汽轮机设备及系统课程课件

汽轮机设备及系统（二）（二）汽轮机控制装置的发展经历了如下几个阶段：1、最早:机械式液压调节系统MHC-MechanicalHydraulicControl2、60年代初:电液调节系统EHC-Electro-HydraulicControl-EHC与MHC并存3、60年代中:模拟电液系统AEH-AnalogElectro-HydraulicControl-AEH纯电调(60年代末)4、80年代及以后:数字电液系统DEH-DigitalElectronicHydraulicControl或MEH-Microprocessor-basedElectro-HydraulicControl自动调节器的基本动作规律自动调节器的基本动作规律三种基本控制作用：三种基本控制作用：1.比例调节作用（简称P作用）2.积分调节作用（简称I作用）3.微分调节作用（简称D作用）再热式汽轮发电机组调节特点再热式汽轮发电机组调节特点主蒸汽压力对汽轮机静特性的影响汽轮机静特性是指在稳定状态下汽轮机转速与汽轮机输出功率的对应关系主汽压力的波动必然引起蒸汽作功能力的变化中间再热器对汽轮机控制的影响汽轮机超速问题中间再热器容积的存在，使汽轮发电机适应负荷变化的能力降低3.1 概述概述数字式电液控制系统具有下列优点数字式电液控制系统具有下列优点具有适应机组工艺流程改进的灵活性带负荷时可以根据需要实现喷嘴调节与节流调节的双向切换能实现汽轮机自启动、监视和自动负荷控制具有CRT显示运行参数、趋势记录及打印功能具有系统的数据传输功能，能方便地与其他系统进行通信3.2 DEHDEH的组成、功能与运行方式的组成、功能与运行方式DEHDEH控制系统的组成控制系统的组成汽轮发电机组参数的测量数字控制器液压部分电液转换器DEHDEH控制系统的组成控制系统的组成DEHDEH控制系统的基本功能控制系统的基本功能汽轮机的自动控制设置有转速控制回路和负荷控制回路根据电网要求参与一次调频设置DEH的目标转速，目标负荷，负荷上、下限及负荷变化率，以及转速变化率能自动地迅速冲过临界转速区控制程序中设有调节级压力和功率控制回路，可以在机组并网后由运行人员选择是否投入或切除该控制回路能适应冷态、温态、热态启动具有阀门管理功能具有CCS接口，可以遥控操作重要模拟量和开关量的三选二处理可通过操作按钮或键盘，对高、中压主汽门和调门进行全程阀门试验DEHDEH控制系统的基本功能控制系统的基本功能汽轮机超速保护（OPC）甩全负荷保护甩部分负荷保护超速保护汽轮机状态监视运行参数曲线，差胀和轴向位移，轴城振动，轴承温度，调节级温度，汽温和壁温，进水检测，故障显示，发电机参数，定子温度汽轮机自启停（ATC）ATC启动ATC负荷控制DEHDEH控制系统的运行方式控制系统的运行方式操作员自动（OA、AUTO）汽轮机自启动（ATC）变更转速、改变升速率、产生转速保持、改变负荷变化率、产生负荷保持ATC控制、ATC监视、ATC进行自动同步（AS）遥控-协调控制DEH接受CCS来的负荷增、减，脉冲信号，运行人员无法在DEH键盘上改变负荷的目标值和升负荷率汽轮机手动操作主汽门增、主汽门减、高压调门增、高压调门减、中压调门增、中压调门减DEHDEH设定值形成回路设定值形成回路运行人员输入的转速和负荷的目标值转化为设定值设定值的大小设定值变化速率，升速率和升负荷率设定值形成回路的主要工作方面目标值是一个阶跃信号，必须经过设定值形成回路，将目标值转化成以一定速率上升的设定值在机组升速和升负荷过程中，根据机组运行情况，能随时暂停升速和升负荷过程，进行转速保持或负荷保持机组运行过程出现某些局部缺陷，需要限制机组负荷或减少出力，也是设定值回路处理3.3 