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第六章 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)嶺南現(xiàn)代高級技工學校 第六章 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng) 第一節(jié) 汽輪機調(diào)節(jié)的任務第二節(jié) 典型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性中間再熱式汽輪機的調(diào)節(jié)第三節(jié) 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)第四節(jié) DEH系統(tǒng)簡介第五節(jié) DEH的主要部件第六節(jié) 汽輪機的保護裝置第七節(jié) 汽輪機的供油系統(tǒng) 第一節(jié) 汽輪機調(diào)節(jié)的任務 供電品質(zhì) 電壓 頻率頻率的穩(wěn)定取決于原動機出力和電網(wǎng)負載的平衡 維持頻率的穩(wěn)定要求 原動機出力 負載汽輪機出力在運行中必須能根據(jù)負載要求進行調(diào)整 一 汽輪機調(diào)節(jié)的任務 電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié) 發(fā)電機的勵磁系統(tǒng) 電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié) 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)以機組轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)對象 習慣上稱為 調(diào)速系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)方向 汽輪機 發(fā)電機 汽輪機蒸汽產(chǎn)生的原動力矩 摩擦力矩 轉(zhuǎn)子的電磁阻力矩 力矩的變化 驅(qū)動力矩汽輪機結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)速一定時 進汽量或整機理想焓降增加 驅(qū)動力矩增大電磁阻力矩發(fā)電機電磁阻力矩隨定子電流增大而增大 在勵磁電流不變時 定子電流隨外界負荷和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加而增加即 電磁阻力矩隨外界負荷和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加而增大摩擦阻力矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而增大 汽輪發(fā)電機組的力矩 轉(zhuǎn)速特性 電能不能大量儲存 火電廠發(fā)出的電力必須隨時滿足用戶要求 即在數(shù)量 質(zhì)量要求同時滿足用戶要求 1 數(shù)量要求 用戶對發(fā)電量的要求 這就是要求電力負荷根據(jù)用戶要求來調(diào)整發(fā)電大小 以滿足用戶要求 2 供電質(zhì)量要求 供電質(zhì)量就是指頻率和電壓 其中 電壓可以通過變壓器解決 電網(wǎng)頻率則直接取決于汽輪機的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速高則頻率高 轉(zhuǎn)速低則頻率低 因此汽輪機必須具備調(diào)速系統(tǒng) 以保證汽輪發(fā)電機組根據(jù)用戶要求 供給所需電力 并保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi) 3 火電廠自身安全的需要 汽輪發(fā)電機組工作時 轉(zhuǎn)子 葉輪 葉片等承受很大的離心力 而且離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比 轉(zhuǎn)速增加 離心力將迅速增加 當轉(zhuǎn)速超過一定限度時就會使部件破壞 出大事故 汽輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的意義 1 及時調(diào)整汽輪機的內(nèi)功率 滿足用戶足夠的電力 數(shù)量 質(zhì)量 2 保證汽輪發(fā)電機組始終在額定轉(zhuǎn)速左右運行 不超過允許分范圍 3 除了調(diào)速系統(tǒng)之外 汽輪機組還必須具有保護系統(tǒng) 超速保護 軸向位移保護等 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務 汽輪機內(nèi)效率主要取決于通流部分結(jié)構(gòu)的完善 在高負荷運行時變化不大 定壓運行時理想焓降為常數(shù) 定壓運行調(diào)節(jié)功率調(diào)節(jié)蒸汽流量 滑壓運行調(diào)節(jié)功率改變主蒸汽壓力及調(diào)節(jié)流量 二 汽輪機控制系統(tǒng)的發(fā)展 第一代機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng) 組成 離心飛錘 油動機 錯油門 閥門等 缺點 遲緩大 響應速度低 故障幾率高 第二代模擬式電液控制系統(tǒng) AEH 組成 模擬電路 電液轉(zhuǎn)換器 油動機 閥門等 特點 遲緩較小 可調(diào)性較好 組成 數(shù)字控制器 電液轉(zhuǎn)換器及油動機 閥門等特點 遲緩小 控制靈活 精度高 第第三代數(shù)字電液控制系統(tǒng) DEH 國產(chǎn)100MW及以下機組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 