[能源化工]燃机三菱控制系统简述.ppt课件.ppt

1、燃气轮机及燃气燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环电厂控制与保护蒸汽联合循环电厂控制与保护.Diasys Netmation控制系统概述n DIASYS Netmation控制系统将因特网、企业内部信息网技术、大型数据库，包含高性能且价格低廉的微机在内的硬件，便于使用的人机界面软件等信息通信技术融合在一起；n 同时结合设备制造厂家的丰富经验以及控制技术，可靠性高，经济性能出色，高度自动化和便于维护，最大限度满足客户需求。.1)利用最新信息技术的系统独自开发研制的MHI卡通信以互联网通信技术为基础，具备面向工厂控制系统不可缺少的高可靠性，便于实现远程监控。包括由客户的办公室对工厂实施操作监视，利用电话线

2、路对工厂进行远程监视以及从三菱重工的工厂进行远程运转支持。对外部设置了防火墙，以确保安全性。人机界面装置采用 Windows 基准的微机，逻辑绘图软件采用Office的计算机辅助设计(CAD)工具VISIO，是便于操作和维护的系统。Diasys Netmation控制系统概述.Diasys Netmation控制系统概述2)采用完善的综合数据库，便于维护可以利用一个数据库对工厂整个系统和控制设备进行一元化管理的系统。由于是利用综合数据库对人机界面的画面，逻辑，系统构成等与工厂设备有关的数据，使用完善的综合数据库，进行一元化管理，不需要其它辅助作业就能进行高效率维护。.3)高可靠性采用冗余化设计

3、的容错设计和严格的质量管理体质，实现了系统的高可靠性。凭借和工厂主机设备成为一体的责任体质，对系统进行综合支持。4)高度控制功能将强大的32位处理器，高速网络以及充实的过程输入输出模块有机地结合，发挥优越的控制功能。Diasys Netmation控制系统概述.5)出色的操作性能基于人机工程学技术构筑的操作站，可以防止人为错误，并提供便于使用的操作环境。6)便于维护出现故障时，凭借系统自诊断功能可以迅速特别指定发生异常的原因，以模块为单位便于对系统进行维护。利用维护工具可以容易地改变逻辑，编制人机界面的画面和进行系统构筑。Diasys Netmation控制系统概述.7)灵活的系统构成不论规模

4、大小，从控制环路少的小规模系统到如工厂控制的大规模系统，都可广泛灵活对应，而且还便于将来系统扩展。Diasys Netmation控制系统概述.Netmation控制系统从底层到上层分别使用了ControlNet网络和以太网络作为主要网络；Netmation控制系统结构分散，主要依赖先进的网络技术和通信技术实现全场控制系统DCS的统一。系统网络分成两部分，分别是单元网络和公共网络，每种网络都由多个子系统组成。Diasys Netmation控制系统概述.单元网络单元网络 本网络分为TCS系统，HRSG系统，PCS系统，TPS系统，TSI系统和单元GW C系统。TCS系统：透平控制系统(TURB

5、INEC0NTR0I SYsTEM)，控制对象包括IGV，燃烧筒旁路阀BYPASS，燃机防喘电磁阀，燃料量，汽机透平蒸汽阀，负荷，转速等等，主要控制对象是燃机本体设备，汽机透平本体设备及油路系统。HRSG系统：余热锅炉控制系统，控制包括余热锅炉上的所有测点，减温水，给水，锅炉疏水等等，控制对象是余热锅炉炉膛，锅炉侧水一蒸汽系统。Diasys Netmation控制系统概述.PCS系统：过程控制系统(PROCESS C0NTR0L SYSTEM)控制包括汽机旁路，凝汽器，汽机侧疏水，凝结水泵等等，控制对象包括汽机测除透平主蒸汽外的所有设备。TPS系统：透平保护系统(TURBINE PROTECT

6、 SYSTEM)包括对燃机的保护相关信号收集及逻辑分析保护动作条件并判断是否发出保护动作。TSI系统：透平监视系统，监视信号包括缸涨、轴向位移、振动、键相(上述信号由本特利系统监视)，零转速，单元机组燃气流量，火焰状态等信号的监视，并转化为Tcs及TPS能够接受的信号形式转送给TCS系统和TPS系统。Diasys Netmation控制系统概述.单元GWC系统：单元部分各站通过以太网方式通过单元GWC建立通信，包括HRSG系统，PCS系统，单元ECS系统，各上位机操作站电脑和工程师站电脑，单元部分各PLC从站通过MODBUS协议接入本站，包括单元系统ECS部分信号，各机组的炉水处理，实现与DC

