1、第一章第一章汽轮机数字电液控制系统概述汽轮机数字电液控制系统概述第一节汽轮机控制系统的发展第一节汽轮机控制系统的发展中国华电集团发电运营有限公司中国华电集团发电运营有限公司 招聘招聘 热工专业工程师热工专业工程师 (2011-8-8)职位描述：职位描述：1、熟悉热工保护的基本概念、发信和保护设备的原理结构、连、熟悉热工保护的基本概念、发信和保护设备的原理结构、连锁知识以及单元机组的保护项目；锁知识以及单元机组的保护项目；2、熟悉单元机组热工保护逻辑功能；了解、熟悉单元机组热工保护逻辑功能；了解FSSS系统、汽轮机系统、汽轮机TSI系统及其保护；系统及其保护；3、了解热工保护装置和系统的检修工艺
2、；了解、了解热工保护装置和系统的检修工艺；了解DEH系统的组成系统的组成结构和工作原理；结构和工作原理；4、熟悉火电机组保护联锁实验、保护系统及一次元件的系统调、熟悉火电机组保护联锁实验、保护系统及一次元件的系统调校、保护系统的消缺维护。校、保护系统的消缺维护。5、年龄、年龄43岁以下、相关专业大专及以上学历、身体健康。五年岁以下、相关专业大专及以上学历、身体健康。五年以上机组工作经历。以上机组工作经历。6、能编制技术标准和设备规范。熟悉和利时、能编制技术标准和设备规范。熟悉和利时DEH系统者系统者、本特、本特利利3500系统者、英语熟练者优先。系统者、英语熟练者优先。薪酬薪酬1.甲方提供食宿
3、条件。甲方提供食宿条件。2.根据岗位能力协商确定薪酬，约根据岗位能力协商确定薪酬，约5000-10000元元/月。月。3.工作地点在北京。工作地点在北京。最近几年，在最近几年，在DEH（汽轮机数字电液控制系统）方面发表的部（汽轮机数字电液控制系统）方面发表的部分论文标题分论文标题330MW机组机组DEH控制系统的改造控制系统的改造 电力建设电力建设提高可靠性的建议提高可靠性的建议 热力发电热力发电基于遗传算法的汽轮机基于遗传算法的汽轮机DEH控制系统的参数优化研究控制系统的参数优化研究 热能热能动力工程动力工程 关于汽轮机关于汽轮机DEH控制系统超速限制功能的讨论控制系统超速限制功能的讨论 自
4、动化博览自动化博览超临界超临界 机组控制优化机组控制优化 热力发电热力发电中压缸启动机组的数字电液与旁路控制系统中压缸启动机组的数字电液与旁路控制系统 山西电力山西电力控制逻辑中功能块的处理时序对控制逻辑中功能块的处理时序对DEH 控制品质的影响控制品质的影响 自动自动化应用化应用DEH系统阀切换时负荷波动原因分析与对策系统阀切换时负荷波动原因分析与对策 山东电力技术山东电力技术DEH控制系统常见故障分析及处理措施控制系统常见故障分析及处理措施 河北电力技术河北电力技术660 MW 机组机组DEH 系统双系统双LVDT 改造浅析改造浅析 东北电力技术东北电力技术9E燃气轮机控制系统升级改造燃气
5、轮机控制系统升级改造 电厂热工自动化网站电厂热工自动化网站 某电厂某电厂D E H 系统阀位控制逻辑优化探讨系统阀位控制逻辑优化探讨 陕西电力陕西电力调整调整DEH 阀门控制方式抑制汽机间歇性振动的尝试阀门控制方式抑制汽机间歇性振动的尝试 华北电华北电力技术力技术第一节汽轮机数字电液控制系统第一节汽轮机数字电液控制系统概述概述 第一节汽轮机控制系统的发展第一节汽轮机控制系统的发展 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
6、网将驱动发电机转动，将机械能转换为电能，电力网将电能输送到各个用户。电能输送到各个用户。锅炉的作用：燃料的化学能锅炉的作用：燃料的化学能蒸汽热能转换蒸汽热能转换 汽轮机的作用：热能汽轮机的作用：热能机械能转换机械能转换 发电机的作用：机械能发电机的作用：机械能电能转换电能转换 汽轮机控制系统的作用？汽轮机控制系统的作用？汽轮机控制的任务？汽轮机控制的任务？汽轮机控制系统的作用：汽轮机控制系统的作用：控制转速（频率控制转速（频率/周波）在规定范围内以保证供电质周波）在规定范围内以保证供电质量，在电网出现故障时，又要能保证机组自身的安量，在电网出现故障时，又要能保证机组自身的安全；控制功率以适应用
