第六章_汽轮机电液控制系统
汽轮机数字电液控制系统（DEH）之一
汽轮机数字电液控制系统（DEH）之⼀为了维持电⽹频率，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,为此，汽轮机必须配备可靠的⾃动控制系统。
历经以下发展：1，机械液压式控制系统（mechanical hydraulic control, MHC).简称液调。
2，电⽓液压式控制系统（electric hydraulic control, EHC).简称电液控制。
3，模拟式电⽓液压控制系统（analog eletric hydraulic control, AEH).简称模拟电调。
4，数字式电⽓液压控制系统(digital electric hydraulic control, DEH).简称数字电调。
其特点：控制器⽤数字计算机实现，执⾏部件保留原有的液压执⾏机构。
汽轮机控制的基本要求为控制汽轮机的转速与电⽹频率同步及控制汽轮机的功率满⾜外界负荷的需求，即要满⾜转速和功率之间⼀定的静态关系，并要求动态特性不能偏离静态特性太远。
转速信号取⾃汽轮机主轴转速，功率信号取⾃发电机电功率。
DEH系统的组成。
1，电⼦控制器。
计算机，数模插件，接⼝，电源设备。
2，操作系统。
3，油系统。
⾼压控制油，润滑油。
⾼压油（EH）采⽤三芳基磷酸脂抗燃油，供油压⼒12.42－14.47MPa。
润滑油1.44－1.69MPa的透平油。
4，执⾏机构。
伺服放⼤器，电液转换器和具有快关、隔离和逆⽌装置的单侧滑动机组成，负责带动⾼压主汽阀、⾼压控制汽阀和中压主汽阀、中压控制汽阀。
5，保护系统。
6个电磁阀。
其中两个⽤于超速时关闭⾼、中压控制汽阀，其余⽤于严重超速（110%n）、轴承油压低、EH油压低、推⼒轴承磨损过⼤、凝汽器真空过低等情况下的危急遮断和⼿动停机。
DEH控制系统的功能1，汽轮机⾃动程序控制（ATC）功能⽤最⼤的速率与最短的时间实现机组启动过程的全部⾃动化。
ATC允许机组有半途⽽废启动和热态启动两种⽅式。
汽轮机数字电液调节系统
汽机转速 轴向位移 差胀 振动 大轴弯曲 热膨胀 油箱油位 电涡流传感器、振动传感器、差动变压器或差动电感位移传感器 和转速传感器直接进入DEH-NTK系统，也可通过TSI仪表输出到DEH-NTK系统。 TSI系统在汽机盘车、启动、运行和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 置的运行极限时发出警报，当超出预置的危险值时使机组自动停 机。
高压抗燃油纯电调
由计算机控制系统和低压透平油液压系统构成的低压透平油数字电液控制系统，简称低压透平油DEH，也是一种纯电调，能达到高压抗燃油DEH同样的性能和功能。低压透平油液压系统是汽轮机制造厂传统的液压系统，低压透平油纯电调的发展远不如高压抗燃油纯电调快，其主要原因是电液转换问题解决不好，缺少像高压系统的电液伺服阀那样规范而高性能的电液转换元件
汽轮机数字电液 调节系统
汽轮机自动调节任务
汽轮机调节系统的任务是要及时地调节汽轮机功率，使它满足外界负荷变化的需要，同时又要维持电网的频率在50HZ左右，这两个任务是有机地相互联系在一起的。 汽轮机上将热能转化为机械能的设备。 蒸汽作用在汽轮机转子上产生的主动力矩为MT，发电机受到的制动力矩MG（不考虑摩擦损失）则有： Mt-Mg=J.dw/dt 当M=0时，机组转速将发生变化。 汽轮机转速变化，将带来以下影响： （1）影响供电质量，供电质量有两个指标，即频率和电压。 电压虽与机组转速有关，但主要是对励磁电流的调整进行调节，而频率只取决于机组转速，其关系式为：f=p.n/60 p:发电机组极对数 n: 机组转速 （2）影响机组安全，机组转速增加过大，将使转动部分零部件产生过大的应力。 因此，为了保证供电质量和机组安全，汽轮机都装有调节系统，基本任务是： 在外界负荷与机组功率相适应时，保证机组稳定运行，当外界负荷改变时，机组转速发生变化时调节系统能相应地改变汽轮机功率，使之与外界负荷相适应，建立新的平衡，并保持机组转速偏差不超过规定的范围。
汽轮机数字电液控制系统
