DEH 讲义.ppt
汽轮机数字电液控制系统（DEH）,Digital Electronic Hydraulic Control System,汽轮机DEH控制系统,汽轮机控制装置的发展经历的几个阶段：DEH调节系统的组成：一个完善的汽轮机控制系统应包括的功能系统：石河子西热电厂250MW DEH系统：,汽轮机控制装置的发展经历的几个阶段：,1、最早：机械式、液压调节系统MHC-Mechanical Hydraulic Control。2、60年代初：电液调节系统 EHC-Electro-Hydraulic Contro即EHC与MHC并存。执行机构采用液压伺服机构，运算部件采用电子元件组成。早期由于电子元件可靠不高，故采用二者并存。3、60年代中：模拟电液系统 AEH-Analog Electro-Hydraulic Contro即AEH纯电调(60年代末以模拟电路为主)。4、80年代及以后：数字电液控制系统 DEH-Digital Electronic Hydraulic Control 或 MEH-Microprocessor-based Electro-Hydraulic Control。早期的DEH系统多以小型计算机为核心构成。当微机为基础的DCS分散控制系统出现后，DEH就逐渐转向由DCS组成。,DEH调节系统主要由五大部分组成：（1）电子控制器：主要包括数字计算机、混合数控插件、接口和电源设备等。主要用于给定、接受反馈信号、逻辑运算和发出指令进行控制等；（2）操作系统：主要设置有操作盘，图象站的显示器和打印机等，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务；（3）油系统：本机控制系统液压部分（EH部分）所用的油源与主机润滑系统共用，油压为1.96Mpa（4）执行机构：主要由伺服放大器、电液转换器和油动机组成，负责带动调节汽阀和旋转隔板；（5）保护系统：设有4个电磁阀，其中2个用于超速时关闭高、中压调节汽阀，其余用于严重超速（110%n）、轴承油压低、推力轴承磨损过大、凝汽器真空过低等情况下危急遮断和手动停机之用。,DEH调节系统的组成,一个完善的汽轮机控制系统应包括的功能系统,1、监视系统：监视系统是保证汽轮机安全运行的必不可少的设备，它能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。汽轮机的参数监视通常由DAS系统实现，测量结果同时送往调节系统作限制条件，送往保护系统作保护条件，送往顺序控制系统作控制条件。2、保护系统：护系统的作用是，当电网或汽轮机本身出现故障时，保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，或者采取一定措施进行保护，以防止事故扩大或造成设备损坏。3、调节系统：汽轮机的闭环自动调节系统包括转速调节系统、功率调节系统、压力调节系统。4、热应力在线监视系统：汽轮机是在高温高压蒸汽作用下的旋转机械，汽轮机运行工况的改变必然引起转子和汽缸热应力的变化。由于转子在高速旋转下已经承受了比较大的机械应力，因此热应力的变化对转子的影响更大，运行中监视转子热应力不超过允许应力显得尤为重要。热应力无法直接测量，通常是用建立模型的方法通过测取汽轮机某些特定点的温度值来间接计算热应力的。5、汽轮机自启停控制系统6、液压伺服系统：液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。供油系统向液压执行机构提供压力油。液压执行机构由电液转换器、油动机、位置传感器等部件组成，其功能是根据电调系统的指令去操作相应阀门的动作。,石河子西热电厂DEH系统简述,1、软件采用北京和利时公司的MACS系统（Meet All Customers atisfaction）即满足所有用户的需要。2、DEH的硬件构成可分为电气部分、液压部分、电液转换部分电气部分：由电源、微机、控制柜、测速模块、伺服模块、继电器回路、硬手操盘构成。其中硬手操盘主要用于后备，在DEH系统发生故障时使用。液压部分：由低压透平油系统、油泵、油动机、精过滤器等构成。电液转换：电液转换由电液转换器（伺服阀）完成。