7、电需求。全；控制功率以适应用电需求。汽轮机控制的任务：汽轮机控制的任务：汽轮机是火电厂中最重要的设备之一汽轮机是火电厂中最重要的设备之一,是大型高速运是大型高速运转的原动机转的原动机,通常在高温、高压下工作通常在高温、高压下工作,所以汽轮机控所以汽轮机控制的首要任务是保证汽轮机的安全运行制的首要任务是保证汽轮机的安全运行,其次是满足其次是满足用户的功率需求用户的功率需求,再次要保证电网频率不变再次要保证电网频率不变,即要求汽即要求汽轮机转速不变。为了满足电厂运行安全条件和运行轮机转速不变。为了满足电厂运行安全条件和运行方式经济性的要求方式经济性的要求,机组配备汽轮机数字电液控制系机组配备汽轮机
8、数字电液控制系统统(简称简称DEH),机组运行时自动调节汽轮机的功率和机组运行时自动调节汽轮机的功率和转速转速,保证机组的发电功率和供电频率的品质保证机组的发电功率和供电频率的品质;紧急事紧急事故时故时,切断主蒸汽的供给切断主蒸汽的供给,阻止事故扩大和蔓延阻止事故扩大和蔓延,保障机保障机组安全组安全,以此实现对汽轮机的实时监视、控制和保护。以此实现对汽轮机的实时监视、控制和保护。画出汽轮机控制系统在画出汽轮机控制系统在CCS中的位置图。中的位置图。画出画出AGC系统示意图系统示意图EMS远远动动单单元元RTUDIDIAIDODO DCSDOAOAOAO单单元元机机组组微微波波通通道道电网调电网
9、调度中心度中心AGC请求请求AGC解除解除调度负荷指令调度负荷指令AGC投入投入协调控制方式协调控制方式投入一次调频投入一次调频机组允许最高负荷机组允许最高负荷机组允许最低负荷机组允许最低负荷机组允许负荷变化率机组允许负荷变化率AGC系统系统示意图示意图 为什么要控制电网频率在为什么要控制电网频率在50赫兹？赫兹？对外（对用户影响）：对外（对用户影响）：（1）频率变化将引起电动机转速变化，从而）频率变化将引起电动机转速变化，从而影响产品产品的质量，如纺织工业、造纸工业，影响产品产品的质量，如纺织工业、造纸工业，将因为频率超出规定变化而出现残次品。将因为频率超出规定变化而出现残次品。（2）频率变
10、化将引起电动机转速变化，从而）频率变化将引起电动机转速变化，从而影响产品的产量，影响产品的产量，P=f(n3)。（3）影响电子设备的准确性。现代工业、国）影响电子设备的准确性。现代工业、国防和科学研究部门都广泛使用电子仪器和自动防和科学研究部门都广泛使用电子仪器和自动控制设备。电网频率的不稳定将会影响电子设控制设备。电网频率的不稳定将会影响电子设备的准确性，比如电子表、备的准确性，比如电子表、DCS时钟等。时钟等。对内（对电厂对内（对电厂/网本身影响）：网本身影响）：发电厂的泵与风机是使用异步电动机带动的，系发电厂的泵与风机是使用异步电动机带动的，系统频率降低将使电动机功率降低，若频率下降到统
11、频率降低将使电动机功率降低，若频率下降到46Hz46Hz以下，可以造成水泵不上水，风机风量大大降以下，可以造成水泵不上水，风机风量大大降低，从而危及生产。低，从而危及生产。电网低频率运行时容易引起汽轮机叶片的共振，电网低频率运行时容易引起汽轮机叶片的共振，缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂，所缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂，所以现代化大型汽轮发电机组对电网频率的变动有严以现代化大型汽轮发电机组对电网频率的变动有严格的要求。格的要求。电网频率降低，异步电动机和变压器的励磁涌流电网频率降低，异步电动机和变压器的励磁涌流将大大增加，引起系统无功负荷增加，其结果引起将大大增加，引起系统
12、无功负荷增加，其结果引起系统电压的下降，而电压的下降将引起电机转矩下系统电压的下降，而电压的下降将引起电机转矩下降，出现恶性循环。若频率严重下降，采取恢复措降，出现恶性循环。若频率严重下降，采取恢复措施又不及时不得力，甚至会导致重大事故发生。施又不及时不得力，甚至会导致重大事故发生。电网系统经济性下降。电网系统经济性下降。汽轮发电机的转速控制误差为土汽轮发电机的转速控制误差为土1.5rmin，对应，对应的转速变化范围为多少？与其对应的周波的变化范的转速变化范围为多少？与其对应的周波的变化范围是多少？围是多少？汽轮发电机的转速控制误差为土汽轮发电机的转速控制误差为土3rmin，对应的，对应的转速
13、变化范围为多少？与其对应的周波的变化范围转速变化范围为多少？与其对应的周波的变化范围是多少？是多少？DEH结构简单结构简单,控制精度高控制精度高,并且实现了并且实现了AGC控制控制,将机组的控制权移交给调度将机组的控制权移交给调度,调度可控制负荷的多调度可控制负荷的多少少,以此获得以高质量电能为前提的电力供需实时以此获得以高质量电能为前提的电力供需实时平衡平衡,不但有效优化了电厂的控制功能和运行水平不但有效优化了电厂的控制功能和运行水平,而且满足电能供需实时平衡而且满足电能供需实时平衡,减少了调度运行人员减少了调度运行人员的劳动强度的劳动强度,提高了农网的电能质量和运行经济性。提高了农网的电能
