负荷扰动
从CCS来 TD指令
给 定 处 理 回 路
＋ ＋ K1 频率 校正
调 频 投 入
阀 门 管 理
动电 机液 及转 阀换 门、 油
蒸 汽 容 积
机 械 功 率
高 压 缸 ＋
电功率
发电机
＋ 3000r/min
－
转速 测量
图3—16参加机组协调控制时的汽轮机控制系统结构
在协调控制方式下，禁止负荷控制投 入和做阀门试验。 当有以下条件产生时协调控制方式被切除： 1. CCS请求信号消失； 2. 从CCS来的给定信号故障； 3. 油开关跳闸； 4. 汽机已跳闸； 5. 操作人员将CCS控制切除； 等。
四、协调控制（CCS）
协调控制方式一般须满足下列条件： （1）机组已并网； （2）收到协调允许信号。
第四节 控制功能与控制系统特性
一、控制功能
1.转速控制
OA手动给定
ATC自动给定 同步信号
给 定 处 理 回 路
转速 调节器
＋ －
阀 门 管 理
动电 机液 及转 阀换 门、 油
转速
汽轮发电机 组
转速测量
一次调频的投入条件如下： 1. 机组已并网； 2. 控制系统在“操作员自动”状态； 3. 负荷大于10％额定负荷。
3. 协调控制
汽轮发电机组一般满足以下条件时可投 入协调控制： 1. 机组已并网； 2. 接收到CCS请求信号； 3. 由CCS来的给定信号正常； 等。
中 间 再 热 器
中 、 低 压 缸
T T T
×
f (x) T × ∑
阀门试 验逻辑 顺序阀系数
f(x)
阀门试 验逻辑 顺序阀系数
f(x)
×
×
复位运行 T
T
-3%
T
到IV1伺服
到IV4伺服
到GV1伺服
到GV4伺服
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

转 速 控 制 器

测调节级压力
中间 再热 器
中低 压缸 功率
测转速
转速
3000r/min
操作员设定 其它给定信号 给定值处理回路 设定值 0 0 ∑ ∑ 功率 调节器 主汽压限制投 入 T % 调节级压力 调节器 0 V≯ 主汽压限制值 T 主汽压限制动作 调节级压力 0 T 调频投入 %
∑
转速 调节器
汽轮机数字控制器 （DCS） AST1 AST3
隔膜阀
润滑油供油系统 超速保护OPC（1） 系统连接信号 TD，AS，RB等 紧急跳闸ETS OPC（2） AST2 AST4 机械遮断 手动遮断
排油
图3-3 汽轮机控制系统构成原理图
三、控制原理
汽轮机 转速 调节器 ＋ － 中 间 再 热 器 中 、 低 压 缸 中 、 低 压 缸 功 率 励磁电流 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 功率 调节器 ＋ ＋ ＋ Y K2 负 荷 控 制 投 入 － 调节级压 力调节器 Y K3 调 节 制级 投压 入力 控 N Y K4 并 网 N 阀 门 管 理 电 动液 机转 及换 阀、 门油 蒸 汽 容 积 高 压 缸 ＋ 发电机 高 压 缸 功 率 轴 出 旋 转 机 械 功 率
3自动调节
100 调节汽门开度（%） 1 中压调节汽门
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可控制汽轮发电机组的输出电功率（有 功功率）。
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。
2 汽轮机进汽方式 汽轮机进汽方式可分为：全周进汽方式 和部分进汽方式两种方式。这时对应的高 压调节阀运行方式为单阀方式（节流调节） 与和顺序阀方式（喷嘴调节）。
单阀方式是将所有调节阀同时开大或关小 来调节负荷，这种方式为全周进汽方式， 该进汽方法可减少机组的热应力，但节流 损失大，对机组经济性是不利的。在机组 冷态启动或变负荷过程中希望选用这种方 式，因为这样能使汽轮机高压缸第一级汽 室的温度变化比较均匀，使汽轮机转动部 分与静止部分之间的温差减少，因而使调 频机组能承受更大的负荷变化率。
高压主汽阀TV2
过热器蒸汽
图3—7汽轮机阀门布置图
• 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。 • 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。 • 中压主汽阀的作用是在紧急情况下快速地关闭以 便切断进入中压缸的再热蒸汽。 • 中压调节阀的基本作用是在将要发生突发事故时 起保护作用。它在汽轮机保护系统动作时进行关 闭。第二个作用是在汽轮机启动和升负荷时，控 制再热蒸汽流量。
