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第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理电力生产的任务供给用户的电能数量质量按照用户随时变化的用电需要,及时改变发出的功率电压调整励磁机的电流频率n-汽轮机转速电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz(转速波动±12r/min)一、自动调节的概念1.自动调节的任务第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理调节系统的四方图速度变动率汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转速之差,与汽轮机额定转速之比,称为调节系统的速度变动率,或称为速度不等率,其表达式为:第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理速度变动率决定了外负荷变化时的转速变化量速度变动率决定了静态特性曲线的倾斜程度汽轮发电机组在并网运行期间,其转速与电网频率对应,电网中所有发电机组输出功率的总和与所有负载消耗功率的总和平衡时,电网频率保持稳定。也就是说,并网机组的转速是由电网中所有机组共同调节的。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理当外负荷变化时,电网所有机组的总功率与电负荷失衡,引起电网频率变化,要求并网机组迅速按各自静态特性曲线改变功率,使电网变化等于总负荷变化,减少电网频率的变化量,这个过程叫做一次调频。可见,在外负荷变化引起电网频率变化时,参加一次调频的机组按照各自速度变动率自动分配总负荷变化量。第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理速度变动率小的机组,承担负荷变化大,一次调频能力强。速度变动率大的机组,承担负荷变化小,一次调频能力弱。不同机组对速度变动率的要求尖峰负荷机组
较小,一般为3%~4%,一般的范围为3%~6%也不能过小极端情况机组功率在零负荷和满负荷间晃动,不能稳定运行。带基本负荷机组较大,一般为4%~6%,也不能过大,甩全负荷后,转速超调量大,容易超速第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理㈢迟缓率P2P1PnP0调节系统,升速过程和减速过程各有一根静态曲线,不相重合,形成一条带状,它表示该调节系统阻力的大小,通常用调节系统的迟缓率表示。n1,n2表示在机组同一功率下的最高和最低转速n0是汽轮机的额定转速迟缓率越小越好液压调节系统功频电液调节系统一次调频与二次调频的异同点:相同点:都是由于电网总功率与总负载平衡被打破第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理引起的原因不同一次调频外负荷变化二次调频外负荷变化,由外部指令主动改变某些机组的功率评:并网机组对外负荷变化引起的电网频率变化的自动响应评:电网对频率变化的主动干预第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理目的不同一次调频目的是减少电网频率变化量,但不能保证频率在合格范围内二次调频目的是把电网频率调整到合格范围要求不同一次调频:快速性二次调频:精确性迅速改变电网中参加一次调频机组的功率减少电网频率的变化调整电网频率到合格范围第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理三、调节系统动态特性(一)动态特性基本概念汽轮机调节系统是由多个环节组成的复杂闭环系统,部件运动惯性、油流流动阻力和蒸汽中间容积等的存在,使得调节系统由一个稳定工况到另一稳定工况时经历着复杂的过渡过程。
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理甩负荷后转速过渡过程不稳定过渡过程fdea无振荡的过渡过程b小幅振荡快速衰减的过渡过程c大幅振荡慢衰减过渡过程稳定过程d等幅振荡e发散振荡f一直飞升不稳定过程