14、质量和运行经济性。土土1.5rmin对应的转速变化范围为对应的转速变化范围为 2998.53001.5 rmin,对应的周波的变化范对应的周波的变化范围是围是 49.97550.025Hz（或（或50 0.25Hz）同理土同理土3.0rmin对应的转速变化范围为对应的转速变化范围为 29973003 rmin,对应的周波的变化范围是对应的周波的变化范围是 49.9550.05Hz（或（或50 0.05Hz）我国电网频率为我国电网频率为50赫兹，电力系统和国家标准允许赫兹，电力系统和国家标准允许的误差范围是多少赫兹？二十年前国家规定的误差的误差范围是多少赫兹？二十年前国家规定的误差范围是多少赫兹
15、？范围是多少赫兹？我校汽轮机转速校验台控制精度要求为多少？我校汽轮机转速校验台控制精度要求为多少？供小于求时热工保护供小于求时热工保护“宁可拒动宁可拒动,不可误动不可误动”（流行摘（流行摘保护，确保机组不因保护误跳而影响发电）；保护，确保机组不因保护误跳而影响发电）；供大于求时热工保护供大于求时热工保护“宁可误动宁可误动,不可拒动不可拒动”。（责任。（责任于运行员无关，但于热工有关）于运行员无关，但于热工有关）系统具有失电保护功能。按照系统具有失电保护功能。按照/宁可误动宁可误动,不可拒动的不可拒动的保护理念保护理念,汽轮机保护跳闸条件相当完备。汽轮机保护跳闸条件相当完备。当当DEH失电失电,
16、电液转换器无电信号输入时电液转换器无电信号输入时,力矩马达力力矩马达力矩为零矩为零,电液转换器输出的控制油压跌至最小电液转换器输出的控制油压跌至最小,从而从而使油动机关闭停机使油动机关闭停机,以保证机组的安全。并为不同厂以保证机组的安全。并为不同厂家生产的家生产的DEH提供与提供与DCS通讯以及相应的通讯软件通讯以及相应的通讯软件接口。接口。目前电力系统规定：目前电力系统规定：0.1Hz；目前国家规定：目前国家规定：0.2Hz；二十年前国家规定：二十年前国家规定：0.5Hz 汽轮机控制系统本身转速控制精度要求为土汽轮机控制系统本身转速控制精度要求为土(1.53.0)rmin，它对应的周波误差为
17、，它对应的周波误差为 50 0.25Hz或或50 0.05Hz 我校汽轮机控制系统转速控制校验台精度要我校汽轮机控制系统转速控制校验台精度要求为土求为土1rmin，它对应的周波误差为多少？，它对应的周波误差为多少？50 0.017Hz 汽轮机控制系统的发展经历了几个阶段？汽轮机控制系统的发展经历了几个阶段？MHCEHC/AEH DEH 一、机械液压式调节系统一、机械液压式调节系统 什么是机械液压调节系统？什么是机械液压调节系统？以一套机械液压机构实现转速的自动调节和负荷的以一套机械液压机构实现转速的自动调节和负荷的手动调节的系统称为机械液压调节系统。手动调节的系统称为机械液压调节系统。机械液压
18、调节系统的英文符号机械液压调节系统的英文符号:MHC MECHANICAL-HYDRAULIC CONTROL，简称，简称MHC。国内汽轮机厂生产的国内汽轮机厂生产的200MW以下容量以下容量(含含200MW)及早期及早期300MW的汽轮机绝大多数配用机械液压式的汽轮机绝大多数配用机械液压式控制系统。控制系统。1.直接调节系统直接调节系统试根据图试根据图1-1画出汽轮机直接调节系统的方框图画出汽轮机直接调节系统的方框图试根据图试根据图1-2画出汽轮机间接调节系统的方框图画出汽轮机间接调节系统的方框图 2.间接调节系统间接调节系统试根据图试根据图1-2画出汽轮机间接调节系统的方框图画出汽轮机间接
19、调节系统的方框图MHC有哪些弊端？有哪些弊端？功率滞后（中间再热）使调速特性不再是直功率滞后（中间再热）使调速特性不再是直线；线；不能实现转速的无差调节；不能实现转速的无差调节；系统响应速度较慢，机械间隙引起的迟缓率系统响应速度较慢，机械间隙引起的迟缓率较大，控制精度不高；较大，控制精度不高；不能消除内扰（并网运行机组）；不能消除内扰（并网运行机组）；静态特性固定，无法根据需要而任意变动。静态特性固定，无法根据需要而任意变动。即不能随意修改静态特性；即不能随意修改静态特性；运算能力差。运算能力差。二、电液调节系统二、电液调节系统AEH/EHC 电液调节系统是针对机械液压系统存在的问题而电液调节
