1、MarK-V控制系統介紹目錄一.MarK-V系統簡介二.MARK-V系統特點及安全性三.MarK-V控制系統通信網絡四.控制器簡介五.控制軟件簡介1.大機控制軟件內容2.小機控制軟件內容六.控制功能介紹1. 汽輪機速度控制速度偏差2. 汽輪機負荷控制負荷命令DWR 3. 蒸汽流量控制 CVR4 高壓調閥閥位控制CV閥位命令5. MSV2控制MSV2閥位命令6. 數字式調節器七. MarK-V的保護功能1.跳閘信號與邏輯2.前機架保護機構3.截止閥調閥結構及控制接口4.特殊保護邏輯八.保護試驗1.保護試驗總述2.保護試驗項目3.特殊保護試驗項目九.汽輪機的運行1.轉子/腔室預暖2.沖轉準備3.加

2、速至額定轉速4.反流運行方式的幾點說明十.閥門試驗1.閥門試驗總述2.試驗項目 十一.輔助閥門介紹一.MARK-V系統簡介 MARK-V是美國GE公司第三代數字式電液調節系統，MarK-V可以配置成單工或三冗余（TMR）方式。我廠為TMR配置，2×350MW汽輪機及4臺給水泵汽輪機全部采用MARK-V控制系統。在MARK-V控制系統中，所有用于保護的關鍵信號都輸入到主控制器<R><S><T>，用于監視控制的信號都輸入到控制器<C>內，微處理器周期采樣所有的數字及模擬輸入信號。對輸入信號進行I/O的組態及處理，然后根據控制程序邏輯，對信號

3、進行處理計算，再將計算結果輸出到汽輪機的閥門控制設備，從而完成對汽輪機的各項控制、保護等重要功能和其它輔助功能。其中大量的控制邏輯、運算和保護邏輯在各主控制器的微處理器中執行，而最關鍵的邏輯和保護功能（如電子超速保護、PLU、EVA等）由硬件邏輯直接完成。無論邏輯是由軟件還是由硬件完成，最終都由繼電器或放大器輸出來完成各自的功能。我廠MARK-V控制電源由分配器<PD>供給各控制器及I/O板電源，總電源由電氣直接供給，部分就地設備電源由汽機UPS柜供給。由于采用數字技術、控制順序程序（CSP）軟件技術、軟件容錯技術（SIFT）以及三冗于（TMR）配置，MARK-V（TMR）控制系統

4、具有靈活、精確、穩定、可靠等特點。操作員接口能與DCS方便通訊（我廠未使用），具有在線維修等特點，進一步提高了系統的可靠性。我廠MARK-V控制系統具體配置如下：（一）2×350MW汽輪機控制柜和其它設備的布置如圖1所示控制柜有兩個：一個是電源柜，也叫輔助柜，柜內安裝有電源轉換器<AC1><AC2>、電源選擇器<ACS>、<D>控制器、<PLU>控制器、旁路電源<PS1><PS2>及端子板；另一個是主控柜，柜內安裝有主控制器<R><S><T>簡稱<Q>控

5、制器、保護控制器<P>、通用控制器<C>、電源分配器<PD>、電源過濾器<CPF>、I/O信號控制器<QD1><QD2><CD>以及I/O信號端子板，<C><D>控制器簡稱<B>控制器。能夠完成對汽輪機系統的監視、速度控制、汽輪機負荷控制、蒸汽流量控制、高壓調閥閥位控制、中壓調閥控制、#2主汽門MSV2控制、數字式調節器、跳閘邏輯、中壓調閥快動IV、早期閥門動作EVA、功率負荷不平衡PLU、甩負荷功能、汽機保護、保護試驗、轉子/腔室預暖、沖轉準備、加速至額定轉速、反流運行、截

6、止閥（MSVs）試驗、高壓調閥（CVs）試驗、中聯門（CRV）試驗、閥門嚴密性試驗、旁路系統調節控制、與TSI的接口、轉子應力計算和壽命管理、MarK-V與EX2000通訊、實時趨勢圖、實時數據采集、系統自診斷、事故記錄及追憶、BOI運行、MARK-V與CCS、SCS、SOE、DCS報警系統等的接口等。（二）4臺給水泵汽輪機控制柜和其它設備的布置如圖所示控制柜有一個：包括主控制器<R><S><T>、保護控制器<P1><P2>、通信控制器<C>、電源分配器<PD>、電源轉換器<AC1><AC2&

7、gt;、I/O信號控制器<QD1><QD2><CD>以及I/O信號端子板。(三)硬件配置1. 操作員站：每臺機組2臺，大機小機各一臺，486電腦，具有觸屏功能，安裝在主控室內。2. 工程師站：每臺機組1臺，安裝在工程師站室內。3. 控制柜：安裝在電子設備間內，大機主、輔控制柜配有中間端子排，小機只有一個控制柜。4. IKB鍵盤、跟蹤球：配套配置。二. MARK-V系統特點及安全性（一） MARK-V（TMR）系統特點1基于PC的操作員接口，配有彩顯、打印機，具有報警、事故記錄、跳閘記憶等功能，顯示畫面可靈活修改。2分辨率的時間標簽、高速數據采集能力（如數字信

8、號采樣周期為1ms）3每個控制器作為一個分散式、多微理器控制器，具有最大的數據處理能力。4可與DCS的通訊以以太網連接，我廠MarK-V同DCS 采用硬線接口。5有較強的診斷功能，能診斷到卡件級能將故障的控制模件隔離，保證系統正?？煽窟\行。6在發生故障時，整個控制系統和各控制器可以在線維修，具有最大的可靠度。7數字式調閥控制回路，具有極佳的線性響應特性。8有和機組其它設備直接接口的模件，如汽輪機監視系統（TSI）、電流互感器（CT）、電壓互感器（PT）等。9整個控制系統布置緊湊、結構合理，工作可靠，維護方便。10有完備的保護功能。在MarK-V控制系統中突出的采用了三冗余技術，即硬件三冗余及軟

