汽轮机控制系统

汽轮机监测仪表（Turbine Supervisory Instrumentation, TSI）
2自动保护
(1)超速保护系统（Overspeed Protection Controller, OPC）:
超速时关闭高、中压缸调节阀。 (2)危急遮断系统（Emergency Trip System, ETS，又称紧急跳闸系 统）:
汽轮机控制系统
• 数字电液控制系统（又称DEH系统， Digital Electro-Hydraulic Control System）是20世纪70年代后期发展起来的 大型汽轮发电机组的自动控制装置，早期 的DEH系统采用专用的数字控制装置，但 现在汽轮机控制系统普遍采用分散控制系 统DCS（Distributed Control Systems） 系统予以实现。
图3—4汽轮机控制原理图
汽轮机控制系统
汽轮机控制系统
转速
3000r/min
操作员设定
转速 调节器
∑
0
f(x)
T
调频投入
功率
%
其它给定信号
设定值 0
给定值处理回路
主汽压限制值
∑
T
V≯
T
0
∑
主汽压限制投 入
主汽压限制动作 %
调节级压力
功率 调节器
调节级压力 调节器
功率控制切除
T
0
ห้องสมุดไป่ตู้
K f(x)
T 阀门试 验逻辑
汽轮机控制
汽轮机控制系统
器过 热
炉锅
中压主汽阀SV
中压调节阀IV 低压旁路阀
高压主汽阀TV 高压调节阀GV
器再 热
阀高 压 旁 路
反流阀
缸高 压
缸中 压
真空阀
高压排汽止回阀
给水泵
图3-1机组热力系统简图
汽轮机控制系统
断路器
缸低 缸低 压压
～ 发电机
凝汽器
第一节 汽轮机控制系统
一、控制任务
1自动监测
汽轮机控制系统
高压主汽阀 TV
高压调节阀 GV
转速 n
主 汽 压 PT
高压主汽阀油 动机
高压调节阀油 动机
阀
阀
测
位
位
量
指
反
信
令
馈
号
汽轮机数字控制器 （DCS）
系统连接信号 TD，AS，RB等
高压缸
调 节 级 压 力 IMP
中压缸
中压主汽阀 中压调节阀
SV
IV
再热器
IEP
OPC油路 AST油路
中压主汽阀油 中压调节阀油
OA手动给定 ATC自动给定 CCS的TD指令 同期信号
给
定
处
理
回
路＋
＋
调
频
投
K1
入
频率 校正
N
N
N
油电
Y
Y
Y
阀
动液
蒸
功率
调节器 K2
＋
－
调节级压 力调节器
K3
门
门机转
汽
管
K4
理
及换
容
阀、
积
负
－
荷
控
制
投
控 制 投 入调 节 级 压 力
并 网
入
调节级压 力测量
功率 测量
中
、
中 间
中 、
率低压
再
低缸
热
压功
用于参数严重超标、危及机组安全时，紧急关闭所有的主汽阀和 调节汽阀，立即停机。
(3) 机械超速保护和手动遮断系统
汽轮机控制系统
3自动调节
100
1 中压调节汽门
调节汽门开度（%）
2 高压调节汽门
0 20 40 60 80 100 图3-2调节汽门开度与功率关系
功率 (100%)
汽轮机的主要控制参数是功率、转速和主蒸汽压力
调节汽轮机的进汽量（也即改变发电机功率角）可控制汽轮 发电机组的输出电功率（有汽轮功机控功制率系统）。
４汽轮机自动启停控制
从启动准备到带满负荷或从正常运行到停机 整个过程汽轮机全部实现自动控制。
汽轮机控制系统都设有ATC（Automation Turbine Control）功能，即具有汽轮机自动盘车、 自动升速、自动并网到自动带负荷功能。
汽轮机控制系统
二、控制系统构成
• 早期的汽轮机控制系统采用液压调速器，汽轮机 控制系统相对独立。
• 20世纪60年代末期出现了在液压控制基础上增加 发电机组功率控制功能的电液控制系统。
• 目前汽轮机控制系统广泛采用数字电液控制 （Digital Electro-Hydraulic Control， DEH ） 技术，同时将汽轮机和发电机构成的汽轮发电机 组作为被控对象进行控制，因此汽轮机控制系统 实际上是汽轮发电机组控制系统。
• 当汽轮机发电机组正常运行时，通过调节高压调 节阀门开度，改变进汽流量，达到速度和负荷控 制的目的。
设定值
图3—6 给定值处理逻辑
汽轮机控制系统
第二节 阀门管理
1阀门配置与作用
高压缸配汽
高压调节阀GV2
高压调节阀GV4
Ⅱ
Ⅳ
高压调节阀GV3
Ⅲ
Ⅰ
高压调节阀GV1
高压主汽阀TV1
高压主汽阀TV2
过热器蒸汽
图3—7汽汽轮轮机机阀控门制布系置统图
• 高压主汽阀具有危急状态时快速关闭、截断进汽 和启动时调节汽轮机转速两个功能。当高压调节 阀失效时能提供一个额外的保护。高压主汽阀在 汽轮机全速旋转时和正常工况下保持全开。
-3%
T
阀门试验 复位运行
到IV1伺服
调节级压力 控制投入
手动 0
快卸指令
∑
T
T
脱网
＜
阀位限制
手动
T
回路
手动增 手动减
T
跳闸或超速
T
快卸动作
中压缸启动为0
×
高中压启动为1
阀门试验
f (x) 阀门试 f(x) 验逻辑
T
单阀系数
T 阀门试 验逻辑
顺序阀系数
×
×
∑
T
-3%
-3%
T
运行
汽轮机控制系统
到IV4伺服
器
缸
负荷扰动
＋
高＋ 压 缸
高 压 缸 功 率
发电机 轴 出 旋 转 机 械 功 率
电功率 转速
＋
－
3000r/min
转速 测量
汽轮机控制系统
三、控制原理
转速 调节器
＋
－
OA手动给定 ATC自动给定 CCS的TD指令 同期信号
给
定
处
理
回
路＋
＋
＋
N
N
N
油电
Y
Y
Y
阀
动液
蒸
功率 调节器
K2
－
调节级压 力调节器
动机
动机
低压缸
发电机
功率 PE
并网BR
油断路器
挂闸ASL
EH高压抗燃油 供油系统
AST1 AST3
超速保护OPC（1） 紧急跳闸ETS
OPC（2）
AST2
AST4
汽轮机控制系统
排油
图3-3 汽轮机控制系统构成原理图
隔膜阀 润滑油供油系统
机械遮断 手动遮断
汽轮机控制系统
三、控制原理
转速 调节器
＋
－
K3
门
门机转
汽
管
K4
理
及换
容
阀、
积
负
－
荷
控
制
投
控 制 投 入调 节 级 压 力
并 网
入
调
频
投
K1
入
调节级压 力测量
频率 校正
功率 测量
中
、
中 间
中 、
率低压
再
低缸
热
压功
器
缸
负荷扰动
＋
高＋ 压 缸
高 压 缸 功 率
发电机
轴 出 旋 转 机 械 功 率
电功率 转速
＋
－
3000r/min
转速 测量
汽轮机控制系统
到GV1伺服
阀门试验 单阀系数
f (x) 阀门试 f(x) 验逻辑
T
顺序阀系数
×
×
∑
-3%
T
运行
到GV4伺服
操作员目标值 T
ATC目标值 T
自动同期目标值 T
非临界区目标值 T
CCS目标值（TD指令） T
T
变化率限制 V≯
操作员手动 ATC运行方式
自动同期方式 自动设定目标值
CCS方式 保持方式 运行方式