1121-NK型凝汽式汽輪機調節(jié)系統的設計,nk,型凝汽式,汽輪機,調節(jié),調理,系統,設計 畢 業(yè) 設 計 說 明 書1摘 要調節(jié)系統有全液壓式，WOODWARD 機械液壓式及由微機控制的電液調節(jié)系統等多種調節(jié)系統，一般根據參數對系統功能及由自控水平的要求進行合理的選擇和配置。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，200MW 機組已成為電網的調峰機組，其負荷適應能力及響應速度的快慢便顯得越來越重要，過去，國產 200MW 機組控制普遍采用傳統的液壓控制系統，此類系統結構復雜，控制精度低，可靠性差，傳動速度慢，已遠遠滿足不了電網調度自動化的要求。而電液調節(jié)系統越來越受重視。本設計對凝汽式汽輪機調節(jié)系統的選用﹑原理進行了研究，選擇了電液調節(jié)系統，介紹了其工作原理，完成各部件設計，配汽采用噴嘴調節(jié)法。調節(jié)氣閥的啟閉由油動機通過橫梁﹑兩閥桿和杠桿系統進行控制。在調節(jié)系統設計中，除了相應的液壓部件控制外，還有轉速控制系統、安全保護系統、就地操作、超速跳閘裝置等。備有轉速、新汽壓力、抽汽壓力等保安裝置，上述各參數的測量、變換、執(zhí)行等元件可采用氣動或電動單元。隨著分散控制系統技術水平的不斷提高，一個電廠由單一類型的分散控制系統來完成所有控制任務是未來的發(fā)展趨勢。關鍵詞 汽輪機；凝汽式汽輪機；調節(jié)系統；電液調節(jié)系統ABSTRACTVarious govering type,such as full-hydraulic governing system.WOODWARD mechanicalhydraulic governing system and computer control elect-hydraulic govering system,can be reasonably selected and configurated depending on the system function and automatic control level that custemers required.power industry, the 200 MW machine set has become the charged barbed wire net to adjust the Along with the development of the electric machine set, it carries the ability of adapt and responds to the rate of speed of the speed and then seem to be more and more important, past, the domestic 200 MW machine set controls the traditional liquid of widespread adoption to press to control the system, this kind of system structure complications, the control accuracy is low, the credibility is bad, spreading to move the speed slow, already far far satisfy not the charged barbed wire net adjusts the request of one degree automation.But the electricity liquid regulate the system to be more and more value.Have study appies and pricles of steam turbines .In general the nozzle control is adopted.The 畢 業(yè) 設 計 說 明 書2openning and closing of the governing and closing of the governing valves are controlled by an oil servomotor via a beam,two spindles and a level system.in govering,have speed control system WOOD505、protection、local control panel 、protection Equipment and so on.Turbines are equipped with safety devices for pressure,live steam pressure,extraction steam pressure vacuum,axial displacement of rotor,and the monitoring devices for speed,vibration,temperation,pressure etc.Along with dispersion continuously raise of the control system technique level, a power station is controled the system by the dispersion of the one type to complete all control mission and is a future development trend.Key words turbines；steam turbines ；govering ；computer elect-hydraulic govering system畢 業(yè) 設 計 說 明 書3目 錄1 概述 ...........................................................................................................................................................11.1 