系统技术规范法律名词及注释：- 汽轮机：指利用汽轮机原理进行工作的机器，其中通过燃烧燃料产生高温高压气体，再通过汽轮机的叶轮转动产生动力。

- 数字电液控制系统：指以数字信号进行控制的液压系统，通过数字信号控制液压元件的工作状态。

本文档涉及的附件：- 数字电液控制系统操作手册：详细介绍了如何正确操作和使用数字电液控制系统的手册。

- 数字电液控制系统维护手册：详细介绍了如何进行数字电液控制系统的日常维护和保养。

- 数字电液控制系统技术规范：详细说明了数字电液控制系统的技术要求和性能指标等。

DEH 的基本工作原理DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的和功功率，从而满足电厂供电的要求。

对于供热机组DEH控制还将控制供热压力或流量。

DEH系统设有转速控制回路，电功率控制回路，主汽压控制回路，超速保护等基本控制回路以及同期，调频限制，信号选择，判断等逻辑回路。

DEH系统通过电液伺服阀控制高压阀门，从而达到控制机组转速，功率的目的。

机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增减指令，采集汽轮机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。

机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。

在此回路下，DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二；逻辑处理后，作为转速的反馈信号。

此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服卡。

此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。

升速时操作人员设置目标转速和升速率。

机组并网后，DEH控制系统便切到功率控制回路，汽机转速作为一次调频信号参与控制。

在此回路下有两种调节方式：（1）阀位控制方式（功率反馈不投入。

,）：在这种情况下负荷设定是由操作员设定百分比进行控制。

设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后输出控制信号到电液伺服阀从而控制阀门开度，以满足要求的阀门开度。

在这种方式下功率是以阀门开度作为内部反馈的，在实际运行时可能有误差，但这种方式对阀门特性没有高的要求(2)功率反馈方式：这种情况下，负荷回路调节器起作用。

DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，满足要求的功率。

.什么是DEHDEH( Digital Electric-Hydraulic Control)汽轮机数字电液调节系统2.什么是ETSETS（Emergency Trip System）, 汽轮机紧急跳闸系统3.什么是TSITSI（Turbine Supervisory Instrumentation System），汽轮机仪表监测系统4.DEH的主要功能是什么DEH的主要功能是由操作员通过LCD、键盘、鼠标等人机接口控制汽轮机冲转、升速、并网、带负荷、抽汽。

5.ETS的主要功能是什么用来监测对机组安全有重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，实现紧急停机。

6.TSI的主要功能是什么在汽轮机盘车、启动、运行、超速试验以及停机过程中可以连续显示和记录汽轮机转子和汽缸机械状态参数、并在超出预置的危险值时发出停机信号7.液压调节系统的特点液压调节系统仅为比例调节，自整性不够，调节精度低，反应速度慢，超调量大，运行时的工作特性固定，调节品质差，但由于它的工作可靠性高而且能满足运行调节的基本要求，至今仍有一定的实用价值。

8.电液调节系统的特点数字电液控制系统（DEH）以数字计算机技术为基础，采用比例积分及微分（PID）调节器，调节精确度高，系统的过调量下降，稳定性增强，过程时间缩短，系统静态和动态性能都得到很大的改善。

DEH调节系统逐渐取代液压调节系统和模拟电调系统成为机组调节系统的主流。

9.电液调节系统的适用范围DEH目前能够适用于蒸汽燃气联合循环、纯凝、单抽、双抽、背压、抽背、补汽类型的机组，涵盖了目前国内常用的所有机组类型。

10.转速不等率：3～6％连续可调当汽轮机单机运行时，空负荷(N=0)转速n1与满负荷(N=N0)转速n2之差与额定转速n0比值的百分数称为调节系统的转速不等率(或称不均匀度，速度变动率等)，以符号δ表示，即一般δ的范围为3～6%，常用的为4.5～5.5%。

汽轮机数字电液调节系统DEH近年来随着计算机技术的发展及用户对自动化要求的不断提高，中小汽轮机（特别是抽汽机组及联合循环机组）也陆续开始应用数字电液控制系统。

中小汽轮机以供热机组为主，从控制系统角度讲即调节系统为多变量控制系统，采用液压调节系统其控制品质不高，例如热电负荷调节产生耦合，自整性不够，调节系统仅为比例调节，调节精度不高，超调量大，调节时间过长，高低压油动机不同步等，且调节参数制造厂内一经整定后，现场很难改变，这在抽汽汽轮机中尤为突出，用户运行使用难度大；全液压调节机组由于只能实现比例调节，同时同步器调节范围有限（一般96%-106%），在高压机组（50MW以内9MPa进汽参数）常出现滑参数启动整定的调节参数不能满足额定初终参数下运行需要，例如表现为加不满负荷或减不完负荷。