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。
汽轮机数字电液控制系统(DEH培训教材)
东方电气自动控制工程有限公司培训教材汽轮机数字电液控制系统Turbine Digital Electric Hydraulic Control System第一版中国东方电气集团东方电气自动控制工程有限公司内容提要本教材是为适应DEH数字电液控制系统（高压抗燃油电液控制系统，以下简称DEH）的培训而编写的，本教材着重介绍控制系统的原理、系统构成、控制功能、操作指导、接地要求、检测调试、故障诊断及分析等。
本书适用于电厂运行、维修人员学习使用，也适用于我公司经营、服务、管理、生产人员学习使用。
主编：唐东主审：尚小林徐正华责任校对：陈建国陈容江责任编辑：秦晴前言东方电气自控公司（原东方汽轮机厂自控开发处）为适应大机组提高自动化水平的迫切要求，从1983年起就在借鉴国外大机组先进控制技术的基础上，率先积极自主开发汽轮机DEH数字电液控制系统（电液并存型低压油系统）。
曾先后设计和生产了六十多台电液并存型DEH控制系统，为35MW、50MW、200MW、300MW等冷凝、供热和空冷机组配套，并有十三套DEH控制系统随机组出口，十余年来，我们不仅积累了丰富的设计、生产和调试经验，还培养了一支实力雄厚、训练有素的汽轮机控制工程技术队伍，保证了设备的调试、安装及投运。
确保了产品的售前、售中及售后的全方位服务。
上世纪90年代，东汽以技贸结合的方式，与日立公司合作设计生产600MW 汽轮机。
学习并参与了与其配套的DEH数字电液控制系统（高压抗燃油电液控制系统）的设计和调试工作，从而为我公司300MW机组全电调DEH控制系统的开发打下了坚实的基础。
遵照前机械部、能源部领导的部署和专家的意见，1993年起东汽又与美国ETSI公司（贝利集团）联合开发300MW机组DEH数字电液控制系统（高压抗燃油电液控制系统）。
在我公司参与系统设计及应用软件设计的基础上，生产出了具有九十年代国际先进水平的DEH数字电液控制系统（高压抗燃油电液控制系统）。
汽轮机数字电液控制系统的组成及功能课题课件
案例二
1 2 3
控制系统组成
该核电站采用数字电液控制系统，主要由控制器 、伺服阀、传感器和执行器等组成。
控制功能
该系统实现了对汽轮机的压力、温度、流量等关 键参数的监控与控制，确保了核电站的安全稳定 运行。
优点
数字电液控制系统具有高精度、高可靠性、易于 维护等优点，提高了核电站的能源利用效率，同 时降低了人员操作风险。
数据采集：实时采集汽轮机的各种运行 数据，如转速、温度、压力等，为运行 人员提供参考。
自动控制：根据预设的参数和条件，自 动控制汽轮机的启动、停止和运行。
保护功能：在汽轮机发生故障时，及时 发出警报并采取相应的措施，保护设备 和人身安全。
02
汽轮机数字电液控制系 统硬件组成
汽轮机本体
转子
转子是汽轮机的核心部件，由一 组排列成圆形的叶片和中心轴组 成，叶片将蒸汽的热能转化为转 子的机械能。
案例三
控制系统组成
该化工厂采用数字电液 控制系统，主要由控制 器、伺服阀、传感器和 执行器等组成。
控制功能
该系统实现了对汽轮机 的转速、压力、温度等 关键参数的监控与控制 ，确保了化工厂的生产 线稳定运行。
优点
数字电液控制系统具有 高精度、高可靠性、易 于维护等优点，提高了 化工厂的生产效率，同 时降低了设备故障率。
静子
静子是汽轮机的固定部分，包括 汽缸、进汽阀、排汽阀、轴承座 等，静子和转子之间通过轴承固 定。
汽轮机控制系统
转速控制
通过控制进汽阀的开度和蒸汽流量，控制汽轮机 的转速。
负荷控制
通过控制进汽阀的开度和蒸汽流量，控制汽轮机 的输出功率。
温度控制
通过控制蒸汽温度，防止汽轮机过热。
汽轮机电液控制系统不等率与迟缓率及其测试方法
２ 汽 轮 机 电 液控 制 系统 不 等 率 的测 定 方 法
汽 轮 机 电液 控 制系 统 不 等率 的 测定 过 程 必 须 满 足 以下 条件 ： １ 机组 主蒸 汽压 力 、 ） 主蒸 汽 温度 、 再热 蒸 汽 温
线， 而是 一条 曲线 ， 在各个 负 荷点有 不 同的斜 率 ， 即