20、系统是针对机械液压系统存在的问题而采用的解决方法。采用的解决方法。电液调节系统的英文符号：电液调节系统的英文符号：EHC ELECTRO-HYDRAULIC CONTROL，简称，简称EHC EHC系统中执行机构仍采用液压伺服装置，运算系统中执行机构仍采用液压伺服装置，运算部件则由电子部件组成。部件则由电子部件组成。特点：信号综合方便；运算精度高；能适用多种特点：信号综合方便；运算精度高；能适用多种运行工况。运行工况。运算部件由晶体管或集成运算放大器组成的电液运算部件由晶体管或集成运算放大器组成的电液调节系统称为调节系统称为AEH。运算部件由微处理机或单片机组成的电液调节系运算部件由微处理机或
21、单片机组成的电液调节系统称为统称为DEH。功频电液控制系统的基本工作原理如图所示。功频电液控制系统的基本工作原理如图所示。电控包括哪些部分？电控包括哪些部分？液控包括哪些部分？液控包括哪些部分？电控部分与液压部分的联络部件即接口装置是什么？电控部分与液压部分的联络部件即接口装置是什么？有几个被控量？有哪些调节回路？有几个被控量？有哪些调节回路？简述工作原理。简述工作原理。画出方框图画出方框图何谓一次调频何谓一次调频何谓二次调频何谓二次调频功频电液控制系统的基功频电液控制系统的基本工作原理如图所示。本工作原理如图所示。系统中测功、测频、控制系统中测功、测频、控制器器PIDPID、功放、给定等称、
22、功放、给定等称为电控部分；为电控部分；电液转换器、油动机、电液转换器、油动机、LVDTLVDT（线性位置发送器）（线性位置发送器）为液压控制部分。为液压控制部分。电液转换器是将电信号电液转换器是将电信号转换成液压控制信号的装置，转换成液压控制信号的装置，它是电控部分与液压部分的联络部件，即接口装置。它是电控部分与液压部分的联络部件，即接口装置。该系统采用了功率和频率两个被控量，有三种基本的调节回路该系统采用了功率和频率两个被控量，有三种基本的调节回路工作原理。工作原理。转速调节回路，适应机组并网前单机运行工况；转速调节回路，适应机组并网前单机运行工况；功率调节回路，适应机组并网后带固定负荷运行
23、工况；功率调节回路，适应机组并网后带固定负荷运行工况；功率功率-转速调节回路，适应机组并网后参加一次调频运行工况；转速调节回路，适应机组并网后参加一次调频运行工况；方框图见图方框图见图1-4一次调频：当负荷变化时，一次调频：当负荷变化时，AEH/DEH自动地根据自动地根据（汽轮机静态特性曲线）转速的变化调节汽轮机功（汽轮机静态特性曲线）转速的变化调节汽轮机功率的过程，称为一次调频（粗调）。率的过程，称为一次调频（粗调）。二次调频：由于一次调频的结果不能满足对频率的二次调频：由于一次调频的结果不能满足对频率的精度的要求，进而由电网调度人员发出指令，然后精度的要求，进而由电网调度人员发出指令，然后
24、由运行人员改变调节系统的给定值，从而进一步调由运行人员改变调节系统的给定值，从而进一步调节频率至允许范围的过程，称为二次调频（细调）。节频率至允许范围的过程，称为二次调频（细调）。一次调频需要将转速变化转换为功率要求值，若一次调频需要将转速变化转换为功率要求值，若已知转差或频差，试根据汽轮机静态特性曲线，已知转差或频差，试根据汽轮机静态特性曲线，推导功率推导功率p计算公式。计算公式。速度变动率速度变动率：空负荷（：空负荷（Pe=0）时的转速）时的转速na与额定负荷与额定负荷Pe=PT0时的转速时的转速nb之差，与额定转速之比。之差，与额定转速之比。已知：已知：Pe=300MW ，=5%n12=
25、6 r/min，求求p。汽轮机电液并存控制系统，大多用于对原机械液汽轮机电液并存控制系统，大多用于对原机械液压式调节系统进行改进。压式调节系统进行改进。DEH的控制信号通过电的控制信号通过电液转换器，变换成液压控制信号，取代液压调节液转换器，变换成液压控制信号，取代液压调节系统中的脉冲油压信号去控制油动机，原液压控系统中的脉冲油压信号去控制油动机，原液压控制系统可以作为备用，使电调和液调之间能相互制系统可以作为备用，使电调和液调之间能相互无扰动切换，相互跟踪。无扰动切换，相互跟踪。但是由于电液并存系统的先天缺陷，不仅使用户但是由于电液并存系统的先天缺陷，不仅使用户必须维护两套调节系统外，还必须
