一體化汽機(jī)島控制系統(tǒng)具備完善的轉(zhuǎn)速控制、機(jī)組監(jiān)控及安全保護(hù)功能，可以完成汽輪機(jī)從啟動(dòng)、自動(dòng)暖機(jī)、自動(dòng)過臨界、自動(dòng)升至額定轉(zhuǎn)速、帶負(fù)載、變轉(zhuǎn)速及變負(fù)載控制等功能，可以連續(xù)監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，完成汽輪機(jī)組設(shè)備控制和停機(jī)邏輯判斷，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備按照預(yù)定的，合理的程序動(dòng)作，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
控制系統(tǒng)主要包括以下功能部分：
（1）速度控制裝置（DEH）
（2）危急遮斷系統(tǒng)（ETS）
（3）振動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）
（4）電液伺服系統(tǒng)（EH）
（5）數(shù)據(jù)監(jiān)視和輔機(jī)控制系統(tǒng)（DCS&PLC）
控制系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：
（1）通過對(duì)以上功能部分集成優(yōu)化，組成一體化綜合控制系統(tǒng)，人機(jī)界面統(tǒng)一，方便用戶監(jiān)視、操作和維護(hù)。
（2）采用專用的速度控制裝置和電液伺服裝置，組成一體化數(shù)字電液控制系統(tǒng)，控制精確。
（3）數(shù)據(jù)監(jiān)視和輔機(jī)控制系統(tǒng)可擴(kuò)展，可納入其他裝置的監(jiān)視控制，方便實(shí)現(xiàn)全廠一體化。
汽機(jī)島控制（TCS）系統(tǒng)規(guī)范書說明
1 汽機(jī)島控制（TCS）系統(tǒng)
針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組一體化汽機(jī)島控制（TCS）系統(tǒng)，要求TCS系統(tǒng)具備完善的轉(zhuǎn)速控制、機(jī)組監(jiān)控及安全保護(hù)功能，可以完成汽輪機(jī)從啟動(dòng)、自動(dòng)暖機(jī)、自動(dòng)過臨界、自動(dòng)升至額定轉(zhuǎn)速、帶負(fù)載、變轉(zhuǎn)速及變負(fù)載控制等功能，可以連續(xù)監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，完成汽輪機(jī)組設(shè)備控制和停機(jī)邏輯判斷，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備按照預(yù)定的，合理的程序動(dòng)作，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1.1 名詞解釋
TCS：汽機(jī)島控制系統(tǒng)（Turbine Control System）
BTC：汽輪機(jī)基本控制（Base Turbine Control）
ATC：汽輪機(jī)自啟?？刂葡到y(tǒng)（Automation Turbine Control）
ETS：緊急停車系統(tǒng)（Emergency Trip System）
TSI：汽輪機(jī)監(jiān)視儀表（Turbine Supervisory Instrumentation）
ACS：輔機(jī)控制系統(tǒng)（Auxiliary Control Syst em）
DCS：分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System）
EH：電液伺服系統(tǒng)（Electric-Hydraulic Servo System）
DEH：汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（Digital Electric Hydraulic control System）
注：這里的BTC相當(dāng)于通常所說的DEH系統(tǒng)
1.2 總體要求