國產(chǎn)200MW機配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率 頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 二者可互相切換 國產(chǎn)300MW 600MW大型汽輪機都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH DigitalElectro HydraulicControlSystem 包括計算機系統(tǒng)和高壓抗燃油系統(tǒng) 屬于離散控制 考慮壓力 功率 頻率等多種信號 實現(xiàn)較強的綜合 判斷和邏輯處理 是較為完善的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 采用DEH控制可以提高高 中壓調(diào)門的控制精度 為實現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制及提高整個機組的控制水平提供了基本保障 更有利于汽輪機的運行 使得汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關部套尺寸小 結(jié)構(gòu)緊湊 調(diào)節(jié)質(zhì)量大大提高 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 汽輪機 自動主汽門 調(diào)節(jié)汽門 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 功率給定 轉(zhuǎn)速給定 汽壓給定 第二節(jié) 汽輪機液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)速器 直接調(diào)節(jié)的原理圖 齒輪 調(diào)節(jié)汽門 滑環(huán) 泄油口 泄油口 壓力油 錯油門 油動機 調(diào)節(jié)汽門 調(diào)速器 間接調(diào)節(jié)的原理圖 機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 負荷降低 轉(zhuǎn)速升高 油動機活塞下降 滑環(huán)向上 離心飛錘向外 油動機活塞上部進油 調(diào)節(jié)汽門關閉 錯油門活塞上升 負荷滿足需要 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的基本原理 一簡單的汽輪機自動調(diào)速系統(tǒng)1主要部件 調(diào)速器 滑閥 錯油門 油動機 調(diào)節(jié)閥 2油路 高壓油 排油 3工作原理當外界負荷N減少 機組轉(zhuǎn)速n升高 調(diào)速器飛錘向外擴張 滑環(huán)上移 杠桿ABC以C點為支點帶動滑閥B點上移 高壓油通過滑閥油口進入油動機上油室 油動機下油室與排油相通 活塞下移 關小調(diào)節(jié)閥 減小進汽量 機組功率減小 同時 杠桿以A點為支點帶動滑閥B點下移 滑閥回中 切斷窗口 高壓油停止流動 調(diào)速系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài) 當外界負荷N增加時 機組轉(zhuǎn)速n下降 調(diào)速系統(tǒng)各部套調(diào)節(jié)過程相同 而動作方向相反 二 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 汽輪機的型式很多 不同型式的機組所采用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)也各有特點 例如具有高速彈性調(diào)速器的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 徑向泵液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等 一 轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)是將速度信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮慰刂菩盘柕脑?在汽輪機調(diào)節(jié)保護系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)主要有離心式和電磁式兩類 在離心式中有機械式和液壓式兩種 其中機械式有高速彈性調(diào)速器和飛錘或飛環(huán)式超速危急保安器 液壓式中有徑向鉆孔脈沖泵和旋轉(zhuǎn)阻尼器兩種 二 閥位控制機構(gòu) 傳動放大機構(gòu) 對不同的轉(zhuǎn)速感受機構(gòu) 與之配套的中間放大器的型式是不同的 主要有壓力控制式和流量控制式兩種 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中常用的有隨動滑閥 碟閥和壓力變換器等中間放大元件 系統(tǒng)組成 油動機 又稱液壓伺服馬達 是汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中驅(qū)動調(diào)節(jié)汽門的執(zhí)行機構(gòu) 它能自動 連續(xù) 精確地復現(xiàn)來自中間放大環(huán)節(jié)輸入信號的變化規(guī)律 使調(diào)節(jié)汽門的開度達到并保持在預定的控制狀態(tài) 油動機具有慣性小 驅(qū)動力大 動作快 能耗低的突出優(yōu)點 這是目前電磁式驅(qū)動機構(gòu)不可比擬的 油動機是一個典型的反饋控制位置隨動系統(tǒng) 油動機原理圖 三 配汽機構(gòu)配汽機構(gòu)是將油動機活塞的行程轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C的進汽量 