3、电液转换的原因：电信号无法在很短的时间内提供足够大的提升力矩，因而无法满足调速系统需要，只有转化成液压信号利用原有的油动机(其特点是力量大、动作快、体积小)来完成动作过程。电液伺服阀是机组DEH系统关键部件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。,石河子西热电厂250MW DEH系统,采用北京和利时公司数字低压透平油电液控制系统。系统采用纯电调方式，电液转换器作为电调装置与执行机构的接口，可以精确的将电调装置输出的电信号转化为油压信号对汽机调速系统进行控制。完成机组全冷态启动，升速暖机、过临界、定速3000r/min、并网、带负荷等一系列操作以及在稳定工况下的负荷自动调节、事故情况下的自动控制。为不同厂家生产DEH提供与DCS通讯以及相应的通讯软件接口。在DEH系统中控制的汽机设备有高、中、低3个油动机、二、四段抽汽快关电磁阀、启动复位滑阀等,电液转换器的原理,S,S,N,N,压力油 P,压力油 P,i-电流,喷嘴,压力油 P,压力油 P,电液转换器,MOOGDDV634阀是MOOG公司最新研制成功的新型电液伺服阀。它是一种直接驱动式伺服阀，采用集成电路实现阀芯位置的闭环控制，阀芯的驱动装置是永磁直线马达，对中弹簧使阀芯保持在中位。直线马达克服弹簧的对中力使阀芯在两个方向都可偏离中位，平衡在一个新的位置。这样就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产生力的不足之处。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制（PWM）驱动电子线路固化为一块集成块，用特殊的连接技术固定在伺服阀内，因此无需配套电子装置就能对其进行控制。MOOGDDV634是双喷嘴力反馈两级伺服阀的新发展与补充，用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置，从而简化了结构，提高了可靠性。,MOOGDDV634电液转换器,MOOGDDV634电液转换器,回油口,DEH的控制原理,电液调节装置是一个以转速信号作为反馈的调节系统。转速信号来自安装在汽轮机轴端的磁阻发送器(或测速发电机)。将测得的转速信号PV转换成线性的电压信号与转速设定值SP综合比较并将转速的偏差信号N输入PID调节模块，根据设计控制方案运算、处理后作为电调输出，经电液转换器E/N将电信号线性的转化为油压信号驱动油动机M动作调速汽门，控制进汽量从而控制转速。再将转速信号作为反馈与输入信号比较，完成闭环控制，实现汽轮机的自动调节。,下图为转速控制的简单示意图：,调 节 系 统 方 框 图,调 节 系 统 原 理 图,1汽轮机，2发电机，3调速汽门，4油动机,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,通讯功能：与DCS系统通讯，实现数据共享。手动控制：设有硬手操盘作备用。挂闸：点击挂闸相当于在机头合危急保安器。并网前的转速控制：实现转速的大范围控制功能，从机组启动到3000r/min定转速，到110%超速试验，在并网之前为转速PID回路控制，其目标转速及升速率可由DEH设定。汽机挂闸后，可实现手动自动升速控制，控制汽机升速到3 000 rmin。,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,A、自动暖机：根据设定的机组状态、暖机时间、升速率进行暖机升速。也可人为参予控制，修改暖机时间、升速率。比现在的手动操作主汽门冲转安全、准确。B、自动过临界：根据设定的临界转速，一旦接近临界转速，系统自动按预设的过临界升速率400500r/min迅速通过临界转速。此时不能人为修改升速率。在升速过程中，若振动、胀差等任一不符合升速条件时将自动停止升速。C、自动同期：DEH接受自同期装置指令，将汽机控制到同步转速，在升速接近3000r/min时，停止升速并保持3000r/min，等待电气并网。此相功能可避免出现非同期并列，并能大大缩短并车时间。