7、S之间的通信。Diasys Netmation控制系统概述.公共网络公共网络 公共网络部分分为单元ECS系统，COMM-1系统，COMM-2系统和CGWC系统。单元ECS系统：单元机组的电气方面信号。主要是接受电压、电流反馈，电气开关的远程控制，单元机组的励磁及发电机控制。COMM一1系统：循环水系统。Diasys Netmation控制系统概述.COMM一2系统：包括辅助蒸汽，压缩空气，闭式循环冷却水，消防水泵房各系统信号接入。CGWC系统：即公共网关系统，厂内公用系统部分PLC从站通过CGWC接入DCS系统，包括化学水处理，制氢站，天然气调压站，启动锅炉等PLC从站通过MODBUS协议接入

8、网关柜；同时C0M-1，COM-2，CECS，#1UGWC，#2UGWC，#3UGWC均通过光纤转以太网的方式接入CGWC。Diasys Netmation控制系统概述.Diasys Netmation控制系统概述.M701FM701F燃气轮机燃气轮机DCSDCS系统构成系统构成 采用三菱重工的采用三菱重工的Diasys Netmation系列第三代过程控制系统。系列第三代过程控制系统。燃机控制主要由燃机控制系统燃机控制主要由燃机控制系统TCS（Turbine Control System）、燃）、燃机保护系统机保护系统(Turbine Protection System)和高级燃烧压力波动监

9、视和高级燃烧压力波动监视系统系统ACPFM（Advanced Combustion Pressure Fluctuation Monitor）组成。组成。控制系统微处理器为基于数字控制器的双冗余系统，是燃机速度、控制系统微处理器为基于数字控制器的双冗余系统，是燃机速度、负荷和温度的自动控制中心。覆盖燃机从启动到满负荷运行的各负荷和温度的自动控制中心。覆盖燃机从启动到满负荷运行的各个阶段。个阶段。处于控制状态的微处理器发生故障，无扰动地切换至冗余的微处处于控制状态的微处理器发生故障，无扰动地切换至冗余的微处理器。理器。.Diasys NetmationDiasys Netmation构成构成多功

10、能过程站（多功能过程站（MPS）:用于完成自动控制和用于完成自动控制和I/OI/O数据的处理；数据的处理；存储存储1 1小时的短期数据；小时的短期数据；采用嵌入式实时操作系统采用嵌入式实时操作系统pSospSos，CPUCPU处理速度最高处理速度最高700MHz700MHz，采用，采用紧凑型紧凑型133MbpsPCI133MbpsPCI总线，配备总线，配备32M32M一级缓存，一级缓存，256M256M二级缓存，支二级缓存，支持高速运算；持高速运算；通过通过ControlNetControlNet控制网络可直接和水处理系统、制氢系统、空压控制网络可直接和水处理系统、制氢系统、空压机等辅助控制系

11、统机等辅助控制系统PLCPLC连接；连接；通过通过ControlNetControlNet与现场总线相连，支持双冗余配置和光纤通信，与现场总线相连，支持双冗余配置和光纤通信，支持远程支持远程I/OI/O系统配置。系统配置。.MPSMPS主要由主要由CPUCPU、系统、系统I/OI/O卡、以太网卡、卡、以太网卡、ControlNetControlNet网络、适配器网络、适配器和各种和各种I/OI/O模块构成。模块构成。包括两种类型通信网络：以太网包括两种类型通信网络：以太网和和ControlNetControlNet网络，采用双冗余网络，采用双冗余总线系统。总线系统。以太网用于以太网用于MPSM

12、PS和和OPSOPS、EMSEMS、ACSACS之间的通信；其之间的通信；其CPUCPU通过通过C-PCIC-PCI总总线与以太网卡相连，再与线与以太网卡相连，再与OPSOPS、EMSEMS和和ACSACS进行数据交换。进行数据交换。ControlNetControlNet用于用于MPSMPS内部网络的内部网络的连 接，连 接，M P SM P S 的的 C P UC P U 通 过 和通 过 和ControlNetControlNet卡相连，与卡相连，与I/OI/O模块模块通信。通信。实时过程控制数据采用双冗余网实时过程控制数据采用双冗余网络结构，包括络结构，包括P P通道和通道和Q Q通道

