汽轮机调节系统2

1、 1000MW汽轮机控制系统汽轮机控制系统主讲人：赵素芬主讲人：赵素芬汽轮机控制的发展过程汽轮机控制的发展过程机械机械液压调节系统液压调节系统液压式控制系统（液压式控制系统（Mechanical-Hydraulic Mechanical-Hydraulic ControlControl，MHCMHC）电气液压式电气液压式（Electro-Hydraulic ControlElectro-Hydraulic Control，EHCEHC）模拟式模拟式电气液压控制系统（电气液压控制系统（Analog Electric-Hydraulic Analog Electric-Hydraulic Cont

2、rol,AEHControl,AEH）数字电液数字电液控制系统（控制系统（Digital Electro-Hydraulic ControlDigital Electro-Hydraulic Control，DEHDEH）汽轮机控制的内容汽轮机控制的内容一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：一、监视系统一、监视系统 监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。 属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机

3、行程等；轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机行程等； 属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。 汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（DASDAS）实现，测）实现，测量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保护条件，送往顺序控制系统作控制条件。护条件，送往顺序控制系统作控制条件。二、保护系统二、保护系统 保护系统的作用时，当

4、电网或汽轮机本身出现故障时，保护系统的作用时，当电网或汽轮机本身出现故障时，保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防保护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防止事故扩大或造成设备损坏。止事故扩大或造成设备损坏。 大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、轴位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。轴位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。三、控制系统三、控制系统 汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控制系统、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制）制系统

5、、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制）等。等。四、热应力在线监视系统四、热应力在线监视系统 通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的温度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，温度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。五、汽轮机自启停控制系统（五、汽轮机自启停控制系统（Automatic Turbine Automatic Turbine ControlControl，ATCATC） 原则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备原

6、则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备至带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。至带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。六、液压伺服系统六、液压伺服系统液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。汽轮机的调节系统汽轮机的调节系统一、汽轮机调节系统的任务：一、汽轮机调节系统的任务： 在外界负荷变化时，及时地调节汽在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机轮机功率功率，以满足用户用电量变化的需，以满足用户用电量变化的需要；要； 保证汽轮发电机组的工作保证汽轮发电机组的工作转速转速在正在正常允许范围之内，保证供电质量。常允许范围之内，保证供

7、电质量。二、负荷与转速的关系：二、负荷与转速的关系： 汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力矩。矩。稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。 负荷增加负荷增加时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组转速转速下降下降；负荷减小负荷减小，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组转转速增加速增加。 因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改变调门开度，改变蒸汽流量，使蒸汽主力矩与电磁阻力变调门开度，改变蒸汽流量，

8、使蒸汽主力矩与电磁阻力矩重新达到新的平衡矩重新达到新的平衡。液压调节系统液压调节系统ABCp0泄油泄油间接调节系统示意图外界负荷减小转速增加滑环上移滑阀上移油动机活塞下移调门开大滑阀下移至断油位置组成：调速器错油门（滑阀）油动机调节阀调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。调节系统的组成调节系统的组成转速感受机构：感受转速的变化，并将转速的变化转变转速感受机构：感受转速的变化，并将转速

9、的变化转变成其他物理量的变化。成其他物理量的变化。传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放大。大。配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。给定值给定值转速感转速感受机构受机构配汽机构配汽机构汽轮机汽轮机n(转速转速)反馈反馈机构机构滑滑阀阀油油动动机机负荷负荷组成方框图组成方框图1 1、调节调节系统的静态特性系统的静态特性 稳定工况下，汽轮机转速与功率之稳定工况下，汽轮机转速与功率之间的关系称为调节系统的静态特性

10、。间的关系称为调节系统的静态特性。nP调节系统的静态特性调节系统的静态特性2 2、调节系统的速度变动率、调节系统的速度变动率 汽轮机空负荷时的稳定转速与满负汽轮机空负荷时的稳定转速与满负荷时的稳定转速之间的差值与额定转速荷时的稳定转速之间的差值与额定转速之比的百分数称为调节系统的速度变动之比的百分数称为调节系统的速度变动率。率。%1000minmaxnnnl速度变动率对机组影响（1）对机组负荷分配的影响电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。（2）对甩负荷超速的影响机组甩负荷时，速度变动率大的机组易超速。机组甩负荷时，速度变动率大的机组易

11、超速。（3）对运行稳定性的影响电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大一般速度变动率取一般速度变动率取=3%=3%6%6%3、调节系统的迟缓率、调节系统的迟缓率 在同一功率下，转速上升过程的静态特性在同一功率下，转速上升过程的静态特性曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的迟缓率。迟缓率。%1000nnnPn迟缓率对机组的影响：迟缓率对机组的影响：迟缓率过大时：迟缓率过大时：(1)单机运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并单机