速 度不 等率 与设计 值进 行 比较 ， 某点 速度 不等 率 若 偏 大 或偏 小 ，可 以根 据 实 际需 要进 行 进 一步 的调 整， 以使 其满 足机组 和电 网的要求 。 由于 电液调 节 控制 系统 的一 次 调 频 的实 际 情 况 ． 了机组 和 电网 的有 效 稳定 运 行 ， 组参 与 一 为 机
图来 求 出速度 不 等率 和迟缓 率 ； 而对 于现有 的汽轮
机 电液 控制 系统 中 ， 在公 开 的文献 中还 没有 出现相
收 稿 日期 ： ０ １ １ — ５ ２ １ — １ １
额定 负荷 工况 时的转 速差 与额定 转速 １
式 中 ， 、 、。 别 为 汽 轮 发 电机 组 的空 负 ｎ分 荷转 速 、 定 负荷转 速和 额定转 速 （。３ ０ ｒ ｎ 。 额 ＝ ０ ０／ ） ｍｉ
条件 也未 必 可行 ， 因为 当机组 负荷 发生 大 幅度变 化 时， 电网频 率 也会 随之变 化 以致超 出允 许范 围 。 因
波仪 记 录调 门开度 和机 组负 荷 的变化量 ， 而求 得 从
该 负荷下 的局 部不 等率 。这 样 ， 在不 同的负荷 点 便 可 以得 到各 负荷点 下 的局部 不等率 。 得 到 的局 部 将
在机 组正 常运 行过程 中 ， 要求 机组 在额 定参 数 下 运行 ， 根据 机组 的实 际状况 ， 在某 个 负荷下 ， 速 快 变 化机组 给定 转速 和实 际转 速 的差 值 ， 通过 高速 录
汽轮机数字电液控制系统概述课件
汽轮机数字电液控制系统的软件开发
软件开发平台
一般采用面向对象的编程语言， 如C或Java等。
软件架构设计
一般采用分层式或模块化的设计 方法，提高软件的模块性和可维
护性。
软件测试
对软件进行严格的测试，包括功 能测试、性能测试和安全测试等 ，确保软件的正确性和可靠性。
05
汽轮机数字电液控制系统的应用 案例
制。
汽轮机数字电液控制系统的关键技术
实时数据处理技术
该技术用于快速、准确地处理传 感器采集的数据，并将处理后的 数据实时反馈给控制单元进行决
策。
先进控制算法
该算法用于实现复杂的控制逻辑， 提高系统的控制精度和稳定性。
故障诊断技术
该技术用于实时监测系统的运行状 态，发现异常情况及时进行处理， 保障系统的安全运行。
01
02
03
硬件部分
包括计算机、数据采集卡 、控制板卡、电源等设备 ，用于实现数据采集、处 理和控制输出等功能。
软件部分
包括控制算法程序、监控 程序和组态软件等，用于 实现DEH系统的各种控制 策略和监控功能。
网络部分
包括通信接口和网络通信 线缆等，用于实现DEH系 统与其它控制系统的数据 交互。
汽轮机数字电液控制系统的功能
转速控制
负荷控制
通过调节汽轮机的进汽量或进汽压力，控 制汽轮机的转速在设定值范围内。
通过调节汽轮机的进汽量或进汽压力，控 制汽轮机的输出功率在设定值范围内。
压力控制
保护控制
通过调节汽轮机的进汽量或进汽压力，控 制汽轮机的高压缸排气压力在设定值范围 内。
监测汽轮机的各种参数，如转速、温度、 压力等，当参数超过设定值时，触发相应 的保护动作，确保汽轮机的安全运行。
汽轮机数字电液控制系统
汽轮机数字电液控制系统摘要300 MW的自备电厂建成后，300 MW的发电设备在国内市场上占据着举足轻重的位置，目前国内300 MW的发电机组已经投入使用，为国家的经济和社会的稳定发展作出了巨大贡献。
300 MW汽轮机采用的是苏联的技术，其设备设计和制造水平与国外相比有很大的差异。
该系统使用了常规的机械式液力调整，存在灵敏度低，迟滞率大，负荷适应能力差，自动化程度低等问题，对机组的安全和经济性造成了一定的影响。
该系统具有转速控制、负荷控制、甩负荷控制功能、超速保护功能、汽轮机自启动和负荷控制功能、主汽压力控制功能等功能。
介绍了300 MW电力电子调节的设计与使用，并着重介绍了超速保护、阀门管理、ATC及甩载测试等方面的工作。
关键词：300MW机组全电调控制升速升负荷阀门管理ATC EH系统高压遮断一、绪论1.1概述汽轮机是火力发电厂中的一个关键装置，它由高温和高压水蒸气带动，实现了热能向机械能的转化。
水轮机组带动发电机旋转，将机器能量转换成电能，电力网向不同的客户供电。