13、，通道，P P、Q Q通道以总线使网络拓扑结构连通道以总线使网络拓扑结构连接各站，以实现各站间的数据共接各站，以实现各站间的数据共享。享。.操作员站（操作员站（OPSOPS）用于监控和操作电厂设备的人机借口；用于监控和操作电厂设备的人机借口；采用基于采用基于WindowsWindows系统的系统的WSMWSM（Work Space ManagerWork Space Manager）软件，使得操）软件，使得操作员监控设备运行很容易。作员监控设备运行很容易。硬件采用硬件采用DellPowerEdge 1800DellPowerEdge 1800服务器，配备服务器，配备3 3块千兆以太网卡，块千兆

14、以太网卡，512512兆兆内存。内存。具备生产过程画面及实时数据显示、操作窗口显示及实时操作、实具备生产过程画面及实时数据显示、操作窗口显示及实时操作、实时及历史趋势显示、报警显示、报表制作及显示和事故追忆等功能。时及历史趋势显示、报警显示、报表制作及显示和事故追忆等功能。Diasys Netmation控制系统概述.工程师站（工程师站（EMSEMS）用于控制系统组态和维护整个用于控制系统组态和维护整个Diasys NetMationDiasys NetMation系统系统所有数据维护采用所有数据维护采用ORCAORCA（Object Relation Control Architecture

15、Object Relation Control Architecture）集成）集成数据库管理，维护人员不许具备复杂的数据库知识。数据库管理，维护人员不许具备复杂的数据库知识。硬件采用硬件采用DellPowerEdge1800DellPowerEdge1800服务器，配千兆以太网卡，服务器，配千兆以太网卡，1G1G内存；内存；软件采用软件采用DIASYS IDOL+DIASYS IDOL+，包含逻辑组态工具（，包含逻辑组态工具（FLIPPERFLIPPER）、画）、画面组态工具面组态工具(MARLIN)(MARLIN)、文档组态工具、文档组态工具(CORAL)(CORAL)和操作面板组态工具和

16、操作面板组态工具(SCALLOP)(SCALLOP)。Diasys Netmation控制系统概述.历史数据站（历史数据站（ACSACS）能够周期性地实时采集能够周期性地实时采集MPSMPS中的数据，并存储、管理大量的历史数中的数据，并存储、管理大量的历史数据和外部设备如打印机等；据和外部设备如打印机等；具备数据服务器作用；具备数据服务器作用；硬件采用硬件采用DellPower Edget1800DellPower Edget1800服务器，配千兆以太网卡，服务器，配千兆以太网卡，1.5G1.5G内存。内存。Diasys Netmation控制系统概述.Diasys Netmation系统通信

17、结构系统通信结构MHI CRAD通信系统通信系统MHI CRAD(Agent-oriented communication architecture)MHI CRAD(Agent-oriented communication architecture)通信通信系统是一种通信协议，通过系统是一种通信协议，通过InternetInternet或者或者IntranetIntranet给给Diasys Diasys NetmationNetmation提供高效通信手段。提供高效通信手段。用于通过单元网络交换过程数据和使用用于通过单元网络交换过程数据和使用Browser OPSBrowser OPS通过

18、通过InternetInternet或者或者IntranetIntranet交换数据。交换数据。使用微软使用微软DCOMDCOM组件技术和标准的组件技术和标准的TCP/UDP/IPTCP/UDP/IP通信协议，任何时候从通信协议，任何时候从任何地点获取需要的数据。任何地点获取需要的数据。通信负荷低，支持远程监控。通信负荷低，支持远程监控。.full openminimum openstart upload operation03000full loadspeed rpm2745243108GT MW34195通信协议数据传递过程通信协议数据传递过程任何时候客户端任何时候客户端OPSOPS发送数

19、据发送数据请求，请求，MHIMHI卡片写入数据请求卡片写入数据请求指令，通过网络进行广播。指令，通过网络进行广播。数据请求指令卡片通过机组数据请求指令卡片通过机组网络、网络、InternetInternet或或IntranetIntranet被被MPSMPS获取（为了安全，数据获取（为了安全，数据请求指令首先被请求指令首先被ACSACS提取）。提取）。MPSMPS生成一个包含所请求数据生成一个包含所请求数据的包，并通过网络以广播方的包，并通过网络以广播方式相应，显示在客户端式相应，显示在客户端OPSOPS的的屏幕上。屏幕上。传输仅仅是请求的数据，网传输仅仅是请求的数据，网络上的负荷可以保持很小

