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摘要：1000MW超超临界机组引风机汽轮机出现转速故障及转速差大保护动作，导致引风机汽轮机FMEH跳闸。本文从引风机汽轮机转速控制原理、测量方法、转速偏差控制逻辑的角度，对引风机汽轮机FMEH转速测量及控制的可靠性进行研究分析。
关健词：FMEH;转速差;可靠性
引言
机组在启动和正常运行过程中，通过测速板采集机组的转速信号，系统将这些信号进行判断、分析、计算，再综合 LVDT 返回的信号，输出控制信号到伺服阀，通过伺服阀来改变调节阀的开度，控制进入引风机汽轮机的蒸汽流量，改变汽轮机的转速。当汽机转速变化时，它所控制的引风机转速也随着变化，引风机的出口流量变化，从而达到对锅炉引风流量的要求。
转速测量是保证引风机汽轮机稳定运行的重要环节，由于引风机汽轮机转速很高，需要有很高的精确度和实时性。但转速测量的精确度是一个系统问题，从测速齿轮盘、传感器、测速板，测量方法等，一直到显示，每一个环节出现问题都可能导致转速测量结果产生偏差。
本文从实际应用出发，对电厂引风机汽轮机转速控制原理及测量方法进行研究分析。
1 FMEH转速控制原理
转速控制方式是自动调节常用的方式之一，通过操作员站改变目标转速，然后对实际转速和给定转速的差值进行 PID 计算，达到控制阀位的目的，并最终控制转速。
为了保证信号的可靠性，系统将对从现场转速传感器测到的转速信号进行三取中处理，得到一个可靠的实际转速信号。该转速信号在测速板内进行处理，转变为数字量信号送到控制回路，控制回路将输出的信号作为实际转速输入信号。实际转速和给定转速比较后得到一个差值，经过 PID 计算后输出，它与油动机的 LVDT 反馈信号比较后，输出控制电流到电液伺服阀，控制伺服阀动作，改变调阀油动机的位置，控制进入汽轮机的蒸汽流量，使汽轮机的转速发生变化。当实际转速和目标转速一致，油动机的 LVDT 反馈信号和控制信号一致，电液伺服阀自动回到中间，切断油动机的进油，油动机将保持原位，一个自动调节过程结束，FMEH控制原理见图1。
图1 FMEH控制系统原理
2 FMEH转速测量通道组成
引风机汽轮机的轴端部（前箱内）装有一个60 个凹槽测速齿轮盘，在圆周方向上装有三个磁阻传感器，转速测量范围在100-10000（r/min）。
当齿轮模数为4，齿数为60，传感器端面与齿顶间隙为1mm时，转速在1000（r/min），输出信号为>5Vp-p;转速;转速在2000（r/min）时，输出信号为>10Vp-p;转速在3000（r/min）时，输出信号为>15Vp-p。最合适的齿形成渐开形齿形，当模数为2-4的渐开线齿轮（模数等于齿高除以2.25）齿宽大于5mm，则模数m应为
式中，m为模数，z为齿数，p为节距。
每个转速测量通道都有一块频率计数模件进行计数，在控制器中完成转速的运算。在频率计数模件中计数周期是50ms，控制器中处理周期设置为100ms，每隔100ms对3个频率计数模件的数据读取一遍，然后经过运算得出3路转速值，信号质量满足3取中后，取3路转速信号的中间值作为小机的实际转速值，转速控制精度：≤0.1%额定转速，动态特性：汽轮机转速跟踪转速定值瞬态值小于 2%ne，过渡时间小于 5 秒。
3 FMEH转速测量控制
3.1 FMEH转速测量品质判断
FMEH转速测量通过模拟量输入x1、x2、x3，对其测点品质进行判断，如果输入X1是坏点，则品质输出Q1为1，否则为0;如果输入Q2是坏点，则品质输出X2为1，否则为0;如果输入X3是坏点，则品质输出Q3为1，否则为0。如果输入X1、X2、X3任一点是坏点，则品质报警QQ输出为1，否则为0。Q0为输出品质报警。在满足上面输出处理部分所提到的几种输出品质为坏点的情况下Q0输出为1，否则为0。
3.2 FMEH转速差判断
控制器的组态逻辑还能对3个通道间的转速差进行监视，任一通道转速与中间值的差大于100（r/min）时会发出通道故障报警和跳小机。在同一50ms 计数周期内，3 个频率计数模件双缓冲寄存器内的转速数据基本是一致的;但因控制器是多任务并行处理，除负责3 路转速信号的处理外，还要担负着小机的调节、保护、开关量及模拟量的采集等多个任务，都需进行轮回处理。
3.3 FMEH转速测量输出判断
FMEH转速测量三取中输出判断，根据判断输入变量的品质，如果输入均为坏点，则输出保持，输出品质为坏点;如果输入至少有一个好点，则分MD≥4和MD<4（工作模式：0：取中;1：平均;2：低选;3：高选;4：变送器1;5：变送器2;6：变送器3。）两种情况进行处理。