控制系統(tǒng)由1臺(tái)工程師站（兼操作員站）、1臺(tái)操作員站、BTC（DEH）控制站、ATC&ACS控制站以及TSI&ETS控制柜等組成：
主要控制范圍：
（1）BTC（DEH）：機(jī)組升速、同期并網(wǎng)、發(fā)電負(fù)荷與抽汽負(fù)荷控制、EH油站控制等
（2）ATC&ACS：機(jī)組本體監(jiān)視、潤滑油系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)、密封蒸汽系統(tǒng)、減溫減壓閥組、低加、盤車、凝結(jié)水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)等
（3）ETS：機(jī)組停車保護(hù)
（4）TSI：機(jī)組軸系監(jiān)測(cè)
TCS系統(tǒng)主要控制畫面：
（1）CONTROL：主控畫面（包括閥門、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、主汽壓力、抽汽等回路控制）
（2）GLAND STEAM:密封蒸汽系統(tǒng)
（3）STEAM & GRAINAGE：汽水系統(tǒng)
（4）CONTROL OIL：EH油系統(tǒng)
（5）LUBE OIL：潤滑油系統(tǒng)
（6）CONDENSATE SYSTEM：凝結(jié)水系統(tǒng)
（7）TURBINE AUTOMATIC：自動(dòng)程控
（8）TURBOGENERATOR MEASUREMENT：軸系監(jiān)測(cè)
（9）EMERGENCY TRIP：緊急停車
1.3汽機(jī)基本控制BTC（DEH）功能
1.3.1.1 掛閘
1.3.1.2 開環(huán)啟動(dòng)
1.3.1.3 升速控制
1.3.1.4 同期并網(wǎng)
1.3.1.5 BTC（DEH）閥控方式
1.3.1.6 功控方式
1.3.1.7 主汽壓控方式
1.3.1.8 抽汽壓控方式
1.3.1.9 CCS方式
1.3.1.10 一次調(diào)頻
1.3.2.1 超速限制
1.3.2.2 閥位限制
1.3.2.3 高負(fù)荷限制
1.3.2.4 低負(fù)荷限制
1.3.2.5 主汽壓力低限制
1.3.2.6真空低限制
1.3.2.7 快卸負(fù)荷
1.3.2.8 EH油壓低
1.3.2.9 超速保護(hù)
1.3.2.10 打閘
1.3.3.1 超速保護(hù)試驗(yàn)
1.3.3.2 閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)
1.3.3.3 閥門活動(dòng)試驗(yàn)
1.3.3.4 遮斷電磁閥試驗(yàn)
1.3.4.1 自動(dòng)判斷熱狀態(tài)
1.3.4.2 閥門管理
1.3.4.3 EH油站監(jiān)控
1.3.4.4閥門整定
1.3.4.5 閥門維修
1.3.4.6 仿真試驗(yàn)
1.3.5 BTC（DEH）系統(tǒng)指標(biāo)
1.4汽輪機(jī)緊急停車系統(tǒng)ETS功能
汽輪機(jī)緊急停車系統(tǒng)（ETS—Emergency Trip System）連續(xù)在線接收汽輪機(jī)的TSI系統(tǒng)、BTC&ATC系統(tǒng)及其它設(shè)備的報(bào)警和停機(jī)信號(hào)，并進(jìn)行綜合邏輯判斷處理。當(dāng)發(fā)生不能保證熱力系統(tǒng)及設(shè)備正常運(yùn)行或危及設(shè)備安全的情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出各種停機(jī)/報(bào)警、遮斷機(jī)組、關(guān)閉逆止門等保護(hù)信號(hào)，使汽輪機(jī)組安全停機(jī)，并為DCS、SOE系統(tǒng)提供停機(jī)診斷信息。
（1）ETS系統(tǒng)構(gòu)成
ETS系統(tǒng)包括供電設(shè)備、PLC系統(tǒng)、停機(jī)信號(hào)輸入及擴(kuò)展、停機(jī)控制信號(hào)輸出及信號(hào)指示操作面板組成。PLC系統(tǒng)采用與BTC（DEH）系統(tǒng)相同品牌的硬件，可與BTC（DEH）系統(tǒng)一體化連接。
l 供電設(shè)備：包括220V交流電源輸入及分配、24V電源轉(zhuǎn)換及分配。
l PLC系統(tǒng)：雙冗余PLC為ETS系統(tǒng)主要核心控制部件。