9、件三冗余。硬件三冗余表現在配置上如<R><S><T>控制器、跳閘繼電器、測量元件、控制線圈等。軟件三冗余表現在對數字量的三取二表決及模擬量的三取中運算。三取二表決即一旦數字信號在DENET上，每個控制器檢索所有三個值并完成三取二表決，每個芯板各自完成LCCB插件上的表決任務，表決值存在每個控制器DCCA插件內，以用于監控機組的運行。對于模擬量信號在控制器內的工作方式采用三取中值運算，中值存入DCCA插件并可用來進行指導汽輪機的計算，此結構保證三個控制器使用相同的值進行實時數據的內部計算。DENET上來自<Q>的預表決數據也送往<C>芯

10、板的DCCA插件。任意芯板內的表決失配值都能由<C>內的DCCA插件收到，其結果是發出診斷報警。任何芯板的表決失配值都能由<C>芯板檢測到。（二）MARK-V（TMR）系統安全性：MARK-V控制系統的安全性能具體表現在系統的可靠性。1.采用三冗于控制器（TMR-TRIPLE MODULE REDUNDANT）< R >< S ><T>及<X>< Y >< Z >：冗于控制器對于數字信號采用三取二表決，對于模擬信號采用三取中表決。2.采用SIFT（SOFTWARE IMPLEMENTED FAULT

11、 TOLERANCE）容錯技術：當三個控制器分別接到不同的跳閘信號，如（1）潤滑油壓低，（2）軸向位移大（3）高壓缸脹差大三個信號。不會導致汽輪機跳閘。3.保護信號（測點）三冗于：如軸向位移、轉速等。4.跳閘繼電器、伺服閥線圈三冗于：跳閘繼電器PTR1、PTR2、ETR1、ETR2繼電器采用三取二硬件表決。伺服閥線圈三冗于，兩個以上線圈既可完成控制功能。5.交叉跳閘：電氣跳閘和機械跳閘通過L4-XTP交叉跳閘線圈完成電氣跳閘時聯機械跳閘，機械跳閘時聯電氣跳閘以保證跳閘系統的可靠。6.電氣跳閘閥為失電跳閘、機械跳閘閥為得電跳閘，跳閘繼電器PTR1、ETR1常閉接點得電斷開而失電閉合跳機械跳閘閥，

12、跳閘繼電器PTR2、ETR2常開接點得電閉合而失電斷開跳電氣跳閘閥，以確保跳閘系統的可靠性。7.通信冗于：通信控制器< C >、< D>冗余設置，保證通信可靠。8.備用操作員接口< BOI >：< BOI >可以隨時進行操作，無須進行切換，可以完成對機組的監視、操作等功能。在< I >故障或失去通信時代替< I >進行工作。9. .多項速度保護功能：中調門IV觸發、功率負荷不平衡PLU功能、早期閥動作EVA功能、機械超速、電氣超速、加速度、速度信號消失及甩負荷功能等多項保護。10.MARK-V具有較強的診斷功能：能夠完成卡

13、件、I/O通道元件等故障的診斷。11.事故記錄：具有事故記錄功能，分辨率能達到1ms，能更好的進行事故分析、判斷。12.輸入接口：采用觸屏、鍵盤、跟蹤球等方式均可進行操作，增強了操作的可靠性。13. 緊急超速跳閘：采用了獨立的電氣超速跳閘控制器，確保保護的可靠動作。 14.事故跳閘按鈕：事故跳閘按鈕采用冗余方式，分別控制機械電磁閥、電氣跳閘閥，需兩個按鈕同時按下，才能完成跳閘功能，兼顧跳閘系統的準確可靠性。15.模擬信號的硬表決：采用這種表決方法的典型例子三線圈伺服閥，調閥上的三線圈伺服閥由三個調節器控制，三個位置傳感器（LVDT）提供相應的位置反饋。來自三個調節器的放大器輸出電流控制調閥閥位

14、，在調節回路的硬件設計中，當其中一個回路發生故障時，其余兩個回路有足夠的增益變化，用以補償故障回路的輸出。診斷邏輯監視LVDT、伺服閥線圈電流、A/D及D/A轉換器的工作狀態，如有異常立即報警，如發生嚴重故障則控制器會將故障回路進行隔離。16.開關量輸出的硬表決：這種表決方式很常見，如在TCTL上的主跳閘繼電器（3PTR1，3PTR2）和電氣跳閘繼電器（3ETR1，3ETR2）都采用這種表決方法。來自主控制器的主跳閘信號（L86TRP）驅動3PTR1和3PTR2，這些繼電器輸出以圖示方式互連，三取二的表決結果控制MTSV和ETSV，以保護汽輪機。來自<P>控制器的電子超速跳閘信號的

15、表決過程大致相似，<P>中三塊獨立的電子超速保護模件<X><Y><Z>分別與三個速度探頭和3ETR1、3ETR2相連，繼電器輸出以同樣方式互連后控制MTSV和ETSV以保護汽輪機。17口令管理：通過口令的設置區分不同人員的操作權限，一般分操作員級、維護人員級、供貨商級等，有效的分配不同人員工作權限及范圍。18電源獨立及冗余：采用兩路獨立電源，每個控制器都有各自獨立得電源，支持控制器的三冗余。三.MARK-V控制系統通信網絡本廠的MarK-V控制系統為三冗余（TMR）配置。在MarK-V控制系統中，各類信息經各級通信網絡由各控制器及操作接口計算機&

