汽轮机设备及运行(第四章)

1、The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringDEHDigital-Electric-Hydraulic Control System汽轮机数字式电液控制系统电子控制器EH液压执行机构主汽门调节汽门模拟系统D/Au控制器执行器电液转换（阀位信号）电子控制器是混合式控制系统，由数字系统和模拟系统组成。数字系统A/D数字系统完成输入信息的处理、检查、设定值的计算处理和控制运算数字系统输出通过模拟系统来设置模拟量的阀位讯号由阀位讯号经电液伺服执行机构来控制主汽门和调节汽门EH供油系统EH液压执行机构执行机构

2、危急遮断系统The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering串级PI调节转速回路（WS）功率回路（MW）外回路调节级汽室压力回路（IMP）内回路比较器转速给定值电网频率转速给定值-电网频率=转速偏差P n死区The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringw一、运行方式：Operation TypewDEH可在下列任何一种方式下运行，相邻两状态方式间可无扰动切换。 二级手动 一级手动 操作员自动 ATC1、二级手

3、动：最低级，仅作备用，系统全部由常规的模拟部件组成。2、一级手动：开环运行方式。操作员在操作盘上按键控制阀门开度，各按钮之间有逻辑互锁，此方式作为自动方式的备用。3、操作员自动方式：是最基本的运行方式，用DEH系统功能The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering这种方式可实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，并具有各种保护功能。该方式设有完全相同的A和B双机系统，两机容错，具有跟踪和自动切换功能，也可以强迫切换。在该方式下，目标转速和目标负荷及其速率，均由操作员自定。 4、ATC运行方式：基于操作员之上。

4、目标转速、负荷、升速率和升负荷率均来自内部计算设备或外部设备。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering二、系统功能The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering汽轮机的自动程序控制 操作员通过一个单独按钮就能使机组从盘车转速升到同步转速，同时尽可能降低启停过程的热应力，使启动机组和机组加负荷所需的时间最少。DEH调节系统的自动程序控制，是通过状态监测，计算转子热应力，并在机组应力允许范围内，优化启停过程

5、。用最大的速率和最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。ATC允许机组有冷态和热态启动两种方式。冷态启动从盘车、升速、并网到带负荷。其间各操作、阀门切换全由计算机控制。在非启停过程中，还可以实现ATC监督。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering汽轮机的负荷自动调节功能w在负荷控制阶段，有以下功能：1、有转速控制回路和负荷控制回路。2、根据要求，可选择参与一次调频或带基本负荷。3、负荷上下限和升降负荷率有运行人员调整设置。4、有调节级压力反馈和电功率反馈回路，可在负荷大于10%时由运行人员选择是

6、否投入。5、可选择定压运行或滑压运行方式。定压时有阀门管理功能：单阀、顺序阀。保证获得最大效率。6、主汽压力控制(TPC)和外部负荷返回(RUNBACK)等保护主要设备和辅助设备的控制方式The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering汽轮机的自动调节功能w7、适应电厂的炉跟机、机跟炉、机炉协调等运行方式。w8、有与自动同期装置的接口，能接受从CCS协调控制系统、电厂调度装置和运行人员操作盘来的目标负荷指令，自动控制汽轮机出力。w9、对控制系统所有的重要模拟量进行3选2处理，对重要开关量进行2选，对操作

7、员输入命令按预定的规则进行检查。w10、阀门试验：操作人员通过按钮自动对高中压缸主汽门、调节门进行全行程阀门试验。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeri

8、ngThe Department Of power engineering汽轮机的自动保护功能wDEH的保护系统有如下三种保护功能：The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering机组和DEH系统的监控功能w该系统在启停和运行过程中对机组和DEH装置两部分运行状况进行监督。内容包括：操作按钮状态指示和CRT画面（16个）状态指示。其中对DEH监控的内容包括：重要通道、电源和内部程序的运行情况等；CRT画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、潮流趋势和故障自动显示、记录打印等。w该系统给操作员提供机组运行