調節(jié)系統簡介 .................................................................................................................................11.3 液壓調節(jié)系統 .................................................................................................................................21.3 電液調節(jié)系統 .................................................................................................................................22 總體設計 ...................................................................................................................................................32.1 凝汽式汽輪機選型計算 .................................................................................................................32.2 調節(jié)系統的選用 .............................................................................................................................42.3 具體的設計 .....................................................................................................................................52.4 汽輪機數字電液控制系統 DEH....................................................................................................53 速關組件的設計 ......................................................................................................................................104 啟動調節(jié)器的設計 ..................................................................................................................................115 速關閥的設計 ..........................................................................................................................................176 505 調節(jié)器 ...............................................................................................................................................197 其他相關部件 .........................................................................................................................................328 靜態(tài)校核 ..................................................................................................................................................328.1 靜態(tài)特性 .......................................................................................................................................338..2 感應機構的遲緩率 ......................................................................................................................338..3 速度變化率 ..................................................................................................................................338. 4 調節(jié)汽閥的重疊度 ......................................................................................................................341．調節(jié)汽閥順序開始時，應有適當的重疊度； ...........................................................................34參考文獻 .....................................................................................................................................................36致 謝 ...........................................................................................................................................................37汽輪機調節(jié)系統 .........................................................................................................................................40畢 業(yè) 設 計 說 明 書41 概述1.1 調節(jié)系統簡介汽輪機是將蒸汽能轉化為機械能的外燃回轉式原動機。它具有單機功率大，轉速高,效率高,運轉穩(wěn)和，使用壽命長等優(yōu)點，因而在現代工業(yè)中得到了廣泛的應用。 電網將發(fā)電廠生產的電能源源不斷地輸送到各個用電設備，為人們的生產、生活服務。而為保證各種用電設備能正常運轉，不但要求提供連續(xù)不斷的電能，而且還對供電的品質提出了嚴格的要求：頻率誤差≤±0.4%電壓誤差≤±6%www.rdlm.com.cn)B7r
~
E
i#^1g
n
`供電頻率由電網中的總發(fā)電量、總用電量共同確定。穩(wěn)態(tài)時，供電頻率與汽輪發(fā)電機組的轉速對應相等。若總發(fā)電量>總用電量，則供電頻率增加，機組轉速也增加。必須通過控制系統使電網中并網發(fā)電機組的總發(fā)電量，適應總用電量的要求，才能保證供電頻率精度。電網中的總用電量是一個隨機變量，其頻譜表明：負荷變化低頻率對應大幅度，高頻率對應小幅度。小幅度高頻率的負荷變化，通過汽輪機調節(jié)系統的一次調頻功能，利用鍋爐的蓄能調節(jié)發(fā)電量，使總發(fā)電量適應總用電量的變化。大幅度低頻率的負荷變化，由電網的自動調頻裝置，通過汽輪發(fā)電機組控制系統的自動發(fā)電 AGC 功能自動地或手動地改變機組的負荷指令，改變機組的發(fā)電量，使總發(fā)電量適應總用電量的變化。這就是二次調頻作用。電網中調根據負荷的統計特性要求發(fā)電機組按日負荷曲線大幅度改變負荷，這就是調峰作用。二次調頻和調峰，由于負荷變化的幅度較大，鍋爐控制系統必須相應動作，使鍋爐的出力滿足汽機的要求，同時為保證整個發(fā)電系統的安全性和經濟性，要求在改變負荷的過程中，機、爐、電控制系統必須協調動作。必須將汽輪發(fā)電機組的轉速升到同步轉速，即3000r/min，發(fā)電機并網后才能向電網輸出電能。因此要求汽輪機調節(jié)系統具有升速控制功能。汽輪機是一種高轉速的大型旋轉機械，它對轉速的要求很高，轉速超過 120%后，機組就可能損壞。因此要求汽輪機控制系統具有完善的保護功能。www.rdlm.com.cn
Y W7|
x
b:_
f汽輪機調節(jié)系統的主要任務就是調節(jié)汽輪發(fā)電機組的轉速、功率，使其滿足電網的要求。汽輪機控制系統的控制對象為汽輪發(fā)電機組，它通過控制汽輪機進汽閥門的開度來改變進畢 業(yè) 設 計 說 明 書5汽流量，從而控制汽輪發(fā)電機組的轉速和功率。在緊急情況下，其保安系統迅速關閉進汽閥門，以保護機組的安全。#R l&H-_
B*w
u由于液壓油動機獨特的優(yōu)點，驅動力大、響應速度快、定位精度高，汽輪機進汽閥門均采用油動機驅動。汽輪機控制系統與其液壓調節(jié)保安系統是密不可分的。"X
B1A
o!b a$w6^
S
A汽輪機數字電液控制系統 DEH 分為電子控制部分和液壓調節(jié)保安部分。電子控制主要由分布式控制系統 DCS 及 DEH 專用模件組成，它完成信號的采集、綜合計算、邏輯處理、人機接口等方面的任務。液壓調節(jié)保安部分主要由電液轉換器、電磁閥、油動機、配汽機構等組成，它將電氣控制信號轉換為液壓機械控制信號，最終控制汽輪機進汽閥門的開度。為滿足上述要求,在汽輪機上均設有轉速自動調節(jié)系統.其主要作用是：當用戶耗電量變化時,通過改變汽輪機汽量，調節(jié)汽輪機的輸出功率，使其與外界負荷相適應，并維持汽輪機轉速在規(guī)定范圍內.汽輪機的調節(jié)系統由轉速感應機構、傳動放大機構、執(zhí)行機構、和反饋機構組成。1.2 液壓調節(jié)系統調節(jié)系統主要是由機械部件和液壓部件組成，主要依靠液體作為工作介質來傳遞信息，因而被稱為液壓調節(jié)系統。又由于是根據機組轉速的變化來進行調節(jié)，所以稱為液壓調節(jié)系統。這種調節(jié)系統的調節(jié)精度低，反應速度慢，運行時工作特性是固定的，不能根據轉速以外的信號進行調節(jié)，而且調節(jié)功能少，所以大功率機組一般不再采用單純的液壓調節(jié)系統，而采用電液調節(jié)系統。1.3 電液調節(jié)系統隨著單機容量的不斷增大，蒸汽參數的逐漸提高，中間再熱循環(huán)的廣泛采用以及機組運行方式的多樣化，對機組運行的安全性、經濟性、自動化程度以及多功能調節(jié)提出了更高的要求，僅靠原有的液壓調節(jié)技術已不能完全適應。于是，電液調節(jié)系統應運產生了。該系統主要由電氣部件、液壓部件組成。電氣部件測量與傳輸信號方便，并且信號的綜合處理能力強，控制精度高，操作、調整與調節(jié)參數的修改又方便。液壓部件用作執(zhí)行器時充分顯示出響應速度快、輸出功率大的優(yōu)越性，是其他執(zhí)行器所無法替代的。