26、解决相互跟踪、必须维护两套调节系统外，还必须解决相互跟踪、切换等，使实际运行、维护成本升高。因此，随切换等，使实际运行、维护成本升高。因此，随着计算机和控制系统技术的发展，各种方式的电着计算机和控制系统技术的发展，各种方式的电液并存系统、电液切换系统均被纯电液调节系统液并存系统、电液切换系统均被纯电液调节系统所取代。所取代。三、数字式电液控制系统（三、数字式电液控制系统（DEH）运算部件由微处理机或单片机组成的电液调节系运算部件由微处理机或单片机组成的电液调节系统称为统称为DEH。专用型数字电液控制系统（不透明，已淘汰）专用型数字电液控制系统（不透明，已淘汰）通用型数字电液控制系统（透明，广泛
27、使用）通用型数字电液控制系统（透明，广泛使用）通用型数字电液控制系统就是用分散控制系统通用型数字电液控制系统就是用分散控制系统DCS实现的汽轮机数字电液控制系统实现的汽轮机数字电液控制系统 说出电厂说出电厂DEH常用的常用的DCS的型号和厂家名称的型号和厂家名称 说出用下列说出用下列DCS实现实现DEH控制的辽宁省各电控制的辽宁省各电厂名称。厂名称。OVATION：铁岭：铁岭：1、2、3号号300MW；:2200MW;：4350MW;：2320+2600;：2300MW。：2135MW；：4135MW；：2330 MW。OVATION：铁岭铁岭1、2、3号号300MW；阜新阜新:2200MW;
28、华能大连华能大连4350MW;营口营口2320+2600;丹东丹东2300MW。大连泰山大连泰山 2135MW；阜新金山阜新金山:4135MW；沈煤红阳能源煤矸石坑口热电厂沈煤红阳能源煤矸石坑口热电厂 2330 MW。ABB symphony：铁岭铁岭4号号300MW；绥中绥中2800MW；抚顺抚顺2200MW；辽电辽电2350MW；金山苏家屯电厂金山苏家屯电厂2220MW T-3000：绥中绥中21000MW。I/A：清河清河600MW；抚顺热电抚顺热电2300MW；燕山湖燕山湖2600MW；铁岭铁岭2600MW。HIACS-3000/5000：阜新阜新:2350MW；锦州锦州6200MW。
29、TPS（霍尼韦尔）：辽宁能港（霍尼韦尔）：辽宁能港 2200MWEDPF：康平康平2600MW；庄河庄河2600MW；沈西沈西2300MW；大连甘井子大连甘井子2300MW；大连开发区大连开发区2300MWHollias MACS:营口热电营口热电2300MW;调兵山调兵山2330MWXDPS（上海新华）：锦州热电（上海新华）：锦州热电2300MW；TCS3000（南自）：丹东金山热电（南自）：丹东金山热电2300MWSUPMAX（上自仪）：沈煤红阳灯塔热电厂（上自仪）：沈煤红阳灯塔热电厂412 MW 云南宣威云南宣威300MW机组机组MAXDAN数字电液控制系统数字电液控制系统 西门子西门子
30、T-3000数字电液控制系统：外高桥二电厂数字电液控制系统：外高桥二电厂900MW；外高桥三电厂；外高桥三电厂1000MW；玉环电厂；玉环电厂1000MW。HIACS-5000数字电液控制系统：邹县电厂数字电液控制系统：邹县电厂1000MW。DEH发展方向：汽轮机岛控制系统发展方向：汽轮机岛控制系统 DEH系统的应用范围也在不断扩大。功能扩展后可系统的应用范围也在不断扩大。功能扩展后可以组成电站汽轮机岛控制系统：以组成电站汽轮机岛控制系统：覆盖覆盖DEH、MEH、BPC、ETS、TSI、SCS(汽轮机汽轮机部分部分)等系统；等系统；汽轮机岛控制系统和锅炉岛控制系统组成电厂热工汽轮机岛控制系统和
31、锅炉岛控制系统组成电厂热工控制系统。控制系统。随着电气控制纳入随着电气控制纳入DCS，汽轮机岛控制系统、锅炉，汽轮机岛控制系统、锅炉岛控制系统和电气岛控制系统组成电厂控制系统。岛控制系统和电气岛控制系统组成电厂控制系统。1.汽轮机转速通常稳定在额定转速的（汽轮机转速通常稳定在额定转速的（1.53.0）r/min范围内，求转速的变化范围是多少？范围内，求转速的变化范围是多少？2.若电网频率要求的精度是若电网频率要求的精度是0.5Hz，求转速的变，求转速的变化范围是多少？（作业化范围是多少？（作业1）3.一个电网容量为一个电网容量为22000MW，它的系统频率系数，它的系统频率系数为为1000 3