9、状态及操作指导。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering一、电子控制器The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering电子控制器的电子控制器的硬件硬件：DEH控制柜00：计算机柜、执行诊断监控01：基本控制模拟量、开关量、输入输出02：阀门控制柜03（04）：汽机自动控制（寿命）柜05：UPS电源柜操作站图象站调试终端操作盘显示盘PC机：管理CRT和打印机CRT、打印机基本控制调试终端ATC调试终端The

10、 Department Of power engineeringThe Department Of power engineering电子控制器的数字系统硬件软件基本控制计算机ATC控制计算机双机容错数据采集、通讯、操作系统输入输出接口基本管理部分基本控制部分ATC部分The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering电子控制器的模拟系统 、数模转换器：将数字系统产生的阀门控制数字信号转换成模拟量信号，再送至阀门伺服回路。 、手操设备系统：当DEH的计算机系统发生故障时，运行人员可通过手操系统来实现对机组

11、的控制，因此计算机可进行“在线”检修和维护，不影响机组的正常运行。 手操系统主要接受以下信号： 操作台来的阀位操作信号。当运行人员按操作盘上加（减）负荷（转速）时，就有一个信号手操可逆计数器，使它向增大（减小）方向记数。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 记数器输出的记数值通过数模转换器向阀门伺服回路送去一个模拟信号，使阀门开大（关小）主汽门压力控制器来减负荷信号：在模拟系统中也有一个主汽门压力控制器，它是在DEH系统切换到手操时实现对主汽门压力控制的。当主汽门压力模拟量信号低于某一给定值

12、时，它就向可逆计数器发出减负荷信号，使之向减小方向记数以便关小调节阀门，直至主汽门压力恢复到给定值或调节门开度达到全量程的29%为止。跳闸减负荷信号：一是出现电气主开关跳闸时，就有一减负荷信号送到手操可逆计数器，使之向减小方向记数以关闭调节阀。模拟系统 之 手操设备系统The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering二 DEH调节的液压伺服系统 数字部分的输出 液压伺服系统 伺服放大器电液伺服阀油动机位移反馈（LVDT）（3）执行机构是一种组合阀门机构，在油动机的油缸上有一个控制块的接口，在该块上装有隔

13、绝阀、快速卸载阀和止回阀，并加上相应的附加组件构成一个整体，成为具有控制和快关功能的组合阀门机构。（1）所有的汽阀都有一套独立的伺服系统、油动机、电液伺服阀（开关型汽阀例外）、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和滤油器等，各自独立执行任务。（2）所有的油动机都是单侧油动机，其开启依靠高压动力油，关闭靠弹簧力。这是一种安全型机构，例如在系统漏油等故障时，油动机向关闭方向动作，避免事故扩大。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering1、工作原理2、电液伺服阀3、快速卸荷阀4、LVDT（线性差动位移变送器）5、

14、逆止阀6、隔绝阀7、滤网8、解调器高压主汽门（调节汽门）执行机构NCEPUNCEPUssssssssDEH调节系统的液压系统图The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering、工作原理两个逆止阀可以防止对阀门作试验时，高压油倒回油动机The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineer

15、ingThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering2、电液伺服阀（电液转换器） 过滤器节流孔节流孔喷嘴可动衔铁力矩马达线圈弹簧管 挡板 反馈管 滑阀 压力升高压力降低The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering3、快速卸载阀 去油动机回油回油逆止阀危急遮断油（AST）

16、总管或OPC油总管杯形滑阀上部建立油压AST或OPC卸压后杯形滑阀上部卸压，滑阀抬起NCEPUNCEPUe2铁芯接油动机e21e1e224 4、LVDTLVDT（线性差动位移变送器）（线性差动位移变送器）作用作用:反映油动机活塞位移， 并将位移信号反馈到综 合比较器内与DEH来的 信号综合相减，经伺服 放大器放大送往伺服阀 以控制阀门的开度。组成组成： 芯杆 外壳： 初线圈 次线圈NCEPUNCEPU作用作用：检修时防止油倒流包括包括：通向危急遮断总管 通向回油母管5、逆止阀NCEPUNCEPU作用作用：汽轮机运行状态下，更换滤网、检修设备时用。6、隔绝阀NCEPUNCEPU滤网滤网：10，保

