600MW机组汽机主保护

东汽600MW汽轮机DEH系统功能分析优化汽轮机数字式电液控制系统（DEH）是大型火电机组重要的控制和保护系统。

DEH运行中出现的问题直接关系到大型火电机组安全稳定运行。

东汽600MW汽轮机在运行中曾出现并网时逆功率动作、升速时转速飞升和电源切换OPC动作的问题。

本文针对这三项问题进行具体分析，提出优化方案。

能够解决机组由于负荷抖动引起逆功率动作造成并网延时的问题，能够避免由于转速飞升造成汽轮机损坏的事故，也能够解决ETS直流电源故障导致OPC动作的隐患。

标签：DEH 逆功率转速控制引言汽轮机数字式电液控制系统DEH 是大型火电机组不可或缺的组成部分，是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节控制器。

DEH 系统通过控制汽轮机主汽门和调门的开度，实现对汽轮发电机组的转速、负荷、压力等的控制。

如果DEH 安全可靠性不高，将可能造成汽轮机控制不稳，主保护误动、拒动，导致机组非计划停运，甚至损坏汽轮机部件。

目前投运的大型火电机组DEH 系统多由汽轮机厂家配套提供，由于安全理念和设计思路的不同，部分DEH 存在一定的安全隐患，也曾多次出现功能异常的情况。

一、信息简介大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称“托克托电厂”）三四期发电机组均为600MW直接空冷机组，锅炉为东方锅炉厂制造的亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧、一次中间再热、单炉膛、全钢构架的∏型汽包炉。

锅炉设计压力为19.1MPa，最大连续蒸发量为2070t/h（ECR为1876t/h），额定蒸汽温度为541℃。

汽轮发电机组及其控制系统（DEH）由东方汽轮机厂制造，DCS系统为美国西屋公司OV ATION系统，该系统是集过程控制及企业管理信息技术为一体的融合了当今世界最先进的计算机与通讯技术于一身的典范。

其采用了高速度、高可靠性、高开放性的通讯网络，具有多任务、多数据采集及潜在的控制能力。

二、运行中DEH系统出现的问题1.机组启动并网时发生一次调频动作，机组逆功率跳闸的问题原因分析：机组在并网时，负荷测点发生突变，负荷数值值由0MW瞬时摆动至123MW，DEH侧一次调频投入条件为负荷大于60MW，一次调频自动投入运行，由于在同期并网过程中，机组负荷处于上下摆动过程，机组转速与电网频率存在偏差，造成一次调频动作，汽轮机综合阀位指令减小，在运行人员未能采取措施前，机组逆功率动作，机组跳闸。

600MW国产亚临界机组汽轮机运行规程〔试行〕某某国华台山发电某某公司2002年12月前言本规程依据制造厂说明书、某某资料与部颁规程和标准，结合上级有关反措和公司具体情况编写而成。