第五节 汽轮机旁路控制系统
1 旁路系统及控制方案
高旁减压阀 高压减温水
高 压 旁 路 系 统
发电机 高 压 缸 中 压 缸 低压缸 ～
喷水隔离阀 喷水调节阀
过 热 器
再 热 器
低旁减压阀
低压旁路系统
低压减温水 锅炉
喷水调节阀
凝汽器
低旁减压阀
压 图16－1 高低压串级旁路系统
二 、旁路系统作用： （1）加快启动速度、减小启动时间。 （2）机组启动、停止和甩负荷时，可以回 收工质，减少对空排放，提高运行的经济 性。 （3）正常运行时，起超压保护作用。 （4）机组启动、停止和甩负荷时，保护再热 器。 （5）当汽轮发电机组或电网短时故障时，旁 路系统的存在可使锅炉处于独立运行状态， 从而使单元机组转入停机不停炉运行方式 或带厂用电运行。
1 0 顺序阀方式 T 手动系统复位 T 1
& T ≥1 &
汽轮机复位 控制偏差大于4% 阀转换在进行 总流量需求值≥99.9%
0.00167
V≯
≥1 1 － ∑ ＋
总流量需求值≤0.1%
单阀系数kSIN
顺序阀系数kSEQ
图3—11 单阀系数、顺序阀系数形成原理
（１）单阀／顺序阀切换正常进行时，其切换需要经过若干个有限 的控制周期才能完成，切换时间可通过调整限速模块的速率来确定。 当总流量需求值大于99.9%（对应阀门全开）或小于0.1%关）时， （对应阀门全切换瞬间完成。
顺序阀方式是随着机组负荷的增加（减少） 逐个开启（关闭）调节阀，开启阀门的总 数是随负荷变化而变化的，负荷增开启阀 门的总数也增，即实现喷嘴调节，这种方 式为部分进汽方式。该进汽方式可减少节 流损失，因而使机组有较高的热效率，但 机组受热不均，热应力大，这种方式适于 定压运行或额定负荷工况。由于这种方式 可能存在金属受热不均和叶片受到冲击产 生应力，而使机组变负荷速度受到限制。
f(x)
功率
功率控制切除
T ∑
调节级压力 控制投入
T T ＜ 脱网 阀位限制 手动 回路 跳闸或超速 快卸动作 中压缸启动为0 高中压启动为1 f (x) 阀门试验 单阀系数 T × ∑ 运行 运行 手动增 手动减
手动 0 阀门试验 T 阀门试 验逻辑 -3% -3%
汽轮机控制
中压主汽阀SV
中压调节阀IV
低压旁路阀
高压主汽阀TV 过 热 器 再 热 器 高 压 旁 路 阀
高压调节阀GV 断路器
锅 炉
高 压 缸
中 压 缸
低 压 缸
低 压 缸
～
反流阀 真空阀
发电机
高压排汽止回阀
给水泵 图3-1机组热力系统简图
凝汽器
第一节 汽轮机控制系统
一、控制任务
1自动监测
汽轮机监测仪表（Turbine Supervisory Instrumentation, TSI）
3 阀门管理
（1）线性化
阀门 开度 L
总流量需求值Q
÷
单阀流量需求值 f(x)
流量 阀位开度L
调节阀数目 图3-8 单阀控制时阀位计算
在顺序阀控制方式下
f(x) 100 90 80 70
阀门开度L
60 50 40 30 20 10
GV1,GV2 GV3
GV4
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
主 汽 压 PT
调 节 级 压 力
中压主汽阀 SV 再热器 IMP
中压调节阀 IV IEP
功率 PE
并网BR 高压主汽阀油 动机 高压调节阀油 动机 OPC油路 AST油路 挂闸ASL 中压主汽阀油 动机 中压调节阀油 动机 油断路器
阀 位 指 令
阀 位 反 馈
测 量 信 号 EH高压抗燃油 供油系统
第三节 汽轮机运行方式
1. 操作员自动（Operator Automation， OA） 2. 汽轮机自启动（ATC） 3. 自动同期（AS） 4. 协调控制（CCS） 由运行人员根据汽轮发电机机组运行 情况选择运行方式。
一、操作员自动（OA）
1、操作员直接控制 ２、转速自动控制 ３、功率自动控制 ４、主汽压力自动控制
负荷扰动
手 动 给 定
P0 给＋ 定 处 理 回 路
N ＋ ＋ 调 频 投 入 功率 调节器 － PE － 调节级 压力调 节器 Y K3 调 节 制级 投压 入力 控 调节级压 力测量