DEHDEH的转速和负荷控制的转速和负荷控制DEHDEH系统的转速控制系统的转速控制三种控制方式中压调门控制（IC）高压主汽门控制（TC）高压调门控制（GC）两种冲转方式主汽门冲转中压调门冲转DEHDEH系统的负荷控制系统的负荷控制阀门管理主要功能实现在线单阀/顺序阀的无扰切换在阀门控制方式转换期间，若负荷设定值不变，则DEH能够保持负荷基本不变实现阀门流量特性的线性化保证DEH系统能均衡地从手动方式切换到自动方式提供最佳的阀位位置单阀控制方式顺序阀控制方式单阀控制方式向顺序阀控制方式的转换顺序阀控制方式向单阀控制方式的转换DEHDEH的液压控制系统的液压控制系统DEH的主汽门、调门执行机构每套执行机构都有一套独立的汽门、油动机、快速卸载阀、隔绝阀以及伺服放大器和电液伺服阀，共同组成液压伺服系统，独立执行各自任务每套执行机构的油动机都是单测油动机结构，开启以高压抗燃油为动力油，关闭依靠弹簧力，系统漏油时，油动机能自动关闭执行机构都制成一种组合阀门机构由于组合阀门机构把逆止阀、隔绝阀、快速卸载阀、电液伺服阀和油动机等组合成一体，减少了独立设置时各功能构件的管路连接，使阀门组件结构紧凑，提高了系统可靠性快速卸载阀是一种由导流阀控制的溢流阀每套执行机构有一个高压油进口，为执行机构提供能源；一个压力回油口，用于故障时快速泄油；一个控制油口，用于控制快速卸载阀动作3.4 DEHDEH的液压系统与汽轮机的自动保护的液压系统与汽轮机的自动保护油动机照片油动机照片调节阀油动机调节阀油动机参考插装卸荷阀图片参考插装卸荷阀图片插装卸荷阀图片插装卸荷阀图片插装卸荷阀盖板图片插装卸荷阀盖板图片执行机构部分执行机构部分高压主汽阀执行机构-调节型2台中压主汽阀执行机构-开关型2台高压调节阀执行机构-调节型4台中压调节阀执行机构-调节型4台高压主汽阀执行高压主汽阀执行机构机构的主要部件的主要部件 （开（开/关型）关型）隔离阀插装卸荷阀逆止阀开关电磁阀活动电磁阀行程开关危急遮断系统危急遮断系统 为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致机组发生重大损伤事故，在机组上装有危急遮断系统。基本构成如下：1.OPC电磁阀组2.AST电磁阀3.薄膜阀超速保护与危机遮断控制组件作用：在DEH液压控系统中，将机组保护系统来的超速保护或者停机保护信号变成油压变化信号，以关闭高、中压调门或者全部阀门危机遮断电磁阀超速保护电磁阀单向阀隔膜阀EH油压试验组件DEHDEH的超速保护控制系统的超速保护控制系统DEH系统三个超速保护功能中压调门快速关闭CIV负荷下跌预测LDA超速控制中压调门快关控制EIV使能逻辑CIV动作逻辑CIV复位与IV重开信号负荷下跌预测根据热力过程变工况理论，即负荷大幅度下降时，再热蒸汽压力大幅度下降，OPC压力也随之下降的规律，以测量甩负荷时OPC压力变化为手段，实现负荷下跌的预测功能超速保护控制保护系统的工作特点当ETS系统有任一遮断请求时，AST总管的油压失压，可同时关闭所有的主汽门和调节汽门，实现紧急停机当超速保护（OPC）系统提出超速保护请求时，超速保护系统控制的两个并联电磁阀20-1/OPC和20-2/OPC，只要有一路动作，可通过快速卸载阀，把高、中压调节汽门油动机的控制油释放，使之快速关闭机械超速和手动遮断系统的动作，使隔膜阀上部的油压降低，并通过弹簧