目前，絕大多數數字電液調節(jié)系統主要是由汽輪機制造廠設計與制造的專用裝置，它是分散控制系統的重要組成部分，其優(yōu)點是：設備硬件通用，軟件透明，便于掌握、維護畢 業(yè) 設 計 說 明 書6和改進；隨著分散控制系統技術水平的不斷提高，一個電廠由單一類型的分散控制系統來完成所有控制任務是未來的發(fā)展趨勢。近年來，我國發(fā)電事業(yè)已有長足發(fā)展，尤其是隨著汽輪發(fā)電機組容量的增大，蒸汽參數的提高，對機組的安全性、經濟性、自動化水平的要求也越來越高。目前已采用汽輪機電液調節(jié)系統（EIectro-Hydraulic Control System ,簡稱 EHC） 。取代了傳統的機械（液壓）式調節(jié)系統（Machine-Hydraulic Control System , 簡稱MHC）電液調節(jié)系統采用電子控制技術、可實現多參量的調節(jié)與控制，具有靈敏度高、調節(jié)精度高、抗內擾能力強及融調節(jié)與保護于一體的特點，從而大大提高了機組運行的安全性與可靠性。正是由于電液調節(jié)系統的上述特點，目前我國在 300MW 及以上的汽輪機組中大都采用了電液調節(jié)系統。2 總體設計2.1 凝汽式汽輪機選型計算(1) 確定進汽焓查 h-s 圖 =3215J/kgadmh(2) 確定進汽比容 查 h-s 圖 V =0.073 m3/kgadm(1) 確定排汽焓 查 h-s 圖 h =2190k J/kgex(.4 )確定排汽比容 查 h-s 圖 V =9m3/kgexh(5 )確定可用絕熱焓降 △h= - h ………………………………2.1admex=3215-2190=1025kJ/kg(6) 估算質量流量(假定總效率 n =0.75)aMa=p/(△h. n ) ……………………………2.2=10000/(1025×0.75)=13 k J/kg畢 業(yè) 設 計 說 明 書7(7) 計算進汽容積流量V ′=m ′. V ………………………………2.3admadm=13.0.073=0.95 m3/s(8) 計算排汽容積流量 V ′= m ′. V ……………………………2.4exhad=13.9.1.1=129 m3/s(9 )選擇進汽段選擇確定進汽段號 25 和 32 都可選用(10 )選擇排氣段查排汽段圖`選擇圖上 0.95m3/s 的線和 8500r/min 的線相交在 45 矩形內，這表明排汽段號為 45(11 )驗證進汽段和排氣段和兼容性查兼容性圖25 號進汽段不能和 45 號排氣段相合，32 號進汽段能夠和 45 號排氣段相結合(12 )驗證所選排氣段允許通過的質量流量查許可性圖查得選用的汽輪機型號為 NG32/452.2 調節(jié)系統的選用此單機容量較大,蒸汽參數較高,中間再熱循環(huán)的廣泛采用以及機組運行方式的多樣性,對機組運行的安全性,經濟性,自動化程度以及多功能調節(jié)提出了更高的要求.只靠原有的液壓調節(jié)技術已不能完全適應用電液調節(jié)系統。該系統主要由電氣部件，液壓部件組成。電氣部件測量與傳輸信號方便，并且信號的綜合處理能力強，控制精度高，操作，調整與調節(jié)參數的修改又方便。液壓部件用執(zhí)行器時充分顯示出響應速度快，輸出功率大的優(yōu)越性，是其他執(zhí)行器無法替代的。電液調節(jié)系統的優(yōu)點是：1 設備硬件通用，軟件透明，便于掌握，維護和改進；數字電液調節(jié)系統通過分散控制系統的高速通信網絡伺機組其他控制系統交換信息，便于協調，減少設備的重復設置，提高了系統的可靠性，簡化了運行人員的操作步驟。（1）轉速感應機構：它能感應轉速的變化并將其轉變成其他物理量的變化，送至傳動放大機構。畢 業(yè) 設 計 說 明 書8（2）傳動放大機構：由于轉速感應機構產生的信號往往功率太小，不足以直接帶動配汽機構，因此，傳動放大機構的作用是接受轉速感應機構的信號，并加以放大，然后傳遞給配汽機構，使其動作。（3）執(zhí)行機構：它的作用是接受傳動放大機構的信號來改變汽輪機的進汽量。（4）反饋機構：傳動放大機構在速信號放大傳遞給配汽機構的同時，還發(fā)出一個信號使滑閥復位，油動機活塞停止運動。這樣才能使調節(jié)過程穩(wěn)定。2.3 具體的設計（見調節(jié)系統圖）液壓部分用速關閥組件（1840）控制速關閥的啟閉，進而控制蒸汽閥開度的大小，蒸汽流量的大小等；調節(jié)汽閥控制蒸汽的流速，進而控制電量的大??；此外還用危急遮斷器、危急保安裝置來處理異常情況的停機等。下面部分為電子類的裝置，控制盤，轉速控制系統，安全保護系統等。用電液轉換器實現電子信息和液壓信號的轉變。各個部分還有各種測量裝置，用于測量溫度、 ，速度、壓力強度的信息，這種信息再轉移到電子裝置，實現適時控制。2.4 汽輪 機數字電液 控制系 統 DEH 主要任務就是調節(jié)汽輪機的蒸汽轉矩，使之維持等轉速運行，與外界負荷相適應。在討論汽輪發(fā)電機組的控制控制系統時，通常將汽輪發(fā)電機軸系看作一個整體旋轉剛體，建立一個系統較為完善的數學模型，然后對該系統進行較準確的分析和設計。汽輪機控制系統設計的依據就是轉子的能量平衡方程式，轉子的轉動方程為： J×dω/dt = MT -MG -Mf ……………………………2.5式中：J —汽輪發(fā)電機組轉子的轉動慣量( Kg.m.s2 ) ω—轉子的旋轉角速度 (s-1 ) MT—汽輪機蒸汽轉矩( N.m) MG—發(fā)電機電磁轉矩( N.m) Mf—各種阻力矩( N.m) 轉動慣量對于特定的機組安裝完成后，即為一常數，D EH 要控制的轉速 n 與角速度ω 成正比。 ω=2πf=2πn/60 ……………………………2.6其中：f —頻率( s-1) n—轉速( r/min) 畢 業(yè) 設 計 說 明 書9由汽輪機工作原理知，蒸汽轉矩 MT 為： MT =4.73×D×H0×η0e/n (N.m) ……………………2.7式中：D —進入汽輪機的蒸汽流量 (Kg/h) H0—絕熱焓降( KJ/Kg) η0e—汽輪機相對效率 n—轉速( r/min) 發(fā)電機電磁轉矩 MG，它主要取決于負載的特性，可表示為： MG =K1+K×n+K3×n2 …………………………2.8式中，K 1，K 2，K 3 為隨機變量，且均為正值。 