16、lt;I>共享，通信由三個網絡完成，整個控制系統形成一個獨立、分層的局域網（如圖）1.級鏈tage Link：為一外部ARCNET網絡，以同軸電纜經<C>和<D>使控制器與<I> 計算機以及EX2000勵磁系統建立高速可靠的通訊。2.DENET： 數據交換網絡，這是MarK-V控制柜內的內部ARCNET型網絡，DENET使MarK-V各控制器建立通信。在MarK-V配置中，這也是控制信號表決功能的基礎。3.IONET： 這是一個以菊花鏈型式連接的串行接口通信網絡，是控制處理器模件（DCCA）與<P>、<PLU>、<QD1&

17、gt;、<QD2>、<CD>交換信息的接口。IONET主要用于I/O信號。四.控制器介紹1主控制器<R><S><T>主控制器<R><S><T>由相互分離、各自獨立的控制模件組成。模件包含控制和跳閘保護功能的硬件與軟件。三個控制器具有相同的硬件配置和控制邏輯（軟件）。任一控制器里發生的故障，具有模件級診斷及報警顯示功能，故障可以在線維修。2保護控制器<P><P>主要由三塊相同彼此獨立的模件<X><Y><Z>組成，三塊模件有各自獨立的電源和微處

18、理器，接收三個速度探頭信號為汽輪機提供三冗余的電子超速跳閘保護。<P>中還有一塊重要模件TCTL，在TCTL上裝有與前機架保護機構相連的保護繼電器及其它一些重要繼電器。驅動機械跳閘電磁閥（MTSV）和電氣跳閘電磁閥（ETSV）的繼電器在這里進行表決后控制MTSV和ETSV等。3通用控制器<C><D><C><D>主要作用是使主控制器與<I>、EX2000通信，以及診斷系統故障。<C>中還有高級語言程序，用以轉子應力計算、起動加速時的應力預算、ATS邏輯、給運行人員提供操作指導和建議、進汽方式的自動選擇、還具有監視

19、報警等功能，<D>作為<C>的備用，但不具備這些功能。4電源分配器<PD><PD>為MarK-V各控制器、模件、端子板，通信網絡，I/O信號等提供各種不同的電源。5<PLU>控制器用于完成功率負荷不平衡功能，實現MSV1 MSV2 IV1 IV2 RSV1 RSV2閥門的快動電磁閥、轉子膨脹、鍵相等功能。6<QD1><QD2><CD>這三個控制器都用于數字I/O信號，其中<QD1><QD2>的I/O信號用于主控制器<R><S><T>，<

20、;CD>的I/O信號用于<C>。7電源由UPS送來兩路220VAC電源，轉換成兩路110VAC經高選門及AC-DC轉換器后送至<PD>。8備用控制器BOI當主控制器發生嚴重故障或通信故障而不能正常工作，但又不能停機處理時，無須進行切換既可以用BOI對汽輪機進行最簡單的手動控制。五.控制軟件和內容（一）大機控制軟件控制邏輯用大塊語言（BBL）組成。<C>中的高級語言計算程序只能在制造廠編制和修改，BBL和ATS計算中的常數可以在線修改?？刂七壿嫵绦蚬灿?1段，每段有數十至幾百級組成，各段內容如下：1. LST-Q1.SRC：汽輪機保護、速度控制、負荷命令

21、、流量命令、CVs和IVs控制。2. LST-Q2.SRC：控制方式、AMS、VPL、負荷控制、轉子和腔室予暖、汽缸溫度保護。 3. LST-Q3.SRC：速度控制、保護試驗、閥門試驗。4. LST-Q4.SRC：發電機自動同期。5. LST-Q5.SRC：TSI、電磁閥控制、汽輪機旁路系統控制。6. LST-REQ.SRC：監視、報警、繼電器輸出、汽輪機積水檢測7. LST-AUX.SRC：(1)潤滑油系統控制。(2)軸封系統控制。(3)定冷水系統控制。(4)氫氣系統:控制、監視、報警。(5)電動門控制。(6)用戶輸出8. LST-VPO：變壓運行。9. LST-BYP：溫度檢測、旁路控制順

22、序、旁路高壓蒸汽壓力控制、旁路低壓蒸汽壓力控制、旁路高壓蒸汽溫度控制、旁路高壓蒸汽溫度控制、汽機旁路控制監視和報警。10.LST-MON：發電機氫監視、氫系統報警、主再熱汽溫度改變、軸承溫度監視、水檢測溫度監視、定冷水、密封油報警。11.LST-C1.SRC、LST-C2.SRC：閥位、ATS等參數監視、報警。（二）小機控制軟件1診斷功能2速度反饋3速度邏輯比較器4速度探頭故障跳閘5自啟動6手自動切換7速度控制8超速試驗9閥門位置控制10盤車控制11潤滑油泵和事故油泵控制及試驗12偏心、振動、軸向位移監視13振動、軸向位移、排汽真空、排汽溫度、潤滑油壓及用戶跳閘14主跳閘回路15報警監視16閥

23、門控制17溫度監視報警18疏水閥控制六. MrkK-V控制功能解析控制功能簡介我們知道，汽輪機的速度/負荷由伺服閥驅動的調閥執行機構控制，MarK-V三個主控制器（<R><S><T>）中的控制邏輯及相應的數字式調節器產生輸出至伺服閥的控制信號。汽輪機控制功能流程其中包括如下汽輪機控制功能中最重要的六大功能：1速度控制包括起動加速、擺頻、額定轉速控制等功能。2負荷命令有就地、遙控、速度匹配、MW反饋、負荷限制、頻率控制等。3流量命令汽輪機調閥命令，即調閥開度命令。4CVs閥位命令確定各CVs的實際閥位。5IVs閥位命令在不同運行方式下IVs閥位的控制。6MSV