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理(二)对调节系统动态特性的要求1.稳定性汽轮机运行中,当受到扰动激励离开原来的稳定工况后,能很快地过渡到新的稳定工况,或扰动消失后能回复到原来的稳定工况,这样的调节系统是稳定的。调节系统稳定性的判别,可由系统的传递函数按自动控制理论中系统稳定性的判据来分析、计算。对于实际的调节系统,除满足稳定性基本要求外,还应留有一定的稳定性裕度。2.动态超调量对于汽轮机调节系统,被调量转速的动态超调量σ可表示为最大飞升转速的相对量第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理3.静态偏差值转速调节系统中,有差调节系统的静态偏差值为在机组甩全负荷工况下,转子的转速飞升不致使超速保安器动作,甩负荷后的最高飞升转速应低于超速保安器整定的动作转速((110%~112%)n0),取7%~9%4.过渡过程调整时间T扰动作用于调节系统后,从响应扰动开始到被调量达到基本稳定所经历的时间称为过渡过程调整时间。Δ为一个给定的转速微小偏差,第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理5.震荡次数在调整时间T内被调量的震荡次数。明显的振荡不应超过2~3次。中间再热式汽轮机的调节特点IPLPG锅炉高压缸中压缸凝汽器再热器主汽阀调节阀低压缸中压主汽阀中压调节阀过热器LP中间再热机组主再热蒸汽系统HP把在汽轮机高压缸已膨胀做功,压力、温度已降低的蒸汽,引进锅炉再热器中重新加热,然后再送回汽轮机的中、低压缸继续膨胀做功,这一过程称中间再热。具有蒸汽中间再热的热力循环系统,称为中间再热循环。提高蒸汽动力循环效率的途径是:提高蒸汽的初温、初压及降低排汽压力。而提高初温要受金属材料的限制,提高初压及降低终压又会使汽轮机排汽湿度提高,使湿汽损失加大,降低了机组的经济性,同时使处于湿汽区工作的动叶冲蚀加剧。采用蒸汽中间再热后,乏汽干度提高,湿汽损失减少,循环热效率提高。中间再热式汽轮机的调节特点一中间再热容积的影响中间再热式汽轮机的调节特点采用单元制的影响中间再热容积的影响(一)中、低压缸功率滞后PHPI+LPττ0P1P2功率滞后在非设计工况下,中、低压缸的功率与再热器的蒸汽压力呈一定的比例关系。高压调门开大,高缸进汽量立即增大,由于存在庞大的中间再热容积,增多的部分高压缸排汽,并未使中压缸进汽增加,而是滞留再热器,以提升再热器的蒸汽压力,使中低压缸的功率(2/3~3/4的总功率)缓慢增大,机组总功率受到延滞。功率滞后,降低了中间再热机组一次调频能力中间再热式汽轮机的调节特点PI+LPττ0P1P2PH高压缸动态过调常用解决办法:高压调节汽门动态过调液压调节系统中,使高压缸动态过调的装置称为动态校正器,使机械结构和液压控制回路变得十分复杂(二)甩负荷时超速
在甩负荷危急工况下,再热器中贮存的大量蒸汽,如在中低压缸中继续膨胀作功,可使机组的飞升转速达额定转速的40%,严重危及着机组的运行安全。解决办法:在中压缸前设置中压调节汽阀,也接受调节系统控制,在甩负荷时,调节系统使高、中压调节汽门同时关闭,防止中间再热容积蒸汽进入汽轮机膨胀做功,限制了汽轮机的超速。中间再热式汽轮机的调节特点功率P开度100%0%30%100%中压调节汽门高压调节汽门旁路高中压主汽门中压调节汽门调节规律:机组功率P>30%,中压调节汽门全开,减少节流损失机组功率P<30%,高、中压调节汽门一同启闭,中调门启闭速度是高压调节汽门的三倍甩全负荷时,中压调节汽门与高压调节汽门一同关闭,减少超速甩部分负荷时,中压调节汽门与高压调节汽门一同关闭,减少超速,然后中调门慢慢恢复到全开中间再热式汽轮机的调节特点开度100%0功率P(%)100908030abcde液压调节系统中实现中调门快关功能的是中压校正器为防止中压调门卡涩时不能关闭,中调门前另装设了中压自动主汽门(开关型汽门),正常运行时全开,紧急停机时关闭,常与中调门设计于一个壳体,称中压联合汽门。二、采用单元制的影响为什么中间再热机组必须采用单元制?再热器压力随机组负荷变化而变化,不同机组的再热器间不能连通为保证锅炉正常运行,必须使新汽流量与流过再热器的蒸汽量之间保持严格比例,不同机组的主蒸汽管道不能连通中间再热式汽轮机的调节特点IPLPG锅炉高压缸中压缸旁路阀和减温减压器凝汽器再热器主汽阀调节阀低压缸中压主汽阀中压调节阀过热器LP中间再热机组主再热蒸汽及旁路系统低压旁路大旁路HP高压旁路中间再热式汽轮机的调节特点1.机跟炉二、机炉控制方式将调节信号先送给锅炉,先调整锅炉的燃烧,等锅炉出力改变使新蒸汽压力改变后,汽轮机根据新蒸汽压力再相应改变负荷。燃料调节阀功率压力功率调节器主蒸汽压力调节器调节阀汽轮机锅炉功率指令汽轮机跟随控制方式(定压运行)机响应时间:7~8s炉响应时间:100~250s可维持新汽压力稳定,但锅炉燃烧调整迟缓,机组功率调节迟滞。负荷适应差,一次调频性能不好。中间再热式汽轮机的调节特点功率功率调节器调节阀全开燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令汽轮机跟随控制方式(滑压运行)汽轮机滑压运行时,调节汽门全开,新汽压力随机组负荷增减。中间再热式汽轮机的调节特点2.炉跟机