20、。络上的负荷可以保持很小。.主控系统的最小选和高选门主控系统的最小选和高选门燃机主控系统即燃气轮机的连续调节系统，燃机主控系统即燃气轮机的连续调节系统，M701FM701F单轴燃气轮机控制系统设置了单轴燃气轮机控制系统设置了几种自动改变燃气轮机燃料消耗的主控制系统和每个系统对应的输出指令几种自动改变燃气轮机燃料消耗的主控制系统和每个系统对应的输出指令CSOCSO（Control Signal OutputControl Signal Output），作为燃料控制系统的基准。），作为燃料控制系统的基准。负荷控制系统(LOAD CONTROL)负荷控制燃料基准负荷控制燃料基准LDCSO转速控制系统

21、（GOVERNOR CONTROL）转速控制燃料基准转速控制燃料基准GVCSO排气温度限制控制系统（EXHAUST GAS TEMP.LIMIT CONTROL）排气温度限制控制燃料基准排气温度限制控制燃料基准EXCSO叶片通道温度限制控制系统（BLADE PATH TEMP.LIMIT CONTROL）叶片通道温度限制控制燃料基准叶片通道温度限制控制燃料基准BPCSO燃料限制控制系统(FUEL LIMIT CONTROL)燃料限制控制燃料基准燃料限制控制燃料基准FLCSO上述上述5个个CSO量同时进入最小值选择门，选出量同时进入最小值选择门，选出5个个CSO中的最小值作为输出。只有中的最小值

22、作为输出。只有一个控制系统的输出有可能进入实际燃料控制系统以最安全的原则协调并保证一个控制系统的输出有可能进入实际燃料控制系统以最安全的原则协调并保证了上述各控制系统的协同配合。了上述各控制系统的协同配合。.M701FM701F燃气轮机控制系统燃气轮机控制系统最小值选择门的输出再通过一个高选门进行选高值输出，最后以此作为该时刻实际执行用的CSO控制信号。高选门的限制值将自动根据燃机所处的状态更换。MDO：点火之前FIRE：点火时，维持燃料流量以取得可靠点燃。WUP：在加速期间，维持燃料流量，防止火焰熄灭，并足以预热及加速达到额定速度。MIN ：加速后快达到额定速度时，维持最低的燃料流量以防止火

23、焰在瞬变操作期间熄灭。高选门的作用是防止CSO过分降低，而导致在过渡过程期间贫油熄火。例如在最极端的例子，机组突然甩全部负荷，燃气轮机控制系统回路要把CSO信号迅速压低，而高选门的最小CSO给定值则建立了避免熄火的最小燃料流量值。最小选及高选的控制框图如下图所示。.M701FM701F燃气轮机控制系统燃气轮机控制系统.M701FM701F燃气轮机控制系统燃气轮机控制系统.M701FM701F燃气轮机控制系统燃气轮机控制系统自动负荷调节自动负荷调节ALRALR（AUTO LOAD REGULATION）GOVERNORGOVERNOR和和LOADLIMITLOADLIMIT方式均可接受方式均可接

24、受ALRALR指令信号；指令信号；在在ALR ONALR ON的条件下，的条件下，ALRALR的输出作为机组功率设定值的输出作为机组功率设定值ALR SETALR SET送到送到GOVENORGOVENOR方式和方式和LOAD LIMITLOAD LIMIT方式回路；方式回路；ALR ONALR ON下有下有ALR MANALR MAN和和ALR AUTOALR AUTO两种方式。在两种方式。在ALR MANALR MAN方式下，方式下，ALRALR目标功率可以目标功率可以手动给定或机组根据机组工矿自动给定。在手动给定或机组根据机组工矿自动给定。在ALR AUTOALR AUTO方式下，方式下

25、，ALRALR目标功率跟踪目标功率跟踪中调中调EMSEMS来的目标负荷指令信号，即来的目标负荷指令信号，即AGCAGC模式。模式。ALR ONALR ON模式下机组负荷是闭环无差调节的，在没有进入温控模式前提下，若机组模式下机组负荷是闭环无差调节的，在没有进入温控模式前提下，若机组实际负荷比实际负荷比ALRALR功率设定值功率设定值ALRSETALRSET低，则自动增加低，则自动增加GOVERNORGOVERNOR方式下的方式下的SPSETSPSET值或值或LOAD LIMITLOAD LIMIT方式下的方式下的LDCSOLDCSO值。若机组实际负荷比值。若机组实际负荷比ALRALR目标功率目