与传统的液压控制系统相比，数字电液控制系统由于使用数字计算机技术为基础作为调节器来实现回路变量调节和系统静态自整等，控制规律及参数（如解藕系数等）用软件实现，精确度高，能够实现完全静态自整，采用比例积分及微分（PID）调节器，使系统静态和动态性能都得到很大的改善，使得系统的过调量下降，稳定性增强，过程时间缩短。

DEH-NTK汽轮机控制系统，由计算机控制部分和EH液压执行机构组成。

DEH-NTK控制系统包括数据采集（DAS）、数字电液调节系统（DEH）、汽机跳闸保护系统（ETS）和汽轮机安全检测系统（TSI）,采用以CRT为中心的操作和控制方式。

DEH-NTK控制系统设置有完善的系统引导，操作员站上电后，系统无需运行人员干预即可正常启动至控制画面,由于对系统所有热键都进行了可靠的屏蔽，因此，不应进行任何使系统退出的尝试。

DEH-NTK系统结构组成主要包括冗余电源、二对控制器DPU、I/O卡件（AI卡件，PI 卡件,AO卡件，DI卡件，DO卡件，后备手操盘）、端子板（伺服放大，超速保护，振动，差胀，轴向位移，OPC等）、一台操作员站（包括打印机）。

汽轮机TSI、DEH、ETS系统介绍汽轮机TSI、DEH、ETS系统介绍1.汽轮机TSI系统介绍1.1 TSI系统概述汽轮机TSI（Turbine Supervisory Instrumentation）系统是用于监测和控制汽轮机运行状态的关键系统。

它通过实时监测和分析多个关键参数，提供对汽轮机性能、可靠性和安全性的综合评估。

1.2 TSI系统功能TSI系统具有以下功能：- 监测和显示汽轮机的关键参数，如转速、温度、压力等。

- 进行故障诊断和报警，提供对可能的故障情况进行实时预警。

- 控制汽轮机的运行状态，在必要时进行自动调节和保护处理。

2.DEH系统介绍2.1 DEH系统概述DEH系统（Digital Electro-Hydraulic Control System）是一种数字电液控制系统，用于控制汽轮机的调节和保护。

它通过电子和液压技术的结合，实现对汽轮机的精确调节和可靠保护。

2.2 DEH系统功能DEH系统具有以下功能：- 实现对汽轮机负荷的自动调节，保持稳定的负荷输出。

- 监测和控制汽轮机的转速、压力等参数，确保汽轮机的安全运行。

- 实时诊断和记录汽轮机的工况数据，用于分析和故障排除。

3.ETS系统介绍3.1 ETS系统概述ETS系统（Emergency Trip System）是一种紧急停机系统，用于保护汽轮机在可能发生危险情况时的快速停机。

3.2 ETS系统功能ETS系统具有以下功能：- 在检测到危险情况（如高温、高压等）时，迅速切断汽轮机的供电和燃料供应，使其停机。

- 提供对汽轮机停机过程的监测和报警功能，确保停机过程的安全和可靠性。

- 可选装备自动复位功能，使系统在危险消失后能够自动恢复到正常运行状态。

附件：本文档附带以下资料：- 汽轮机TSI系统的技术规范书- DEH系统的操作手册- ETS系统的安装和维护指南法律名词及注释：- TSI：Turbine Supervisory Instrumentation，汽轮机监控仪表系统。

汽轮机数字电液调节系统（DEH）概述及优化分析摘要：本文主要阐述了电厂汽轮机汽轮机数字电液调节系统（DEH）的控制逻辑和功能的简要概述，以及对汽轮机数字电液调节（DEH）在现场实际应用经验改造和优化。

关键词：汽轮机；控制方式；调节优化1 引言我公司汽轮发电机组是由哈尔滨汽轮机厂提供。

系统采用上海新华公司的汽轮机控制，采用XDC800软件作为操作员站的平台，同 DCS 系统为一体化，DEH做为 DCS 的子画面组，有利于运行人员的操作和检修人员的维护。