先将调节信号送给汽机,汽机根据功率调节信号增加(减小)负荷,相应蒸汽流量增大(减小),新汽压力降低(升高),锅炉根据流量、压力变化信号调节燃烧,以维持新汽压力不变。流量功率压力功率调节器主蒸汽压力调节器调节阀燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令锅炉跟随控制方式特点:可以暂时利用锅炉的储存能量以适应外界负荷的增加,如负荷增加较小,能实现快速相应,但在负荷变化较大时,由于锅炉燃烧调整延迟时间长,主蒸汽压力变化较大。中间再热式汽轮机的调节特点2.机炉协调
将调节信号同时送给锅炉和汽机,一方面可利用锅炉蓄能使机组迅速增加功率;另一方面又可同时改变锅炉的出力,使新汽压力波动较小。(我厂采用炉跟机为基础的机炉协调方式)功率偏差锅炉主指令主蒸汽压力给定功率压力锅炉控制调节阀燃料调节阀汽轮机锅炉功率指令汽机控制机炉协调控制方式机炉综合控制器中间再热式汽轮机的调节特点第二节汽轮机数字式电液调节系统高压抗燃油系统与低压透平油系统的比较采用抗燃油为工质:抗燃油电液调节系统特点:控制精度高、运行方式灵活。结构复杂,对油质要求高,有污染(西方国家按核污染等同),投资高,运行费用高(3年换一次油,10万)。适用200MW以上机组。采用透平油为工质:透平油液调节系统。
特点:结构简单、功能与高压抗燃油电调完全相同!投资少、运行费用低、维护方便。适用200MW以下机组。DEHDigital-Electric-HydraulicControlSystem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第二节汽轮机数字式电液调节系统DEH系统功能DEH控制所完成的主要功能1自动挂闸条件“所有阀关”、“汽机已跳闸”,
挂闸就是使汽轮机的保护系统处于警戒状态的过程。DEH输出挂闸指令,使复位阀组件挂闸电磁阀带电,推动危急遮断装置的活塞,带动连杆使转块转动,DEH在20s检测到行程开关ZS1的常开触点由断开到闭合,ZS2的触点由断开到闭合,此时,DEH输出信号使挂闸断电,ZS1的触点又由闭合到断开,则低压部分挂闸完成。DEH发出挂闸指令同时使高压遮断电磁阀5YV、6YV、7YV、8YV带电,高压安全油建立,压力开关PS1、PS2、PS3的常开触点闭合,高压部分挂闸完成。2自动整定伺服系统静态关系
整定伺服系统静态关系的目的在于使油动机在整个全行程上均能被伺服阀控制。阀位给定信号与油动机升程的关系为:给定0%~100%――升程0%~100%整定条件:汽轮机挂闸;所有阀全关。注意:必须确认主汽阀前无蒸汽,以免整定时,汽轮机失控。整定期间,转速大于100r/min时,机组自动打闸。启动前的控制和启动方式
(1)自动判断热状态DEH在每次挂闸时,自动根据汽轮机调节级处中压内缸内上壁温T的高低划分机组热状态。若上壁温度坏,自动由下壁温度信号代替。T<305℃冷态305℃≤T<420℃温态420℃≤T<490℃热态T≥490℃极热态
(2)自动预暖汽轮机冲转前,对高压部分的转子、汽缸及主汽阀进行预暖,可以减少启动过程的热冲击,缩短启动时间。汽轮机刚挂闸时,若汽缸温度<150℃,进行高压缸预暖,若主汽阀内壁金属温度<150℃,需进行主汽阀预暖。预暖条件:盘车投入;无“RUN”指令(MSV、RSV未全开)。高压缸预暖:蒸汽由并联在高排止回阀上的反流阀(RFV)进入高压缸,经汽缸疏水阀流入凝汽器。此时抽真空阀(VV)全关。汽缸金属温度升到150℃后,维持1个小时,高压缸预暖完成。主汽阀预暖:高压缸预暖完成后,右侧主汽阀(MSVR)开到全行程的10%。蒸汽由MSV阀,经主汽阀的疏水管流入凝汽器。阀壳内壁金属温度升到150℃后,若内外壁温差小于38℃或维持1个小时预暖结束。(3)选择启动方式启动方式:中压缸启动、高中压缸联合启动。默认的启动方式为高中压缸联合启动。在机组已挂闸但未运行前:旁路系统处于自动时,也可通过操作员站选择中压缸启动方式;旁路系统未处于自动状态,机组只能在高中压联合启动方式。中压缸启动时:冷态启动时,未运行前可选择暖机运行方式:
机组目标转速在500转以上时,CV阀微开,进行高压缸暖机;当到达高压调节阀的预启位置时,高压调节阀的开度被锁定,而中压调节阀的逐渐开启。若不选择暖机运行方式:则高调门不开启,仅开启中压调门。并网前,DEH为转速闭环无差调节系统。
机组挂闸后,中压主汽阀开启,不参与速度调节,也不参4转速控制与负荷调节。高、中压缸联合启动方式:高压调节汽阀与中压调节汽阀将按1:3比例进行调节。中压缸启动:高压调节汽阀将关闭。不参与速度调节,中压调节汽阀控制转速上述两种启动方式,DEH有四种运行方式可供选择:(1)操作员自动控制(OA)运行人员通过键盘输入每一阶段的目标转速和升速率。(2)自动汽轮机程序控制(ATC)汽轮机的启动按预先规定的顺序分阶段进行,每阶段的升速率由ATC软件包根据机组的状态,计算转子应力后确定,在机组应力允许范围内。选择最大升速度,从而达到最优启停的目的。(3)自动同步调节(AS)汽轮机升速到3000rpm暖机结束后,选择“AUTOSYNCIN”(DEH内部自动并网)或“AUTOSYNCOUT”(外部电气并网),由自动同步器送来增、减的触点闭合信号,使汽轮发电机达到同步转速,为机组并网做好准备,并网后,将自动带上5%初始负荷,并将运行方式返回到并网前的自动方式。(4)手动控制自动系统出现故障时,机组自动转为手动方式。故障消除后,可恢复自动运行。在手动方式下。用“阀位增”、“阀位减”键通过VCC卡直接控制阀门的开度。目标转速操作员可通过操作员站设置目标转速。在下列情况下DEH自动设置目标转速:汽机刚挂闸时,目标为当前转速;油开关刚断开时,目标为3000r/min;汽机已跳闸,目标为零;目标超过上限,将其改为3060r/min或3360r/min;自启动方式下,目标由ATC来控制;同期时,目标随同期增减信号变化(变化率60r/min/min);目标错误地设在临界区内时,将其改为小于临界转速区下限的特定值。升速率操作员设定,速率在0r/min/min~500r/min/min。操作员未设定的情况下,冷态启动时速率为100r/min/min,温态启动时速率为150r/min/min,热态、极热态启动时速率为300r/min/min。自启动方式下,速率由ATC软件选择得出。在临界转速区内,速率为400r/min/min。临界转速轴系临界转速当前设定值为(可根据实际情况进行修改):第一阶:1280r/min~1680r/min第二阶:1850r/min~2050r/min
摩擦检查当实际转速达到500r/min时,操作员可以进行摩擦检查:关闭所有的调门,汽机转速逐渐下降,进行摩擦检查。暖机在冷态启动方式下,汽机暖机转速定为500r/min、1500r/min、3000r/min,故目标值通常设为500r/min、1500r/min、3000r/min,到达目标转速值后,可自动停止升速进行暖机。若在升速过程中,需暂时停止升速,可进行如下操作:不在ATC方式时,操作员发“保持”指令;在ATC方式下时,退出ATC方式后发“保持”指令;在临界转速区内时,保持指令无效。3000r/min定速汽轮机转速稳定在3000±2r/min上,各系统进行并网前检查。发电机做假并网试验,以检查自动同期系统的可靠性及调整的准确性。在试验期间,发电机电网侧的隔离开关断开发出假并网试验信号。同期系统通过DEH、发电机励磁系统改变发电机频率和电压。当满足同期条件时,油开关闭合。由于隔离开关是断开的,实际上发电机并未并网。假并网试验期间,DEH接收到假并网试验信号,在油开关闭合时,并不判定为发电机并网。这样可防止由于并网加初负荷,而引起转速升高。自动同期机组并网前,当DEH接收到同期装置发来的“同期请求”信号时,根据同期装置的“同期增”、“同期减”信号自动调整汽机转速,当同期条件均满足时,油开关才可合闸。自动控制”画面,按“目标”按钮,弹出窗口,直接输入数值并确认。“自动控制”画面,按“升速率”按钮,弹出窗口,直接输入数值并确认。