32、000MW/Hz（现以（现以1500MW/Hz计算）计算）,如果电网在周波为如果电网在周波为50.02Hz上运行，一年累计损上运行，一年累计损失电量为多少度？若发一度电需消耗标准煤失电量为多少度？若发一度电需消耗标准煤362克，试计算白白烧掉的标准煤量。若以每吨煤克，试计算白白烧掉的标准煤量。若以每吨煤500元计算，损失的人民币为多少？（作业元计算，损失的人民币为多少？（作业2）4.若转速不等率为若转速不等率为5%，试求空负荷和满负荷的转，试求空负荷和满负荷的转速偏差。速偏差。5.若电网频率要求的精度是若电网频率要求的精度是0.2Hz，求转速的，求转速的变化范围是多少？变化范围是多少？1.解：
33、解：1.5r/min：2998.53001.5 r/min；3.0r/min：29973003 r/min；2.解：解：0.5Hz：2.50.5：50=x:3000；49.5：50=x:3000；2970 3030r/min3.解：解：0.021500=30MW3010 3 24365=262800000KW.h0.362262800000=95133600Kg10万吨标准煤万吨标准煤50095133.6=47566800 5000万元人民币万元人民币功频电液控制系统原理图如图所示，试求：画出方框图；说功频电液控制系统原理图如图所示，试求：画出方框图；说明被控量、给定值、控制对象、扰动（内扰，
34、外扰）、操纵变明被控量、给定值、控制对象、扰动（内扰，外扰）、操纵变量、控制器、执行机构、控制机构指的是什么物理量和设备。量、控制器、执行机构、控制机构指的是什么物理量和设备。调节回路有几个，分别适应何种工况；若外界负荷调节回路有几个，分别适应何种工况；若外界负荷，试说，试说明转速、功率、转速偏差、功率偏差如何变化？二偏差极性是明转速、功率、转速偏差、功率偏差如何变化？二偏差极性是否相同？静态时否相同？静态时PID入口为入口为0，若电网频率不是，若电网频率不是50Hz，问，问DEH能否实现无差调节？功频调节的特点？能否实现无差调节？功频调节的特点？方框图见方框图见1-4；被控量：转速、功率；给
35、定值：被控量：转速、功率；给定值：3000r/min、机组额定功率；控、机组额定功率；控制对象：汽轮发电机组；扰动：内扰主要指过热蒸汽压力和温度制对象：汽轮发电机组；扰动：内扰主要指过热蒸汽压力和温度变化，外扰主要指（外界用电）负荷；操纵变量：过热蒸汽量；变化，外扰主要指（外界用电）负荷；操纵变量：过热蒸汽量；控制器：控制器：PID调节器（调节器（DCS）执行机构：）执行机构：EH（液压执行机构）控（液压执行机构）控制机构：汽轮机进口蒸汽阀门。制机构：汽轮机进口蒸汽阀门。调节回路有调节回路有3个，转速调节回路，适应机组并网前单机运行工况；个，转速调节回路，适应机组并网前单机运行工况；功率调节回
36、路，适应机组并网后带固定负荷运行工况；功率功率调节回路，适应机组并网后带固定负荷运行工况；功率-转转速调节回路，适应机组并网后参加一次调频运行工况；速调节回路，适应机组并网后参加一次调频运行工况；若外界负荷若外界负荷，转速，转速，转速正偏差，转速正偏差，功率，功率，功率负偏差，功率负偏差，二，二偏差极性相反；偏差极性相反；静态时静态时PID入口为入口为0，若电网频率不是，若电网频率不是50Hz，DEH不能实现无差不能实现无差调节；调节；功频调节的特点：功频调节的特点：若电网频率是若电网频率是50Hz，DEH能实现无差调节；能实现无差调节；克服反调；抗内扰；克服反调；抗内扰；过开高关汽阀克服过开
37、高关汽阀克服再热器的功率滞后；再热器的功率滞后；快关；阀门管理；快关；阀门管理；当外界负荷增加时，汽轮机转速下降，测频单元感受了转速当外界负荷增加时，汽轮机转速下降，测频单元感受了转速变化，产生一个与转速偏差成比例的电压信号变化，产生一个与转速偏差成比例的电压信号Uf，输入到，输入到PID控制器，经控制器，经PID运算后输入到电液转换器的感应线圈，当运算后输入到电液转换器的感应线圈，当线圈的电磁力克服了弹簧的支持力后，使高压抗燃油（线圈的电磁力克服了弹簧的支持力后，使高压抗燃油（EH油）油）进入油动机底部，使油动机上行开大了调节阀门，增大了汽进入油动机底部，使油动机上行开大了调节阀门，增大了汽
38、轮机的功率，与外界负荷变化相适应。汽轮机的功率增加后轮机的功率，与外界负荷变化相适应。汽轮机的功率增加后测功元件感受到了这一变化后，输出一负的电压信号测功元件感受到了这一变化后，输出一负的电压信号Up到到PID控制器，如果控制器，如果Uf=Up，且两者的极性相反，其代数，且两者的极性相反，其代数和为零，此时的输出不变，因此控制系统的一个过渡过程结和为零，此时的输出不变，因此控制系统的一个过渡过程结束。当外界负荷减少时其控制过程与上述相反。束。当外界负荷减少时其控制过程与上述相反。反调：反调：当机组突然甩负荷（当机组突然甩负荷（P=0），），刚开始由于转子惯性刚开始由于转子惯性n缓慢，缓慢，Up