26、标功率ALR SETALR SET高，情况高，情况相反。相反。.GOVERNORGOVERNOR转速控制方式转速控制方式在在ALR ONALR ON方式并在方式并在GOVERNORGOVERNOR方式下，方式下，ALRALR的输出的输出ALR SETALR SET与实际功率相比较，改变与实际功率相比较，改变GOVERNORGOVERNOR的转速设定值，使机组实际功率与的转速设定值，使机组实际功率与ALR SETALR SET相等。相等。LOAD LIMITLOAD LIMIT的功率设定值加下一个的功率设定值加下一个+5%+5%的偏置，当电网频率突然快速下降时，的偏置，当电网频率突然快速下降时，

27、LOAD LIMITLOAD LIMIT会限制负荷的快速增加。会限制负荷的快速增加。采用纯比例采用纯比例P P控制回路，不等率为控制回路，不等率为4%4%（可以在逻辑上进行修改），进行转速自动（可以在逻辑上进行修改），进行转速自动调节。在机组并网前，额定转下进行自动同期调节或进行空负荷时的转速调节。调节。在机组并网前，额定转下进行自动同期调节或进行空负荷时的转速调节。机组并网后，若机组在机组并网后，若机组在GOVERNORGOVERNOR方式下运行，通过改变转速设定值方式下运行，通过改变转速设定值“SPSETSPSET”来来改变机组的负荷，转速设置改变机组的负荷，转速设置3000r/min30

28、00r/min时为时为0MW0MW，转速设置，转速设置3120r/min3120r/min（不等率为（不等率为4%4%）时为额定负荷）时为额定负荷在在ALR ONALR ON模式下，模式下，GOVERNORGOVERNOR的转速设定值为的转速设定值为ALRALR的负荷设定值的负荷设定值ALR SETALR SET与机组实际与机组实际功率信号比较后得到，功率信号比较后得到，GOVERNORGOVERNOR输出输出GVCSOGVCSO使机组实际负荷始终等于使机组实际负荷始终等于ALR SETALR SET，机，机组负荷实际上为闭环无差调节，此时机组是否具有一次调频功能取决于组负荷实际上为闭环无差调

29、节，此时机组是否具有一次调频功能取决于ALR ONALR ON模模式是否有调频功能。式是否有调频功能。在在ALR OFFALR OFF模式下模式下GOVERNORGOVERNOR转速设定值由运行人员手动设定，此时机组具有一次转速设定值由运行人员手动设定，此时机组具有一次调频功能调频功能.转速控制的SPREF=(SPSET+100)*30在LDON为零时（即点火及升速阶段），SPSET0.266，所以SPREF约为3008rpm。SPSET加上100后为100.266，减去实际转速得到偏差值INPUT，对该偏差进行比例调节。GVCSOINPUT*GV GAIN+NO LOAD CSONO LOA

30、D CSO33.2，GV GAIN4/48.2所以在燃机升速阶段，41.2GVCSO33.2。MD2时（空载全速），跟踪信号Ts为0。此时操作员使同期装置投入自动，自动同期装置则会根据同步并网的要求分别产生SPEED UP和SPEED DOWN的信号，使SPSET（转速设定值）以一定的斜率增减，从而实现发电机频率与电网频率的匹配。.MD3时（发电机出口断路器GCB闭合），跟踪信号保持一段时间后为0。跟踪信号为1时，被跟踪的数值Tr很大，但SPSET的上下限分别为6和4，因此SPSET实际输出应为上限值6。根据以上公式此时GVCSO约为33.7，仍然为实际输出的CSO，即实现机组的并网后，GVC

31、SO使机组升负荷至初始负荷20MW。跟踪信号为0后，GVCSO工作状况则与MD2时相同。.LOAD LIMITLOAD LIMIT负荷控制方式负荷控制方式LOAD LIMIT方式是与GOVERNOR方式互斥的模式LOAD LIMIT方式为功率闭环无差调节，机组功率设定值为LDSET（LOAD SET）。LOAD LIMIT方式下，GOVERNOR方式则处于跟踪状态，即GOVERNOR的输出跟踪控制信号CSO加上5%。当电网频率以很快的速度上升造成GOVERNOR的控制输出GVCSO减少超过5%时，机组控制信号输出CSO会暂时切换到GOVERNOR的GVCSO输出，当电网频率一直都上升使GVCS

32、O减小超过5%并持续超过6秒时，GOVERNOR会参与调频作用，在电网频率下降后恢复；当电网频率下降时，GOVERNOR的控制输出GVCSO只会增加，CSO不会切换到GVCSO。可见，这种模式下机组对电网的调频作用意义不大，可以说，这种模式下机组是没有一次调频功能的。在ALR ON模式下，LOAD LIMIT的目标功率设定值为ALR的负荷设定值ALR SET，此时机组是否具有一次调频功能取决于ALR ON模式是否有调频功能。在ALR OFF模式下LOAD LIMIT的功率设定值由运行人员手动设定，此时机组没有一次调频功能。.对于负荷控制，当信号LOAD HOLD=1时，LDREFACTLD；L