l 停機(jī)信號(hào)輸入及擴(kuò)展：接收外圍停機(jī)信號(hào)，并將其分配輸入至各PLC系統(tǒng)及輸出至SOE、DCS系統(tǒng)等使用。
l 停機(jī)控制信號(hào)輸出：經(jīng)系統(tǒng)判斷、處理，輸出最終控制信號(hào)給停機(jī)電磁閥，以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉自動(dòng)主汽門，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
l 信號(hào)指示操作面板：對(duì)輸入停機(jī)信號(hào)、電源及首出信號(hào)作指示；對(duì)投切選擇及停機(jī)復(fù)位操作。
（2）ETS設(shè)計(jì)原則
l ETS系統(tǒng)應(yīng)為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)、獨(dú)立的控制器。
l ETS系統(tǒng)必須冗余配置，當(dāng)任一套PLC發(fā)生故障時(shí)，不影響ETS系統(tǒng)正常工作，ETS系統(tǒng)仍然具有使汽輪機(jī)停止運(yùn)行的功能。
l ETS系統(tǒng)具有獨(dú)立的冗余電源供電，當(dāng)任何一路電源消失時(shí)，系統(tǒng)可以正常工作，并且電源在內(nèi)部有電源指示燈，并可以將電源指示信號(hào)遠(yuǎn)傳至其他系統(tǒng)。
l ETS系統(tǒng)的接地可以接入公共地網(wǎng)。
l ETS系統(tǒng)應(yīng)具有通訊接口，可直接與上位機(jī)或其他控制系統(tǒng)，如與DCS通訊功能，以方便數(shù)據(jù)檢測(cè)，可通過硬接線輸出SOE信號(hào)，以方便事故分析。
l 各個(gè)保護(hù)控制信號(hào)均應(yīng)使用硬接線接入ETS系統(tǒng)，減少保護(hù)控制信號(hào)的中間環(huán)節(jié)和延遲時(shí)間，避免轉(zhuǎn)接、擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換。保護(hù)控制信號(hào)不可使用串接信號(hào)，應(yīng)為獨(dú)立信號(hào)。
（3）ETS停車保護(hù)信號(hào)有
l TSI超速停機(jī)
l BTC（DEH）開出停機(jī)
l 軸位移大停機(jī)
l 脹差大停機(jī)
l 齒輪箱軸承振動(dòng)大停機(jī)
l 汽機(jī)振動(dòng)大停機(jī)
l 發(fā)電機(jī)振動(dòng)大停機(jī)
l 回油溫度高
l 發(fā)電機(jī)油開關(guān)跳閘
l 潤滑油壓力低（壓力開關(guān)1、2、3）
l EH油壓低
l 排汽壓力高（1~6）
l 汽輪機(jī)前軸承金屬溫度
l 推力瓦金屬溫度1~4
l 汽輪機(jī)后軸承金屬溫度1~2
l 發(fā)電機(jī)軸承金屬溫度1~2
l 齒輪箱軸承溫度1~4
l 齒輪箱推力軸承溫度1~4
（4）ETS控制系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)
l 系統(tǒng)控制回路周期小于20ms
l 平均連續(xù)運(yùn)行時(shí)間ETS系統(tǒng)MTBF>25000小時(shí)
l 系統(tǒng)可用率不小于99.9％
l ETS裝置運(yùn)行環(huán)境0～40℃
l 系統(tǒng)具有防干擾措施，抗現(xiàn)場(chǎng)各種電磁波及通訊設(shè)備的干擾
1.5汽輪機(jī)監(jiān)視儀表TSI功能
汽輪機(jī)TSI裝置是一種模塊化、智能化、高可靠性的在線監(jiān)視系統(tǒng)，配套相應(yīng)傳感器后，對(duì)機(jī)組的振動(dòng)、軸向位移、轉(zhuǎn)速、熱膨脹、偏心、脹差等進(jìn)行連續(xù)精確測(cè)量，TSI采用本特利3500框架或同檔次產(chǎn)品。
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
l 先進(jìn)的電子技術(shù)，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，安裝方便。
l 雙路電源設(shè)計(jì)，內(nèi)部自動(dòng)切換?？赏饨觾陕藩?dú)立的工作電源，系統(tǒng)運(yùn)行更可靠。