按“进行/保持”按钮,将其置为“进行”状态。“自动控制”画面“给定”栏,给定转速逐渐增加,调速汽门逐渐开起,机组开始冲转,实际转速渐渐升高,逐渐向目标逼近,并最终稳定在目标值。机组自动升速,自动过临界。过临界时“进行/保持”按钮,选择“保持”无效。若需暖机(临界区除外),按“保持”按钮。“自动控制”画面“自动同期”按钮,置为“投入”5负荷控制并网带初负荷当同期条件均满足时,油开关合闸,DEH立即增加给定值使发电机带上3%的初负荷,以避免出现逆功率。升负荷在汽轮发电机组并网后,为了带基本负荷,可投入功率闭环控制或CCS控制。否则在阀位控制方式。在功率控制投入时,目标和给定值均以MW形式表示。在功率控制切除时,目标和给定值以额定压力下总流量的百分比(%)形式表示。在功率闭环控制和阀位控制方式下,设定目标后,给定值自动以设定的负荷率向目标值逼近。升负荷过程中,通常需进行暖机,以减少热应力。目标值除操作员可通过操作员站设置目标外,在下列情况下,DEH自动设置目标:功率控制刚投入时,目标为当前功率值(MW);发电机刚并网时,目标为初负荷给定值(%);主汽压力控制刚投入时,目标为当前主汽压力(MPa);阀位控制方式下,目标为阀门总流量指令(%);跳闸时,目标为零;CCS控制方式下,目标为CCS给定(%);目标太大时,改为上限值120%或790MW。负荷率操作员设定,负荷率在0MW/min~100MW/min内;自启动方式下,负荷率由ATC选择得出若目标以百分比表示时,则负荷率也相应用百分比形式。暖机汽轮机在升负荷过程中,考虑到热应力、胀差等各种因素,通常需进行
暖机。若需暂停升负荷,可进行如下操作:不在CCS方式时,操作员发“保持”指令;在CCS方式下时,退出CCS方式后发“保持”指令。负荷控制方式(1)功率闭环控制(测功)功率控制器是一个PI调节器,用于比较给定功率与实际功率,经过计算后输出指令控制CV阀和ICV阀。当满足以下条件时,通过OIS可将该控制器投入:a) 负荷控制未投入;b) 主汽压力信号正常;c) TPC未动作;d) 一次调频未动作;e) 负荷限制未动作。该控制器切除条件:a) 操作员将其切除;b) 主汽压力故障;c) 主汽压力设定点与实际主汽压力之差大于2MPa;d) TPC动作;e) 一次调频动作;f) 负荷限制动作;g) 油开关断开;h) 汽机已跳闸。在CCS方式下,DEH的目标等于CCS给定,且切除负荷控制、主汽压力控制。CCS给定信号与目标及总阀位给定的对应关系为:4~20mA对应0~100%。CCS给定信号代表总的阀位给定。主汽压力限制(TPL)在锅炉系统出现某种故障不能维持主汽压力时,可通过关小调门开度减少蒸汽流量的方法使主汽压力恢复正常。主汽压力限制方式切除条件:a) 油开关断开;b) 主汽压力信号故障。主汽压力限制方式投入条件:a) 并网;b) 主汽压力信号正常。主汽压力限制值上电缺省值为10MPa,操作员可在主汽压力限制方式切除时,在(10~35)MPa内设置此限制值。在主汽压力限制方式投入期间,若主汽压力低于设置的限制值,则主汽压力限制动作。动作时,设定点在刚动作时的基础上,以1%/秒的变化率减小。同时目标和总的阀位参考量,也跟随着减小。若主汽压力回升到限制值之上,则停止减设定点。若主汽压力一直不回升,实际负荷降到一定值时,停止减设定点。在主汽压力限制动作时,自动切除负荷控制、主汽压力控制,退出CCS方式。(某厂曾出现过主汽压力低,刚并网就因主汽压力限制导致机组跳闸的现象,机组跳闸后恢复时要注意主再热汽压。)一次调频汽轮发电机组在并网运行时,为保证电网的稳定,从而保证供电品质,通常应投入一次调频功能。机组参与电网的一次调频时的功率给定值是经过频差修正后的给定值)。频差校正器具有“死区一线性一限幅”的输出特性(1)死区:系统正常运行时,不希望电网频率经常性地小波动,影响机组出力和造成系统振荡,故将速度偏差经过一死区处理,以滤掉速度信号中的高频低幅干扰;(2)线性:速度偏差超过死区后.则速度校正量X与偏差△n之间呈线性关系;一次调频功能投入条件:a) 转速回路无故障;b) 不等率在3~6%内可调,初步设为5%;c) 死区在0~30r/min内可调,设为±2r/min;d) 死区范围为:3000±死区值。(3)限幅:频差超过一定范围时,单元中间再热机组的负荷适应能力受锅炉的限制而采取限幅措施。负荷限制(1)高负荷限制操作员可在(30~790)MW内设置高负荷限制值,使DEH设定点始终小于此限制对应的值。(2)低负荷限制操作员可在(0~30)MW内设置低负荷限制值,使DEH设定点始终大于此限制对应的值。(3)阀位限制操作员可在0%~120%内设置阀位限制值。DEH总的阀位给定值为负荷参考量与此限制值之间较小的值。为防止阀位跳变,阀位限制值加有变化率限制,变化率为1%/秒。机组跳闸,阀位限值复位至零。在机组未挂闸之前,系统禁止操作员提高阀位限值。辅机故障快速减负荷(RUNBACK,简称RB)机组工作在协调控制方式下,辅机出现故障(如水泵、风机跳闸)时,系统将以一定的速度去关小调节汽阀。直到故障消除或负荷达到最小值为止,这个负荷低限值一般为20%额定负荷。