为保持电力系统的运行，需要将汽轮机的速度控制在接近标称速度的极低值，一般在－1.5-3.0 r/分钟之间。
为此，汽轮机需要有一个稳定的、自动化的设备。
水轮发电机组的发展经过了若干个发展时期，首先采用一组机械式的水力机械，完成了对速度的自动调整和对负载的人工控制。
这种体系通常被称作是水力调整。
1.2 300MW国产机组调节系统的现状及改造国内300 MW汽轮机的调速控制主要是由纯水压力的低压汽轮机油和凸轮配汽器组成。
这种调整系统是蒸汽机的常规运行方式，它具有一定的可视性，但是它的运行和数据收集都要靠手工完成，很难适应当前蒸气机组的高自动化、现代化的运行管理需求，所以需要对机组进行全电调的改进，从而达到自动控制的目的。
改进后的全电调速系统包括：液压伺服、高压防油屏蔽、机油供给、低压汽轮机油屏蔽等四大部分。
燃油供给系统的作用是供给高压燃油，驱动伺服系统，高压燃油屏蔽系统。
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远优于MHC，所以人们总希望完善EHC以最终能
取代MHC。
为了能应用EHC又能保证系统可靠，早期采用了
两种方式的EHC模式：
第一种模式：保留原来的MHC，由EHC系统提供
给定数值，这种方式称为EHC的定值控制系统
（SPC），即仅由电子电路完成给定数值的运算，
取20电20/1路0/19之长补机械运算之短。
能 和 CCS系 统 结 合 进行 协 调 控 制
系 统 应 能 进 行 汽 轮 机 全自 动 控 制 、 操 作 员 自 动、 远 方 控 制 等
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OPC功能一般可包括：
VMC功能一般可包括：
加速度控制、功率负荷不平衡控阀门控制、特性曲线修正、校验、
制；
试验；
等 控 制 。 并 能 根 据 指 令或 机 组 特 性 限 制 负 荷 速率
能 适 应 机 组 在 不 同 初 始温 度 下 启 动 （ 冷 态 、 温态 、 热 态 等 ）
控制功能能 适 应 机 组 的 定 压 、 滑压 的 运 行 方 式
阀 门 管 理 功 能 ， 可 实 现单 阀 或 顺 序 阀 控 制 以 及无 扰 切 换
• 英国GEC公司生产的MICROGOVONER型电调（岳阳 360MW）
• 新华电站控制工程公司生产的DEH-III电调（汉川、珠江、 阳逻、铁岭、嘉兴等） 当时DEH系统专用化程度高，由于电厂人员对其了解程度 不高，使用情况较差，多数功能不能使用。
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（3）通用型数字式电液控制系统 目前采用分散控制系统构成的DEH有6个品种：
• 美国ETSI公司用INFI-90组成的电调（妈湾电厂300MW）
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二、DEH系统的基本功能
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Байду номын сангаас
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数字DEH应具有：控制、保护、监视、数据通信等 基本功能
1、机组控制功能
汽 轮 机 启 动 、 冲 转 、 升速 、 暖 机 、 并 网 、 负 荷控 制 、 停 机
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（1）模拟电路构成的电调系统 有三个品种的产品：
•既美国GE公司生产的MARK-II型电调（用于南通 电厂、上安电厂的350MW机组）
• 意大利安莎尔多生产的ESACON型电调（用于 大港、利港电厂的350MW机组）
• 法国阿尔斯通公司生产的REC-70型电调（用于 姚孟电厂的300MW机组和元宝山电厂的600MW 机组）
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第二种方式：使用电子电路直接控制电液控制结构，