各種阻力矩 Mf，它與轉速、真空、軸系油溫等很多因素有關，可視隨轉速增大的隨機變量。 圖 1 表示汽輪機和發(fā)電機的轉矩特性，其中曲線 MT1 及曲線 MT2 表明了蒸汽輪機轉矩和轉速的關系曲線，稱為汽輪機的內特性。曲線 MT1 及曲線 MT2 對應于兩個不同的進汽量。其中曲線 MG1 及曲線 MG2 表明了發(fā)電機阻力轉矩和轉速的關系曲線，稱為發(fā)電機的特性。曲線 MG1 及曲線 MG2 對應于兩個不同的電負載。曲線 MT1 和曲線 MG1 的交點a 即為汽輪機帶發(fā)電機運轉，在轉速 na 時一個穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 2.1首先從圖 1 和式( 2-1)可知，汽輪發(fā)電機組具有一定的自平衡能力，比如當發(fā)電機的阻力矩 MG1 變?yōu)?MG2 時，若汽輪機進汽量保持不變，那么新的平衡工況點即為 b，即汽輪發(fā)電機組以 nb 轉速穩(wěn)定運行，也就是說汽輪發(fā)電機組具有一定的自平衡能力，此時工作轉速畢 業(yè) 設 計 說 明 書10nb 和 na 相差較大。但汽輪機、發(fā)電機和電網負載是不允許網頻（汽輪機轉速）有大幅度的變化的，這就要求當發(fā)電機的阻力矩 MG1 變?yōu)?MG2 時，汽輪機進汽量能跟隨變化，那么新的平衡工況點就可變?yōu)?c，汽輪發(fā)電機組以 nc 轉速穩(wěn)定運行，此時工作轉速 nc 和 na 相差不大，這是電氣設備允許的，而這只有靠汽輪機調節(jié)系統才能實現。 汽輪機調節(jié)系統控制汽輪機的 D，即能改變 MT ，使 MT 始終跟隨 MG 變化，以維持轉速 n 即供電頻率在規(guī)定的范圍內，滿足國家對供電品質的要求。 實際汽輪機控制系統都是通過執(zhí)行機構( 油動機) 來控制安裝在進汽口上的調節(jié)汽閥來改變 MT，以調節(jié)汽輪機的轉速和功率的。汽輪機控制流程框圖見圖 2，圖 2 表示汽輪機控制的整個過程及整個控制過程中的各個物理對象的數學描述，是做系統穩(wěn)定性分析的基礎。汽輪機控制原理圖見圖 3，圖 3 則是根據上述原理進行 DEH 系統設計的依據。 從圖 3 可以看出機組在啟動和正常運行過程中，D EH 接收到操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令、C CS 指令、汽輪機發(fā)電機組的轉速和功率以及調節(jié)閥的位置反饋信號等進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到伺服閥，改變調節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。 機組在升速過程中（即機組沒有并網），D EH 控制系統通過轉速調節(jié)回路來控制機組的轉速，功率控制回路不起作用。這點可從原理圖中看出，當沒有并網信號時，控制信號就為 1，則輸出等于輸入 1(即轉速回路調節(jié)器輸出 )。在此回路下， DEH 控制系統接收現場汽輪機的轉速信號，經 DEH 三取二邏輯處理后，作為 DEH 的反饋信號。此信號與DEH 的轉速設定值進行比較后，送到轉速回路調節(jié)器進行偏差計算，P ID 調節(jié)，然后輸出油動機的開度給定信號到伺服卡。此給定信號在伺服卡內與現場 LVDT 油動機位置反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，控制油動機的開度，即控制調節(jié)閥的開度，從而控制機組轉速。升速時，操作人員可設置目標轉速和升速率。 機組并網后，D EH 控制系統便切到功率控制回路，轉速調節(jié)回路便不起作用。這點可從原理圖中看出: 當有并網信號時，控制信號就為 0，則輸出等于輸入 2(即功率控制回路的輸出) 。在此回路下有三種調節(jié)方式（此三種模式下，一次調頻回路，始終存在）： (1) 負荷反饋不投入，調節(jié)級壓力反饋也不投入。 在這種情況下，閥門開度直接由操作員設定進行控制。設定所要求的開度后，D EH 輸出閥門開度給定信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，以滿足要求的功率。 (2) 負荷反饋投入。 畢 業(yè) 設 計 說 明 書11這種情況下，負荷回路調節(jié)器起作用。D EH 接收現場功率信號經 DEH 三取二邏輯處理后與給定功率進行比較后，送到負荷回路調節(jié)器進行差值放大，綜合運算，P ID 調節(jié)輸出閥門開度信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，滿足要求的功率。 (3) 調節(jié)級壓力反饋投入。 在這種情況下，調節(jié)級壓力回路調節(jié)器起作用。D EH 接收汽輪機調節(jié)級壓力信號與給定信號進行比較后，送到調節(jié)級壓力回路調節(jié)器進行差值放大，綜合運算，P ID 調節(jié)輸出閥門開度信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，滿足要求的功率。 上述三種模式下，一次調頻回路，始終存在與每一個回路中，只是有死區(qū)而已，在網頻（汽機轉速）波動較小時，它不產生作用。運行時，操作人員可設置目標值和升負荷率。DEH 控制系統邏輯設定負荷反饋投入方式和調節(jié)級壓力投入方式不能同時投入， 投入一種反饋時另一種反饋自動切除。 機組啟動時可選用高中壓聯合啟動方式和中壓缸啟動方式里的任何一種方式。當選擇高中壓聯合啟動方式時，閥切換系數等于 1，閥門開度信號同時輸出到高壓調節(jié)閥和中壓調節(jié)閥。當選擇中壓缸啟動方式時，閥切換系數等于 0，則閥門開度信號送高壓調節(jié)閥的指令乘系數 0，值為 0，則高調閥開度為 0。因此，閥位開度信號便送到中壓調閥控制回路，從而控制中調閥的開度，滿足中壓缸啟動方式。在閥切換過程中，閥切換系數由 0 逐漸變到 1，機組便轉換為高中壓聯合進汽形式。