,DEH 主 画 面,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,并网后的功率控制：并网后可实现功率PID回路控制，其目标功率及负荷率可由DEH设定。A、在并网后自动带初负荷：以避免出现逆功率。B、负荷控制有三种方式：阀位控制、功率控制、压力控制 阀位控制：操作人员通过设定目标阀位、速率控制负荷或通过阀位控制的增、减按钮来改变调门开度。相当于摇同步器直接控制调速汽门开度，来控制负荷。功率控制：操作人员通过设定目标负荷、升负荷率控制负荷或功控的增、减按钮来改变功率目标控制功率。一段抽汽阀控：在一段抽汽阀控方式下，司机通过主控画面可设置目标阀位和阀位变化率或按增、减按钮改变一段抽汽阀位指令（单位为%），来调整一段抽汽压力。,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,一段抽汽压控：在一段抽汽压控方式下，司机通过主控画面可设置目标压力和压变率，由PID调节器自动调节一段抽汽压力。二段抽汽阀控：在二段抽汽阀控方式下，司机通过主控画面可设置目标阀位和阀位变化率或按增、减按钮改变二段抽汽阀位指令（单位为%），来调整二段抽汽压力。二段抽汽压控：在二段抽汽压控方式下，司机通过主控画面可设置目标压力和压变率，由PID调节器自动调节二段抽汽压力。在控制过程中，因我厂50MW机组调速汽阀采用凸轮控制。调速汽阀阀位分配上，考虑到调门的开度大小、先后顺序、重叠度及与两段抽汽旋转隔板油动机开度之间的关系等，控制算法取用一个结偶关系来解决。此关系也可修改。调频：可根据需要可以方便地由操作人员操作来决定机组是否参与一次调频，。,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,保护限制功能：A、功率限制：当机组功率高于限制功率时，功率限制动作，逐渐关小高压调门。负荷到上线负荷就自动关小调门，再输入升负荷指令负荷也不会继续增加。B、调门阀位限制：调速汽门开到上限时，阀门自动停止开起，并报警。C、主汽压力限制：可实现低汽压保护TPC及机调压功能。当主汽压力对应的负荷限制值小于实际负荷时，主汽压力低限制动作，逐渐关小高压调门恢复汽压。在纯凝工况下，当主汽压力低至低限时，调门自动逐渐关小，减负荷维持汽压。在供热状态下，当主汽压力对应的主汽流量值小于实际流量时，主汽压力限制动作，逐渐关小调门维持汽压。,石河子西热电厂DEH控制系统实现的功能,D、一、二段抽汽压力高限制：当抽汽压力高至上限时，逐渐逐渐开大中低压旋转隔板，降低压力。E、低真空限制：当凝汽器真空降低时，根据某一折线函数，将减负荷至相应功率。试验功能：A、超速OPC试验：在硬手操盘上有个钥匙开关，打至试验位置，设定转速即可。B、阀门试验：对汽门进行在线阀门试验，可进行主汽门、调门的严密性试验、主汽门活动试验，并自动记录试验时间。C、喷油试验：就地汽机DEH操作箱上喷油试验可试验撞击子是否动作灵活。D、甩负荷试验：可检查调速系统是否符合要求。,开机操作说明,（一）、启动机组启动前初始状态：机组启动前DEH主控画面：“已跳闸”指示灯亮；“解列”指示灯亮；“主汽门全关”、指示灯亮；其余指示灯灭。硬操盘：调门开度显示正常，“打闸”按钮灯亮，其余按钮灯灭。挂闸：挂闸就是使汽轮机保护系统处于警戒状态的过程。挂闸的允许条件：（1）主汽门全关，DEH主控画面上主汽门全关指示灯亮（2）汽机已跳闸且打闸指令取消，DEH画面上“已跳闸”指示灯亮。（3）启动阀回零。,DEH 主 画 面,开机操作说明,单击DEH“主控画面”上“挂闸”按钮，将自动完成如下挂闸过程：启动阀自动正转；当同步器行程高于9.5mm时，同步器停转；“挂闸”按钮灯亮，“已跳闸”灯灭，硬操盘上“打闸”灯灭时，汽机已处于挂闸状态，主汽门全开。注：当机组打闸后，同步器将自动回零。但当停机后，人为操作过同步器，在挂闸之前应人为将同步器回零，才可进行挂闸操作。,开机操作说明,二）升速控制在汽轮发电机组并网前，DEH为转速闭环无差调节系统。其设定点为给定转速。给定转速与实际转速之差，经PID(Proportional-Integral-Derivative Controller)调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。