力使之打开，直接卸去AST总管的油压，通过单向阀也同时卸去OPC总管的油压，关闭所有的汽门，实行紧急停机四个AST电磁阀，采用串联和并联混合方式汽轮机自动保护系统汽轮机自动保护系统自动保护系统的连接关系通过与被测对象直接联系的危急遮断试验块检测到压力信号，并通过压力开关将其转换成开关量信号将电触点压力（真空）表输出的开关量信号送到电气柜内的继电器板处理、综合，输出高可靠的触点信号将继电器板输出的触点信号送到自动停机通道遮断继电器总逻辑电路，经处理实现对四个AST电磁阀的控制EH液压系统中的危急遮断控制组件是ETS的执行组件，它接受AST电磁阀的控制，通过卸载阀实现对机组的保护汽轮机危急遮断保护汽轮机危急遮断保护ETSETS危急遮断控制系统保护的项目汽轮机超速保护推力轴承磨损保护轴承润滑油压低保护凝汽器真空保护ETS还提供一个外部遥控遮断接口，接受汽轮机轴承振动、MFT、电气故障等保护信号，以及运行人员紧急打闸停机接口机械超速机械超速危急遮断器危急遮断器 当发生机械超速时，危急遮断器、危急遮断器滑阀能迅速切断汽机的进汽，停止汽轮机的运行并发出报警信号。OPC-ASTOPC-AST控制块照片控制块照片 薄薄 膜膜 阀阀 当危急遮断器动作或危急遮断装置发出停机信号时，薄膜阀打开，使AST油母管泄油，关闭高、低压主汽阀和高、低压调节阀执行机构。强迫汽轮机停机。薄膜阀照片薄膜阀照片汽轮机热应力控制与自动程序控制的功能汽轮机热应力控制与自动程序控制的功能汽轮机热应力控制在启停和变负荷过程中，由于汽轮机金属热惯性大，如果蒸汽温度变化太快，汽轮机内部温差太大，将产生过大的热应力对转子表面加热一次，接着一次等量的冷却，构成了一次热循环ATC程序选择合适的时间长度，即选择多种变化的升速速率或变负荷速率来适应汽轮机的各种运行情况，把应力限制在相应的疲劳允许水平汽轮机制造厂家提供了寿命控制曲线和计算程序机组热应力变化剧烈的部分通常是高、中压缸的第一级，控制机组第一级蒸汽温度的变化速度，就能控制热应力，而蒸汽温度变化又可通过控制负荷的变化量和变化速率来达到3.5 汽轮机自动程序控制汽轮机自动程序控制ATC系统的功能转子应力控制速度控制阶段，将速率从50-500r/min/min分为10级，当实际温差T40时，每3min降低一级升速率负荷控制阶段，将变负荷率从1.395-13.95MW/min分为10级，当实际温差T40时，每3min降低一级升负荷率程序的控制范围控制汽轮机自动从盘车转速升速到同步转速当发电机断路器合闸后，按下ATC按钮进入ATC控制方式，可进行负荷调节汽轮机运行期间，ATC监视汽轮机各相关参数ATCATC系统组成与系统组成与ATCATC子程序的功能子程序的功能高压转子应力计算（P01）汽缸温度监视(P02)盘车运行监视(P03)转子应力控制(P04)偏心率和振动监视(P05)汽缸疏水检测及控制(P06)速度控制(P07)轴承温度和油温监控(P08)发电机工况监视(p09)汽封、汽轮机排气和凝汽器真空监视(P10)轴向位移和差胀及其趋势监视(P11)低压缸排气压力和再热蒸汽温度监视(P12)传感器故障监视(P13)暖机监视(P14)升速程序控制(P15)中压转子应力计算(P16)EHEH系统由四大部分组成：系统由四大部分组成：EH供油部分执行机构部分危急遮断部分机械保安部分机械超速跳闸机构的功能试验机械超速跳闸机构的功能试验机械超速跳闸机构的功能试验应按下列间隔或条件进行：1.每6个月2.在启动时，如果发电机已经停机一段时间3.如果超速跳闸机构要求