DEH控制系统讲义精要.doc

DEH 控制系统讲义 1 1. 引言: 汽轮机数字电液控制系统 Digital Electric Hydraulic control system 简称 DEH 。概述电力系统对供电品质的要求,影响电网频率的因数, DEH 控制系统的主要任务。电网将发电厂生产的电能源源不断地输送到各个用电设备, 为人们的生产、生活服务。为保证各种用电设备能正常运转, 不但要求提供连续不断的电能, 而且还对供电的品质提出了严格的要求: 频率误差≤± 0. 4% 电压误差≤± 6% 供电频率由电网中的总发电量、总用电量共同确定。稳态时,供电频率与汽轮发电机组的转速对应相等。若总发电量> 总用电量, 则供电频率增加, 机组转速也增加。必须通过控制系统使电网中并网发电机组的总发电量, 适应总用电量的要求, 才能保证供电频率精度。电网中的总用电量是一个随机变量,其频谱表明:负荷变化低频率对应大幅度,高频率对应小幅度。小幅度高频率的负荷变化, 通过汽轮机调节系统的一次调频功能, 利用锅炉的蓄能调节发电量, 使总发电量适应总用电量的变化。大幅度低频率的负荷变化, 由电网的自动调频装置, 通过汽轮发电机组控制系统的自动发电 AGC 功能自动地或手动地改变机组的负荷指令,改变机组的发电量,使总发电量适应总用电量的变化。这就是二次调频作用。电网中调根据负荷的统计特性要求发电机组按日负荷曲线大幅度改变负荷,这就是调峰作用。二次调频和调峰, 由于负荷变化的幅度较大, 锅炉控制系统必须相应动作, 使锅炉的出力满足汽机的要求, 同时为保证整个发电系统的安全性和经济性, 要求在改变负荷的过程中, 机、炉、电控制系统必须协调动作。必须将汽轮发电机组的转速升到同步转速,即 3000r/min ,发电机并网后才能向电网输出电能。因此要求汽轮机调节系统具有升速控制功能。汽轮机是一种高转速的大型旋转机械, 它对转速的要求很高, 转速超过 120% 后, 机组就可能损坏。因此要求汽轮机控制系统具有完善的保护功能。汽轮机调节系统的主要任务就是调节汽轮发电机组的转速、功率,使其满足电网的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽轮发电机组, 它通过控制汽轮机进汽阀门的开度来改变进汽流量, 从而控制汽轮发电机组的转速和功率。在紧急情况下, 其保安系统迅速关闭进汽阀门,以保护机组的安全。 2 由于液压油动机独特的优点,驱动力大、响应速度快、定位精度高,汽轮机进汽阀门均采用油动机驱动。汽轮机控制系统与其液压调节保安系统是密不可分的。汽轮机数字电液控制系统 DEH 分为电子控制部分和液压调节保安部分。电子控制主要由分布式控制系统 DCS 及 DEH 专用模件组成, 它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务。液压调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、配汽机构等组成,它将电气控制信号转换为液压机械控制信号,最终控制汽轮机进汽阀门的开度。 3 2. 控制对象: 简述汽轮发电机组的工作原理、控制特性, 启动及变工况过程中必须注意的问题。简述蒸汽循环系统。汽轮机控制系统的控制对象就是汽轮发电机组。汽轮机的转子与发电机的转子通过联轴器连接为一个整体。蒸汽通过调节阀进入汽缸后, 经过膨胀对转子上的叶片作功, 带动发电机转子一起旋转。在汽轮机升速阶段, 发电机与电网是断开的, 因此 M G =0。随着转速给定增加, 控制系统使调节阀开大,蒸汽主动力矩 M G 克服阻力矩 M LS 后汽轮机转速逐渐升高。最终升到同步转速 3000r/min ,以便发电机并网发电。由于汽轮机的自平衡能力较差,为保证升速过程安全、平稳,通常采用转速闭环控制。各个转子及轴系有多个共振频率,当转速等于共振频率时, 机组将的振动将会大大增加,此转速为临界转速。因此在升速过程中,转速进入临界区时, 必须加大升速率,快速冲过去。到达 3000r/min 后, 发电机就要并网发电。为减小对发电机、电网的冲击, 防止损坏设备,发电机端的电压必须与电网侧的一致,才能并网。即电压、频率、相位、相序相同。电压由发电机的励磁系统调节。频率、相位由自动准同期装置通过汽轮机调节系统调节。相序由发电机接线确定。并网后, 汽轮机转速与电网频率对应相等。供电频率由电网中的总发电量、总用电量共同确定。通常由于单个机组占电网的总发电量的比例很小, 所以调门开大时负荷增加, 转速几乎不变。通俗地说转速被电网拖住了。汽轮机启动过程是蒸汽对汽轮机逐渐加热的过程。由于尺寸很大,各部分受热不均匀, 膨胀大小不一。为减小金属热应力及转子汽缸胀差, 保证机组的安全, 在启动过程中必要时, 应停止升速、升负荷,对汽轮机进行暖机。锅炉将给水泵送来的循环工质, 除盐水, 加热升温升压, 变为过热蒸汽。过热蒸汽通过调节阀后进入汽轮机, 经膨胀加速对叶片作功后, 温度压力逐