按故障大小不同,快卸负荷分为三档,分别由快卸负荷1#、2#、3#三个开关量输入信号触发。在快卸负荷动作时,自动切除负荷反馈,退出CCS方式,进入TF运行方式。校正阀门开度与流量特性之间的非线性,实现单阀/顺序阀门的无扰切换.以保证机组在稳定工况运行时效率最高(喷嘴调节),升负荷过程中金属应力分布均匀(节流调节)。阀门管理程序ATC控制(1)在ATC方式下,DEH的控制参数为:油开关断开时,目标转速等于0r/min、500r/min、1500r/min、3000r/min,升速率为120r/min/min,180r/min/min,360r/min/min。机组并网后,负荷率在1.5MW/min~30MW/min内,以0.5MW/min为步长变化。暖机时发负荷保持指令。(2)转子应力计算高压转子计算高压第一级后应力,中压转子计算再热蒸汽入口处的应力。ATC控制方式它是一种汽轮机自动启动的方式。它监视所有的条件,当所有条件得到满足时,ATC根据控制步骤自动启动汽轮机。当违反条件出现时,ATC将违反条件告知运行人员,并停止顺序启动。运行人员可以设法满足条件,或者忽略它,然后执行启动顺序。退出ATC控制后,除了应力计算以外,ATC不执行任何操作,只起监视作用。
机组和DEH系统的监控功能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;在线试验喷油试验超速试验阀门活动试验高压遮断电磁阀试验阀门严密性试验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。该系统给操作员提供机组运行状态及操作指导。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。1、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、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1、工作原理两个逆止阀可以防止对阀门作试验时,高压油倒回油动机我厂无单独的卸荷阀,包含在阀门操纵座中。阀门关闭由操纵座弹簧紧力保证。2、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反馈作用机械零偏e2铁芯接油动机e21e1e224、LVDT(线性差动位移变送器)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:芯杆外壳:初线圈次线圈作用:检修时防止油倒流包括:通向危急遮断总管通向回油母管5、逆止阀作用:汽轮机运行状态下,更换滤网、检修设备时用。6、隔绝阀滤网:10μm,保证油的清洁7、滤网作用:与LVDT一起,使经LVDT反馈回的电势经其调整到标准信号,0~5V或4~20mA。8、解调器解调器高压主汽门执行机构(一个控制型,一个开关型)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(三通阀)数字电液控制系统由电气和液压两部分组成1)电气部分采用日立HIACS-5000M2)液压部分由高压伺服系统、高压遮断系统、低压遮断系统和液压供油系统四部分组成。
汽机配有2个高压调阀、2个中压调阀、2个高主阀及2个中主阀(工业、供热还有2个蝶阀、4个快关调节阀),中压采用联合汽阀方式。
所有汽阀油动机均为单侧进油,以保证在失去动力源的情况下油动机能够关闭。油动机由油缸、位移传感器和一个控制块相连而成。控制块装有伺服阀、隔离阀、关断阀、卸载阀、遮断电磁阀和单向阀及测压接头等高压调节阀油动机、右侧高压主汽阀油动机和中压调节阀油动机属于连续控制型油动机:左侧高压主汽阀油动机、中压主汽阀油动机属开关控制型油动机:控制块上装有遮断电磁阀、关断阀、卸载阀、试验电磁阀和单向阀及测压接头等。蝶阀及快关调节阀油动机(供热机组)主要由油缸、集成块、伺服阀、电磁阀、卸载阀、位移传感器和一些附件组成。阀门动作原理机组挂闸后,高压安全油建立,9YV失电,油动机工作准备就绪,当需要开大蝶阀时,伺服阀将压力油引入活塞下部,则压力油克服弹力和蝶阀阻力使蝶阀开大,角位移传感器将其行程信号反馈给DEH;当需要关小蝶阀时,伺服阀将活塞下部接通排油,弹簧力克服蝶阀阻力使蝶阀关小,位移传感器将其行程信号反馈给DEH。当蝶阀开大或关小到需要的位置时,DEH将其指令与角位移传感器反馈信号比较,综合计算后使伺服阀输入信号为零,蝶阀停留在指定位置上。在遮断情况下,9YV带电,高压安全油卸掉,一、关断阀控制油失去,在弹簧作用下关闭;二、卸载阀打开,油动机活塞下通过卸载阀接通排油,弹簧力克服蝶阀阻力使蝶阀快速关闭,油动机快关时间设计为小于0.5秒(快关调节阀油动机的控制原理与蝶阀油动机相同)。