在目标转速设定后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。当进入临界转速区时，自动将升速率改为400r/min/min快速冲过去；若进入临界区前的升速率已大于400r/min/min，则升速率保持原值不变。在升速过程中，通常需对汽轮机进行暖机，以减小热应力。目标转速是期望达到的转速；给定转速是经速率处理后对机组的转速请求。,开机操作说明,在下列情况下，DEH会自动设置目标转速：汽机刚运行时，目标为当前实际转速；发电机油开关刚断开时，目标为3000 r/min；汽机已跳闸，目标为零；目标超过上限时，将其改为3060 r/min或3360 r/min；目标错误地设在临界区内，将其改为该临界转速区的下限值，即1300r/min。汽机已跳闸，目标为零；目标超过上限时，将其改为3060 r/min或3360 r/min；目标错误地设在临界区内，将其改为该临界转速区的下限值，即1300r/min,开机操作说明,（三）、冲转1、目标转速设定后，给定转速开始以设定的升速率向目标转速靠近，机组开始冲转；2、设置升速率，取值范围在0800 r/min/min内。随着给定转速的增加，总阀位给定增加，油动机开启，机组转速增加；3、500转暖机：机组转速升至500 r/min，“暖机”灯亮，机组保持500 r/min；暖机时间到或单击“暖机”按钮结束，继续升速；4、1100转暖机机组转速至1100r/min，“暖机”灯亮，进行暖机。暖机时间到或单击“暖机”按钮结束，继续升速；,DEH 主 画 面,开机操作说明,5、转速过临界给定转速进入临界区时，自动以400 r/min以上的升速率冲过临界转速区。操作员控制在升速过程中:（1）单击“保持”按钮，“保持”灯亮，机组维持当前转速；若此转速落在临界转速区内，保持功能无效；（2）可随时修改目标转速和升速率。,开机操作说明,（四）、3000 r/min定速给定转速等于目标转速3000 r/min后，机组维持转速稳定。新机组或大修后首次启动，需进行各种电气试验。做假并网试验时，发电机隔离刀闸断开，向DEH发出假并网试验信号，在油开关同期合闸后，由于发电机并未并网，DEH仍然为转速控制状态。自动同期DEH收到同期请求信号后，单击“同期”，按钮，“同期”灯亮，转为同期方式。DEH收到同期增、减信号后，转速即以60 r/min/min的变化率变化，将机组带到同步转速。,开机操作说明,并网带初负荷当同期条件均满足时，油开关合闸，DEH立即增加给定值，使发电机自动带上初负荷避免出现逆功率。DEH转为阀控方式，然后进行升负荷。注：不允许在电调升速过程中切至紧急手动，此时若切至紧急手动机组将打闸。,开机操作说明,（五）、负荷：1、阀位控制升负荷：并网带初负荷后，DEH自动转为阀控方式，操作员可通过设置目标阀位和阀位变化率或点按“阀控”增、减按钮改变总阀位给定值（单位为%），来控制调门开度。按增、减按钮时总阀位给定值速率为60%/min。2、功率控制升负荷：负荷在2-55MW无限制动作，按“功控”按钮进入功控方式。设置适当的负荷率和目标功率，机组功率自动以当前负荷率向目标值靠近。操作员可在05MW/min内修改负荷率。当限制或保护动作时，自动退出功控方式。按“功控”、“阀控”按钮可实现无扰切换。只有功率大于2MW后才可以切至功控方式。,开机操作说明,六）、带负荷阀位控制升负荷:并网带初负荷后，DEH自动转为阀控方式，操作员可通过设置目标阀位和阀位变化率或点按“阀控”增、减按钮改变总阀位给定值（单位为%），来控制调门开度。按增、减按钮时总阀位给定值速率为60%/min。（七）、一段抽汽供热在负荷大于50%额定负荷后，按“一抽供热”按扭，“一抽阀控”灯亮，通过设置目标阀位和阀位变化率或按增、减按钮使中压油动机逐渐关小，一抽压力逐渐升高，当一抽压力大于母管压力后，即可打开一抽电动门，“一抽供热”按扭灯亮，即进入一抽已供热状态。,开机操作说明,（八）、二段抽汽供热在负荷大于25%额定负荷后，按“二抽供热”按扭，“二抽阀控”灯亮，通过设置目标阀位和阀位变化率或按增、减按钮使低压油动机逐渐关小，二抽压力逐渐升高，当二抽压力大于母管压力后，打开二抽电动门，“二抽供热”按扭灯亮，即进入二抽已供热状态。