3.3.1 如果MD≥4，则根据MD值直接选对应输入作为输出。如果所选输入点为坏点，则输出AV保持，输出品质为坏点。
3.3.2 如果MD<4，则又分两种情况处理，一种是至少有一个坏点，另一种是三个都是好点，输出情况详见表2。
表1 输出特性表
三个点都为坏点 AV（K）=1
至
少
有
一
个
好
点 MD≥4 MD=4 AV（K）=X1（K）
MD=5 AV（K）=X2（K）
MD=6 AV（K）=X3（K）
MD<4 至少有一個坏点 仅有一个好点 AV（K）等于好点值
有两个好点 两好点偏差不超DB AV（K）等于两点平均值
两好点偏差超DB AV（K）=AV（K-1）
三个点都是好点 彼此间偏差均布越限 MD=0 AV（K）去三者中间值
MD=1 AV（K）去三者平均值
MD=2 AV（K）去三者中低值
MD=3 AV（K）去三者中高值
至少有两个点之间偏差才超DB 两点间偏差不越限，另一点对两点偏差越限 AV（K）输出不操限两点间的平均
两点间偏差越限，另一点对两点偏差不越限 AV（K）取三者中间值
如果三个点之间偏差均越限 AV（K）=AV（K-1）
表中：1、所谓两点间越限指两点差值的绝对值大于偏差限DB，如：>DB，则认为X1、X2间偏差越限。
4 结 论
通过对1000MW机组汽动引风机FMEH转速控制原理、转速测量、转速测量控制逻辑的实时性和准确性进行分析，认为其转速测量方法及三取中控制逻辑是可行的，能保证转速控制的可靠性，同时，转速自动控制回路的 PID 参数能通过工程师站在线进行修改，这有利于操作人员根据实际情况对控制过程进行有效的干预，大大的提高了控制的可靠性和灵活性，更加适应现代自动控制的要求。
参考文献：
[1] 华东六省一市电机工程（电力）学会. 热工自动化[M ] . 北京：中国电力出版社，2006年.
[2] WOODWARD 调节器公司. 液压放大器（电子输入）安装和操作手册[Z] . 2004年.
[3] 马晓珑等.超超临界1000MW机组采用汽轮机驱动引风机的可行性研究[J].热力发电，2010（8）.
[4] 赵志丹，高奎，闫旭彦，王宏杰，陈浩. 百万千瓦机组汽动引风机的控制策略[J]. 电力建设. 2011（07）
[5] 孙伟鹏，冯庭有. 基于1036MW机组汽轮机驱动式引风机性能分析[J]. 电力建设. 2011（07）
作者简介：
常银虎（1981-），男，汉族，山西山阴人，工程师，硕士，主要从事火电厂集控运行工作。
关健词：FMEH;转速差;可靠性
引言
机组在启动和正常运行过程中，通过测速板采集机组的转速信号，系统将这些信号进行判断、分析、计算，再综合 LVDT 返回的信号，输出控制信号到伺服阀，通过伺服阀来改变调节阀的开度，控制进入引风机汽轮机的蒸汽流量，改变汽轮机的转速。当汽机转速变化时，它所控制的引风机转速也随着变化，引风机的出口流量变化，从而达到对锅炉引风流量的要求。
转速测量是保证引风机汽轮机稳定运行的重要环节，由于引风机汽轮机转速很高，需要有很高的精确度和实时性。但转速测量的精确度是一个系统问题，从测速齿轮盘、传感器、测速板，测量方法等，一直到显示，每一个环节出现问题都可能导致转速测量结果产生偏差。
本文从实际应用出发，对电厂引风机汽轮机转速控制原理及测量方法进行研究分析。
1 FMEH转速控制原理
转速控制方式是自动调节常用的方式之一，通过操作员站改变目标转速，然后对实际转速和给定转速的差值进行 PID 计算，达到控制阀位的目的，并最终控制转速。
为了保证信号的可靠性，系统将对从现场转速传感器测到的转速信号进行三取中处理，得到一个可靠的实际转速信号。该转速信号在测速板内进行处理，转变为数字量信号送到控制回路，控制回路将输出的信号作为实际转速输入信号。实际转速和给定转速比较后得到一个差值，经过 PID 计算后输出，它与油动机的 LVDT 反馈信号比较后，输出控制电流到电液伺服阀，控制伺服阀动作，改变调阀油动机的位置，控制进入汽轮机的蒸汽流量，使汽轮机的转速发生变化。当实际转速和目标转速一致，油动机的 LVDT 反馈信号和控制信号一致，电液伺服阀自动回到中间，切断油动机的进油，油动机将保持原位，一个自动调节过程结束，FMEH控制原理见图1。
图1 FMEH控制系统原理
2 FMEH转速测量通道组成
引风机汽轮机的轴端部（前箱内）装有一个60 个凹槽测速齿轮盘，在圆周方向上装有三个磁阻传感器，转速测量范围在100-10000（r/min）。