A、伺服阀接受DEH来的信号控制油缸活塞下腔室的油量B、油动机备有卸载阀供遮断状况时快速关闭油动机用C、油动机备有供甩负荷或遮断状况时应用的关断阀,其作用在于快速切断油动机进油,避免系统油压因油动机快关的瞬态耗油而下降。正常运行状态5YV、6YV7YV、8YV带电4YV失电紧急遮断阀处于关闭状态5YV、6YV、7YV、8YV四个高压遮断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。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。压力开关PS4,PS5用以监测ASP压力。AST油通过两个串联的孔径一致的小节流孔回油,ASP压力是两个串联的小节流孔中间的压力。因而ASP油压是AST油压的一半7MPa左右,根据ASP油压是升高还是降低,可判别是上游两个电磁阀(5YV,7YV)还是下游两个电磁阀(8YV,7YV)失电,也可用于遮断电磁阀试验,检测各遮断电磁阀的状态。PS4的整定压力为4.8MPa(压力低动作),PS5的整定压力为9.6MPa(压力高动作)。电气遮断机械停机电磁铁3YV带电同时四个高压遮断电磁阀(5YV、6YV、7YV、8YV)失电高压安全油泄油机组停机充油试验时DEH来隔离信号
4YV带电动作紧急遮断阀与高压安全油被隔离
撞击子动作后5YV、6YV、7YV、8YV保持带电状态高压遮断电磁阀和各汽阀遮断电磁阀起保护作用机组运行不受影响低压保安系统系统组成:危急遮断装置、危急遮断装置连杆、手动停机机构、复位试验阀组、机械停机电磁铁(电磁遮断装置)、和遮断隔离阀组失电失电失电失电润滑油高压安全油无压回油正常运行未动作未动作回油功能一:遮断机组电气、机械及手动三种遮断手段飞环式危急遮断器:是一种安装在主轴端部的偏心飞环,与主轴一同旋转,当汽机转速达到3300~3330r/min时,飞环迅速飞出,打击撑钩使其脱扣,机械遮断阀遮断;复位转速不低于101%额定转速。手动停机机构:在危急情况下手拉脱扣手柄使撑钩脱扣,机械遮断阀遮断,机组跳闸。机械停机电磁铁3YV:接受电气跳闸的信号带电,打击杠杆使撑钩脱扣,机械遮断阀遮断,机组停运。机械遮断阀:通过连杆与低压保安系统的危急遮断器撑钩相连,当危急遮断器撑钩脱扣时,机械遮断阀动作,泄掉高压安全油失电失电失电带电润滑油高压安全油无压回油遮断机组转速达110%-111%额定转速飞环击出向上拉起回油手动停机机构或机械停机电磁铁动作,行程开关ZS3发信号,高压遮断模块同时失电手拉手动停机机构手柄
机械遮断阀在连杆的拉动下向右移,切断供油并泄掉高压保安油,关阀停机。
撑钩的脱扣由三方面实现:手拉手动停机机构手柄、机械停机电磁铁动作、飞环击出打击撑钩;这几方面均可达到停机的目的。弹出飞出逆时针旋转手柄90°双冗余设计:电气遮断时,机械停机电磁铁3YV带电,同时使高压遮断组件中的高压遮断电磁阀5YV、6YV、7YV和8YV失电,确保快速停机;同时各阀门的遮断电磁阀也带电动作,分别遮断各阀门的安全油。功能二:复位危急遮断装置和挂闸复位试验阀组之复位电磁阀1YV:正常运行时失电,接受复位指令后带电,使危急遮断装置复位,同时发出信号,使高压遮断装置的高压遮断电磁阀带电,建立高压安全油,完成系统挂闸动作。危急遮断装置复位和挂闸带电复位反馈润滑油失电失电未动作货已复位未动作货已复位失电遮断状态关闭状态高压安全油无压回油同时高压遮断电磁阀已带电复位分解1(复位)带电!复位反馈挂闸完成连杆保持不动失电!高压安全油建立失电失电失电失电润滑油高压安全油无压回油未动作未动作回油挂闸完成状态断开断开按下挂闸按钮(设在DEH操作盘上),复位电磁阀(1YV)带电动作,将润滑油引入危急遮断器装置活塞侧腔室,活塞上行到上止点,使危急遮断器装置的撑钩复位,通过机械遮断机构的杠杆将机械遮断阀复位,封住高压保安油排油口;DEH发出挂闸指令同时使高压遮断电磁阀(6YV,7YV,8YV,9YV)带电关闭,建立高压安全油。当高压安全油压力开关PS1、PS2、PS3的常开触点闭合发出讯息,向DEH发出信号,使复位电磁阀(1YV)失电,危急遮断器装置活塞回到下止点。过程中DEH检测复位行程行程开关(ZS1)的常开触点由断开转换为闭合,再由闭合转为断开,掉闸位(ZS2)的常开触点由闭合转换为断开,DEH判断挂闸程序完成。挂闸程序挂闸成功说明挂闸成功:DEH检测到ZS1由断开-闭合-断开、ZS2由闭合-断开且安全油压2/3大于设定值功能三:喷油试验复位试验阀组之喷油电磁阀2YV:正常运行时失电,进行喷油试验时带电,