12、运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并网前，转速的不稳定，并网困难。网前，转速的不稳定，并网困难。0PP (3)当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽轮机转速飞升，致使机组超速。轮机转速飞升，致使机组超速。一般迟缓率不超过0.5%，新装机组不超过0.2%(2)在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。负荷摆动值为：负荷摆动值为：v在空负荷及低负荷附近曲在空负荷及低负荷附近曲线要陡一些，便于机组并线要陡一些，便于机组并网以及低负荷暖机。网以及低负荷暖机。nPv在满负荷附近要陡一些，在满负荷附近要陡一些，当电网频率下降时，不会引

13、当电网频率下降时，不会引起汽轮机过载，并有利于维起汽轮机过载，并有利于维持机组在经济负荷附近运行持机组在经济负荷附近运行同步器同步器一、同步器的作用一、同步器的作用1、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。2、同步器的作用、同步器的作用（1）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。（2）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电网频率。网频率。3、同步器的类型、同步器的类型平移传动放大机构静特性线的同步器平移传动放大机构静特性线的同步器同步器实质上是人为

14、改变调门开度的机构。同步器实质上是人为改变调门开度的机构。4、同步器的工作范围、同步器的工作范围基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并能减负荷到零。能减负荷到零。（1）同步器的上限）同步器的上限电网频率下降时机组仍能带满负荷；电网频率下降时机组仍能带满负荷；主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。因此上限比额定转速高因此上限比额定转速高7%。（速度变动率为。（速度变动率为5%）（2）同步器的下限）同步器的下限电网频率升高时机组仍能减负荷至零；电网频率升高时机组仍能减负荷至零；主

15、汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。主汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。因此下限比额定转速低因此下限比额定转速低5%。因此常说同步器的工作范围为（因此常说同步器的工作范围为（+7-5）%n0电网调频电网调频1 1、一次调频一次调频 当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自身的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化身的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化的过程。的过程。2 2、二次调频二次调频 人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。液调机组中是利用同步器完成。液调机组中是利用

16、同步器完成。电调机组中则是通过改变给定值完成。电调机组中则是通过改变给定值完成。 对于电液控制系统，静态特性曲线的平移是通过附加给对于电液控制系统，静态特性曲线的平移是通过附加给定信号来实现的。定信号来实现的。 附加给定信号作用在测速元件上，他的作用是平移测速附加给定信号作用在测速元件上，他的作用是平移测速元件的静态特性曲线，称为转速给定；元件的静态特性曲线，称为转速给定； 附加给定值信号作用在测速元件后的综合放大器上时，附加给定值信号作用在测速元件后的综合放大器上时，他的作用就是平移传动放大机构的静态特曲线，称为功率他的作用就是平移传动放大机构的静态特曲线，称为功率给定。给定。nnPPP1P

17、2n0n0P1P2一号机二号机P1P2P2液压控制系统的动态特性液压控制系统的动态特性 动态特性：机组从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态动态特性：机组从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态过渡过程中的特性。过渡过程中的特性。研究目的：判别控制系统是否稳定，评价控制系统品质研究目的：判别控制系统是否稳定，评价控制系统品质以及分析影响动态特性的主要因素，以便提出改善控制以及分析影响动态特性的主要因素，以便提出改善控制系统动态品质的措施。系统动态品质的措施。研究甩负荷时机组转速的变化的动态特性指标具有典型研究甩负荷时机组转速的变化的动态特性指标具有典型的代表意义。的代表意义。一、描述动态特性的质量指标一

18、、描述动态特性的质量指标1、稳定性：机组受到扰动后，经过调节系统的调节能在、稳定性：机组受到扰动后，经过调节系统的调节能在新的状态下稳定，或恢复到原来的状态下稳定，那么这新的状态下稳定，或恢复到原来的状态下稳定，那么这种调节系统便是稳定的。种调节系统便是稳定的。2、超调量：机组甩负荷后，所达到的瞬时最高转速与稳、超调量：机组甩负荷后，所达到的瞬时最高转速与稳定后的转速之差。定后的转速之差。3 3、过渡时间：机组受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新、过渡时间：机组受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所需要的时间。机组甩全负荷的过渡过程时间，的稳定状态所需要的时间。机组甩全负荷的过渡过程