17、证油的清洁7、滤网NCEPUNCEPU作用作用: 与LVDT一起，使经LVDT反馈回的电势经其调整到标准信号，05V或420mA。8、解调器解调器解调器The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering中压主汽门执行机构NCEPUNCEPU作用作用: 遥控关闭阀门 以进行定期的 阀杆活动试验， 当电磁阀动作 时，它迅速地 将相应的中压 主汽阀的危急遮断油泄掉，从而引起快速卸荷 阀动作，相应的油动机及中压主汽阀 关闭。二位二通电磁阀MThe Department Of power engineeringTh

18、e Department Of power engineering中压调节汽门执行机构Opc安全油The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering蝶阀型快速卸载阀NCEPUNCEPU作用作用:遥控关闭中压调节汽阀试验电磁阀SThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering高压主汽门（调节汽门）执行机构中压调节汽门执行机构The Department Of power engineeringThe Departme

19、nt Of power engineering高压主汽门执行机构 控制型 伺服阀、LVDT、快速卸荷阀 高压调节汽门执行机构 控制型 中压主汽门执行机构 开关型 两位两通电磁阀 中压调节汽门执行机构 控制型 试验电磁阀The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering汽轮机的保护和危急遮断系统一 超速保护控制系统（OPC）负荷部分下降，快关中压调节阀功能（CIV）负荷下跌预测（LDA）（1）负荷部分下降，快关中压调节阀功能（CIV）或称为功率不平衡控制（PLU） （2）负荷下跌预测（LDA） 如果在机组负

20、荷较高的情况下，发电机励磁电路断开（甩全负荷），则DEH判断机组必将严重超速，为此，在机组转速还没有达到OPC定值（103%n0）之前，就发出LDA置位请求，打开OPC电磁阀，提前快速关闭GV和IV，持续一段超速保护控制（OPC） 电网短期故障如输电线路发生瞬间短路故障时，发电机功率突然降低（发电机励磁电路未 断开），为使系统能维持运行，必须使汽机功率迅速降低，否则持续功率负荷不平衡引起发电机功角过大失稳解列，且引起超速。中压缸排汽压力对应的机组负荷与发电机负荷之差大于30时，快关电磁阀（CIV ）动作，迅速关闭中压调节阀，待一定的延时（0.31 s）（有的是2s比如东方的deh）后，快关电磁

21、阀失电，中压调节阀恢复控制，上述过程可重复。这种功率负荷不平衡控制对电网末端的机组尤为重要。 The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering持续一段时间（1-10s），确信转速小于103%n0，LDA复位，OPC电磁阀断电，重新建立遮断总管油压，IV重新打开，GV仍受DEH控制，在转速达到额定转速后，再行重新并网。（3）超速保护控制（OPC） 转速超过103%n0，飞升至110%n0前，通过超速控制器的逻辑系统输出控制信号，打开OPC电磁阀，关闭GV和IV控制转速升高。The Department O

22、f power engineeringThe Department Of power engineering电气危急遮断控制系统（ETS） 通过DEH的自动停机危急遮断系统（AST）使汽轮机停机The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engi

23、neeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringNCEPUNCEPU电磁阀及控制块1、危急遮断控制块2、空气引导阀3、跳闸试验块组件NCEPUNCEPU 两级阀 - 第一级阀：电磁铁控 制 ETS 正常时关闭 - 第二级阀：油压控制 - 当参数超限时，ETS 使电磁铁失电，一级阀开启，二级阀左移，保安油泄压。EHASTS（1 1）电磁阀的工作原理）电磁阀的工作原理NCEPUNCEPU 两个电磁阀并联布置一路拒动，另一路仍可动作OPC 正常：关闭状态 当n103%n0时 ，励磁打开，OPC油