当齿轮模数为4，齿数为60，传感器端面与齿顶间隙为1mm时，转速在1000（r/min），输出信号为>5Vp-p;转速;转速在2000（r/min）时，输出信号为>10Vp-p;转速在3000（r/min）时，输出信号为>15Vp-p。最合适的齿形成渐开形齿形，当模数为2-4的渐开线齿轮（模数等于齿高除以2.25）齿宽大于5mm，则模数m应为
式中，m为模数，z为齿数，p为节距。
每个转速测量通道都有一块频率计数模件进行计数，在控制器中完成转速的运算。在频率计数模件中计数周期是50ms，控制器中处理周期设置为100ms，每隔100ms对3个频率计数模件的数据读取一遍，然后经过运算得出3路转速值，信号质量满足3取中后，取3路转速信号的中间值作为小机的实际转速值，转速控制精度：≤0.1%额定转速，动态特性：汽轮机转速跟踪转速定值瞬态值小于 2%ne，过渡时间小于 5 秒。
3 FMEH转速测量控制
3.1 FMEH转速测量品质判断
FMEH转速测量通过模拟量输入x1、x2、x3，对其测点品质进行判断，如果输入X1是坏点，则品质输出Q1为1，否则为0;如果输入Q2是坏点，则品质输出X2为1，否则为0;如果输入X3是坏点，则品质输出Q3为1，否则为0。如果输入X1、X2、X3任一点是坏点，则品质报警QQ输出为1，否则为0。Q0为输出品质报警。在满足上面输出处理部分所提到的几种输出品质为坏点的情况下Q0输出为1，否则为0。
3.2 FMEH转速差判断
控制器的组态逻辑还能对3个通道间的转速差进行监视，任一通道转速与中间值的差大于100（r/min）时会发出通道故障报警和跳小机。在同一50ms 计数周期内，3 个频率计数模件双缓冲寄存器内的转速数据基本是一致的;但因控制器是多任务并行处理，除负责3 路转速信号的处理外，还要担负着小机的调节、保护、开关量及模拟量的采集等多个任务，都需进行轮回处理。
3.3 FMEH转速测量输出判断
FMEH转速测量三取中输出判断，根据判断输入变量的品质，如果输入均为坏点，则输出保持，输出品质为坏点;如果输入至少有一个好点，则分MD≥4和MD<4（工作模式：0：取中;1：平均;2：低选;3：高选;4：变送器1;5：变送器2;6：变送器3。）两种情况进行处理。
3.3.1 如果MD≥4，则根据MD值直接选对应输入作为输出。如果所选输入点为坏点，则输出AV保持，输出品质为坏点。
3.3.2 如果MD<4，则又分两种情况处理，一种是至少有一个坏点，另一种是三个都是好点，输出情况详见表2。
表1 输出特性表
三个点都为坏点 AV（K）=1
至
少
有
一
个
好
点 MD≥4 MD=4 AV（K）=X1（K）
MD=5 AV（K）=X2（K）
MD=6 AV（K）=X3（K）
MD<4 至少有一個坏点 仅有一个好点 AV（K）等于好点值
有两个好点 两好点偏差不超DB AV（K）等于两点平均值
两好点偏差超DB AV（K）=AV（K-1）
三个点都是好点 彼此间偏差均布越限 MD=0 AV（K）去三者中间值
MD=1 AV（K）去三者平均值
MD=2 AV（K）去三者中低值
MD=3 AV（K）去三者中高值
至少有两个点之间偏差才超DB 两点间偏差不越限，另一点对两点偏差越限 AV（K）输出不操限两点间的平均
两点间偏差越限，另一点对两点偏差不越限 AV（K）取三者中间值
如果三个点之间偏差均越限 AV（K）=AV（K-1）
表中：1、所谓两点间越限指两点差值的绝对值大于偏差限DB，如：>DB，则认为X1、X2间偏差越限。
4 结 论
通过对1000MW机组汽动引风机FMEH转速控制原理、转速测量、转速测量控制逻辑的实时性和准确性进行分析，认为其转速测量方法及三取中控制逻辑是可行的，能保证转速控制的可靠性，同时，转速自动控制回路的 PID 参数能通过工程师站在线进行修改，这有利于操作人员根据实际情况对控制过程进行有效的干预，大大的提高了控制的可靠性和灵活性，更加适应现代自动控制的要求。
参考文献：
[1] 华东六省一市电机工程（电力）学会. 热工自动化[M ] . 北京：中国电力出版社，2006年.
[2] WOODWARD 调节器公司. 液压放大器（电子输入）安装和操作手册[Z] . 2004年.
[3] 马晓珑等.超超临界1000MW机组采用汽轮机驱动引风机的可行性研究[J].热力发电，2010（8）.
[4] 赵志丹，高奎，闫旭彦，王宏杰，陈浩. 百万千瓦机组汽动引风机的控制策略[J]. 电力建设. 2011（07）
[5] 孙伟鹏，冯庭有. 基于1036MW机组汽轮机驱动式引风机性能分析[J]. 电力建设. 2011（07）
作者简介：
常银虎（1981-），男，汉族，山西山阴人，工程师，硕士，主要从事火电厂集控运行工作。