起到放大油動機的驅(qū)動力 校正行程一流量特性的作用 配汽機構(gòu)是由配汽傳動機構(gòu) 或稱操縱機構(gòu) 和調(diào)節(jié)汽門兩部分組成 調(diào)節(jié)汽門的結(jié)構(gòu) 1調(diào)節(jié)汽門調(diào)節(jié)汽門 或稱調(diào)節(jié)閥 簡稱調(diào)門 通過改變升程調(diào)節(jié)進入汽輪機的蒸汽量 對調(diào)節(jié)汽門 要求有良好的空氣動力學特性和升程一流量特性 流動損失小 流場穩(wěn)定 開啟的提升力平穩(wěn)變化且盡可能小 調(diào)節(jié)汽門有多種型式 但球面型線應用最廣 它是由門芯 閥碟 門座 閥座 門桿 閥桿 等組成 2配汽傳動機構(gòu)配汽傳動機構(gòu) 或稱汽門操縱機構(gòu) 是將油動機活塞行程轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)汽門的升程 對噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機 多個調(diào)節(jié)汽門按順序依次開啟 因此配汽傳動機構(gòu)還起到行程 流量校正作用 配汽傳動機構(gòu)主要有提板式 凸輪式或楔形斜面式 杠桿式等 對于小型機組 主要采用結(jié)構(gòu)較為簡單的提板式 對大型機組 特別是數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通常單個油動機帶動單個調(diào)節(jié)汽門 其傳動機構(gòu)采用杠桿式 三 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性 一 靜態(tài)特性 調(diào)節(jié)系統(tǒng)是根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差信號 n來動作的 通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動作來改變調(diào)節(jié)氣門的開度 功率相應改變 系統(tǒng)穩(wěn)定在新的狀態(tài)下 也就是說 調(diào)節(jié)結(jié)果并不使轉(zhuǎn)速恢復原穩(wěn)定值 而存在一定的穩(wěn)態(tài)偏差 這種調(diào)節(jié)特性叫做調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性 靜態(tài)特性曲線 穩(wěn)定運行狀態(tài) 汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速與功率的關系曲線稱為調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線 四方圖 調(diào)節(jié)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速感應機構(gòu) 傳遞放大機構(gòu) 配氣機構(gòu)和調(diào)節(jié)對象組成 系統(tǒng)的靜態(tài)特性也取決于各組成部分的靜態(tài)特性 由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)各組成部分存在著參數(shù)對應關系的非線性因素 因此實際系統(tǒng)的靜態(tài)特性不是直線 而是曲線 二 速度變動率 速度變動率 是指汽輪機空負荷時所對應的最大轉(zhuǎn)速和額定負荷時所對應的最小轉(zhuǎn)速之差 與汽輪機額定轉(zhuǎn)速之比 即 3 6 1 機組間負荷的自動分配與一次調(diào)頻對并列運行的機組 當外界負荷變動引起電網(wǎng)頻率變動時 電網(wǎng)中各機組的調(diào)速系統(tǒng)動作 負荷就自動增減 以適應外界負荷變化的需要 這種由調(diào)速系統(tǒng)自動控制機組負荷的增減 以減小頻率變化幅度的方式 稱為一次調(diào)頻 2 速度變動率與機組運行特性的關系 見教材 3 靜態(tài)特性曲線的要求 n f P 單調(diào)遞減函數(shù)空負荷附近陡一些 便于轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)同步 順利并網(wǎng) 并網(wǎng)后轉(zhuǎn)速波動負荷沖擊小 熱應力小滿負荷防止過載 靜態(tài)特性曲線也較陡帶基本負荷的機組 在額定負荷下陡一些 調(diào)峰機組特性曲線較平 P n2 n1 三 遲緩率 在調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中 存在著遲緩現(xiàn)象 使得調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性線不再是一根 而是一條帶狀區(qū)域 通常用遲緩率 來表示遲緩程度的大小 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 0 3 0 5 電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 0 1 四 靜態(tài)特性曲線的平移 同步器同步器是調(diào)速系統(tǒng)的部件之一 操作同步器 可使汽輪機在同一轉(zhuǎn)速下有不同的功率 或者是在同一功率下有不同的轉(zhuǎn)速 同步器作用 1 汽輪機單機運行時 保證機組在任何負荷下轉(zhuǎn)速不變 2 汽輪機并列運行時 通過同步器可以進行負荷在各機組間的重新分配 此時機組轉(zhuǎn)速保持不變 二次調(diào)頻 在機組并網(wǎng)運行時 通過同步器或改變功率給定值 實現(xiàn)電網(wǎng)負荷的重新分配 