24、管泄放，相应的快速卸荷阀开启，使GV、IV关闭。 当n103% n0时，DEH控制器的OPC控制又使电磁阀关闭，GV、IV重新开启。SS（2 2）超速保护（）超速保护（OPCOPC）电磁阀）电磁阀NCEPUNCEPU 四个电磁阀串并联布置 两个阀并联组成一个通道， 通道一和通道二串联。 通道中任何一个电磁阀打 开，该通道泄放。 必须两个通道同时处于泄 放状态，AST油路的油才 会泄放。AST-1AST-4AST-2AST-3 不会因某个电磁阀拒动而妨碍AST油路的泄压，若有一只 电磁阀误动作，不会使AST油泄压。（3 3）自动停机危急遮断（）自动停机危急遮断（ASTAST）电磁阀）电磁阀NCE

25、PUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPU 安装在AST和OPC之间 当OPC油路泄压时，维持AST的油压，主汽门全开， GV、IV关闭。 AST电磁阀动作，则OPC油压也下跌，关闭所有阀门。 OPCOPCAST（4 4）止回阀（单向阀）止回阀（单向阀）NCEPUNCEPU 用于控制供给气动 抽汽逆止门的压缩 空气 - 当OPC母管有压 力时，排大气 口封住，压缩 空气去逆止门。 - 当OPC母管无压 力时，阀关闭， 压缩空气排大 气，使回热加 热器抽汽管道 上的抽汽逆止门 关闭，防止加热器中蒸汽倒入汽机引起超速。2、空气引导阀OPC 至抽汽逆止门至抽汽逆止门排

26、大气排大气压缩空气进口压缩空气进口NCEPUNCEPU13S24EH高压油入口出口（回油）S3、跳闸试验块组件NCEPUNCEPU作用作用：监视EH油压低和试验各压力开关 的系统。 为双通道，有两个压力表，两个电磁阀，两个手 动阀，四个压力开关 - 1、3开关 控制 1通道 - 2、4开关 控制 2通道 EH油压低时，压力开关动作，ETS跳闸，AST电 磁阀动作，关闭进汽阀。 机组正常运行时，可试验，两个通道单独试验， 可手动，可遥控。 节流孔在试验时，不会使EH系统油压泄压。 NCEPUNCEPU机械超速保护与手动遮断1、隔膜阀2、机械超速保护和手动遮断的动作原理3、手动复位与遥控复位4、试

27、验NCEPUNCEPU隔膜阀提供了高压抗燃油系统的危急遮断部分和润滑油系统的接口，从机械超速和手动停机总管来的低压安全油供到隔膜阀的上部，克服弹簧力将阀关闭，这样就封闭了自动停机危急遮断总管中的高压抗燃油(即AST油)的泄油通道，简称机械挂闸。机械超速和手动遮断总油管中的油压消失，会使弹簧开启隔膜阀，泄去遮断油而停机。润滑油和抗燃油彼此相互不接触。 1、隔膜阀NCEPUNCEPU2、机械超速和手动遮断原理 n=（110112）%n0时，飞锤飞出，打在扳机上， 危急遮断滑阀右移，机械超速油泄压，隔膜阀打 开，AST泄油。 如飞锤拒绝动作，可操作手动遮断与复位杠杆至遮断位置实施就地操作，使机组停机

28、。 节流孔：当机械超速总管油泄压时，不会影响润 滑油。 要重新开机时，必须挂闸复位。NCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPUNCEPU3、手动复位与远程遥控复位飞锤动作后，当转速降低至复位转速，飞锤复位，若重新建立脱扣安全油压，必须手动或远程使碰勾复位。手推螺杆或遥控可复位，滑阀左移，隔膜阀下移，AST油压建立。NCEPUNCEPUl包括：超速试验 手动试验和充油试验l共同要点：手拉超速试验杠杆到“试验”位置，试验滑阀此时可切断遮断总管中脱扣油去危急遮断滑阀的主通道，试验期间泄油量小，不至使脱扣油压降低太多，不会使隔膜阀开启