运行人员通过操作员站（OPU）实现汽轮机数字电液调节系统（DEH）的控制。

根据电厂运行人员习惯以及本汽机的特点，设计了如下控制和监视画面，包括总图、阀门方式选择、负荷控制、超速试验、阀门试验、转速控制等，不仅为运行人员提供了监视和操作手段，还可以直接调取已经做好的趋势组来分析问题。

2 DEH系统概述汽轮机岛控制系统涵盖汽轮机及其辅助设备控制系统DEH、MEH、BETS，系统的设计初衷是DEH、MEH、ETS采用一体化设计，采用一致的系统软件和相同的硬件，各个系统硬件模块、端子、电缆、电源、XCU相互通用，可互相替换；由统一的操作员站对各对象系统进行操作、显示、报警；由统一的工程师站（ENG）对各控制系统进行管理、维护。

我们新华的系统不包含ETS系统。

在Windows 软件平台上，各控制系统联网，数据及资源共享。

上海新华公司的汽轮机岛控制系统采用XDC800，在工程师站（ENG）可对各控制流程、算法块进行组态，使各控制系统均能适应不同的电厂要求；与此同时，用户可在工程师站（ENG）、操作员（OPU）站以图形的方式实时地观察到控制的算法逻辑图，方便用户观察控制逻辑，实现了软件、硬件的一体化。

3 DEH控制主要功能介绍（1）超速保护试验当汽轮发电机组并网并进行暖机一段时间后，解列进行超速保护试验。

在DEH控制下，可以分别进行103%，110%，以及机械危急遮断超速试验DEH做超速试验时，目标值和升速率由运行人员设定在正常转速控制时，DEH转速给定值最高为3050rpm，选择不同的超速试验DEH给定值限制自动改变：103％、110％、112％，做超速试验时DEH自动屏蔽低定值的保护项，如：选中110％试验时自动屏蔽103％保护做机械超速试验时，当转速到设定值就地未动作时，DEH自动TRIP。

DEH系统的作用、功能及组成一、DEH的作用DEH全称为数字式功频电液调节系统。

它将现场的模拟信号转化成数字信号，通过计算机的运算，完成对汽轮机的启动、监视、保护和运行。

二、DEH的功能1、操作方式的选择。

（1）手动方式。

配备手操盘，计算机发生故障或其它特殊情况下（如炉熄火，快减负荷），可满足手动升降负荷的要求。

实现汽轮机组启动操作方式和运行方式的选择。

（2）操作员自动（OA）。

启动时必须采用的方式，可实现机组的冲转、升速、暖机、并网、带负荷的整个阶段。

（3）汽轮机程序启动（A TC）。

实现机组从启动到运行的全部自动化管理。

2、启动方式的选择。

可实现高、中压缸联合启动或中压缸启动（300MW机组）。

3、运行方式的选择。

机跟炉、炉跟机、协调等。

4、阀门管理。

可实现“单阀”或“多阀”运行。

并可实现无扰切换。

5、超速保护功能(OPC)。

主要由103％超速保护及甩负荷预测功能。

当转速超过停机值（110%额定转速）时，发出跳机信号，迅速关闭所有主汽门和调门。

6、阀门试验功能。

可在线进行主汽门、调门的全行程关闭试验或松动试验。

三、DEH系统的组成1、计算机控制部分（1）M MI站。

人机接口。

（2）D EH控制柜。

DPU分布式控制单元；卡件；端子柜。

DEH组成示意图2、液压控制部分（1）E H高压抗燃油控制系统。

抗燃油泵。

提供高压抗燃油，并由它来驱动伺服执行机构。

还包括：再生装置，滤油装置和冷却装置。

功能：提供压力油。

（2）控制汽轮机运行执行系统。

伺服阀，卸荷阀、逆止阀等组成。

将DEH来的指令电信号，转变为液压信号，最终改变调门的开度。

（3）保护系统。

OPC电磁阀，隔膜阀，AST电磁阀组成。

属保护机构。

当设备的参数达到限定值时（轴向位移、高压差胀、真空等），或关闭主汽门、调门。

四、DEH的优点1、精度高，速度快，延迟性小（迟缓率＜0.06％（原来0.6％），油动机快关时间＜0.2S（部颁规定0.5S）。

（迟缓率：单机运行从空负荷到额定负荷，汽轮机的转速n2由降至n1，该转速的变化值与额定转速之比的百分数δ）。