將電網(wǎng)頻率調(diào)回到預定的質(zhì)量范圍內(nèi)的調(diào)頻過程 二次調(diào)頻 四 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性 動態(tài)特性 是研究調(diào)速系統(tǒng)從一個穩(wěn)定工況過渡到另一個穩(wěn)定工況的過渡過程 動態(tài)特性是指過渡過程中 機組的功率 轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)閥開度等參數(shù)隨時間的變化規(guī)律 甩負荷后轉(zhuǎn)速過渡過程 1穩(wěn)定性運行機組受到干擾后離開平衡位置 經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用后 能過渡到新的平衡狀態(tài) 或者在擾動撤消后 能恢復到原來平衡位置 這樣的系統(tǒng)就是穩(wěn)定系統(tǒng) 2精確性超調(diào)量 在過渡過程中 轉(zhuǎn)速超過最后穩(wěn)定值的最大轉(zhuǎn)速偏差量稱為超調(diào)量 即一般要求汽輪機甩負荷后的轉(zhuǎn)速升高不超過危急保安器動作轉(zhuǎn)速 而且有一定余量 3 左右 危急保安器動作轉(zhuǎn)速為 1 10 1 12 n0 因此 最高轉(zhuǎn)速不超過 1 07 1 09 n0 一般 n 0 02 0 04 n03快速性過渡時間 機組經(jīng)擾動之后 從原來的平衡狀態(tài)過渡到新的平衡狀態(tài)所需要的時間稱為過渡時間 過渡時間不能太長 一般在5 50秒 動態(tài)穩(wěn)定指標 影響動態(tài)特性的主要因素 1轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta 在額定功率時的蒸汽力矩 Mt0 作用下 機組轉(zhuǎn)速由0上升到額定轉(zhuǎn)速時所需要的時間 隨著機組容量增加 蒸汽力矩 Mt0 增加 則轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta降低 對于中小型機組 Ta 11 14秒 高壓機組 Ta 7 10秒 中間再熱機組 Ta 5 8秒 機組越大 時間常數(shù)Ta越小 越容易超速 2中間容積時間常數(shù)Tv 蒸汽在額定流量Go下 以多變過程充滿中間容積并達到密度 所需要的時間 中間容積V越大 參數(shù)越高 則中間容積時間常數(shù)Tv越大 G越大 中間儲汽越多 作功能力越強 使汽輪機轉(zhuǎn)速額外飛升越大 對于中間再熱機組來說 除了本身容積之外 還有再熱器再熱蒸汽管道 容積很大 因此必需有中壓調(diào)節(jié)閥 3速度變動率 的影響a 速度變動率 越大 甩負荷后的機組轉(zhuǎn)速飛升越高 要求速度變動率 不大于6 b 速度變動率 越小 超調(diào)量 n 越大 波動次數(shù)多 衰減慢 穩(wěn)定性差 要求速度變動率 不小于3 一般為0 04 0 05 4油動機時間常數(shù)Tm的影響a 油動機時間常數(shù)Tm越大 最大轉(zhuǎn)速越高 過渡曲線擺動大 過渡時間長 甩全負荷增大了超調(diào)量 調(diào)節(jié)品質(zhì)差 b 油動機時間常數(shù)Tm太小 則要增加主油泵的功率 引起調(diào)速系統(tǒng)擺動 一般為0 1 0 3S左右 5遲緩率的影響遲緩率對動態(tài)特性的影響是不利的 遲緩率大 調(diào)節(jié)閥關閉遲緩 轉(zhuǎn)速超調(diào)量大 改善動態(tài)特性的措施 減小調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率適當整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動率適當減小油動機時間常數(shù)機組甩負荷時 同步器快速跟蹤到空負荷位置減弱中間再熱器所增加的中間容積 中壓主汽門 五 中間再熱式汽輪機的調(diào)節(jié) LP HP IP LP 1 外界負荷變化時 中低壓缸功率延遲 使機組一次調(diào)頻能力變差 措施 設動態(tài)校正器使高壓調(diào)門動態(tài)過調(diào) 2 甩負荷時汽輪機易超速措施 設中壓調(diào)門 IV 和中壓主汽門 RSV 甩負荷時 高壓調(diào)門 GV 中壓調(diào)門同時關閉 中間容積對調(diào)節(jié)的影響 再熱器容積 1 啟動及低負荷時 機爐流量不匹配爐機再熱器啟動30 D0 7 10 D0 14 D0措施 設旁路系統(tǒng) 30 D0前旁路閥開 2 機爐動態(tài)響應速度不同措施 采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 采用單元制的影響 名詞解釋 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性轉(zhuǎn)速變動率遲緩率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性超調(diào)量過渡過程時間一次調(diào)頻二次調(diào)頻 第二節(jié)重點概念 作業(yè) 第三節(jié) 汽輪機功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 功頻電液控制系統(tǒng)的特點 1 可以補償由于中間再熱容積引起的汽輪機輸出功率滯后 引進功率信號 實現(xiàn)動態(tài)過調(diào) 以消除功率滯后 使轉(zhuǎn)速和功率呈線性關系 2 可以消除內(nèi)擾 蒸汽參數(shù)變化 的影響 即可以消除主蒸汽壓力變化對汽輪機輸出功率的影響 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三種基本回路 