毕业论文--汽轮机数字电液调节系统设计

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1、上海电力学院汽轮机数字电液调节系统设计专业：课程：电站控制系统姓名：学号：指导老师：摘要本文研究了国内外汽轮机控制调节系统发展现状，通过对汽轮机特性的分析，研究并设计了一套汽轮机数字电液控制系统，实现了汽轮机的启停转速控制、负荷控制，并且实现了一次调频、协调控制、主蒸汽压力控制、阀门管理、OPC超速保护、自动卸负荷（RUNCBACK）等功能，并且针对DEH目前存在的控制器设计问题给出了基于模糊PID的参数自整定方案。关键词：DEH转速控制负荷控制模糊PID目录1绪论11.1研究背景及意义11.2

2、汽轮机调节系统的发展历程11.2.1机械液压式调节系统11.2.2模拟式电液调速系统21.2.3数字式电液调节系统（DEH）31.3本文主要设计内容32汽轮机数字电液调节系统42.1DEH系统硬件结构42.2DEH系统调节的基本原理52.3DEH系统功能63DEH系统模型及各功能部分设计83.1转速控制系统83.1.1转速设定值处理逻辑83.1.2转速控制原理93.2负荷控制系统93.2.1DEH负荷控制93.2.2负荷控制原理113.2.3给定值形成逻辑123.3一次调频133.4CCS控制方

3、式143.5主蒸汽压力控制（TPL功能）153.6阀门管理系统153.7快速减负荷（RUNBACK）功能163.8OPC超速保护功能173.8.1OPC超速保护功能的液压执行机构173.8.2超速保护系统的电磁阀布置183.8.3超速保护功能的数字逻辑部分193.9功率负荷不平衡194DEH系统存在问题及先进控制策略205结论22参考文献22汽轮机数字电液调节系统设计1绪论1.1研究背景及意义汽轮机广泛应用于电力、冶金、钢铁、纺织、化工、船舶等各个领域。特别是在电力工业中，汽轮机是火力发电厂的三

4、大主机之一，用于驱动发电机发出电能。为了保证电力生产的安全经济及供电质量，对汽轮机运行的各个阶段进行控制至关重要。随着科技的进步，汽轮发电机组为了获得尽量高的热效率，降低制造、安装和运行成本，也越来越向大容量、高参数方向发展。这使得机组设备更加复杂，变工况过程中的控制因素更多。同时，随着计算机技术的迅速发展及其在电力生产过程中的应用日益广泛和成熟，为汽轮发电机组这种控制要求较高的生产过程实现计算机控制提供了需要和可能，数字电液调节系统应运而生。DEH系统具有数字系统的灵活性，模拟系统的快速性和液

5、压系统的可靠性，系统可通过PID控制、逻辑控制等各种不同的控制规律和不同的系统组态，实现对汽轮机的转速控制、负荷控制、同步并网等功能。这使得该系统在控制能力、控制效果和系统的适应性、灵活性上得到了根本改变，大大提高了汽轮发电机组的自动化水平。在电力工业生产中随着机组的大型化、高参数化以及电网容量的增大，数字电液调节系统在应用中面临一些新的问题和挑战。由于国民经济的发展，用电结构的变化，电网峰谷差日益增大，致使电厂的负荷需经常地、较大幅度地进行调整，即参与“调峰”，在这样一种用电趋势下，机组能否很

6、好地适应经常性的大负荷波动，在保证安全的条件下提高机组的竞争力，已成为电站的追求目标。随着大容量机组的出现、蒸汽参数的提高以及电网容量的增大，要求大机组承担电网的调峰和调频任务，机组负荷的频繁调整对机组的安全、经济性提出了考验。常规的基于PID控制的多个SISO反馈控制回路组成的分散控制结构，目前仍在大多数机组中得到广泛应用，但只能用来维持生产过程的平稳运行，复杂工况需要运行人员大量的手工操作和监督控制，机组在运行过程中能量损失过大，设备故障率频繁，严重影响了汽轮机组的安全、经济、稳定运行。基于

7、此，人们日益重视对汽轮机控制系统的研究，为此，研究开发出控制能力强、控制效果好、具有高适应性和灵活性的汽轮机自动控制系统有着重大的现实意义。1.2汽轮机调节系统的发展历程从最早的机械调节系统出现到目前广泛使用的数字电液调节系统，汽轮机调节系统的发展主要经历了以下几个阶段：1.2.1机械液压式调节系统汽轮机调节系统发展的初期为机械液压式调节系统。机械液压式调节系统又分为直接调节系统和间接调节系统。直接调节系统是最早得到应用的汽轮机控制22汽轮机数字电液调节系统设计装置，至今已有一百多年的历史。如图

8、1.1所示它是将转速变化转变成的离心力通过杠杆直接作用于调节阀而对汽轮机进行控制，由于直接带动阀门，调速器能量太小，直接调节系统只能用在功率较小的汽轮机上。图1.1直接调节系统为了克服直接调节系统能量小的缺点，出现了间接调节系统，间接调节系统通过液压装置将调速器滑环的位移在能量上加以放大。其原理如图1.2所示：在间接调节系统中，调速器带动一个断流式的滑阀，由油动机活塞的上下压差来驱动阀门。作为能量放大机构的是滑阀和油动机，由于增加了阀门的提升力，所以控制系统的控制能力大大增强。图1.2间接调节系