19、时间，一般要求少于一般要求少于5 55050秒。秒。二、影响动态特性的主要因素二、影响动态特性的主要因素1 1、转子飞升时间、转子飞升时间TaTa：转子在额定功率时的额定主力矩作用下，：转子在额定功率时的额定主力矩作用下，转速由零升高到额定转速时所需要的时间。转速由零升高到额定转速时所需要的时间。小功率机组：小功率机组： 111114s14s高压机组为：高压机组为：7 710s10s再热机组为：再热机组为： 5 58s8s飞升时间飞升时间TaTa越小，动态超速的可能性越大。越小，动态超速的可能性越大。2 2、中间容积时间、中间容积时间TrhTrh：以额定流量将中间容积充满额定工况：以额定流量将

20、中间容积充满额定工况下的蒸汽所需的时间。下的蒸汽所需的时间。中间容积时间中间容积时间TrhTrh越大，汽轮机转速飞升越高。越大，汽轮机转速飞升越高。3 3、速度变动率、速度变动率增大则甩负荷时最高转速增高；增大则甩负荷时最高转速增高； 减小甩负荷后瞬时最高转速降低，但超调量却增大，衰减减小甩负荷后瞬时最高转速降低，但超调量却增大，衰减慢，稳定性差。慢，稳定性差。要求要求3%6%3%60) 解决办法解决办法1安全溢流阀动作导致溢流安全溢流阀动作导致溢流重新调整整定值或更换此重新调整整定值或更换此阀阀2冷却水温超过冷却水温超过35 降低冷却水温降低冷却水温3冷却水控制失灵冷却水控制失灵重新调整或更

21、换此开关重新调整或更换此开关4冷却水进口水开关没开冷却水进口水开关没开打开冷却水进出水开关打开冷却水进出水开关5冷却水控制电路故障冷却水控制电路故障检修并打开电磁水阀旁路检修并打开电磁水阀旁路开关开关四、挂闸四、挂闸1 1、在集控室按挂闸按钮，、在集控室按挂闸按钮，DEHDEH的挂闸灯箱应点亮，主汽的挂闸灯箱应点亮，主汽门全开，门全开，如果挂不上闸，应作如下检查：如果挂不上闸，应作如下检查：1 1）透平安全油是否建立；）透平安全油是否建立；2 2）ASTAST电磁阀是否励磁；电磁阀是否励磁；如果没励磁就是如果没励磁就是ETSETS柜还没有给柜还没有给ASTAST电磁阀通电，可能电磁阀通电，可能

22、ETSETS上的跳闸信号没有消除；上的跳闸信号没有消除；3 3）如果以上均正常，则至少两个通道内的）如果以上均正常，则至少两个通道内的ASTAST电磁阀各电磁阀各损坏一只。损坏一只。2 2、挂闸后主汽门打开，、挂闸后主汽门打开，DEHDEH给阀位信号后，给阀位信号后，所有的调门所有的调门都开不上去且使备用泵启动，甚至都开不上去且使备用泵启动，甚至EHEH油压低跳闸，油压低跳闸，这说这说明明OPCOPC电磁阀至少有一只已通电或卡死。电磁阀至少有一只已通电或卡死。3 3、在做、在做103103超速试验时，超速试验时，OPCOPC电磁阀动作后使主汽门也关闭，电磁阀动作后使主汽门也关闭，而主汽门执行机

23、构的控制信号正常，那么电磁阀组件块内的而主汽门执行机构的控制信号正常，那么电磁阀组件块内的两只单向阀至少有一只卡死需更换。两只单向阀至少有一只卡死需更换。五、五、EHEH油箱端子箱内报警及处理方法油箱端子箱内报警及处理方法1 1、EHEH油压高油压高此信号来自于此信号来自于ERER端子盒端子盒63/HP63/HP压力开关，如发现此压力开关压力开关，如发现此压力开关发信号（先检查压力表指示是否高），可以把主油泵切换另发信号（先检查压力表指示是否高），可以把主油泵切换另一个主油泵三分钟后，如果压力开关信号消失，则说明原主一个主油泵三分钟后，如果压力开关信号消失，则说明原主油泵调整阀有问题。油泵调整

24、阀有问题。2 2、EHEH油压低油压低此信号来自于此信号来自于ERER端子盒端子盒63/LP63/LP压力开关，一旦报警可能备份压力开关，一旦报警可能备份泵会同时启动（即泵会同时启动（即63/MP63/MP动作），应迅速找一找有无系统外动作），应迅速找一找有无系统外部漏油和内部大量漏油，尤其是伺服阀和泄载阀。部漏油和内部大量漏油，尤其是伺服阀和泄载阀。3 3、EHEH回油压力高回油压力高此信号来自于此信号来自于ERER端子盒端子盒63/PR63/PR压力开关，一旦报警应更换压力开关，一旦报警应更换供油装置回油滤芯。当油温低于供油装置回油滤芯。当油温低于2525或油管油冲洗时报或油管油冲洗时报警