24、2閥位命令MSV2特殊的閥位控制邏輯。以下詳細分析上述六大控制功能。(一) 汽輪機速度控制速度偏差速度控制是MKV控制系統最基本也是最重要的功能之一，把汽輪機的轉速控制在目標轉速，同時完成一些重要功能如加速度控制、擺頻等。速度控制的基本原理是速度偏差理論，速度偏差由如下控制邏輯形成：1.選擇目標速度：有以下幾種選擇(1)選擇閥關閉：15%。(2)選擇不同的目標速度：200RPM、800RPM、2500RPM。(3)選擇額定轉速：3000RPM。(4)選擇超速試驗速度：3420RPM。(5)選擇任意目標速度：只在特殊情況和要求下采用。所選目標速度經高低函數塊后得到實際目標速度TNR_TGT1。2

25、選擇加速度：有三種不同的加速度選擇100rpm/min、150rpm/min、300rpm/min，得到實際加速度TNR_RTE1。(1)TNR_TGT1和TNR_RTE1經斜坡函數塊形成速度命令1TNR1。(2)擺頻：在汽輪機速度達到2500RPM附近，為避免長時間在葉片機械共振臨界速度區域運行，擺頻器自動投入工作，擺頻周期為1分鐘，擺頻幅度為84RPM。TNR1經擺頻后形成速度命令2TNR2，TNR2即是最終速度命令。(3)TNR2與實際速度（TNH1）之差得到速度偏差信號TN_ERR。(4)TN_ERR經速度偏差濾波器形成速度偏差1TN_ERR1。該濾波器的作用是防止因發電機轉子速度振蕩

26、、擺動引起調閥的晃動及磨損，它是一個簡單的時間延時濾波器（0.80秒），當發電機離線或速度偏差>1.8RPM時濾波器不起作用。(5)TN_ERR1經速度死區函數和調閥調節因子修正得到TN_ERR2，再經過另一死區函數，最終得到調節用的速度偏差信號TN_ERR3。速度調節因子是速度偏差在流量調節作用中的增益。它有兩個值：5%/sec（速度>2670RPM）或10%/sec（速度2670RPM），兩值由實際速度進行無擾切換，在汽輪機速度較低時采用大的增益（10%），以增加速度控制回路的穩定性。(二) 汽輪機負荷控制負荷命令DWR負荷命令控制功能流程主要有如下邏輯功能：1 目標負荷命令

27、DWR_TAR2目標負荷命令根據控制方式的不同（就地方式、遙控方式），有不同的控制邏輯。在就地控制方式下，目標負荷由運行人員在<I>計算機的CRT上設定，而在遙控方式下，經來自DCS的升（L90R_CO）降（L90L_CO）負荷脈沖和目標負荷速率（DWR_TAR2R）經積分函數得到目標負荷命令。兩種控制方式可以無擾切換。2 目標負荷速率 DWR_TAR2R在不同的運行方式下，控制邏輯選擇相應的目標負荷速率。（1）速度匹配時為0.10%/sec,（2）甩負荷時為2.5%/sec,(3)發電機并網時為1.2%/sec,（4）遙控方式為0.17%/sec，（5）在負荷限制下為0.50%/

28、sec，（6）MW反饋時的可變目標負荷速率，（7）就地控制方式下由運行人員設定。目標負荷速率均由主蒸汽壓力修正。3 負荷命令速率 DWR_R在不同的運行工況下由控制邏輯自動選擇。4 負荷命令 DWR目標負荷（DWR_TAR2）經主蒸汽壓力修正和高低限后，和負荷命令速率（DWR_R）一起，形成負荷命令（DWR）。5 MW反饋方式在此方式下，實際負荷（DW1）與目標負荷（DWR_TAR1）產生的偏差用來控制負荷目標的升降，得到負荷命令（DWR）。6在發電機未并網時或甩負荷（FCB、PLU）情況下，控制邏輯將目標負荷命令設定為“無負荷流量值”DW_NLF （3%或旁路投運時的5%）。7頻率死區選擇

29、GNR（Governor Non-Regulating）GNR提供了±0.25Hz的頻率死區，在這個小范圍內的頻率波動不會使調閥閥位產生變化以及相應的負荷波動。GNR在發電機并網后由控制邏輯自動選擇，也可由運行人員在<I>上設定。(三) 蒸汽流量控制 CVR蒸汽流量命令就是調閥開度命令，CVR由CVR1經不同的邏輯限制功能，分別得出CVR2、CVR3、CVR4、CVR5，最后得到蒸汽流量命令CVR。1CVR1CVR1由三部分組成：（1）負荷命令DWR，（2）速度偏差TN_ERR3，（3）級壓力反饋（L83SPF）。（a）DWR通常在0100%范圍，對應零負荷至閥全開（VW

30、O）狀態。（b）TN_ERR3：如前所述，TN_ERR3是實際速度偏差信號。（c）級壓力反饋 L83SPF在汽輪機正常運行時，如不進行CVs活動試驗（L83SPF=0），則級壓力反饋不起作用，當進行CVs活動試驗時（L83SPF=1），由于級壓力的降低而產生一個補償值，使CVR1隨級壓力的降低而增大以維持蒸汽流量值的恒定，因此試驗過程中汽輪機運行工況基本保持不變。在CVs試驗時，須滿足如下條件： DWR+TN_ERR3-級壓力反饋值10%2CVR2 CVR1經比例型主蒸汽壓力限制器（MSPLP）即得到CVR2。比例型主蒸汽壓力限制器MSPLP：當實際主蒸汽壓力小于MSPLP設定值時，控制系統將