1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路應用于單機運行情況 在機組啟動時升速 并網(wǎng)和在停機 包括甩負荷 過程中控制轉(zhuǎn)速 2 功率調(diào)節(jié)回路 在電網(wǎng)頻率不變或機組不參加調(diào)頻 頻差放大器無輸出信號 機組僅由功率調(diào)節(jié)回路進行控制 由于技術原因功率信號采用發(fā)電機功率代替汽輪機功率 機組運行中 如果出現(xiàn)內(nèi)擾 蒸汽參數(shù)變化 則會出現(xiàn)功率偏差 功率調(diào)節(jié)回路有良好的抗內(nèi)擾性能 能自動保持汽輪發(fā)電機組的功率為給定值 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三種基本回路 3 功頻調(diào)節(jié)回路當機組參加調(diào)頻運行時 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路和功率調(diào)節(jié)回路均參與工作 是一種功率跟隨頻率的綜合調(diào)節(jié)系統(tǒng) 由于功率信號和PID的調(diào)節(jié)作用 大大改善了再熱機組的負荷適應性和參加調(diào)頻的能力 3 反調(diào)現(xiàn)象 1 主要原因 由于技術原因功率信號采用發(fā)電機功率代替汽輪機功率 當外界負荷突變時 轉(zhuǎn)速信號落后于功率變化信號 2 反調(diào)現(xiàn)象 采用發(fā)電機功率作為反饋信號的功頻電液控制系統(tǒng)在機組甩負荷時 在過渡過程的初始階段 調(diào)節(jié)器輸出的控制指令不是關小汽輪機調(diào)節(jié)閥門 而是開大調(diào)節(jié)閥門 造成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升 只有在轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值后才能克服發(fā)電機功率反饋信號的影響 3 預防反調(diào)現(xiàn)象發(fā)生 設置動態(tài)校正元件 轉(zhuǎn)速一次微分器帶慣性延遲的測功器功率負微分器 總結(jié) 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速和功率信號 作為輸入信號 既抗內(nèi)擾 又抗外擾 但因技術限制 用發(fā)電機功率信號代替汽輪機功率信號致使其產(chǎn)生反調(diào)現(xiàn)象 第四節(jié) DEH 一 DEH的組成 1 計算機控制系統(tǒng)主要包括數(shù)字計算機 混合數(shù)模插件 接口和電源設備等 均集中布置在6個控制柜內(nèi) 主要用于給定 接受反饋信號 邏輯運算和發(fā)出指令進行控制等 2 操作員站主要設置有操作盤 圖像站的顯示器和打印機等 為運行人員提供運行信息 監(jiān)督 人機對話和操作等服務 3 油系統(tǒng)系統(tǒng)的高壓控制油一般與潤滑油分開 高壓油 EH系統(tǒng) 采用三芳基磷酸脂抗燃油 為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動力用油 潤滑油泵由主機拖動 為潤滑系統(tǒng)提供透平油 4 執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服放大器 電液轉(zhuǎn)換器和具有快關 隔離和逆止裝置的單側(cè)油動機組成 負責帶動高壓主汽閥 高壓調(diào)節(jié)汽閥和中壓主汽閥 中壓調(diào)節(jié)汽閥 5 保護機構(gòu)設有6個電磁閥 其中2個 OPC 用于超速時關閉高 中壓調(diào)節(jié)汽閥 其余4個 AST 用于嚴重超速 110 no 軸承油壓低 EH油壓低 推力軸承磨損過大 凝汽器真空過低等情況下危急遮斷和手動停機之用 1 汽輪機自動程序控制 ATC2 汽輪機的負荷自動調(diào)節(jié)功能具有多種控制方式 二級手動 一級手動 操作員自動方式當負荷大于10 以后 運行人員可選擇是否投入調(diào)節(jié)級壓力回路 功率回路 可采用定壓或滑壓運行閥門管理 高壓調(diào)閥 高 中壓主汽調(diào)節(jié)閥活動試驗可調(diào)頻或帶基本負荷TPC主汽壓力低保護功能 RB保護 運行控制十分靈活 3 保護 緊急停機 ETS 超速保護 OPC 還有機械超速保護和手動脫扣4 監(jiān)視 二 DEH主要功能 手動備用操作 硬手操 是一種應急處理方式 用作一級手動和二級手動的備用 這種操作方式是在電位器的兩端加上的電壓 通過調(diào)整操作盤上的 手動備用 電位器獲得控制信號 使被調(diào)閥門按預定的要求開啟或關閉二級手動運行方式是跟蹤系統(tǒng)中最低級的運行方式一級手動是一種開環(huán)運行方式 運行人員在操作盤上按鍵就可以控制各閥門的開度 三 DEH的運行方式 操作員自動 OA 操作員自動方式是DEH控制系統(tǒng)最基本的運行方式 在該方式下 系統(tǒng)接受操作員輸入的目標負荷及其速率 并進行控制 汽輪機程序自動 ATC 轉(zhuǎn)速和負荷及升速率和升負荷速率均由計算機程序或外部設備進行控制 主汽閥自動主汽閥手動調(diào)節(jié)汽閥自動方式調(diào)節(jié)汽閥手動 四 DEH的各種控制模式 調(diào)節(jié)汽閥自動方式 計算機參與控制 1 OA 2 REMOTE 3 電廠計算機控制 PC 在該方式下 系統(tǒng)接受廠級計算機輸入的目標負荷及其速率 并進行控制 4 自動控制汽輪機 ATC 這是一種聯(lián)合控制方式 其組合形式有OA ATC CCS ATC ADS ATC和REMOTE ATC等幾種 此時 由前者給定目標負荷和速率 ATC負責監(jiān)控 并從下面的速率中選取一個最小的速率作為當前執(zhí)行速率 1 