调速系统的模型

DEH系统的主要功能 DEH系统的主要功能
• DEH系统调节的基本功能是对机组的转 DEH系统调节的基本功能是对机组的转
速和负荷进行调节，对于特定的机组还 可以包括其他参数的调节。 • 保护系统的功能 保护系统也称保安系统或事故跳闸系统， 简称AST或ETS。DEH系统还设有超速保 简称AST或ETS。DEH系统还设有超速保 护控制器，简称OPC。为了提高保护系 护控制器，简称OPC。为了提高保护系 统的可靠性，通常采用跳闸回路和重要 的跳闸条件冗余设置、跳闸电路处于经 常导通状态。
• 主要参考文献： 主要参考文献：
《汽轮机技术》 汽轮机技术》 2000年第 2000年第8期 年第8 《汽轮机原理》 沈士一、康 松、庆贺 汽轮机原理》 沈士一、 庆、庞立云等合编 中国电力出版社 汽轮机调节系统》 《汽轮机调节系统》 汪祖鑫主编 水利电力出版社
• 制作人：胡秀涛、沈军飞、陈 楠 制作人：胡秀涛、沈军飞、
• 除以上功能外，还有阀门管理系统
的功能、液压伺候系统的功能等。
DEH系统的静态特性 DEH系统的静态特性
DEH系统的静态特性方程为：
n =(−1 / k ) N e+ (n 0 + y / k )
式中：
n
k
——汽轮机转速 Ne ——电功率 0——额定转速 y ——功率设定值 ——转速回路系数设定单元值
液压调节系统的一些图片
液压调节系统的静态特性
• 液压调节系统的静态特性方程为：
n = −k × Ne + b
式中 n——汽轮机转速 Ne——电功率 b——调节系统静态特性曲线的截距 k——调节系统静态特性曲线的斜率
• 在机械液压式控制系统中，控制系统的
静态特性取决于组成系统各机构的特性， 即调速器特性、调速器到油动机的传动 放大机构特性以及调节阀门开度与蒸汽 流量、汽轮机功率之间的特性。这些机 构的特性在设计过程中就确定了，是不 会随时改变的。因此整个控制系统的静 态特性是不可能在运行过程中进行调整 和修改的，汽轮机速度变动率也是固定 不变的，一般情况下，速度变动率在 3%~6%之间，而汽轮机只能适应设计过 3%~6%之间，而汽轮机只能适应设计过 程中所预先确定的运行工况。
感谢jmcen 感谢jmcen在制作中提供的帮助 jmcen在制作中提供的帮助
(1+ δ ) n
0
式中， 为调度系统速度变动率 n 0为额定转速
三、DEH调节系统 三、DEH调节系统 • DEH调节系节系统的工作原理如图2所示， DEH调节系统的工作原理如图2
从图中看出，整个系统为3 从图中看出，整个系统为3个被控对象 的串级复合调节系统，它可以按4 的串级复合调节系统，它可以按4种不 同方式运行。 ① 串级PI（比例、积分）控制系统。 串级PI（比例、积分）控制系统。 ② 第一种单组PI控制系统。 第一种单组PI控制系统。 ③ 第二种单组PI控制系统。 第二种单组PI控制系统。 ④ 纯转速控制系统。
调速系统的模型
2004年 2004年4月21日 21日
一、汽轮机调节系统的发展简介
• 第一代汽轮机调节系统是机械离心式调节
器，至今已有100多年历史。第二代是液压 器，至今已有100多年历史。第二代是液压 式调节系统，大约出现在二三十年代。第 二代调节系统中均采用了机械传动或感应 环节。因此也可称为机械液压式调节系统。 它相对第一代调节系统而言，在响应速度， 调节精度和减小迟缓方面有了很大的提高。
• 监视系统功能
汽轮机监视系统，简称TSI或TSE。它的 汽轮机监视系统，简称TSI或TSE。它的 测量结果送往调节系统作为共况限制、 送往保护系统作为跳闸条件、送往顺控 系统作为控制条件。 • 汽轮机自启停控制功能 汽轮机自启停控制系统，简称ATC或 汽轮机自启停控制系统，简称ATC或 TAC。其功能设计不同而有较大差异，通 TAC。其功能设计不同而有较大差异，通 常可以包括汽轮机运行工况的数据采集、 汽轮机控制系统内各个子系统功能的协 调以及热应力计算功能等。