31、關小CVs調閥開度，關小程度與它們的差值成正比，MSPLP一般用于核電汽輪機，本廠未投用此功能。3CVR3CVR2經速率型主蒸汽壓力限制（MSPLR）即得到CVR3。速率型主蒸汽壓力限制器MSPLR：當主蒸汽壓力下降速率超過設定值時，控制系統將以比壓力下降速率大的速率關小CVs調閥開度以保護汽輪機，此時負荷命令和目標負荷都跟蹤CVR+2%，當MSPLR條件消失后，實際負荷將略增加到負荷命令值（CVR+2%）。MSPLR的設定值可以在<I>上調整。根據主蒸汽壓力下降速率與設定值差值的不同，CVs調閥關小的速率有三個不同的值：0.2%/sec、0.4%/sec、0.8%/sec。4CV

32、R4 CVR3經閥位限制器（VPL）得到CVR4。 閥位限制器VPL：用以限制調閥位置在某一開度，以限制蒸汽流量穩定運行工況。VPL還有另外一種形式：SB（SETBACK）。5CVR5 CVR4經VPL跟蹤和VPL控制得到CVR5。VPL跟蹤和VPL控制可以由運行人員在<I>上選擇，其作用是在電網系統頻率變化時防止調閥突然大幅晃動以保護汽輪機。VPL跟蹤：在此方式下，VPL=CVR+5%，也即閥位限制值自動跟蹤CVR+5%。因此，電網頻率突然下降時，CVR最多增加5%（CVs或IVs開度最多增加5%）。VPL控制：CVR=VPL+5%，當電網頻率突然下降時，CVR并不增加，因為此時

33、CVR由VPL限制。當電網頻率突然增加時，CVR最多減小5%。6CVR、CVR_SCLCVR5經取小邏輯最終得到流量命令CVR。CVR_SCL是根據閥門特性曲線標定后的CVR值。(四) 高壓調閥閥位控制CV閥位命令CVR_SCL根據不同的進汽方式，經進汽方式特性函數（PA或FA方式）處理后得到CVs閥位命令的中間值（CVR_EA），CVR_EA再經CVs調閥特性函數處理后，最終得到CV1、CV2、CV3、CV4閥位命令CV1REF、CV2REF、CV3REF、CV4REF。除了部分進汽函數特性不同外，CV1CV4的其它控制邏輯完全一樣。(六)中壓調閥控制IV命令它包括中調門（IVs）流量命令I

34、VR和中調門（IVs）閥位命令IV1REF、IV2REF。1 IVs流量命令IVRIVR由一個取小函數得到，該函數塊有三個輸入：第一個輸入是常數（TNKIVR5=105%），因此IVR的值不會大于105%。第二個輸入IVR2：當汽輪機在旁路方式下運行時，IVR=IVR2。由圖可見，此時IVR=IVR2=CVR5×IVRG_MOD。IVRG_MOD為IVs的增益修正因子，它有兩個常數值（1.05和1.68），兩者之間可無擾切換。當汽輪機切至前向流方式且IVR62%時IVRG_MOD從1.05無擾切至1.68，使兩個IVs全開且退出調節作用。當IVs參與調節時，其調節信號來自CVR5，根

35、據CVR5的控制邏輯，不難理解此時IVs是如何進行速度和負荷控制的。第三個輸入IVR1：當汽輪機正常運行時（IVs不參與調節的情況下）IVR=IVR1此時：IVR=IVR1=TNKIVR3（100%）+TN_ERR/TNKIVR1（0.02）+DWR×TNKIVR2（2.50）正常運行(無旁路)時：IVR1=IVR2=128%，因此IVR=TNKIVR5=105%。2 IVR1REF、IVR2REFIVR經IVs調閥特性函數（線性化函數）處理后，再經速率限制得到兩個相同的值即兩個中調門的實際閥位命令IVR1REF、IVR2REF。(五)MSV2控制MSV2閥位命令與MSV1不同，MS

36、V2具有調節功能，因而裝有伺服閥。MSV2REF等于SVR_BS2R，其輸出范圍是0100%，對應MSV2從全關到全開。當其內部旁路閥全開時，SVR_BS2R=5.45%，當MSV2全開后，SVR_BS2R=100%。在轉子或腔室予暖時，SVR_BS2R等于運行人員設定值，在正常運行時，SVR_BS2R=102%。（六）數字式調節器如前所述，MarK-V的三個主控制器RST經過復雜的控制算法和邏輯，最后得到各調閥的閥位命令，而實際的閥位由調閥的三個數字式調節器所控制。數字式調節器在MKV系統中，根據控制對象的不同特性，可以定義五種不同類型的調節器，對于大型蒸汽輪機的控制而言，通常采用41型調節

37、器。其中“4”表示“以位置反饋進行位置控制”，而“1”表示“指定第一個位置反饋作為控制信號”，對于TMR系統而言，每個調閥有三個位置反饋，分別與三個控制器的調節器回路相對應，由圖可見，每個調節器回路中有兩個A/D通道，“1”即表示采用第一個位置反饋通道（A/D），第二個位置反饋通道在41型調節器中不起作用，但在其它調節器類型中有用。41型調節器的信號流程只表示了一個數字式調節回路，在MarK-V（TMR）系統中，每個調閥有三個這樣的回路。對41型而言，三個LVDT經各自的第一個A/D通道轉換處理后，分別與來自RST的閥位命令相減，再經增益和偏置后，得到三個數字量控制信號，又經D/A轉換和放大后

38、，最終得到輸出至伺服閥三個線圈的控制電流信號。從以上分析可知，數字式調節器雖然結構略為復雜，但工作原理容易理解，它只不過是一個最簡單的增益或比例調節器而已，其比例系數也可以在I/O組態中進行調整。在每個調節回路中設計了如下保護：1電流故障保護：當伺服閥三個線圈中的一個線圈的實際電流與所要求的電流之差大于25%（最大電流，±40ma）時，相應控制器將該調節回路的輸出電流強制為零，隔離該故障調節回路，使其它兩個調節回路仍然能正確地控制調閥。該功能可以在I/O組態中選擇，本廠未投用此功能。2LVDT故障保護：當某個位置反饋值超出10%105%范圍時，控制器將該調節回路的輸出電流強制為零，隔