由ATC軟件計算轉(zhuǎn)子應力所確定的負荷速率 2 發(fā)電機限制的負荷速率 3 外部輸入負荷速率 包括OA REMOTE和PLANTCOMP等 4 電廠內(nèi)部允許的負荷速率 如TPC和RUNBACK限制等 5 電廠限制控制方式采用此方式時 DEH系統(tǒng)受電廠內(nèi)部運行條件所制約 其具體形式有 1 主汽壓力控制方式 TPC 主要是限制高壓調(diào)節(jié)門前的主蒸汽壓力不低于一個要求的限制值 當主汽壓力值小于限制值時 TPC動作開始減負荷 負荷一旦減至20 閥位或主汽壓力再次大于限制值后停止減負荷 2 外部負荷返回控制方式 快卸負荷 RUNBACK 該方式主要是考慮輔機故障 例如 在給水泵和風機等跳閘的情況下 系統(tǒng)將以一定的速率去關小調(diào)節(jié)汽閥 直到故障消除為止 五 DEH的基本控制原理 1 相比液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加了功率反饋回路 功率反饋回路調(diào)節(jié)的特點 機組運行中 如果出現(xiàn)內(nèi)擾 蒸汽參數(shù)變化 則會出現(xiàn)功率偏差 功率調(diào)節(jié)回路有良好的抗內(nèi)擾性能 能自動保持汽輪發(fā)電機組的功率為給定值 在功率反饋未投入時 不能精確的控制機組的功率與設定值相同 對于集控運行來說 投運該回路對鍋爐的影響 2 相比功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) DEH增加了調(diào)節(jié)級壓力校正回路 調(diào)節(jié)級壓力控制回路的特點 調(diào)節(jié)級壓力回路抗干擾能力強 響應速率快 有利于克服再熱環(huán)節(jié)的功率滯后現(xiàn)象和提高機組的負荷適應性 但它對系統(tǒng)最后處于新的穩(wěn)定狀態(tài)僅起到粗調(diào)作用 此外在此種控制方式下 要求鍋爐燃燒必須跟上 2 DEH的閉環(huán)主回路 外環(huán) 與轉(zhuǎn)速輸入信號對應的轉(zhuǎn)速校正回路中環(huán) 與功率輸入信號對應的功率校正回路內(nèi)環(huán) 與調(diào)節(jié)級壓力輸入信號對應的調(diào)節(jié)級壓力回路 六 DEH的基本控制原理的應用 基本控制功能兩個 一是單機運行時的轉(zhuǎn)速控制二是并列運行時的功率控制無論是轉(zhuǎn)速控制還是功率控制 主要是通過改變調(diào)節(jié)汽閥的開度來調(diào)節(jié)進汽量 從而達到調(diào)節(jié)的目的 1 汽輪機的基本啟動過程 啟動升速過程 見教材 2 轉(zhuǎn)速控制 1 自動下的轉(zhuǎn)速控制2 手動下的轉(zhuǎn)速控制3 同期并網(wǎng)過程 在發(fā)電機并網(wǎng)前 自動同步控制回路通過對電網(wǎng)頻率和發(fā)電機頻率的偏差比較 自動校正汽輪機轉(zhuǎn)速設定值 使發(fā)電機頻率始終隨電網(wǎng)頻率變化且保持大于電網(wǎng)頻率0 05Hz 直至并網(wǎng)完成 一旦機組并網(wǎng) 帶5 的額定負荷 3 功率控制 中環(huán)功率反饋回路內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)級壓力反饋回路外環(huán)轉(zhuǎn)速一次調(diào)頻回路 4 汽輪機自動程序控制ATC 大容量機組系統(tǒng)復雜 監(jiān)控內(nèi)容和操作項目繁多 特別是在啟動過程中 溫差 膨脹 位移 應力和振動等因素對機組的安全有重大的影響 應力是影響汽輪機壽命的關鍵因素 工程上用應力循環(huán)次數(shù)來代表設備壽命 而循環(huán)次數(shù)與應力大小關系很大 七 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性 見教材 下節(jié)課請帶好輔助教材 第三節(jié)重點概念 復習 1 功率調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)的特點 2 什么是反調(diào)現(xiàn)象 第四節(jié)重點概念 復習 1 你對DEH的了解 DEH系統(tǒng)的被控對象 DEH的組成 DEH的功能 DEH的運行方式 2 什么運行方式是汽輪機DEH的最基本的運行方式 什么功能是DEH的最基本功能 3 什么是操作員自動運行方式 4 DEH的功率調(diào)節(jié)分別有哪些回路 各自調(diào)節(jié)的特點 特別是調(diào)節(jié)級壓力回路調(diào)節(jié)的特點 5 投退DEH各個回路對集控運行的影響 集控專業(yè)思考題 6 思考液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 數(shù)字電液調(diào)節(jié) DEH 的區(qū)別與聯(lián)系 思考題 輔助教材第四節(jié)DEH液壓伺服系統(tǒng) 調(diào)節(jié)閥工作原理圖 調(diào)節(jié)閥工作過程 a 當給定或外界負荷變化時 計算機輸出開大或關小汽閥的電壓信號 經(jīng)伺服放大器轉(zhuǎn)換成電流信號并進行功率放大 電液伺服閥將電信號轉(zhuǎn)換成彈簧片的位移信號 經(jīng)噴嘴控制使伺服閥活塞產(chǎn)生位移 輸出高壓油對油動機進行控制 增加負荷時 高壓油使油動機活塞向上運動 通過連桿帶動 使汽閥開啟 當負荷降低時 彈簧力的作用使壓力油自油動機活塞的下腔泄出 油動機活塞向下運動而關小汽閥 調(diào)節(jié)閥工作過程 b 當油動機活塞移動時 用于反饋的線性位移變送器 LVDT 將油動機活塞的機械位移轉(zhuǎn)換成電信號 該信號經(jīng)解調(diào)器與計算機輸入的信號比較 伺服放大器的輸入偏差為零時 電液伺服閥的活塞回到中間位置 