本规程和《电气运行规程》、《锅炉辅机规程》、《汽机辅机规程》、《试验规程》配合使用。

在编写此规程中，由于局部技术资料欠缺与机组未经生产调试，其中局部内容尚不完善，有待根据现场执行情况进展完善修改。

本规程由总工程师批准后执行。

如下人员应熟悉本规程：总经理、副总经理、总工程师、副总工程师，生产部室的部长、部长助理，专业专工。

如下人员应掌握并执行本规程：发电部部长、部长助理，值长、运行专业专工，所有运行人员。

编写：目录1.汽轮机设备概述 (1)2.汽轮机设备规X与技术参数 (5)2.1主要技术规X〔THA工况〕 (6) (6)各种工况下抽汽参数值 (8) (9) (9)3.汽轮机主要控制和调节系统 (10)3.1 协调控制CCS…………………………………………………113.1.1CCS的主要功能 (11)3.1.2CCS的运行方式 (11)3.2 数字电液调节系统DEH………………………………………113.2.1 DEH的主要功能 (11)3.2.2 DEH的运行方式选择 (11)3.2.3 DEH的控制方式选择 (11)3.2.4 TSI监视仪表 (12)3.2.5 ETS危急跳闸装置 (13) (13)4.1 超速与跳机保护 (13)4.2 各项联锁保护 (13) (13)5. 汽轮机启动 (13) (13) (14)5.1.1 启动要求 (14)5.1.2 禁启条件…………………………………………………5.1.3 主要控制与调节装置5.3启动前的联锁、保护传动试验…………………………………5.3.1 试验规定……………………………………………………………………………………………………………………………………………5.4 启动前检查准备……………………………………………5.4.1 启动前的检查………………………………………………5.4.2 系统投入……………………………………………………5.5 冷态启动 (高压缸启动不带旁路)…………………………5.5.1 汽轮机冲转前准备…………………………………………5.5.2 汽机冲转条件……………………………………………5.5.3汽机冲车、升速、暖机………………………………………5.6 并网后的检查与操作…………………………………………5.6.1 并网后的检查………………………………………………5.6.2 带初始负荷暖机……………………………………………5.6.3 升负荷操作…………………………………………………5.7 热态启动………………………………………………………5.7.1 启动参数选择………………………………………………………………………………………………5.7.6 发电机并网与带负荷………………………………………6. 正常运行与维护6.1 正常运行限额6.4 正常维护与试验6.4.1 日常检查项目6.4.2 定期试验6.4.3 主要转机定期切换试验6.5 非设计工况运行7. 汽机停运7.1 停运前的准备7.2.1 确认运行方式7.2.2 减负荷方式与操作7.2.3 解列停机7.2.4 汽机惰走8.9. 事故处理…………………………………………………9.1.1 事故处理导如此………………………………………………9.1.2 破坏真空停机条件与处理…………………………………9.1.3 紧急停机条件与处理………………………………………9.1.4 申请停机条件………………………………………………9.2 汽机异常运行、常规事故处理………………………………9.2.1 水冲击………………………………………………………9.2.2 机组振动大…………………………………………………9.2.3 轴向位移大……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………9.2.7 主汽、再热汽汽温异常……………………………………9.2.8 润滑油系统异常……………………………………………9.2.9 EH油系统异常……………………………………………9.2.10 油系统着火………………………………………………9.2.11 DEH异常…………………………………………………9.2.12 定子水箱水位异常………………………………………9.2.13 定子水导电率异常………………………………………9.2.14 发电机氢系统着火………………………………………1.汽轮机设备概述首期两台600MW汽轮机为某某汽轮机某某(按照美国西屋技术)生产的亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，凝汽式汽轮机，型号是N600-16.7/537/537，最大功率634MW〔VWO工况〕，具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液调节〔DEH-ⅢA〕系统。

1 系统概述上海汽轮机有限公司（STC）生产的这套危急遮断保护系统（ETS），为大型汽轮发电机组的运行配备了安全可靠的保护装置，当存在某种可能导致机组受损害的危险情况时，该套装置可使汽轮机自动遮断，保护机组的安全。

ETS装置通过各传感器监测着汽轮机的运行情况。

具体监测的参数为：•汽机超速110%（OS）•EH油压低（LP）•润滑油压低（LBO）•冷凝器真空度低（L V）•推力轴承磨损（轴向位移TBW）•由用户决定的遥控遮断信号（REM）该装置还具有以下功能：•各通道在线试验并不会导致汽轮机正常遮断误动或拒动。

•任一元件出故障不会导致汽轮机因误动作而遮断。

•任意某个元件故障时，仍可检测出有效的汽轮机遮断情况并能成功地遮断汽轮机。

该套ETS装置有一个控制柜，控制柜中有两套可编程逻辑控制器（PLC）组件，一个超速控制箱，其中有三个带处理和显示功能的转速继电器，一个交流电源箱，一个直流电源箱以及位于控制柜背面的二排输入输出端子（U1-U4）。

PLC组件是由两套独立的PLC组件组成：主PLC（MPLC）和辅助PLC（BPLC），这些PLC组件采用智能遮断逻辑，必要时提供准确的汽轮机遮断，每一组PLC均包括处理器卡（CPU）和I/O接口卡，CPU含有遮断逻辑，I/O接口组件提供接口功能，上面一排处理器构成MPLC，提供全部遮断、报警和试验功能。

下面一排处理器为BPLC，是含有全部遮断功能的冗余的PLC单元；如果主PLC故障，它仍继续运行并具有遮断功能。

三个转速继电器均能够将独立的磁阻发送器的输入信号进行数字处理，并且当转速超过继电器设定点时，继电器的触点断开。

在每个转速继电器中有二个转速设定点触发二个独立的继电器，并提供转速指示，SP1为正常超速设定点，通常被设定为额定转速的110%，SP2定义提高的超速设定点，通常设定为额定转速的114%。