39、離該故障調節回路，使其它兩個調節器能正確控制調閥。3.當發生上述兩種故障時，如不將故障回路隔離，則調閥將不能正常工作（如調閥動作緩慢、晃動等），當故障回路隔離后，其它兩個調節器通過增益補償來保證調閥仍能正常工作。4.當某個調閥的兩個調節回路因故障被隔離后，該調閥就不可能正常工作，如該調閥不能打開（此時需要較大的伺服閥電流）、快關（同樣需要較大的反向電流）以及快開等。但根據實際工作經驗，在負荷穩定或變化緩慢的情況下，因伺服閥所需的控制電流很小，一個調節器仍能正確控制調閥。七MarK-V的保護功能MarK-V保護系統接收外部或內部產生的跳閘信號，根據保護控制邏輯，使125VDC的機械跳閘電磁閥（M

40、TSV）得電跳閘和使24VDC電氣跳閘電磁閥（ETSV）失電跳閘。MTSV和ETSV是兩個相互獨立的跳閘系統，彼此又相互交叉跳閘，兩者都通過釋放危急跳閘系統ETS的液壓油，使汽輪機跳閘。保護功能主要包括：（1）跳閘信號和邏輯，（2）跳閘回路，（3）前機架保護機構，（4）閥門結構及控制接口（電磁閥和伺服閥等）。（一）跳閘信號和邏輯1外部輸入的跳閘保護信號見附表一： 表一序號名 稱冗余聯 鎖跳閘定值跳閘延時報 警 其 它 1潤滑油壓力低 2/3 2主油泵出口壓力低 2/3 3抗然油壓力低 2/3 4真空跳閘中/3 5排汽缸溫度高中/3 6次末級溫度高中/3 7定冷水出口溫度高中/3 8定冷水流量低

41、 2/3 9定冷水壓力低 2/3 10勵磁變流量低 2/3 11連接環流量低 2/3 12高排溫度高中/3 13高差（差漲） 14低差（轉子膨漲） 15軸向位移 2/3 16軸瓦振動高2跳閘回路跳閘回路包括：（1）外部信號跳閘硬接線回路，（2）危急跳閘回路，（3）跳閘專用驅動模件TCTL，（4）跳閘回路端子板PTBA<P>，（5）前機架保護機構電磁閥等幾部分組成。來自主控制器（<R><S><T>）的主跳閘信號L86TRP，經跳閘驅動模件TCTL上的主跳閘繼電器PTR1（2/3）和PTR2（2/3），使MTSV得電及ETSV失電跳閘汽輪機。L86T

42、RP同時有交叉跳閘信號L4_XTP送至<P>，經TCTL上的電氣跳閘繼電氣ETR1（2/3）、ETR2（2/3），分別使MTSV得電、ETSV失電，跳閘汽輪機，電子超速的工作原理也是如此。另外，<P>中的電子超速跳閘也有交叉跳閘信號（L12XTRP）送至<R><S><T>跳閘邏輯?？梢姡徊嫣l是雙向的，這進一步提高了保護系統的可靠性。MarK-V保護系統邏輯信號流程、與抗燃油系統和前機架保護機構的接口以及ETS系統與有關閥門的聯系是（<R><S><T>）和<P>與125VDC（使MTS

43、V得電跳閘）接口，同時又與24VDC跳閘母線（使ETSV失電跳閘）接口。<R><S><T>分別控制三個PTR1和三個PTR2，<P>中的<X><Y><Z>分別控制三個ETR1和三個ETR2，而PTR1和ETR1經三取二表決控制MTSV，同樣，ETR1和ETR2經三取二表決控制ETSV。同時還包含了機械閉鎖、電氣閉鎖、油復位、充油試驗等簡單邏輯接口。值得注意的是，125VDC和24VDC電源丟失，不會使<R><S><T>產生跳閘信號，但24VDC電源丟失會使ETSV失電，使汽輪

44、機跳閘。另外，125VDC電源丟失，會導致24VDC電源丟失，產生同樣的后果。<R><S><T>三取二表決故障（兩個主控制器故障）會導致主保護繼電器PTR1（2/3）、PTR2（2/3）失電，分別使MTSV得電和ETSV失電，跳閘汽輪機。<P>中三塊電子超速保護模件<X><Y><Z>任意兩塊故障，也會使電氣保護繼電器ETR1（2/3）、ETR2（2/3）失電，同樣分別使MTSV得電和ETSV失電，跳閘汽輪機。（1）外部信號跳閘硬接線回路,該回路斷開跳閘汽輪機。所謂的外部跳閘信號，其實只有兩個，一是用戶跳閘信號即

45、來自電氣的跳閘信號，另一是來自BTG盤的跳閘按鈕，按鈕觸點是常閉型的，斷開跳閘汽輪機。該回路上有四個繼電器，稱為“4S”繼電氣，4S繼電器兩兩并接后再串接在回路的首尾兩端，形成“半四取二”表決邏輯，用以接通或斷開24VDC（P24VR）跳閘母線。24VDC跳閘母線來自<P>中<X><Y><Z>的三個獨立電源中的最大值，它不但連接ETSV，同時也為PTR1（3）、PTR2（3）、ETR1（3）、ETR2（3）提供電源，其重要性可想而知。<X><Y><Z>中的處理器監視該跳閘回路的狀態，但回路跳閘動作與處理器無關。