對汽輪發(fā)電機組來講，由于調節(jié)閥的開度同蒸汽流量存在非線性，因此要進行閥門的線性修正，D EH 控制系統設計了閥門修正函數 F(x)來進行。閥門方式— 說明機組正在運行的閥門方式。主汽閥控制（THROTTLE VALVE）或高壓調節(jié)閥控制（GOVERNER VALVE）或再熱調節(jié)閥控制（ INTERCEPT VALVE） 。還顯示主汽閥—調節(jié)汽閥轉換（TV —GV XFER IN PROGRESS） 。閥門試驗狀態(tài)（VALVE TEST IN PROCESS） 。再熱調節(jié)汽閥切換到主汽閥和中壓調節(jié)閥聯合控制。另外，提供單閥/順序閥切換功能。本系統中 300MW 汽輪機是由 TV、GV 控制沖轉的。汽機掛閘且閥門不在校驗狀態(tài)時，運行人員可發(fā)出命令，此時 GV 全開，TV 保持關閉。掛閘實際上就是開機命令指令，一旦發(fā)出，就意味著沖轉開始；在汽機運行期間掛閘命令始終保持，只有當汽機重新跳閘才能清除掉。畢 業(yè) 設 計 說 明 書12 運行人員通過 DEH 畫面設定目標轉速和升速率；一旦目標值發(fā)生改變，程序自動進入 HOLD 狀態(tài)，當運行人員選擇 GO 命令后，轉速給定按照事先設定的升速率向目標值爬升，轉速 PID 在偏差的作用下輸出增加，開啟 TV，汽機實際轉速隨之上升。當轉速給定與目標值相等時，程序自動進入 HOLD 狀態(tài)，等待運行人員發(fā)出新的目標值。升速過程中，運行人員可隨時發(fā)出 HOLD 命令（臨界區(qū)除外） ，這時，轉速給定等于當前實際轉速，汽機將停止升速，保持當前轉速。
_#[$[0k, 為保證汽機安全通過臨界區(qū)，當實際轉速在1150～2000RPM 時，轉速進入臨界區(qū)，此時，升速率自動設置為 400RPM/min。轉速臨界區(qū)的范圍可通過工程師站在線修改。|電廠鍋 轉速設定到 2950RPM ,當轉速達到 2950RPM 時，進入 TV/GV 切換階段。運行人員發(fā)出 TV/GV 切換命令后， GV 開始以 1％/s 的速率緩緩關閉；當 GV 已影響到汽機轉速時，TV 以 2％/s 開啟。當 TV 開度達到 100％時，汽機轉速由 GV 控制，TV/GV 切換結束。TV/GV 切換過程中，汽機轉速將保持在 2950RPM 附近。切換結束后，轉速設定到3000RPM，用 GV 控制汽機升速到 3000RPM。 3000RPM 定速后，可以進行自動同期。DEH 對自同期裝置發(fā)出的增/減脈沖指令進行累加，產生轉速目標值，并通過限幅器將累加后的目標值限制在同期轉速允許范圍內（2985～3015RPM） 。3 速關組件的設計速關組件用于汽輪機遙控啟動，就地停機，遙控停機，速關閥聯機試驗及危急遮斷油門自動掛鉤。速關組件適用于采用電液調節(jié)系統的汽輪機。速關組件是將調節(jié)系統中一些操作件集裝在一起的液壓件組合，它不僅使操作便捷，并且也使得油管路及電氣線路的布置趨于合理、簡化。速關組件的功能及工作原理：試驗閥（1）位 2309 是手動換向閥，用于速關閥聯機試驗。圖示換向閥可對兩只速關閥進行試驗。作試驗時，將手柄向操作側拉動，壓力油 p 便與實驗油 H1 接通，即可對汽輪機右側的速關閥進行試驗；推動手柄則使壓力油 p 與實驗油 H2 接通對左則速關閥進行試驗。放開手柄，換向閥自動恢復到中間位置，退出試驗。由于在 H1、H2 油路上有節(jié)流孔，所以手動換向閥投入或退出試驗的操作不會影響機組的正常運行。如汽輪機僅配用一只速關閥，一般是 H2 封堵不用。如果 2309 采用電磁閥，則速關組件具有速關閥遙控試驗功能，改變電磁閥狀態(tài)（得電或失電）即可進行速關閥試驗，電磁閥復位便退出試驗。畢 業(yè) 設 計 說 明 書13啟動油電磁閥（3）位號 1843， 速關油電磁閥（4） 位號 1842， 它們用于遙控開啟速關閥。圖示 1842﹑1843 為不帶電狀態(tài)，啟動時，使 1842 和 1843 同時得電，則 1842 的 P與 B，A 與 T 通路， 于是 DG16 插裝閥關閉切斷 E1 與 E2 通路，速關油 E2 油壓為 0；同時，1843 的 P 與 B 成通路，啟動油 F 和開關油建立壓力（若 M 接至危急遮斷油門， 速關組件具有油門自動掛鉤功能，若 M 不用危急遮斷油門須就地手動掛鉤復位） ，當啟動油壓力達到≥0.6Mpa 時，再使 1843 斷電復位，F 與 T 電接通， 由于 1843 回油口裝有節(jié)流孔板和可調針閥（在操作側 A 面左側靠上部位置） ，所以以速關閥隨著啟動油的緩慢回油而逐漸開啟。1842 與 1843 的節(jié)換控制通常有兩種方式：一種是按啟動油和速關油的壓力人工操縱電磁閥的通、斷電；另一種是由時間繼電器來控制，即根據啟動指令，在 1842、1843得電后，經 t1 秒 1842 斷電，再經 t2 秒后 1843 斷電，由于 t1、t2 隨汽輪機速關閥只數及油缸規(guī)格的不同是可變值，所以 t1、t2 需按實際要求在 5～ 20 秒范圍內設定。停機電磁閥（ 5，8）位號分別是 2222 和 2223 它們用于汽輪機遙控停機。圖 2 所示電磁閥為不帶電狀態(tài)，啟動和正常運行時，2222 和 2223 的壓力油是通路，DG40 插裝閥在壓力油作用下關閉。當 2222 和 2223 中任一只得電時，DG40 上腔與回油接通，于是DG40 開啟，速關油迅速排泄，致使速關閥關閉、汽輪機停機。電磁閥根據用戶使用要求，可配用 NO 型（常開型，正常運行不帶電）或 NC 型（常開型，正常運行帶電） ，也可配用防暴電磁閥。電液轉換器（6）不屬于速關組件的功能元件，它只是利用本體集裝在速關組件中，根據機組的需要可裝接一只或兩只。手動停機閥（ 位號 2250， 用于汽輪機就地停機。2250 前方有一塊紅色防護板，若要手動停機，先將防護板向操作側翻下，之后拿動手柄，其結果與 2222（2223）得電時一樣，使汽輪機停機。畢 業(yè) 設 計 說 明 書143.1 速關組件圖畢 業(yè) 設 計 說 明 書154 啟動調節(jié)器的設計:啟動調節(jié)器是調速器的一個多功能操作單元，可配合調速器啟動調節(jié)器組裝在調速器中，其結構如圖 1 所示， 圖 4.1 啟動調節(jié)器連接塊（9）通過樞軸（8）與調速器本體比例杠桿（10）連接在一起，而比例杠桿可操縱放大器的二次油壓，因此在操作啟動調節(jié)器的過程中二次油壓會相應變化。