25、属正常。警属正常。4 4、EHEH油位低油位低该信号来自供油装置油箱中的液位开关，液位低于该信号来自供油装置油箱中的液位开关，液位低于430mm430mm时，首先检查就地时，首先检查就地EHEH供油装置上的液位指示器，指示是供油装置上的液位指示器，指示是否与之对应，如果油位确实已低于否与之对应，如果油位确实已低于430mm430mm，就要检查系统，就要检查系统是否有外漏，如果没有外泄，可能是蓄能器漏气造成，是否有外漏，如果没有外泄，可能是蓄能器漏气造成，可以检查各个蓄能器的充气气压。可以检查各个蓄能器的充气气压。5 5、EHEH油位低低油位低低该信号来自于液位开关，当液位低于该信号来自于液位开

26、关，当液位低于300mm300mm时，应密切注时，应密切注意是否发生意是否发生EHEH油管断裂喷油。此时要立即补油，同时要油管断裂喷油。此时要立即补油，同时要检查蓄能器。检查蓄能器。6 6、EHEH泵出口过滤器压差大泵出口过滤器压差大此信号来自于此信号来自于ERER端子盒端子盒63/MPF63/MPF压差开关，油温低于压差开关，油温低于25 25 时，时，此压差开关报警属于正常，油温高于此压差开关报警属于正常，油温高于25 25 时报警则需要更时报警则需要更换泵出口过滤芯。换泵出口过滤芯。DEH操作盘介绍操作盘介绍DEH-A共有三类操作盘一、图像画面上的软操盘1、升速控制操作盘2、负荷控制操作

27、盘3、其他控制方式4、阀门实验操作盘二、触摸式薄膜键盘三、硬手操盘数据显示数据显示一、模拟图基本格式二、模拟图清单EH系统启机前的试验系统启机前的试验1、抗燃油泵联动试验、抗燃油泵联动试验试验要求：试验要求：机组大小修后、启动前做该实验机组大小修后、启动前做该实验试验条件：试验条件：投入抗燃油系统、检查其工作正常。投入抗燃油系统、检查其工作正常。试验方法：试验方法： （1）在）在EH油泵油泵面板上单击试验电磁阀，当抗燃油压降至面板上单击试验电磁阀，当抗燃油压降至11.2MPa时，备用抗燃油联启，并发出声光信号，关闭试验电磁阀。时，备用抗燃油联启，并发出声光信号，关闭试验电磁阀。 （2）用同样的

28、方法试验另一台抗燃油泵。）用同样的方法试验另一台抗燃油泵。2、EH油位联动试验油位联动试验（1）联系热工用短接的方法进行）联系热工用短接的方法进行EH油位联动试验。油位联动试验。（2）启动）启动EH抗燃油泵，启动高压油泵，挂闸，开启高、中压自动抗燃油泵，启动高压油泵，挂闸，开启高、中压自动主汽门主汽门v短接油位短接油位560mm时，发出时，发出“油位高油位高”报警信号；报警信号；v短接油位短接油位430mm时，发出时，发出“油位低油位低”报警信号；报警信号；v短接油位短接油位300mm时，发出时，发出“预遮断预遮断”报警信号；报警信号；v短接油位短接油位200mm时，抗燃油泵掉闸。发出声光信号

29、。时，抗燃油泵掉闸。发出声光信号。3、EH油压联动试验油压联动试验（1）联系热工用短接的方法进行）联系热工用短接的方法进行EH油压联动试验油压联动试验（2）启动）启动EH抗燃油泵，启动高压油泵，挂闸，开启高、中压自动抗燃油泵，启动高压油泵，挂闸，开启高、中压自动主汽门。主汽门。v短接油压短接油压16.2MPa时，发出时，发出“油压高油压高”报警信号，溢流阀动作；报警信号，溢流阀动作；v短接油压短接油压11.2MPa时，发出时，发出“油压低油压低”报警信号，联启备用抗燃报警信号，联启备用抗燃油泵；油泵；v短接油压短接油压9.5MPa时，低油压保护动作停机，发出声光报警信号；时，低油压保护动作停机，发出声光报警信号；（3）启动）启动EH抗燃油系统，启动高压油泵，挂闸，开启高中压自动抗燃油系统，启动高压油泵，挂闸，开启高中压自动主汽门，开启主汽门，开启EH油出口母关保护电磁阀手动泄压门