但由于当时电子电路的稳定性较差，所以采用原来 的MHC作为后备，一旦电子式EHC出现故障，立即 手动切换系统到MHC，让其代替EHC进行控制。此 阶段虽然EHC是名副其实，但为防止其功能失效， 采用了冗余的MHC。随着电子系统可靠性不断提高， 最终EHC完全取代了MHC，成为独立的液压控制系 统。最早出现的电液控制系统是类似组装仪表的控 制系统，使用模拟量进行运算和控制，也称为AEH。 以后随着计算机技术的发展，诞生了数字式电液控 制系统DEH。 目前我国300MW—600MW火电厂中配套的纯电调 系统共计13个品种，可分三类。
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随着机组容量的增加，对控制系统的要求越来越高，
MHC很难完成机组的调频和调峰任务。也由于电
子元件的发展，在20世纪60年代出现了电子式液
压控制系统—EHC。完成主要的控制任务有：汽
轮机发电机组的启动、升速、并网、负荷增/减。
早期的EHC可靠性比较差，但由于控制的灵活性
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第八章 汽轮机电液控制系统
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一、概述
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DEH原本也是一个控制系统，主要是通过控制汽轮机的进汽 量来达到控制汽轮机的负荷或转速。但由于其控制手段的特 殊性（液压控制有独到之处，电动执行结构和液压比较功率 太小，汽轮机进汽阀门的控制需要很大的功率储备，这是电 动阀门很难适应），形成了一个专用的特殊控制系统DEH。 其实随着汽轮机的诞生就有使用液压作为控制手段的机械式 控制系统来控制汽轮机转速，这种系统成为机械式液压控制 系统，简称MHC。
• 日本三菱公司用MIDAS-8000组成的DEH（大连、福州 350MW机组）
• 瑞士ABB公司用PROCONTROL-P组成的DEH（上海石洞 山二厂600MW超临界机组）
• 日本东芝公司用TOSMAP组成的DEH（北仑600MW、沙角 B350MW）
• 美国西屋公司用WDPF组成的DEH-III（吴泾、沙角A、外 高桥等300MW）
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（1）汽轮机控制的基本要求
（如何参与电网调频） 汽轮机控制的主要目标:就是负荷控制，输出功率和外界负 荷相平衡。如何完成控制任务：不仅要调节使输出负荷等 于给定数值，而且还要根据电网频率的偏差来调节负荷给 定（参与电网调频机组）数值的大小。我们知道：除了机 跟随情况外，汽轮机的给定数值要根据电网频率的变化而 变。当负荷频率偏低时应增加负荷，否则降低负荷。如何 计算负荷具体增加的数值，要用到汽轮机的负荷特性。即 汽轮机转速和电网频率差与功率增量之间的关系。
10•3％D超E速H预的警功、1能10％一超般速跳可闸主序分；汽阀为阀切与换：调；节阀切换、单阀与顺
• BTC基本控制功A能TC；功能一般可包括：
• VMC阀门管理功热能应；力启动、控制及寿命管理；
以轴监视为依据，实现机组启动、
• ATC自启动及控加制减功负能荷；监控；
• OPC超速保护控制功能；
BTC功能一般可包括： 冲转前准备、升速、并网、升负 荷、正常调节； 可增加主汽压力保护、快卸负荷、 阀门在线校验；
绝大部分功能都能使用，但因技术不断发展，20 世纪90年代中期已停止生产，AEH让位于DEH。
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（2）专用的数字式的电调系统，有四个品种产品
• 美国西屋公司生产的DEH-II电调（用于石横电厂的 300MW汽轮机和平圩电厂的600电厂汽轮机）
• 法国阿尔斯通公司生产的MCIRO—REC型电调（江油 330MW、珞璜360MW、北仑港600MW、沙角C660MW）