啟動調節(jié)器可看作一個五位四通閥，通常在系統圖上以框圖形式表示畢 業(yè) 設 計 說 明 書16圖 4.2 啟動系統前初始狀態(tài)操作及工作原理結合其功能并對照圖1～圖6 分別介紹如下：開啟速關閥：圖2 是啟動前系統的初始狀態(tài)，速關閥關閉，遮斷油門脫扣，速關油及二次油無壓，啟動調節(jié)器在100％運行位置。在此狀態(tài)松開鎖緊手柄（1），順時針方向旋轉手輪（13）時，滑閥（3）、導桿（5）、連接塊在彈簧（4，6）作用下跟隨螺桿（2）向上移動，最終導桿的上行被檔圈（7）限定。隨著滑閥上移，滑閥凸肩與套筒（12）之間油路通道也隨之變化：E1 與F 接通，E2 與T 接通，相應如圖3 所示，滑閥由“e”移至“a”，在遮斷油門復位后，啟動油通至速關閥油缸活塞前將活塞壓向活塞盤。由于在機組起動前調速器油缸輸出在其最大位置A 點保持不動，所以滑閥在 “e”時，C 點隨B 點上移，放大器二油壓升次油窗口為最大開度，二次油壓為0，調節(jié)汽閥關閉。接著逆時針方向轉動手輪，滑閥、導桿便隨著螺桿向下移動，當滑閥移位至“C”，也就是圖4 所示位置時，啟動油開始泄油，而速關油E２通至活塞盤后，隨著活塞盤的移動速關閥開啟，在此過程中，當E２油壓升.高，F油壓開始下降時操作應盡可能緩慢或暫停幾秒鐘，以免活塞盤與活塞脫開使速關閥無法開啟。在位置“c” A點保持不動，B、C均下移，不過放大器隨動活塞套筒還未到達控制位置，所以二次油壓仍不能建立，調節(jié)汽閥亦然關閉。畢 業(yè) 設 計 說 明 書17圖 4.3 啟動調節(jié)器啟動位置圖 4.4 速關閥開啟畢 業(yè) 設 計 說 明 書18圖 4.5 速關閥開啟，汽輪機啟動氣輪機起動：從沖轉暖機到升速至調速器下限轉速的汽輪機起動過程是通過啟動調節(jié)器的操作來完成的。在速關閥開啟后，繼續(xù)逆時針方向轉動手輪，滑閥移位至“d” ，B、C點隨之下移，二次油壓開始建立，當P2＞0.15Mpa 時調節(jié)汽閥開啟，隨著C 點的下移，二次油壓升高，汽輪機沖轉升速，這也就是圖5 所狀態(tài)。繼續(xù)轉動手輪，使調節(jié)器由“d”變化至 “e”，當導桿的下移被套筒限止時，便是啟動調節(jié)器100 ％運行位置，這時用手柄將螺桿鎖緊，系統狀態(tài)如圖6 所示。在由“d”至“e”的過程中，機組轉速達到調速器下限轉速后，A 點位置從max 向min 變化，A 、B 點均下移，綜合的結果 C 點不動，于是機組轉速由調速器控制。機組負荷限制：在“d”至“e”的操作過程中，若啟動調節(jié)器未達到100％位置，則由于B 未到位而使C 的位移受到限制，二次油壓達不到100 ％負荷所需的P2max 值，因此機組負荷受到限制?？煽赝C：在機組正常運行時，若將啟動調節(jié)器進行反向操作，使其由“e”逐步變化至 “a”則機組就會減負荷、降速、關閉調節(jié)汽閥最后速關閥關閉，完成可控停機。調節(jié)系統靜態(tài)調試：這里所說的調節(jié)系統靜態(tài)與傳統概念的含義是有區(qū)別的。尤其在電力行業(yè)中靜態(tài)特性是指在汽輪機空負荷時調節(jié)系統處于平衡狀態(tài)下的特性，通常是用四象限圖來表示。而我們這里所說的靜態(tài)調試是在汽輪機靜止狀態(tài)下（用外部操作設備切斷汽輪機汽源）來調整、測定調節(jié)系統特性。具體操作是：在位置“d”使P2=0.145Mpa，檢查放大器二油壓油切斷點是否符合要求。由“d”調整到“e” 。畢 業(yè) 設 計 說 明 書19圖4.6 啟動調節(jié)器100％位置，調速器控制機組轉速5 速關閥的設計速關閥又稱為主汽門，它是主蒸汽管路與汽輪機之間的主要關閉機構，在緊急狀態(tài)時能立即切斷汽輪機進汽，使機組快速停機。 汽輪機停機時速關閥是關閉的，在汽輪機起動和正常運行期間速關閥處于全開狀態(tài)。 速關閥閥殼與汽缸進汽室是整體構件，因此，速關閥不帶單獨的閥殼。速關閥水平裝配在汽缸進汽室側面，根據進入汽輪機新蒸汽容積流量的大小，一臺汽輪機可配置一只或兩只速關閥。 速關閥主要由閥、油缸和支座三部分構成，其結構如圖1所示。 畢 業(yè) 設 計 說 明 書20圖 5.1閥體部分主要由件1～9和件23組成。 主蒸汽經由蒸汽濾網（3）通至主閥碟（1）前的腔室，在速關閥關閉狀態(tài)，閥碟在蒸汽力及油缸彈簧（17）關閉力作下被緊壓在閥座（23）上，新蒸汽進入汽輪機通流部分的通路被切斷。在主閥碟中裝有卸載閥（2），由于在速關閥全開之前調節(jié)汽閥是關閉的，所以在速關閥的開啟過程中，當卸載閥開啟后，主閥碟前后蒸壓力很快趨于平衡，這樣就使得主閥碟開啟的提升力大為減小速關閥中的蒸汽濾網大多采用不銹鋼波形鋼帶卷繞結構的濾網，也有一些汽輪機的濾網由帶孔不銹鋼板卷焊而成。 為阻止、減少蒸汽向外泄漏，在閥的動、靜部分都采用了相應的密封措施。剖分為4瓣的弓形環(huán)（7）嵌裝在進汽室中，螺栓（6）通過壓環(huán)（8）和弓形環(huán)使密封環(huán)（22）既被閥蓋（5）壓緊又與進汽室內壁面緊密貼合，在蒸汽壓力作用下，該結構具有自密封作用，這樣，靜體部分的蒸汽泄漏被阻止；動體部分在閥門關閉和開啟過程中，有部分蒸汽從閥畢 業(yè) 設 計 說 明 書21桿（9）和套筒（4）的間隙泄漏，漏汽由接口K 引出。在閥門開啟后，由于閥碟與套筒的密封面接觸而封閉了蒸汽外泄通道，所以在汽輪機起動和運行工況下閥桿漏汽被阻斷。 為便于弓形環(huán)（7）的裝拆，殼體上加工有工藝孔，并用螺塞封堵。閥體部分通過支座（13）和油缸部分連接在一起，在支座的靠閥體側裝有隔熱板（10）以減少對油缸的熱輻射。閥桿（9）與油塞桿（12）由聯軸節(jié)（21）連接在一起，在聯軸節(jié)上裝有油杯（11），萬一油缸的活塞桿密封件受損，則油缸外泄的壓力油由油杯承接并從漏油接口T 2排出。 速關閥的油缸部分主要由油缸（20）、活塞（16）、彈簧（17）、活塞盤（19）及密封件等構成，油缸用螺栓固定在支座（13）上?