33、OAD HOLD为0时，LDREFLDSET。LDSET是一个过程量，主要是根据CRT上的LOAD LIMIT SET来决定的。当LDSET小于CRT上的设定值时，则增加；反之则减小。LDON为0时（升速过程），LDSET20MW，LDCSO为60，所以其不可能通过最小选门。同步时LDSET为下限值20MW，等到GVCSO使机组并网带负荷至该初始负荷后，则转由LDCSO进行控制，此时LDSET根据一定的升速率不断增加，则控制机组继续升负荷至操作员选定的LOAD LIMIT SET值。.转速转速/负荷控制的相互切换负荷控制的相互切换机组启动完成后，具体的机组启动完成后，具体的CSOCSO输出则根

34、据操作员在输出则根据操作员在OPSOPS上预设的控制模式来决定。上预设的控制模式来决定。操作员根据中调的要求对操作员根据中调的要求对ALR ON/OFFALR ON/OFF以及以及LDLIMIT(LOAD LIMIT MODE)/43GV(GT LDLIMIT(LOAD LIMIT MODE)/43GV(GT GOVERNOR MODE)GOVERNOR MODE)的状态进行选定。的状态进行选定。机组的工作状态由一下逻辑决定：机组的工作状态由一下逻辑决定：GVAUTO（MD3&ALR ON）OR（LLOPE&GENERATOR POWER OUTPUT RANGE OVER为0）LDAUTO=

35、（ALR ON&MD3)OR LLOPE为0当当ALR ONALR ON时，转速和负荷都为自动调节。即控制系统将自动调整调速器的参照时，转速和负荷都为自动调节。即控制系统将自动调整调速器的参照点点SPREFSPREF或负荷控制器的参照点或负荷控制器的参照点LDREFLDREF，让机组产生的实际负荷与，让机组产生的实际负荷与ALR SetALR Set的负荷的负荷需求等同。需求等同。而在而在ALR OFFALR OFF时，则主要由时，则主要由LLOPELLOPE（LOAD LIMIT OPERATIONLOAD LIMIT OPERATION）决定，如果）决定，如果LLOPELLOPE为为1 1

36、，则为，则为GVAUTOGVAUTO，反之则为，反之则为LDAUTOLDAUTO。.根据根据LLOPELLOPE的逻辑，当的逻辑，当MD3MD3为为1 1，且（工作在，且（工作在LOAD LIMIT MODELOAD LIMIT MODE下下 or LDCSO or LDCSO作为实作为实际输出），则际输出），则LLOPELLOPE为为1 1。即机组运行在负荷限制模式下，保持恒定负荷输出，频。即机组运行在负荷限制模式下，保持恒定负荷输出，频率可随电网进行波动（即率可随电网进行波动（即GVAUTOGVAUTO）；反之，处于调频运行模式，负荷可根据电网）；反之，处于调频运行模式，负荷可根据电网频率

37、进行自由增减（即频率进行自由增减（即LDAUTOLDAUTO）。）。当温度控制还没有投入的前提下，无论机组具体运行于何种模式下，另外一种模当温度控制还没有投入的前提下，无论机组具体运行于何种模式下，另外一种模式都会对此进行跟踪。式都会对此进行跟踪。例如机组进行调频时，主要控制由速度控制执行，即实际输出例如机组进行调频时，主要控制由速度控制执行，即实际输出CSOCSOGVCSOGVCSO，而此，而此时时LDCSOLDCSOCSOCSO5 5，一旦频率降得太快或频率值过低，一旦频率降得太快或频率值过低，GVCSOGVCSO的输出急剧增大至大的输出急剧增大至大于于LDCSOLDCSO，负荷控制，负荷

38、控制LDCSOLDCSO则变为实际的则变为实际的CSOCSO输出，维持负荷恒定，不再参与调频。输出，维持负荷恒定，不再参与调频。直到频率稳定下来之后，机组再缓慢地调升负荷至调频要求的负荷值。直到频率稳定下来之后，机组再缓慢地调升负荷至调频要求的负荷值。GOVERNORGOVERNOR控制负荷而控制负荷而LOAD LIMITLOAD LIMIT跟踪（跟踪（GOVERNOR FREE with automatic LOAD LIMIT GOVERNOR FREE with automatic LOAD LIMIT TRACKINGTRACKING）.LOAD LIMIT控制负荷而控制负荷而GOVE