三只磁阻传感器探头探测转速。

当PLC逻辑指示出三个转速继电器中有两台转速超出，PLC就发出超速信号遮断汽轮机，这样可以防止因一个传感器或转速继电器出故障，导致不当的汽轮机遮断或阻止正常的汽轮机遮断。

600MW汽轮发电机结构介绍汽轮发电机作为一种传统的发电设备，具有高效、稳定和可靠的特点。

它是一种利用燃烧燃料产生高温高压蒸汽，通过透平机械设备的转轮运动，将热能转化为电能的发电机。

下面将详细介绍600MW汽轮发电机的结构。

600MW汽轮发电机主要由锅炉、汽轮机、发电机及其控制系统组成。

锅炉是汽轮发电机组的供汽装置，它负责将燃料燃烧产生的高温高压蒸汽提供给汽轮机。

在600MW汽轮发电机中，常用的锅炉类型有燃油锅炉、燃气锅炉和燃煤锅炉。

燃煤锅炉是最常见和广泛应用的一种锅炉类型，其工作原理是通过煤的燃烧产生高温高压蒸汽。

燃气锅炉则是通过燃气的燃烧产生高温高压蒸汽。

而燃油锅炉是通过燃油的燃烧产生高温高压蒸汽。

无论是哪种类型的锅炉，其目的都是产生高温高压蒸汽以驱动汽轮机发电。

汽轮机是汽轮发电机最核心的组成部分，它是将高温高压蒸汽的热能转化为机械能的装置。

通常，汽轮机的结构包括高压缸、中压缸和低压缸。

高温高压蒸汽从锅炉流入汽轮机的高压缸，通过高速旋转的叶轮将热能转化为机械能。

然后，蒸汽进入中压缸和低压缸，每一级缸都通过叶片转化剩余的热能。

最后，经过低压缸转换后的蒸汽被排入冷凝器冷却，并形成循环。

发电机是将汽轮机转动的机械能转化为电能的装置。

在600MW汽轮发电机中，通常采用同步发电机。

它由转子和定子组成。

转子包括转轴、极和励磁系统，它们通常由高强度的磁钢材料制成。

定子则由定子线圈和铁芯组成，其线圈绕制在定子磁芯上。

通过转子磁场和定子磁场之间的磁场相互作用，电能被产生并输送到电力网络中。

600MW汽轮发电机结构中还包括控制系统。

控制系统负责监测和控制发电机组的运行状态。

它通常由监控系统、过程控制系统和保护系统组成。

监控系统用于监测发电机组的各项参数并显示在控制室内的显示屏上。

过程控制系统负责控制发电机组的开关设备，以保证发电机组的正常运行。

保护系统则负责监测和保护发电机组的安全运行，如过载保护、温度保护等。

600MW汽轮机调节保安系统说明书一、引言二、系统工作原理600MW 汽轮机调节保安系统的工作原理基于液压控制和电液调节技术。

通过对汽轮机进汽量的精确控制，实现对转速和负荷的调节。

同时，利用各种保护装置和联锁逻辑，在机组出现异常情况时迅速动作，确保汽轮机的安全停机。

系统中的转速传感器实时监测汽轮机的转速，并将信号传输给控制系统。

控制系统根据预设的转速设定值和实际转速的偏差，计算出需要调整的进汽量，然后通过电液转换器将电信号转换为液压信号，控制调节汽阀的开度，从而实现转速的调节。

在负荷调节方面，系统根据电网的需求和机组的运行状况，综合考虑各种因素，如蒸汽压力、温度等，精确控制进汽量，以满足负荷的变化要求。

三、系统组成结构600MW 汽轮机调节保安系统主要由以下几个部分组成：1、液压调节系统油泵：为系统提供稳定的压力油源。

油箱：储存液压油，并具有过滤、冷却等功能。

油动机：将液压能转换为机械能，驱动调节汽阀的动作。

电液转换器：实现电信号与液压信号的转换。

2、保护系统超速保护装置：当汽轮机转速超过设定值时，迅速动作关闭主汽阀和调节汽阀。

轴向位移保护：监测汽轮机转子的轴向位移，超过允许值时触发保护动作。

润滑油压低保护：保证润滑油压在正常范围内，过低时停机保护。

3、控制系统数字控制器：采用先进的控制算法，实现对汽轮机的精确控制。

传感器：包括转速传感器、压力传感器、温度传感器等，采集各种运行参数。

4、联锁系统与其他系统之间的联锁，如与锅炉、发电机等设备的联锁，确保整个机组的协调运行。

四、主要功能1、转速控制能够实现汽轮机的启动、升速、定速和超速试验等过程中的转速控制，确保转速稳定在设定范围内。

2、负荷调节根据电网需求和机组运行条件，自动或手动调节汽轮机的负荷，实现功率的稳定输出。

3、保护功能在汽轮机出现超速、轴向位移过大、润滑油压低等异常情况时，及时触发保护动作，保障机组的安全。

4、联锁功能与其他相关系统进行联锁，实现机组的协调启停和故障情况下的安全停机。

600MW火力发电汽轮机轴系保护与谐波抑制装置共同作用机理下的机组稳定性研究摘要：汽轮机轴系断裂事故是汽轮机事故中最严重的事故，它不但会造成主设备严重损坏，而且还极易引发火灾和人员伤亡。

在国内外众多已发生的轴系断裂事故表明，有些事故是由于汽轮机严重超速，有些是由于扭振、螺栓材质及装配工艺而发生疲劳断裂。

电网为了实现远距离电力系统互联，提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，我国的特高压输电线路已逐步建成。

特高压输电线路中的大容量机组、长距离输电需要电网采用可控串补（TCSC）技术提高输电能力。

输电线路中串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的加装，可控硅控制系统、发电机励磁系统、汽轮机电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发机组产生次同步振荡现象。

解决次同步谐振带来的危害，对各火电厂而言，显得更加的迫切。

可控串联电容补偿(TCSC)、附加励磁阻尼控制(SEDC)、机端附加阻尼控制（GTSDC）等方法虽然可对次同步谐振产生抑制效果，但并不能准确评估每次抑制后，对汽轮机轴系产生的影响。