39、极性为正，极性为正，Uf极性为负，极性为负，Up Uf 汽阀开大增大汽轮机功率，汽阀开大增大汽轮机功率，转转子不平衡力矩子不平衡力矩，加速，加速n飞升，此飞升，此现象称为反调。现象称为反调。(1)转速调节回路。它用于单机运行工况，转速调节回路。它用于单机运行工况，在机组启动时升速、并网和在停机在机组启动时升速、并网和在停机(包括甩包括甩负荷过程负荷过程)中控制转速。中控制转速。(2)功率调节回路。在机组并入电网运行时功率调节回路。在机组并入电网运行时或机组在电网中不承担一次调频任务时，频或机组在电网中不承担一次调频任务时，频差放大器差放大器(转速调节回路转速调节回路)均无输出信号，此均无输出信
40、号，此时，机组由功率调节回路控制。时，机组由功率调节回路控制。(3)功功-频调节回路。当汽轮机参与一次调频频调节回路。当汽轮机参与一次调频时，调节系统构成了功率时，调节系统构成了功率-频率调节回路，频率调节回路，此时，频率、功率调节回路均参与工作。无此时，频率、功率调节回路均参与工作。无论是功率通道产生不平衡，还是频率通道产论是功率通道产生不平衡，还是频率通道产生不平衡，都将引起调节系统动作，直至系生不平衡，都将引起调节系统动作，直至系统趋于稳定。统趋于稳定。过调过调 利用测功单元和利用测功单元和PID控制器的特性也可补偿功率滞后。控制器的特性也可补偿功率滞后。当外界负荷增加时使汽轮机转速下降
41、，测频单元输出正电当外界负荷增加时使汽轮机转速下降，测频单元输出正电压信号作用于压信号作用于PID控制器，经过一系列的作用开大调节阀控制器，经过一系列的作用开大调节阀门，首先使高压缸增加功率，但此时由于中压缸功率增加门，首先使高压缸增加功率，但此时由于中压缸功率增加缓慢，使测功元件输出信号很小，不足以抵消测频单元输缓慢，使测功元件输出信号很小，不足以抵消测频单元输出正电压信号，因此，高压调节阀门继续开大，即产生过出正电压信号，因此，高压调节阀门继续开大，即产生过开。这样高压缸因过开而产生的过剩功率刚好抵消了中压开。这样高压缸因过开而产生的过剩功率刚好抵消了中压缸功率滞后。当中低压缸功率滞后逐渐
42、消失时，由于测功缸功率滞后。当中低压缸功率滞后逐渐消失时，由于测功元件输出电压的作用又使高压调节阀门关小，当中低压缸元件输出电压的作用又使高压调节阀门关小，当中低压缸功率滞后完全消失后，高压调节阀门开度又回到稳态设计功率滞后完全消失后，高压调节阀门开度又回到稳态设计值。此时，控制系统动作结束了。值。此时，控制系统动作结束了。根据以上的叙述可知，无论是新蒸汽压力发生波动还是功根据以上的叙述可知，无论是新蒸汽压力发生波动还是功率产生滞后，都能保证转速偏差与功率变化之间的固定比率产生滞后，都能保证转速偏差与功率变化之间的固定比例关系，即保证了一次调频能力不变。这就是功频电液控例关系，即保证了一次调频
43、能力不变。这就是功频电液控制系统的工作原理。制系统的工作原理。反调反调 功频电调的转速或功率实际值能准确地等于给定值，功频电调的转速或功率实际值能准确地等于给定值，静态特性良好；静态特性良好；在动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功在动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳定在率给定切除可以防止反调，转速稳定在3000r/min上，动态特性很好。上，动态特性很好。当外界负荷突变时，例如，电网故障造成发电机功当外界负荷突变时，例如，电网故障造成发电机功率突然大幅度减小时，汽轮机转速变化是由转子不率突然大幅度减小时，汽轮机转速变化是由转子不平衡力矩所引起的，由于
44、转子存在惯性等原因，造平衡力矩所引起的，由于转子存在惯性等原因，造成转速信号瞬时变化很小，即转速变化信号落后于成转速信号瞬时变化很小，即转速变化信号落后于功率变化信号，这时，转速调节回路输出的功率静功率变化信号，这时，转速调节回路输出的功率静态偏差请求值很小，而功率调节回路的功率动态偏态偏差请求值很小，而功率调节回路的功率动态偏差信号幅值很大，并且由于此时功率调节回路的功差信号幅值很大，并且由于此时功率调节回路的功率动态偏差信号大于零，所以相继通过调节器作用率动态偏差信号大于零，所以相继通过调节器作用后驱使调节汽阀开大，引起汽轮机功率增大，这显后驱使调节汽阀开大，引起汽轮机功率增大，这显然与所