29、引起危急遮断油路的泄压，不会停机，试验作完后，必须进行复位，当试验和复位工作完成后，方可放开试验杠杆。NCEPUNCEPU1 1 超速试验超速试验目的目的： 校验飞锤动作转速的设定值，保证机械超速保 护系统正确动作。要求：要求： 运行半年至少进行一次； 机组在启动初期，每次大修以后以及前箱 检修结束后都应做。NCEPUNCEPU方法：方法： 试验杠杆在“试验”位置；Opc和电气超速保护切除； DEH控制器升速。当n=（110111%）n0时， 飞锤动作 合格 飞锤不动作 手动停机，调整飞锤弹簧 的预紧力，重新做试验。 定速后不能立即做超速试验，启机后带上10%额定负荷，四小时暖机后做，试验时间

30、小于15分钟。NCEPUNCEPUl目的：机组不升速的条件下试验超速遮断机构以及危急遮断滑阀的工作是否正常。l方法：手拉超速试验杠杆到“试验”位置，手推手动遮断和复位杠杆至“遮断”位置。试验完毕进行复位，最后松开试验杠杆。NCEPUNCEPUl目的：机组不升速的条件下试验飞锤动作的可靠性。l方法：充油试验。3 充油试验充油试验3 充油试验The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering供油系统供油系统润滑油系统及主要设备润滑油系统及主要设备The Department Of power engineer

31、ingThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 在额定转速或接近额定转速运行时，主油泵供给润滑油系统的全部压力油，包括压力油总管、机械式超速遮断和手动遮断压力油总管、高压和低压氢密封备用油总管的用油。 这种主油泵不能自吸，因此在汽轮机启、停阶段要依靠电动机驱动的辅助油泵供给机组用油和主油泵

32、的进口油。 离心油泵的出口油压基本上与转速的平方成正比，随着汽轮机转速的升高，主油泵的出口压力也增高。当汽轮机转速达到90额定转速时，主油泵和注油器就能提供润滑油系统的全部油量 The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 机组装有1只注油器，其出口油分三路，第一路油送主油泵进口，第二路油送低压氢密封备用油管，第三路油经过冷油器送往轴承供润滑用。 在混合室吸油孔的上方，装有一可上下自由移动的逆止板，当主油泵和注油器正常工作时，混合室中是负压，逆止板被顶起，油箱中的油可通过8个吸油孔吸入混合室。而在机

33、组启停等过程中电动辅助油泵工作时，逆止板落下，阻止系统中的油经吸油孔倒流回油箱。这个逆止板是该机组注油器特有的结构，它与扩压管后的逆止阀一起将油倒流的可能性减小到最低程度。 The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 在汽轮机启动过程中，电动润滑油泵在盘车投入之前投入工作，直至主油泵正常工作时为止，此时汽轮机的转速大约在2700rmin以上。在停机或事故状态下，当油压降低至0.0760.083MPa时，电动润滑油泵自动启动，使轴承油压恢复。油压回升后油泵不会自动停止，必须在控制室操作三位（启动、自

34、动、停止）开关手动停泵。 The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 直流事故油泵直流事故油泵 事故油泵是交流电动辅助油泵的备用泵，油泵的设计参数与交流电动辅助油泵相同，它只在交流电源或交流辅助油泵发生故障时才投入工作。 密封油备用泵密封油备用泵 机组启停时，主油泵的供油压力低，不能满足高压备用氢密封油和机械超速危急遮断用油的要求，而电动润滑辅助油泵的出油压力较低，只能满足轴承润滑和低压备用氢密封油的需要，故须由密封油备用泵向主油泵出口油管供油。密封油备用泵和电动润滑泵受同一轴承油压继电器和三位开

35、关控制，当电动润滑泵启停时，密封油备用泵也同时启停。 顶轴油泵顶轴油泵 该机组设计有3台顶轴油泵，在汽轮机启、停时投人，将高压油送进3号、4号、5号、6号轴承，以减轻转子对轴瓦面的正压力，达到减小启停时的摩擦阻力矩、防止轴颈与轴瓦干摩擦的目的。 当顶轴油压5.25MPa或轴承油压0.0210.035MPa时，联锁开关阻止盘车电动机启动。机组停机时随着汽轮机惰走而接近零转速时，顶轴油泵投入工作。正常运行时顶轴油泵处于备用状态。 The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Dep