这些抑制手段与汽轮发电机组轴系扭振控制保护装置（TSR）互相配合，可有效解决这一问题。

关键词：疲劳断裂；特高压；次同步振荡；TCSC；SEDC；GTSDC；TSR；抑制。

Abstract:Steam turbine shafting fracture accident is the most serious accident insteam turbine accidents. It not only causes serious damage to main equipment, but also easily leads to fire and casualties. Many shafting fracture accidents at home and abroad show that some accidents are caused by severe overspeed of steam turbine, and some are caused by fatigue fracture due to torsional vibration, bolt material and assembly process.In order to realize the interconnection of long distance power systems, improve the transmission capacity, and realize the medium andlong distance transmission of high power, China's ultra-high voltage transmission lines have been gradually built. Large capacity units and long distance transmission in UHV transmission lines need to use thyristor controlled series compensation (TCSC) technology to improve transmission capacity. The installation of series capacitor compensation, DC transmission and power system stabilizer in transmission lines, as well as the feedback effect of silicon controlled rectifier control system, generator excitation system and turbine electro-hydraulic control system, may induce sub synchronous oscillation of units.It is more urgent for thermal power plants to solve the harm of subsynchronous resonance. Although methods such as thyristorcontrolled series capacitor compensation (TCSC), additional excitation damping control (SEDC) and generator terminal additional damping control (GTSDC) can suppress subsynchronous resonance, they cannot accurately evaluate the impact on turbine shafting after each suppression. These suppression measures can effectively solve this problem by cooperating with the turbine generator shaft torsional vibration control and protection device (TSR).Key words: Fatigue fracture;UHV;Subsynchronous oscillation;TCSC；SEDC；GTSDC； TSR；inhibition.一、概述随着电网中单机容量的不断增大，功率密度亦相应增加，轴系长度加长和轴系截面积相对下降，整个轴系不可再视为转动刚体，而是由多跨转子组成的弹性质量系统。

600MW汽轮机组继电保护研究[摘要]：本文针对600mw汽轮机组采用数学分析和物理建模相结合的方法，对发变组保护配置的采用判别机端无功电流幅值原理的发电机失磁保护、采用判别机组和系统功角原理的失步保护、采用判别发电机中性点端三次谐波辅值原理的100%定子接地保护等进行了详细分析，以求在配置和整定值上满足大机组对保护选择性、灵敏性和可靠性要求，经现场实际运行证明，本整定方案切实可行。

[关键词]：发变组继电保护整定计算配置中图分类号：tu856文献标识码：tu文章编号：1009-914x（2013）01- 0284-01600mw超临界燃煤发电机组，为目前大规模火力发电厂常用机组，继电保护配置随机组一次设备几乎全部进口。