45、希望的功率调节方向相反，即产生了功率反然与所希望的功率调节方向相反，即产生了功率反调现象。调现象。随着转子进一步加速，转速反馈信号逐渐加强，转随着转子进一步加速，转速反馈信号逐渐加强，转速调节回路产生主导作用，使调节汽阀逐渐关小，速调节回路产生主导作用，使调节汽阀逐渐关小，功率反调现象逐渐消失，所以功率反调现象只发生功率反调现象逐渐消失，所以功率反调现象只发生在调节过程的初期，若负荷扰动过大，功率反调现在调节过程的初期，若负荷扰动过大，功率反调现象严重，则会影响机组的正常运行。象严重，则会影响机组的正常运行。抗内扰抗内扰 当新蒸汽压力降低变化时，在同样阀门开度下汽轮当新蒸汽压力降低变化时，在同
46、样阀门开度下汽轮机的功率减少，这时测功单元输出电压信号减小，机的功率减少，这时测功单元输出电压信号减小，因此在因此在PID入口仍有正电压信号存在，使入口仍有正电压信号存在，使PID输出信输出信号继续增加，经功放、电液转换器和油动机后又开号继续增加，经功放、电液转换器和油动机后又开大调节阀门，直到测功元件输出电压与给定电压完大调节阀门，直到测功元件输出电压与给定电压完全抵消时，即使全抵消时，即使PID入口信号代数和为零时才停止动入口信号代数和为零时才停止动作。由此可见，采用了测功单元后可以消除新蒸汽作。由此可见，采用了测功单元后可以消除新蒸汽压力变化对功率的影响，从而保证了频率的偏差与压力变化对
47、功率的影响，从而保证了频率的偏差与功率变化之间的比例关系。即保证了一定的速度不功率变化之间的比例关系。即保证了一定的速度不等率，也就是保证了一次调频的能力不变。等率，也就是保证了一次调频的能力不变。已知动态方程已知动态方程 求：求：空白方框的名称；空白方框的名称；空白方框输入输出的物理量；空白方框输入输出的物理量；空白方框的传递函数；空白方框的传递函数；空白方框的环节性质。空白方框的环节性质。名称：频率校正或一次调频；名称：频率校正或一次调频；输入：输入：n12；输出：；输出：p；传递函数：传递函数：p/n12=k/K=Pe/n0,n0=3000r/min,Pe为额定功率；为额定功率；环节性质
48、：比例环节性质：比例 解释图中解释图中nn、p p、p p、R R、K1K1、K2K2、K3K3等等符号的符号的含义；含义；K1、K2、K3如何动作才能使压力调节回路单独投如何动作才能使压力调节回路单独投入？试画出压力调节回路简图；入？试画出压力调节回路简图；K1、K2、K3如何动作才能使功率调节回路单独如何动作才能使功率调节回路单独投入？试画出功率调节回路简图；投入？试画出功率调节回路简图；调节级压力能间接代表功率吗？调节级压力能间接代表功率吗？P-P-功率给定值功率给定值；n-n-转速给定值转速给定值；P-蒸汽压力（内扰）；蒸汽压力（内扰）；R-负荷（外扰）；负荷（外扰）；-电网频率；电网
49、频率；K1K1、K2K2、K3-K3-软（虚拟）开软（虚拟）开关关 K1向上闭合，向上闭合，K2、K3向下闭合，且需切除频率校正和功向下闭合，且需切除频率校正和功率回路，才能使压力调节回路单独投入。率回路，才能使压力调节回路单独投入。K1向下闭合，向下闭合，K2、K3向上闭合，且需切除频率校正，才向上闭合，且需切除频率校正，才能使功率调节回路单独投入。能使功率调节回路单独投入。调节级压力能间接代表功率。调节级压力能间接代表功率。该系统采用该系统采用PI调节规律是一种串级调节规律是一种串级PI调节系统。调节系统。整个系统由内回路和外回路组成，内回路增强整个系统由内回路和外回路组成，内回路增强了调
50、节过程的快速性，外回路则保证了输出严了调节过程的快速性，外回路则保证了输出严格等于给定值格等于给定值PI调节规律既保证了对系统信息调节规律既保证了对系统信息的运算处理和放大，积分作用又可以保证消除的运算处理和放大，积分作用又可以保证消除静差，实现无差调节。静差，实现无差调节。系统的虚似开关由软件实现，系统的虚似开关由软件实现，K1和和K2开关的开关的指向可提供不同的运行方式，即既可按串级指向可提供不同的运行方式，即既可按串级PI方式运行方式运行,又可按单级又可按单级PI方式运行。这就使得当方式运行。这就使得当系统中某个回路发生故障时系统中某个回路发生故障时,如变送器损坏等情如变送器损坏等情况下