46、（2）危急跳閘回路其中包括了跳閘驅動模件TCTL，跳閘端子板PTBA以及有關電磁閥。（A）TCTLTCTL是專為大型汽輪機保護系統設計的保護繼電器驅動模件，有來自<PD>的125VDC電源，來自<X><Y><Z>的24VDC、PTR1（3）、ETR1（3）、PTR2（3）、ETR2（3）、MLO、ELO、ORST、OTS繼電器等重要部件。這些繼電器和ETSV都由24VDC跳閘母線驅動。MTSV由125VDC驅動。（B）跳閘按鈕在這里，按鈕常開型的觸點直接接至MTSV，閉合使MTSV得電跳閘汽輪機；按鈕常閉型的觸點直接接至ETSV，失電跳閘汽輪機。

47、（C）PTBA為跳閘回路端子板，用以連接TCTL與前機架保護系統有關電磁閥和跳閘按鈕。（二） 機架保護機構保護機構有兩大功能，一是在危急情況下能保證汽輪機可靠跳閘，二是在正常運行時進行各種保護試驗。1 跳閘保護：共有四條途徑跳閘汽輪機。（1） MTSV：跳閘邏輯使MTSV得電（2/3PTR1、2/3ETR1），釋放機械跳閘活塞（MTP）中的潤滑油壓，使跳閘連桿脫扣，MTV在彈簧作用下向右（圖示）移動，釋放ETS壓力，導致汽輪機跳閘。（2） ETSV：跳閘邏輯使ETSV失電（2/3PTR2、2/3ETR2），ETSV二次閥使ETV的Y端口失壓，ETV動作釋放ETS壓力跳閘汽輪機。ETSV是二級閥

48、：導閥和二次閥，有兩個節流孔（直徑2.54mm，9.53mm），一個球型逆止閥，使ETV快速動作跳閘。ETSV裝有濾網以保護導閥，如該濾網堵塞則ETSV有可能不能立即復位或不能復位。該濾網在每次大修時應作檢查，每五年必須更換。另外，當發生下列情況時，必須立即更換該濾網：（A）：ETSV故障，尤其是不能正常復位。（B）：當伺服閥因抗燃油臟發生故障時。ETV：電氣跳閘閥，ETV中沒有彈簧，靠閥兩端的壓差動作。當ETV跳閘動作時，在第一階段，先切斷PA（ETS）油路，然后接通（ETS）AT油路（直徑1.75mm）。第二階段，接通（ETS）AT的另一油路（直徑25.4mm）。這樣設計，是為了在ELV閉

49、鎖后進行電氣跳閘試驗時，使MTV出口ELV的P斷的壓力不會立即很快下降，引起誤跳。當完全失壓時（如在MTV先動作時），盡管汽機已跳閘且ETS失壓，ETV有可能仍處于復位位置，這是正常的，尤其在ETV的P和Y處同時失壓，有可能發生這種現象。（3） 機械超速裝置在超速時，由于離心力的作用，偏心環飛出，撞擊跳閘柄，使跳閘連桿脫扣，跳閘汽機。另外還有OTSV，用以充油試驗。（4） 手動跳閘拉桿這是汽機保護的最后一道防線。操作時先向逆時針旋轉90°，再往外拉出，使汽機跳閘。2保護試驗：見后面。3其它機械閥和電磁閥 （A）ORSV油復位電磁閥。（B）MTV機械跳閘閥。（C）MLV機械閉鎖閥。（D

50、）ELV電氣閉鎖閥。（E）兩個空氣繼動閥。4前機架保護機構的設備如下：（A） 六個電磁閥：MLVSD1、ETSVSD2、ELVSD4、ORSVSD5、OTSVSD6、MTSVSD7。（B） 四個機械閥：MTV、ETV、ARDV1、ARDV2（C） 四個壓力開關：MTVPS1、ETSPS2、ETSPS3、ETSPS4（D） 六個行程開關：MTHS3、MTPS、ORPS2、MLVS1、ETVS、ELVS4。（三）截止閥調閥結構及控制接口1 1#主蒸汽截止門MSV1為開環控制閥門。（1） 單線圈快動電磁閥1個。（2） 單線圈試驗電磁閥1個。（3） 位置反饋LVDT1個，指示閥位。（4） 行程開關1個

51、。（5） 切斷閥1個。（6） 盤式卸壓閥1個。2 2#主蒸汽截止門MSV2MSV2為閉環調節閥，正常運行時全開，在轉子/腔室予暖時，MKV控制系統經伺服閥調節閥門開度。MSV2裝有內部予啟閥，在開MSV1和MSV2時，先打開予啟閥，使閥后建立壓力，才能打開MSV2主閥，在MSV2全開后，MSV1才能打開。（1） 三線圈伺服閥1個。（2） 其它結構與MSV1完全一樣。3 高壓調閥CV1CV4CVs結構如圖35所示，比較簡單。（1） 三線圈伺服閥一個。（2） LVDT3個。（3） 行程開關1個。（4） 導閥。4 RSV1&RSV2RSV1&RSV2結構與MSV1一樣。5 IV1&a

52、mp;IV2（1） 三線圈伺服閥1個。（2） 快關電磁閥1個。（3） LVDT3個。（4） 切斷閥。（5） 盤式卸壓閥。（6） 行程開關。6 伺服閥由于伺服閥在調節回路中起著重要作用，也是電液轉換的關鍵部件，我廠在近半年來曾多次發生因伺服閥故障等原因造成跳機或被迫停機處理等事件，在此對伺服閥的工作原理和故障類型作一簡要分析。我廠所用伺服閥型號為MOOG公司743003A，額定電流：±48ma，額定流量：25GPM。伺服閥產生一個作為電氣輸入信號函數的連續的受控的液壓輸出，該受控輸出可以是流量、壓差、或兩者的組合。伺服閥可以是2、3、4或5油口，以四油口配置最為常見。一般而言，伺服閥有