现将配置的国内少见的保护装置在原理和整定方案上进行了较为详细的探讨，供同行批评指正。

由于电网容量较小，有功和无功储备均较小，而单机容量又很大，若机组失磁而不从系统隔离，会使系统的电压崩溃，若切除时间太长，不但本发电机会异步运行损坏发电机组，而且会造成系统相邻的发电机失步，给系统造成极大的危害。

我国传统的低励失磁保护是测量机端阻抗园，其动作判据有异步边界阻抗、静稳边界阻抗、静稳极限励磁电压动作判据等。

而本厂的失磁保护判据采用判别机组吸收的无功功率的大小并辅以系统电压判据。

该机组配置两套由abb公司生产的ragpk型失磁保护，装设在发电机端，它由rxpdk21h和rxedk2h两个继电器组成。

rxpdk21h 有两个动作段，一段为无方向过电流保护（i>>），目前退出；另一段为方向时延过电流保护，其动作方程为icos（φ-α）≥iα（α特性角在-120度至120度之间整定，φ为接入的电压和电流的夹角，在电压二次值低于5伏时，采用记忆的电流电压夹角，本工程a相电流和电压接入继电器）。

rxpdk21h继电器的电流动作特性的选取要综合考虑以下几个问题：①与发电机低励容量曲线吻合②与发电机静稳边界曲线吻合③充分考虑发电机在失磁情况下吸收的无功电流幅值。

火电项目168小时试运前验收检查标准依据《火力发电建设工程启动试运及验收规程》、《中国大唐集团公司生产准备管理办法》、《中国大唐集团公司发电企业运行管理办法》、《火电工程调整试运质量检验及验收评定标准》、《火电工程调试技术手册》等制度标准的相关内容，并结合攸县项目实际情况，制定检查标准。

本检查标准分生产准备、调试试运和尾工缺陷三部分。

一、生产准备部分1、生产现场安全文明设施齐全（主要项目见附件1）；2、生产试运的相关机构健全，生产制度齐全；参建各方人员分工明确，职责到位，监督到位；安全管理制度（标准）已建立；3、各项生产基础准备工作完成（主要项目见附件2）；4、生产人员数量、培训、持证上岗满足要求，生产部门、部门各专业责任划分明确，设备分工详细具体；5、安全工器具，防护用具和化验、检测仪器、维护工具齐全。

二、调试试运部分1、分部试运（包括单机试运、分系统试运）通过质量验收，六方验证签字完整（如按规定设备厂家不参加试运，即为五方验证）、调试资料齐全（主要项目见附件3），验收后设备、系统由发电部代管；2、调试方案及措施己经全部审批完毕，其中整套启动试运计划、重要调试方案及措施己经总指挥批准，并已组织相关人员学习，完成安全和技术交底；3、机组空负荷试运项目完成（主要项目见附件4）；4、机组带负荷试运项目完成（主要内容见附件5）；5、满负荷试运条件满足要求（具体条件见附件6）；6、机组自动控制系统调试完成、品质负荷要求，投运率不小于95%（主要项目见附件7,具体试验要求见附件8）；7、调试期间各专业主要试验项目完成（主要项目见附件9）；8、机组主要热控、电气保护设置正确、正常投入（主要项目见附件10）；9、环保设施正常，气水排放满足要求；10、主机、辅机出力符合要求，满足需要；11、运行指标不同负荷下均达设计值（指标设计值标准见附件11）；12、热力系统阀门无泄漏（热力系统阀门列表及测点统计见附件12）。

课程设计报告(2013—2014年度第二学期)名称：过程控制技术与系统题目：600MW超临界直流锅炉主汽温控制系统院系：控制与计算机工程学院班级：姓名：学号：设计周数： 1 周日期： 2014 年6月30日《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。

通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。

二、主要内容1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5．编写设计说明书。

三、进度计划四、设计（实验）成果要求1．绘制所设计热工控制系统的SAMA图；2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：简一帆指导教师：张建华2014年 6月 30 日一、课程设计目的与要求1． 通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。

2． 掌握过程控制系统设计的两个阶段：设计前期工作及设计工作。

2.1设计前期工作（1）查阅资料。

对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量。

（2）确定自动化水平。

包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平。

（3）提出仪表选型原则。

包括测量、变送、调节及执行仪表的选型。

2.2设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图。