；谟透籽b、拆操作的安全性，在油缸端面裝有3只專用長螺栓，在螺栓旋入處配有鋼絲螺紋套。注意：油缸的裝拆須借助長螺栓和螺母，以免發(fā)生人身傷害事故。 速關閥的開啟和關閉由油壓控制。速關閥的開啟通常由啟動調節(jié)器（參見1-1840- ）來操作：先是啟動油F通至活塞（16）右側，使活塞克服彈簧（ 17）力被壓向活塞盤（19），隨之速關油E通入活塞盤左側，使活塞盤與活塞的密封面保持封合，之后啟動油開始有控制的排泄，活塞盤與活塞如同一個整體在兩側油壓差作用下向右移動直至被試驗活塞（15）限位，在活塞盤移動時，活塞桿、聯軸節(jié)和閥桿隨之動作，速關閥開啟。 如果保安系統中任何一個環(huán)節(jié)動作，致使速關油失壓，則在彈簧力作用下活塞盤與活塞脫開，活塞盤左側的速關油從T 1油口排出，活塞盤、活塞桿、閥桿和閥碟即刻被壓至關閉位置，速關閥關閉。 在油缸部分還裝有試驗活塞（15），如圖 2 所示，由試驗活塞，試驗閥及壓力表等構成速關閥試驗機構，其作用是在機組運行期間檢驗速關閥動作的可靠性。 畢 業(yè) 設 計 說 明 書22圖 5.26 505 調節(jié)器“505”是以微處理器為基礎的汽輪機用數字式調節(jié)器。 在驅動發(fā)電機，壓縮機或泵的汽輪機調節(jié)系統中，505 調節(jié)器用于控制機組轉速、功率，汽輪機新汽壓力或排汽壓力，泵或壓縮機的進（出）口壓力以及其它與汽輪機相關的過程參數。505 調節(jié)器可獨立應用也能通過 3 個串行接口與裝置分布控制系統（DCS）及 PC 機相聯，通信接口根據需要按 ASCⅡ或 RTU 組態(tài) RS-232，RS-422 或 RS-485 通信。 505 調節(jié)器的控制組件與操作盤集裝在一起，為適應用戶的不同要求，505 有盤裝和架裝兩種形式，505 調節(jié)器可安裝在控制室內也可裝設在機旁。 505 調節(jié)器的所有輸入、輸出通過機殼背面的籠形線夾端子板接通，架裝 505 的接線須穿過機箱底面的密封蓋板接到端子板。 。為適應不同配置的需要，機內設置有多個跨接器，跨接器。 505 調節(jié)器的操作盤包括顯示器和鍵盤。顯示器有兩行，每行 24 個字符。鍵盤有 30個觸摸鍵。在操作時每個程序步都會依次在顯示器中顯現，機組運行時，顯示器屏面上可同時看到設定參數的實際值和給定值。 505 采用選項屏（菜單）驅動程序軟件，使用戶能便捷地按機組特性自主在現場進行組態(tài)。505 調節(jié)器的操作主要有兩種模式：程序（組態(tài)）方式和運行方式，程序方式是指在汽輪機停機狀態(tài)下，對預設程序模塊進行選擇和賦值，通常一旦調節(jié)器完成組態(tài)就不再使用程序方式。運行方式是指調節(jié)器組態(tài)后從機組起動到停機整個過程的操作。此外，還有一種模式是服務方式，它可在 505 接通電源后的任何時間內聯機對程序或設置參數進行調諧，不過進入服務方式須謹慎從事。程序方式和服務方式都只能通過 505 面板上的操作盤進行操作，而運行方式除本機操作盤外，還可通過外部給定或通信接口執(zhí)行。為防止有意或不當心更改程序，在進入程序方式和服務方式時都必須輸入規(guī)定的口令,必要時用戶可自行更改原有口令。 505 調節(jié)器預設的程序模塊有 13 個（見表 6.2） ，它們分別是：汽輪機起動，轉速調節(jié)，轉速給定值，運行特性，驅動組態(tài)，模擬輸入，觸點輸入，功能鍵，輔助調節(jié)，串級調節(jié)，畢 業(yè) 設 計 說 明 書23讀出，繼電器及通信，其中前 7 列對任何機組都必須組態(tài)，后 6 列可選擇所需項目組態(tài)。 輸入 兩個轉速傳感器輸入。利用跨接線可配用無源或有源轉速傳感器。6 個 4～20mA 模擬輸入?？蓮?10 個預定可選項中選擇。 16 個觸點輸入。其中 4 個是專用的，即停機、復位，升高轉速給定值和降降低轉速給定值。對用于發(fā)電機組的 505，發(fā)電機斷路及電網斷路器兩個觸點輸入是必用的，其余 10個可從 24 個可選項中選定。當調節(jié)器用于機械驅動機組時，可從 24 個可選項中選用 12 個。另外，鍵盤上的 4 個功能鍵中 F1 和 F2 分別用于報警原因顯示和超速試驗，可編程的功能 F3 和 F4 可使指定功能投入或退出。 供入 505 調節(jié)器的電源可從下述類別中選擇： 表 6.1 電 源 保持時間 內裝熔斷器18～32Vdc 14ms 6.25A，最大 77VA88～132Vac，47-63H 2 或90～150Vac30ms 2.5A，最大143VA180～264Vac，47-63H 2 58ms 1.5A，最大 180VA輸出 兩路執(zhí)行機構輸出，在組態(tài)時選定輸出電流為 4～20mA 或 20～160mA，如果不使用2＃ 執(zhí)行機構，則用 2＃ 執(zhí)行機構輸出可組態(tài)用于 4～20mA 儀表讀出。 8 個 C 型繼電器觸點輸出，其中停機和報警是專用的，另外 6 個可組態(tài)。 汽輪機的轉速通過一個或兩個磁性式或趨近式測速探頭測得。在 505E 中設置好測速齒盤速率和齒數，就可以計算出汽輪機的實際轉速。磁性式和趨近式轉速探頭可以同時使用，但為了保證輸入齒輪速率和齒數一致，必須將兩者安裝在同一個齒輪上。 505E 的轉速PID（比例，積分，微分控制放大器）將轉速信號與給定信號相比較，生成一個速度/負荷指令信號，通過低選總線傳遞給速率/限幅器。注意：505E 默認設置為使用無源磁性式轉速探頭，如果使用趨近式轉速探頭，必須改變跳線。畢 業(yè) 設 計 說 明 書24轉速 PID 運行模式：*X1U
c5W根據組態(tài)以及系統具體條件的不同，轉速 PID 可以運行在以下任何一種模式下： 1， 轉速控制2， 頻率控制3， 發(fā)機組負荷控制（不等率反饋回路投入）
B
r z
q
x g-l（1） 汽輪機高壓和低壓調門閥位控制（2） 發(fā)電機負荷控制
h%L)d8O*N
X轉速控制：熱電技術聯盟 Q(A"A
~E
}
x5u3Q
T發(fā)電機尚未接帶負荷以前，505E 的轉速 PID 總是運行在轉速控制模式下；當發(fā)電機接帶負荷后， PID 如何