53、如下特點：（1） 一般來說有兩級或更多級。（2） 小功率電信號輸入。（3） 輸出與輸入成線性關系。（4） 死區可以忽略不計。（5） 動態響應快，相位移小。（6） 閥芯/閥套一般為零遮蓋。MOOG伺服閥為彈簧檔板結構，具有穩定性好、靈敏度高、零偏小，但對污染敏感、對油質要求高。伺服閥的工作原理和過程都較簡單，液壓油經過濾器在二級閥（主閥）兩端建立壓力，在伺服馬達無控制信號時，彈簧檔板位于兩個噴嘴中心位置，此時主閥兩端壓力相同而保持位置不變，當有控制信號送至伺服馬達線圈時，彈簧檔板偏離原來的中心位置，使兩個噴嘴節流不一致，導致主閥兩端有壓差使閥芯移動，將液壓油與執行機構油缸連通，或將油缸與回油油連

54、通，以控制調閥到要求位置。當調閥到達要求位置后，反饋小球和連桿使檔板重新回到中心位置，主閥恢復平衡狀態，控制回路也達到平衡和穩定，這是一個動態平衡過程。根據MOOG伺服閥的結構以及南通電廠和我廠使用情況，伺服閥的故障有以下幾類：（1） 入口過濾器堵塞。（2） 伺服閥內部盤式過濾器堵塞。（3） 伺服馬達損壞。（4） 馬達線圈斷裂。（5） 反饋小球沖蝕磨損。（6） 反饋連桿斷裂。（7） 彈簧檔片變形或失效。（8） 噴嘴堵塞。（9） 閥芯/發套失效，包括沖蝕失效、卡澀失效、淤積失效、腐蝕失效等。7 試驗電磁閥MSV1、RSV1、RSV2都配有試驗電磁閥，主要用于閥門試驗。當電磁閥得電時，釋放油缸中的

55、液壓油，使閥門關閉。汽機正常運行時該閥失電，接通液壓油至油缸，使閥門打開。8 快關電磁閥MSV1、MSV2、RSV1&2、IV1&2裝有此電磁閥。當它得電時，釋放盤式卸壓閥中的ETS油壓，使盤式卸壓閥打開，釋放執行機構中的液壓油，快關閥門。9 切斷閥MSV1&2、RSV1&2、IV1&2裝有切斷閥。該閥是靠彈簧和ETS壓力動作的機械閥。當有ETS壓力時，切斷閥打開，為試驗電磁閥或伺服閥提供液壓油，裝有切斷閥的閥門可以在線更換伺服閥或試驗電磁閥。10 導閥只有CV1CV4裝有導閥。該閥依靠偏置彈簧和ETS壓力動作。當有ETS壓力時，導閥將來自伺服閥的液壓油

56、接通至執行機構油缸，一旦ETS失壓，使油缸液壓油接通至回油管路，快速關閉調閥。11 盤式卸壓閥MSV1&2、RSV1&2、IV1&2裝有盤式卸壓閥。該閥也是一依靠彈簧和ETS壓力動作的機械閥。當ETS失壓時，該閥靠彈簧拉力動作，接通執行機構油缸和回油管路，釋放液壓油，使閥門快關。（四）特殊保護邏輯在異常情況下，MKV中有幾個特殊功能，用以保護汽輪機和發電機。1中調門快動IVT當發生10（額定負荷）的甩負荷事件時，通過正常的速度控制邏輯或伺服作用已無法使峰值速度控制在限值以內。由于約70%的汽機功率是由中低壓汽缸所產生，因此通過快關兩個中調門（IVs）以快速減小汽機功率，

57、達到降低峰值速度使汽機不致超速跳閘。IVT有兩個基本功能：（1）超速控制，（2）使汽機恢復至速度控制下的穩態在IVs快關后，恢復IVs至伺服控制狀態。IVT發生條件：（1）再熱蒸汽壓力>10%，（2）主蒸汽壓力>2%，（3）IVPOSIVREF>10%。一旦IVT動作，快關IV1&2，當閥位偏差恢復正常后，IVT自動取消，IV1&2恢復伺服控制。IVT由觸發條件由<R><S><T>中的控制邏輯產生，再送至<P>中的控制模件。IVT可以由運行人員通過CRT在<R><S><T>中進

58、行試驗。2功率負荷不平衡PLUPLU的功能是為了在機組甩負荷時，通過快關CV1CV4和IV1&2，使汽輪機避免過度加速和超速跳閘。汽輪機的功率由經修正后的再熱汽壓力表示，發電機的負荷由三相電流之和經修正后得到PLU發生條件：（1）汽輪機功率與發電機負荷之差40%（額定負荷）（2）發電機負荷丟失速率額定負荷/35ms顯然，只有在負荷40%（額定負荷）時，PLU才有可能發生。PLU一發生，負荷命令立即設為零，目標負荷命令以2%/秒的速率RB至“無負荷流量”值DW_NLF，另外完成其它一些輔助功能。在條件（2）消失后，經過1秒鐘，IVs重新開啟恢復伺服作用，以控制汽輪機轉速，而CV1CV4只有在條件（1）（2）都消失后才能解除閉鎖，重新打開恢復伺服作用。如果PLU發生后又很快消失（條件（1），PLU邏輯自動復位，此時目標負荷很接近PLU發生前的負荷值，CV1CV4會重新打開至接近PLU發生前的開度。如果PLU條件一直存在，負荷在45秒內不能恢復，則目標負荷命令RB結束。當再熱汽壓力下降到低于40%（額定值）時，PLU邏輯自動復位，此時可以將轉速控制在接近額定值準備并網。如果電流信號（2/3）或再熱汽壓力信號（2/3）丟失，不會引起PLU動作，但卻使PLU功能無效并產生診斷報警，