在二抽已供热状态下，解耦功能投入。按“二抽阀控”、“二抽压控”按钮可实现无扰切换。按“二抽阀控”、“二抽压控”按钮可实现无扰切换。,开机操作说明,在二抽已供热状态下，按下“牵连调节”按钮，解耦功能投入。二抽压控通过PID调节器，维持二抽压力不变。在二抽供热状态下，再次按“二抽供热”按扭，将退出二抽供热。在发电机脱网、汽机打闸时，退出二抽供热，“二抽阀控”、“二抽供热”灯灭。低压油动机逐渐恢复到供热前状态。注：在低压油动机行程小于5%时，二抽供热维持阀控方式。,限 制 功 能,高负荷限制当实际负荷大于高负荷限制值时，限制动作，“高负荷限制”指示灯闪烁，“功控”、“阀控”灯灭；转速功率调节器总阀位指令以6%/min的速率减小，使负荷低于限制值或最低到20%额定负荷时，动作结束。DEH“阀控”灯亮。操作员可修改高负荷限制值。,限 制 功 能,低汽压限制 并网后当主汽压力90%额定主汽压力时，按“低汽压限制”按钮，按钮灯亮则该功能投入。再次按“低汽压限制”按钮，则退出该功能。当主汽压力低于主汽压力限制值时，主汽压力 低限制动作。总阀位给定以6%/min的速率下降。主汽压力低限制动作时，低汽压限制动作指示灯亮。,限 制 功 能,真空限制 按“真空限制”按钮，按钮灯亮则该功能投入。再次按“真空限制”按钮，则退出该功能。当实际真空值低于真空对应的负荷时，真空限制动作。总阀位给定以6%/min的速率下降。,试 验 功 能,阀门严密性试验 阀门严密性试验的条件为：“试验允许”按钮灯亮；发电机脱网；转速在300015 r/min。,试 验 功 能,主汽门严密性试验试验步骤如下：进入“试验画面”；单击“主汽门试验”按钮，按钮灯亮：操作关闭主汽门；转子惰走，自动记录惰走时间；当转速降到可接受转速时，惰走时间停止；单击“试验停止”按钮；使“试验允许”按钮灯灭，惰走时间清零，主汽门严密性试验结束。,返回,返回,返回,试 验 功 能,高压调门严密性试验试验步骤如下：进入“试验画面”；单击“CV试验”按钮，按钮灯亮，自动完成如下过程：总阀位给定置零；转子惰走，自动记录惰走时间；当转速降到可接受转速时，惰走时间停止；单击“试验停止”按钮，维持当前转速；使“试验允许”按钮灯灭，惰走时间清零，高压调门严密性试验结束。,试 验 功 能,超速试验按“超速试验”菜单，进入超速试验画面。103%超速限制用于检验103%超速限制的动作转速。按“超速103试验”按钮，允许做103%超速试验；设置目标转速为3091r/min，机组转速逐渐升高，到3090r/min时，高中低压调门全关；修改目标值为3000r/min。,试 验 功 能,超速保护试验110%电气超速用于检验110%超速保护的动作转速。将硬操盘上超速试验钥匙开关置于“试验”位，“试验允许”灯亮；按“就地操作”按钮，允许就地操作转速灯亮；就地选择电气超速试验；允许做110%电气超速试验；通过就地转速增、减按钮控制转速，使机组转速逐渐升高，到3300r/min时，DEH发出打闸信号使机组跳闸；退出就地操作，将钥匙开关置于“正常”位,试 验 功 能,主汽门活动试验为防止做活动试验时安全油压下降过低引起DEH打闸，在试验期间必须按下“活动试验”按钮。试验步骤如下：进入“系统试验”画面；按下“活动试验”按钮，按钮灯亮；现场操作主汽门活动试验阀，进行活动试验；试验完毕后，按下“活动试验”按钮，按钮灯灭。,紧急手动功能,操作员切手动操作员按下硬操盘上“手动”按钮，按钮灯亮，伺服单元转为手动控制方式；DEH自动跟踪伺服单元的手动给定值。可通过点按硬操盘上各油动机的“增”、“减”按钮，分别控制高压、中压和低压油动机的开度，增减速率为50%/min。再按下硬操盘上“手动”按钮，伺服单元判断跟踪正常后按钮灯灭，伺服单元即转为自动方式，接受阀位指令信号。在升速阶段，不允许切为紧急手动控制方式,紧急手动功能,故障切手动伺服单元在通讯故障后，硬操盘上“手动”按钮灯亮，转为紧急手动方式。操作员可通过手操盘的增、减按钮分别控制高、中、低压油动机。增、减速率为50%/min。通讯正常后，伺服单元判断跟踪正常后按钮灯灭，伺服单元即转为自动方式，接受阀位指令信号。,专用键盘的外观图,谢 谢 观 看！,The End,