将润滑油从导油环注入危急遮断器腔室,使危急遮断器飞环被压出。隔离阀:正常运行时隔离阀4YV失电。在进行喷油试验时,4YV带电将机械遮断阀与安全油系统隔离,保证机械遮断阀动作时不会引起安全油的泄放。失电带电带电失电润滑油高压安全油无压回油喷油试验回油失电常开触点zs4断开常开触点zs5闭合常开触点zs2闭合失电飞环复位后,危急遮断装置复位常开触点zs4闭合常开触点zs5断开常开触点zs2断开喷油试验确认机组满足喷油试验条件,3000r/min时,点击DEH操作画面上“喷油试验”,在操作端点击“试验”,选择执行。此时高压遮断组件的隔离阀4YV带电,隔离高压安全油和机械遮断阀,隔离阀上设置的行程开关ZS4的常开触点闭合变为断开、ZS5的常开触点断开到闭合,并发讯至DEH。
DEH检测到该信号后,使复位试验阀组中的喷油电磁阀2YV带电,透平油被注入危急遮断器飞环腔室,危急遮断器飞环击出,打击危急遮断装置的撑钩,使危急遮断器撑钩脱扣,行程开关ZS2常开触点由断开转为闭合。DEH检测到上述信号使复位试验阀组的喷油电磁阀2YV失电。当飞环复位后,使复位电磁阀1YV带电,使危急遮断装置的撑钩复位。在检测到机械遮断机构上设置的行程开关ZS1的常开触点闭合、ZS2的常开触点断开的信号后,使复位电磁阀1YV失电。当ZS1的常开触点断开时可使高压遮断组件的隔离阀4YV失电。点击DEH操作画面上“喷油试验”,在操作端点击“切除”,选择执行。飞环喷油试验完成。飞环(偏心环)月牙形油槽,喷油试验时存油,增加偏心环的重量和偏心距,使之在较低转速时飞出系统部套危急遮断器复位试验阀组在掉闸状态下,根据运行人员的指令使复位试验阀组的复位电磁阀1YV带电动作,将润滑油引入危急遮断装置活塞侧腔室,活塞上行到上止点,通过危急遮断装置的连杆使危急遮断装置的撑钩复位。在飞环喷油试验情况下,使喷油电磁阀2YV带电动作,将润滑油从导油环注入危急遮断器腔室,危急遮断器飞环被压出。手动停机机构为机组提供紧急状态下人为遮断机组的手段。运行人员在机组紧急状态下,手拉停机机构,通过机械遮断机构的连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣。并导致遮断隔离阀组的紧急遮断阀动作,泄掉高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。危急遮断装置连杆由连杆系及行程开关ZS1、ZS2、ZS3组成。通过连杆系将手动停机机构、危急遮断装置、机械停机电磁铁、机组紧急遮断阀相互连接,并完成上述部套之间力及位移的可靠传递。行程开关ZS1、ZS2指示危急遮断器装置是否复位,行程开关ZS3在手动停机机构或机械停机电磁铁动作时,向DEH送出信号,使高压遮断组件失电,遮断汽轮机进汽。机械停机电磁铁为机组提供紧急状态下遮断机组的手段。各种停机电气信号都被送到机械停机电磁铁上使其动作,带动危急遮断装置连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣。并导致高压遮断组件的紧急遮断阀动作,泄掉高压保安油,快速关闭各进汽阀,遮断机组进汽。安全油压遮断状态组件安全油压遮断状态组件用来监视高压保安油压,由3个压力开关PS2~4以及一些附件组成。当机组挂闸时,压力开关组件发出高压保安油已经建立的信号给DEH,作为DEH判断挂闸是否成功的一个条件。此外,当机组高压保安油压力低至3.9MPa时,安全油压力开关组件将发出信号给DEH,经3取2逻辑处理后给出主遮断阀失电指令,泄掉高压保安油,快关各汽门。低润滑油压遮断器低凝汽器真空遮断器安全油蓄能器组件为了防止高压安全油的波动,特别是在危急遮断器喷油试验时,为防止隔离阀动作引起的高压安全油的瞬间跌落,在高压安全油路上还配有蓄能器。喷油试验喷油试验是在机组正常运行时及做提升转速试验前,将低压透平油注入危急遮断器飞环腔室,依靠油的离心力将飞环压出的试验,其目的是活动飞环,以防飞环可能出现的卡涩。在不停机的情况下,通过给高压遮断组件的隔离阀带电,使安全油进入机械遮断阀的油路被隔离阀隔开,以避免飞环压出引起的停机,此时高压遮断组件的高压遮断电磁阀处于警戒状态。喷油试验程序如下:确认机组满足喷油试验条件,当机组定速在3000r/min时,点击DEH操作画面上“喷油试验”,在操作端点击“试验”,选择执行。此时高压遮断组件的隔离阀4Y
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