l 模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶需求配置各種功能模塊，系統(tǒng)擴(kuò)展性好。
l 專業(yè)熱插拔設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無擾在線插拔模塊。
l 主機(jī)系統(tǒng)提供RS232/RS485和以太網(wǎng)接口，便于與PC機(jī)、DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
l 每個(gè)通道有專用的緩沖輸出，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
l 多種電壓、電流輸出方式可選擇。
l 高轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示。
l TSI信號(hào)4～20mA統(tǒng)一輸出到ATC站監(jiān)視、報(bào)警。
（2）TSI裝置監(jiān)視的信號(hào)有
l 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速1、2、3
l 軸位移1、2
l 脹差1、2
l 齒輪箱軸承振動(dòng)X、Y
l 汽輪機(jī)1#軸振動(dòng)X、Y
l 汽輪機(jī)2#軸振動(dòng)X、Y
l 發(fā)電機(jī)1#軸振動(dòng)X、Y
l 發(fā)電機(jī)2#軸振動(dòng)X、Y
l 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（待定）
（3）保護(hù)輸出信號(hào)有
l 三取二超速保護(hù)
l 脹差大
l 軸位移大
l 齒輪箱振動(dòng)大
l 汽輪機(jī)振動(dòng)大
l 發(fā)電機(jī)振動(dòng)大
1.6汽輪機(jī)自啟停控制系統(tǒng)ATC功能
ATC采集調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度（上半）、調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度（上半）和調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度（下半），通過簡(jiǎn)化模型分別計(jì)算出高中壓轉(zhuǎn)子表面、體積溫度以及應(yīng)力比率。根據(jù)體積溫度及應(yīng)力比率的大小給出負(fù)荷率。
在ATC方式投入時(shí)，實(shí)際升速率、負(fù)荷率為操作員設(shè)置與ATC建議的小選值。
在ATC方式下，機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速初始值為額定裝飾。在整個(gè)升速過程中，操作員可隨時(shí)修改目標(biāo)轉(zhuǎn)速值。
在ATC方式下，自動(dòng)設(shè)置升速率在50~1200r/min/min范圍內(nèi)。
在ATC方式下，自動(dòng)設(shè)置負(fù)荷率：根據(jù)當(dāng)前及預(yù)測(cè)的應(yīng)力比率在0~3MW/min范圍內(nèi)，分別給出升降負(fù)荷率。
ATC保持條件：
l 軸向位移大報(bào)警
l 脹差大報(bào)警
l 軸承金屬溫度高報(bào)警
l 軸承回油溫度高報(bào)警
l 蒸汽室金屬溫差大報(bào)警
l 潤滑油壓低報(bào)警
l 潤滑油溫低報(bào)警
l 預(yù)測(cè)應(yīng)力裕度低報(bào)警
l 發(fā)電機(jī)故障
ATC打閘條件：
l 軸承金屬溫度高打閘
l 軸承回油溫度高打閘
l 軸向位移大打閘
l 潤滑油壓低打閘
l 排汽溫度高打閘
l 軸承振動(dòng)大打閘
ACS控制主要包括：
l 潤滑油系統(tǒng)監(jiān)控
l 輸水系統(tǒng)監(jiān)控
l 低壓加熱器監(jiān)控
l 抽汽系統(tǒng)監(jiān)控
l 密封蒸汽系統(tǒng)監(jiān)控
l 盤車控制
l 凝結(jié)水系統(tǒng)監(jiān)控
l 減溫減壓閥組
l 汽水系統(tǒng)監(jiān)控等
輔助控制系統(tǒng)為機(jī)組安全運(yùn)行提供必要的條件。