從而切斷油動機的進油通道 油動機停止運動 系統(tǒng)在新的工作位置上達到平衡 c 主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的油動機旁 各設有一個快速卸載閥 用于汽輪機故障需要停機時 通過安全油系統(tǒng)使遮斷油總管失壓 快速泄去油動機下腔的高壓油 依靠彈簧力的作用 使汽閥迅速關閉 以實現(xiàn)對機組的保護 在快速卸載閥動作的同時 工作油還可排入油動機的上腔室 從而避免回油旁路的過載 關于電液轉(zhuǎn)換器電液轉(zhuǎn)換器也是一種控制元件 用它將電子控制部分和液動控制部分聯(lián)系起來 同時又把微弱的電信號放大為液壓信號 由液壓動力去控制油動機 電液轉(zhuǎn)換器 線性位移傳感器是由芯桿 線圈 外殼等所組成 當鐵芯與線圈間有相對移動時 例如鐵芯上移 次級線圈感應出電動勢經(jīng)過整流濾波后 便變?yōu)楸硎捐F芯與線圈間相對位移的電氣信號輸出 作為負反饋 在具體設備中 外殼是固定不動 鐵芯通過杠桿與油動機活塞桿相連 輸出的電氣信號便可模擬油動機的位移 也就是汽閥的開度 為了提高控制系統(tǒng)的可靠性 每個執(zhí)行機構(gòu)中安裝二個位移傳感器 線性位移傳感器 LVDT 安裝在油動機液壓塊上 它主要作用是當機組發(fā)生故障必須緊急停機時或在危急脫扣裝置等動作使危急遮斷油泄油失壓后 可使油動機活塞下腔的壓力油經(jīng)快速卸荷閥快速釋放 這時不論伺服放大器輸出的信號大小 在閥門彈簧力作用下 均使閥門關閉 快速卸荷閥 油動機又稱液壓伺服馬達 是一個典型的反饋控制位置隨動系統(tǒng) 主要由油動機活塞 或稱油缸 及反饋機構(gòu)等組成 是汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中驅(qū)動調(diào)節(jié)汽門的執(zhí)行機構(gòu) 它能自動 連續(xù) 精確地復現(xiàn)來自中間放大環(huán)節(jié)輸入信號的變化規(guī)律 使調(diào)節(jié)汽門的開度達到并保持在預定的控制狀態(tài) 油動機具有慣性小 驅(qū)動力大 動作快 能耗低的突出優(yōu)點 這是目前電磁式驅(qū)動機構(gòu)不可比擬的 油動機 1 測頻 轉(zhuǎn)速 的設備設齒盤齒數(shù)為Z 汽輪機軸的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn) 分 則輸出信號的頻率為 東汽134齒 DEH的轉(zhuǎn)速測量 輔助教材第五節(jié)汽輪機的保護系統(tǒng) 1 設置保護系統(tǒng)的原因汽輪機出現(xiàn)危險 動 靜部分摩擦或超速 時 需快速切斷進汽 停止汽輪機運行 2 自動保護系統(tǒng)分為兩大類 預防性保護系統(tǒng) 如OPC 危急遮斷保護 ETS 3 1000MW汽輪機危急遮斷保護項目 見教材 5 AST電磁閥的連接及其工作原理 1 串聯(lián)油路中的任何一路電磁閥 20 1 AST 20 2 AST或20 3 AST 20 4 AST 動作 都可以進行停機 而任何一個電磁閥誤動作 不會引起錯誤停機 2 并聯(lián)油路中 任何一個奇數(shù)號電磁閥 20 1 AST和20 3 AST 和任何一個偶數(shù)號電磁閥 20 2 AST和20 4 AST 動作 系統(tǒng)都可以順序或交叉動作并停機 6 超速保護裝置 危急遮斷器當機組突然甩電負荷而調(diào)速系統(tǒng)因某種原因不能正常停機時 轉(zhuǎn)速迅速上升 因超速而引起巨大的離心力 使機組破壞 因此 汽輪機必需具備超速保護裝置 當機組轉(zhuǎn)速達到 1 10 1 12 時 超速保護裝置動作 實現(xiàn)緊急停機 機械超速危急遮斷器 a 飛錘式 b 飛環(huán)式 超速保護裝置通常稱為 超速保險危急遮斷器危急保安器 1結(jié)構(gòu) 危急遮斷器 杠桿 油門 危急遮斷器由撞擊子 彈簧 調(diào)整螺母組成 2工作原理 撞擊子為一偏心重塊 機組正常運行時 彈簧力大于重塊的離心力 撞擊子不飛出 當轉(zhuǎn)速升高 則重塊的離心力增大 當n 1 1 1 12 n0時 重塊的離心力大于彈簧力 撞擊子飛出 打擊危急保安器 通過杠桿使危急遮斷器錯油門動作 泄掉安全油 關閉主汽閥 實現(xiàn)緊急停機 7 東汽超超臨界機組低壓保安系統(tǒng) 1 掛閘 建立高壓安全油 2 遮斷 泄掉高壓安全油 快速關閉各主汽 調(diào)節(jié)閥門 遮斷機組進汽 3 機械超速試驗 4 噴油試驗 輔助教材第四節(jié)復習 1 簡述控制型閥門執(zhí)行機構(gòu)的工作過程 2 簡述執(zhí)行機構(gòu)中電液伺服閥 快速卸載閥的作用 輔助教材第五節(jié)復習1 1 1000MW汽輪機危急遮斷保護項目有哪些 2 AST電磁閥的作用是什么 AST電磁閥采用串并聯(lián)的目的是什么 3 EH油系統(tǒng)中AST電磁閥有幾個 其布置形式及動作原理怎樣 1 四個自動停機遮斷電磁閥20 AST 2 其布置方式是串并聯(lián)布置 3 正常運行時 自動停機遮斷電磁閥20 AST是被勵磁關閉的 從而封閉了自動停機遮斷總管中EH遮斷油的泄油通道 使所有蒸汽閥執(zhí)行機構(gòu)活塞下部的油壓建立起來 當電磁閥失電而被打開時 則泄去總管中EH遮斷油 所有蒸汽閥執(zhí)行機構(gòu)活塞下部的油壓將消失 使各蒸汽閥關閉而停機 輔助教材第五節(jié)復習2 3 簡述危急遮斷器 飛錘式 的原理 4 DEH的掛閘功能指的是什么 遮斷呢 5 機械超速試驗和噴油試驗的目的 輔助教材第六章汽輪機供油系統(tǒng) 一 供油系統(tǒng)的作用供油系統(tǒng)對保證機組安全穩(wěn)定運行有著至關重要的作用 1 供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護系統(tǒng)用油 2 供給軸承潤滑用油 減少軸承的摩擦損失 并帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量和由高溫轉(zhuǎn)子傳來的熱量 3 對有些采用氫冷的發(fā)電機 向氫氣環(huán)密封瓦的氣側(cè)提供密封油 4 供給盤車裝置和頂軸裝置用油 第一節(jié) 潤滑油系統(tǒng) 油系統(tǒng)對安全運行的重要性 油系統(tǒng)必須在任何情況下 即不論在機組正常運行 還是在啟動 停機 事故甚至當電廠交流電源斷電時 都應能確保供油 對于高速旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機組 哪怕是暫時 如幾秒鐘 的供油中斷也會引起重大事故 如軸承的熔化 使機組的轉(zhuǎn)子失去支承 動靜部分發(fā)生嚴重的磨損等若調(diào)節(jié)系統(tǒng)斷油 整個機組將失去控制 汽輪機油油質(zhì)劣化有什么危害 汽輪機油質(zhì)量的好壞與汽輪機能否正常運行關系密切 油質(zhì)變壞使?jié)櫥偷男阅芎陀湍ぐl(fā)生變化 造成各潤滑部分不能很好潤滑 結(jié)果使軸瓦烏金熔化損壞 還會使調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件被腐蝕 生銹而卡澀 導致調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護裝置動作失靈的嚴重后果 所以必須重視對汽輪機油質(zhì)量的監(jiān)督 二 典型供油系統(tǒng) 正常運行時 主油泵 止回閥 分成兩路 1 調(diào)節(jié)和保安系統(tǒng) 2 注油器 級注油器 主油泵 級注油器 止回閥 冷油器 濾油器 低油壓發(fā)訊器 過壓閥 軸承 離心泵供油系統(tǒng) 油系統(tǒng)的主要設備 1 油箱作用 儲油 分離油中空氣 水分和機械雜物油箱分為污段和凈段 中間隔著過濾網(wǎng) 回油管路布置在污段 油泵的吸油口布置在凈段 為了將沉淀下來的水分和雜物排出 油箱底部一般做成斜坡形 油箱布置簡圖 安裝位置 在汽輪機高壓轉(zhuǎn)子前端的短軸上 離心式主油泵不能自吸 在啟停階段要靠交流輔助油泵供油 如果主油泵的入口進了空氣 會造成系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定 主油泵的進口必須保持一定的正壓 正常運行時 這一正壓由注油器提供 2 主油泵 注油器又稱射油器 它實質(zhì)上是一個射流泵 對于大型機組的供油系統(tǒng) 通常裝有兩個注油器 可并聯(lián)或串聯(lián) 注油器工作原理圖l 噴嘴 2 混合室 3 擴壓管 3 注油器 潤滑油系統(tǒng)復習 1 潤滑油系統(tǒng)給哪些裝置供油了 東汽1000MW機組潤滑油系統(tǒng)講了哪些泵 分別的作用是什么 2 油渦輪升壓泵的兩個作用 備注 有些機組潤滑油系統(tǒng)沒有油渦輪升壓泵 但是有兩個注油器 這兩個注油器分別起到油渦輪升壓泵的兩個作用 3 油煙分離器的作用 4 導致潤滑油油中含水的原因有哪些 潤滑油系統(tǒng)復習 1 汽輪機潤滑油溫過高 可能造成油膜破壞 嚴重時可能造成燒瓦事故 所以一定要保持潤滑油溫在規(guī)定范圍內(nèi) 2 汽輪機運行中發(fā)現(xiàn)潤滑油壓低 應檢查冷油器前潤滑油壓及主油泵入口油壓 分析判斷采取措施 3 機組啟動前 發(fā)現(xiàn)任何一臺主機潤滑油泵或其他啟動裝置有故障時 應該 A 邊啟動邊搶修 B 切換備用油泵 C 匯報 D 禁止啟動 第二節(jié) 高壓抗燃油系統(tǒng) 在事故情況下 高壓油泄露到高溫部件上時 容易發(fā)生油系統(tǒng)著火事故 高壓抗燃油 具有良好的潤滑性能 抗燃性能和流體穩(wěn)定性 自燃著火溫度在650 以上 大大降低了油系統(tǒng)著火的可能性 抗燃油價格昂貴 且有一定的腐蝕性 并對人體健康有影響 不宜在潤滑系統(tǒng)內(nèi)使用 因而設置單獨的供油系統(tǒng) EH抗燃油系統(tǒng)簡介 目前大機組控制系統(tǒng)普遍數(shù)字電液控制系統(tǒng) DigitalElectrohydraulicControlSystem DEH 其中使用的高壓抗燃油被稱為EH Electrohydraulic 油 EH油系統(tǒng)主要由 EH油箱 油泵 控制塊 蓄能器 濾油器 冷油器 抗燃油再生裝置等設備組成 基本功能 提供電液控制部分所需要的壓力油 驅(qū)動伺服執(zhí)行機構(gòu) 保持油質(zhì)完好 整個EH油系統(tǒng)由兩套設備組成 一套投運時 另一套備用 二 EH抗燃油系統(tǒng)主要設備 1 油泵 壓力補償式變量柱塞泵2 蓄能器3 冷油器和濾油器EH油系統(tǒng)在回油管路上裝設有濾油器 冷油器裝置 所有的EH回油在送回油箱以前均流過濾油器和冷油器 4 油箱油箱是EH油系統(tǒng)的重要設備之一 由不銹鋼板制成 油箱內(nèi)裝有四個磁性過濾器 全部浸泡在油中 以吸附油中可能有的導磁性雜質(zhì) 來提高油的清潔度 要求對它們定期進行清洗 5 EH油再生裝置 是一種用來儲存吸附劑 使抗燃油再生的裝置油再生的目的 使油保持中性 去除油中的水分等 是一個精密濾油器組件它主要由硅藻土濾油器與波紋纖維濾油器串聯(lián)而成 6 回油過濾器 本裝置的回油過濾器內(nèi)裝有精密過濾器 為避免當過濾器堵塞時過濾器被油壓壓變形 回油過濾器中裝有過載單向閥 當回油過濾器進出口間壓差大于設定值時 單向閥動作 將過濾器短路 本裝置有兩個回油過濾器 一個串連在有壓回油路 另一個安裝在循環(huán)回路 在需要時啟動系統(tǒng) 過濾油箱中的油液 7 油加熱器 油加熱器由安裝在油箱底部的兩只管式加熱器組成 當油溫低于設定值時 啟動加熱器給EH油加熱 此時 循環(huán)泵同時 自動 啟動 以保證EH油受熱均勻 當EH油被加熱設定溫度時 溫度開關自動切斷加熱回路 以避免由于人為的因素而造成油溫過高 油源照片1 油源圖片2 控制塊