39、RNOR跟踪（跟踪（LOAD LIMIT with automatic GOVERNOR tracking）这种方式在希望机组并网后负荷保持在一个常数不变的情况下使用（在中国这种方式却是这种方式在希望机组并网后负荷保持在一个常数不变的情况下使用（在中国这种方式却是最常使用的方式，没有一次调频的作用，机组稳定）。这种方式下，机组一次调频基本上最常使用的方式，没有一次调频的作用，机组稳定）。这种方式下，机组一次调频基本上不起作用，但当电网频率升得太高太快引起不起作用，但当电网频率升得太高太快引起GOCSO下降超过下降超过5%时，则机组负荷会相应地时，则机组负荷会相应地减少。而在电网频率下降时，机组

40、负荷是不会改变的。如下图所示，当电网频率稳定在减少。而在电网频率下降时，机组负荷是不会改变的。如下图所示，当电网频率稳定在d点时，负荷由点时，负荷由D点按一定的速率慢慢回到点按一定的速率慢慢回到E点。点。.NoImage.M701FM701F燃机温度控制系统燃机温度控制系统一般情况下，燃机透平进气温度T3越高，燃机的功率和效率越高，因此机组多希望在尽可能高的T3温度下安全运行。但是如果T3超出了合理的范围，将会对燃气轮机的安全造成威胁，因此在燃机运行过程中必须严格监控的变化，保证T3不超过规定的限定值。但但T3温度都非常高，温度都非常高，9F级燃机是级燃机是1400摄氏度左右，要直接测量和控制

41、都非常困难。摄氏度左右，要直接测量和控制都非常困难。而在大气温度不变的稳态工况下，而在大气温度不变的稳态工况下，T3和排气温度和排气温度T4的变化趋势是相同的，而的变化趋势是相同的，而T4远远低于透平前温低于透平前温T3，且，且T4的温度场也因燃气经过透平做功时有所混合而比较均匀，的温度场也因燃气经过透平做功时有所混合而比较均匀，所以所以T4便于测量和控制。因此可以通过测量燃气轮机的排气温度便于测量和控制。因此可以通过测量燃气轮机的排气温度T4来间接反映透来间接反映透平前温平前温T3的大小。的大小。为了反应变化的大气温度，还需要用大气温度或压气机出口压力等参数来修正为了反应变化的大气温度，还需

42、要用大气温度或压气机出口压力等参数来修正T4温度。当大气温度增高时，压气机出口压力降低，为使温度。当大气温度增高时，压气机出口压力降低，为使T3为常数，为常数，T4温度增高。温度增高。相反，为维持相反，为维持T3为常数，当大气温度降低时，压气机出口压力升高，则为常数，当大气温度降低时，压气机出口压力升高，则T4温度降温度降低。低。.温度控制系统的作用温度控制系统的作用1)在燃气温度超过允许值时，限制燃料的最大流量并保证启动和带负荷的每一阶段，透平的人口温度是安全的，使燃气温度不超过允许值。2)在必要时(尖峰运行和尖峰超载运行)可以提高温度的的限制值。运行中这个限制值是逐渐提高的，使机组的受热部

43、件承受较小热应力。3)和超温保护系统一起，在各通道所测的温度值的差额超过某一定值时发出警报。机组不论用何种方式加载，一旦机组进入温度控制便会自动切断加载回路，停止加负荷。M701FM701F燃机温度控制系统燃机温度控制系统.温度控制系统原理温度控制系统原理燃机从启动到并网成功后，带初始负荷(约5)，以防止逆功率保护动作。此后，若燃料控制信号基准(csO)不断增加，燃机负荷和排气温度也不断升高，压气机进口导叶(IGV)角度随着开大以控制排气温度(ExT)。当负荷继续增加使进口导叶开到最大角度后，排气温度将大于温控基准，温度控制回路投人，抑制住燃料和负荷的增加，保证透平进气温度在允许范围内，避免过

44、高温度对透平叶片的损害。温度控制系统在未投入前处于开环状态，为一阶惯性环节，实现对燃料基准的跟踪。当温控系统输出小于转速功率控制系统输出被选中后，形成闭环的PI调节回路。M701FM701F燃机温度控制系统燃机温度控制系统.M701FM701F是采用压气机出口压力（是采用压气机出口压力（COMB.SHELL PRESSCOMB.SHELL PRESS）作为修正参数，为使）作为修正参数，为使T3T3为常为常数，排气温度数，排气温度T4T4和压气机出口压力之间有一条关系曲线，这就是温控基准线。和压气机出口压力之间有一条关系曲线，这就是温控基准线。NoImageNoImageNoImage.M701