• 液压调节系统的机组参加二次调频是通
过同步器来实现的。一般的马达式同步 器均有一个死区范围，这将影响发电设 备对调度信号的功率响应，而这又是一 个影响中央调度系统成败的关键。
液压调节系统的动态特性
采用液压调节系统的机组在甩全负荷时， 最高飞升转速达额定转速的1.08~1.09倍， 新的稳定转速是：
液压调节系统的主要功能
• 在汽轮机启动过程中，液压调节系统可以
通过操作同步器加速、并网和接带负荷， 在机组并网运行时，随电网频率变化，调 节系统使汽轮机的蒸汽流量变化，改变机 组的功率，也可以通过同步器平移静态特 性曲线来改变机组的功率。
• 液压调节系统具有保护功能，其功能是在
电网或汽轮机本身发生故障时，将汽轮机 退出工作以避免故障的扩大或设备的损坏。 中间再热式机组的汽轮机液压调节系统中 多具有防止超速的微分器和弥补中低压缸 功率延迟的动态校正器
• 对复合串级的GV控制系统，当调节级汽 对复合串级的GV控制系统，当调节级汽
室压力和发电机功率回路投入运行时， 系统的动态品质最好，这也是主要的控 制方式。由于调节级汽室压力信号比发 电机功率信号反应要快，所以单级PI运 电机功率信号反应要快，所以单级PI运 行时，调节级汽室压力回路比发电机功 率反馈回路的控制品质好。 • 除了速度反馈外，压力信号和功率信号 中任一路发生故障，系统仍然照常工作， 从而在整体上提高了系统的可靠性。
• 到50年代中期，才出现了不依靠机械液 50年代中期，才出现了不依靠机械液
压式调节系统的纯电调系统。此后，随 着数字计算技术的发展及其在过程自动 控制领域的应用，尤其是计算机容量， 速度和可靠性的飞速发展，出现了数字 以计算机作为控制装置，以模拟式电气 系统作为手操后备，采用液压执行机构 的第四代汽轮机控制系统——简称DEH 的第四代汽轮机控制系统——简称DEH 系统，早期的DEH系统是小型计算机为 系统，早期的DEH系统是小型计算机为 基础的，目前多以微处理计算机为基础。
二、液压式调节系统
液压调节系统的工作原理
• 汽轮机液压调节系统由 4部分组成，即转速感
应机构，传动放大机构， 配汽机构和调节对象。 它们之间的关系如图所 示。
• 当有外界功率扰动时，电网频率发生变
化，汽轮发电机组的转速n 化，汽轮发电机组的转速n变化，转速感 受机构的输出信号z 受机构的输出信号z变化，传递放大机构 的输出信号油动机位移m 的输出信号油动机位移m变化，使执行 机构即汽轮机调门开度l 机构即汽轮机调门开度l改变，调节对象 的进气量和功率改变，直至与外界功率 平衡，调节过程结束。 • 显然，液压调节系统仅靠转速信号进行 一次调频，用同步器进行二次调频。
n
DEH系统的动态特性 DEH系统的动态特性
• DEH 系统的机组在甩全负荷时，控制系
统将负荷设定值为零，相当于将调节系统 的静态特性向下平移到空负荷位置，最高 飞升转速只有额定转速的1.03~1.04 飞升转速只有额定转速的1.03~1.04倍， 1.03~1.04倍， 新的稳定转速 n 0 ,另外，DEH系统一般 另外，DEH系统一般 配有仿真器，可以方便地对控制回路进行 仿真测试和选取最佳控制器参数。
• 但随着机组容量的增大和参数的提高，
这种系统在响应速度，调节速度和迟缓 方面表现了很大的不足。另一方面，不 能在线修改速度变动率的缺陷也使系统 不能满足大电网对系统的要求。第三代 汽轮机调节系统是模拟式电液调节系统， 大约出现在50年代。这种系统采用有运 大约出现在50年代。这种系统采用有运 算功能的电气元件取代了第一，第二代 系统中的感应，传递放大的机械，液压 环节，而保留了液压执行器——油动机。 环节，而保留了液压执行器——油动机。