45、FM701F的温度控制具体分为两类，叶片通道温度限制控制和排气温度限制控制。的温度控制具体分为两类，叶片通道温度限制控制和排气温度限制控制。相应的温度测点也分为两类：叶片通道温度测点（相应的温度测点也分为两类：叶片通道温度测点（2020个）和排气温度测点（个）和排气温度测点（6 6个），都是环型均匀布置。个），都是环型均匀布置。压气机出口压力有三个测点，取中值后作为温控基准函数的输入，温控基准函数压气机出口压力有三个测点，取中值后作为温控基准函数的输入，温控基准函数的输出则做为排气温度的输出则做为排气温度T4T4的参考基准值（的参考基准值（EXREFEXREF）。）。EXREFEXREF加上一

46、个偏差量（加上一个偏差量（BLADE PATH BIASBLADE PATH BIAS）即作为叶片通道温度的参考基准值）即作为叶片通道温度的参考基准值（BPREFBPREF）。因为叶片通道温度在排气温度的上游，因此其温度参考基准）。因为叶片通道温度在排气温度的上游，因此其温度参考基准(BPREF)(BPREF)应该比排气温度参考基准（应该比排气温度参考基准（EXREFEXREF）高，这个偏差值大约为）高，这个偏差值大约为1515摄氏度摄氏度M701FM701F燃机温度控制系统燃机温度控制系统.M701FM701F燃机温度控制系统燃机温度控制系统温度控制系统分别根据参考基准值（EXREF和BPR

47、EF）与相应测量值的实际偏差值x，输入到有高低值限制的PI调节器，各自的输出则分别为BPCSO和EXCSO。当偏差为正值时（BPT/EXT均值比参照点低），控制器的输出为上限值：当前CSO加5，以跟踪当前的实际控温制CSO。倘若出现负值的偏差（BPT/EXT均值比参照点高），控制器将削减自己的燃料控制信号CSO（BPCSO/EXCSO），直至达到正值的偏差为止。.NoImage.进口导叶（进口导叶（IGV）控制）控制通常在压气机第一级动叶前还有一列静止固定的叶片，称为进口导流叶片（进口通常在压气机第一级动叶前还有一列静止固定的叶片，称为进口导流叶片（进口导叶导叶inlet guide vane

48、 inlet guide vane，简称，简称IGVIGV），用来控制进入第一级动叶前的气流方向。），用来控制进入第一级动叶前的气流方向。压气机进口导叶控制就是当机组启停或调整负荷时，通过调节压气机进口导叶控制就是当机组启停或调整负荷时，通过调节IGVIGV叶片角度的变叶片角度的变化，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行、提高运行效率的化，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行、提高运行效率的目的。目的。IGVIGV的最小开度为的最小开度为3434度，最大开度为度，最大开度为5 5度。启动令发出（度。启动令发出（L4 master onL4 master on），），

49、IGVIGV即打开到中间开度，以减小空气流量，防止机组喘振。当机组转速即打开到中间开度，以减小空气流量，防止机组喘振。当机组转速2745rpm2745rpm时，时，IGVIGV关闭到最小开度，在燃机负荷关闭到最小开度，在燃机负荷108MW108MW时，保持最小开度不变，以维持较高的时，保持最小开度不变，以维持较高的燃机排气温度，提高联合循环的整体效率。若负荷继续增加，则燃机排气温度，提高联合循环的整体效率。若负荷继续增加，则IGVIGV逐渐打开，逐渐打开，到燃机负荷等于到燃机负荷等于243MW243MW时达到最大开度，之后即使负荷继续增加，时达到最大开度，之后即使负荷继续增加，IGVIGV开度

50、也保持开度也保持不变。不变。.NoImage.M701FM701F机组进口导叶控制系统的控制功能机组进口导叶控制系统的控制功能 L4 L4（master onmaster on）1 1，即未发启动令或者停机时，即未发启动令或者停机时，IGVIGV处于全关（处于全关（0 0，3434度）度）状态。状态。启停时的启停时的IGV控制控制低转速时，轴流压气机易发生喘振，造成压气机出口压力产生很大的波动。轴流式压气机在低转速工况下的稳定工作范围很窄，即轴流式压气机在启停时防止发生喘振的安全裕量比较小。通过调节IGV的角度和防喘抽气调节进口空气流速，可以有效防止喘振的发生。启停时，根据燃机的转速调节启停时