汽轮机控制系统知识讲座

汽轮机控制系统知识讲座2013.2.17目录1、汽轮机调节及润滑系统总述2、调节油系统流程简述3、速关组件结构及原理简述4、速关阀结构及原理简述5、油动机结构及原理简述6、调节汽阀结构及作用简述7、调节系统图原理解读一、汽轮机调节及润滑系统总述1、油系统简述：28000空分汽轮机润滑及调节系统用油由润滑油站统一提供，油采用牌号为VG46的汽轮机专用油。供油在油泵出口分两路分别接到润滑油、调节油总管。0.25MPa的润滑油由各分管路供给汽轮机前、后径向轴承，推力轴承。调节油总管油压为0.85MPa，为减少因用油量变化引起的油压波动，在调节油管路上装设一只43L的液压蓄能器。流程简图如下：油箱油泵过滤器过滤器油冷器减压阀去各润滑点去调节系统一、汽轮机调节及润滑系统总述2、28000空分油泵抗晃电改造情况简述：2010年9月，电气一车间为了最大限度地减小晃电对生产的影响，保证系统安全运行，投资了数万元对空分两台油泵进行抗晃电改造，增设了两台变频器及抗晃电的直流支撑装置，正常时2台润滑油泵同时运行，对变频器设置自动提速、故障切换功能(即将2台变频器都设置成2频段运行，而频率切换信号为另外1台变频器运行信号停和油压低于0.2MPa（现在联锁另一台油泵提速的油压为0.2MPa）)与另外1台变频器运行提速信号相串联，这2个条件是并列的关系)，在发生晃电时，直流支撑装置起到支撑抗晃电功能，满足空分空压机组油压正常提供的要求。经过与工艺反复配合试验确定：正常情况下2台油泵电机在32Hz（50mA）低频运行，如果有1台故障(电气和泵本体故障)，另1台立即提升频率为47Hz（75mA）；晃电时，由直流支撑装置供电，电网正常时，直流支撑装置自动退出。一、汽轮机调节及润滑系统总述3、汽轮机调节系统概述调节系统主要用于汽轮机的调节、控制及安全保护。转速调节回路是汽轮机调节系统的基本环节，该回路主要由转速传感器、转速控制系统（505）、电液转换器、油动机和调节汽阀组成。接受来自二个转速传感器变送的汽轮机转速信号，将接收到的转速信号与转速设定值进行比较后输出4~20mA的电信号给电液转换器，再经电液转换器转换成二次油压，二次油通过油动机操纵调节汽阀。汽轮机的启动系统与转速调节系统密切相关，它由启动阀（1842、1843）和速关阀组成。速关阀与数字式调速器联锁，只有在速关阀开启后，才能进行启动、升速。汽轮机的保护装置：超速停机、现场或控制室紧急停机、速关油压低停机等。二、汽轮机调节油系统简介速关组件速关阀速关阀错油门油动机单向节流阀二、汽轮机调节油系统简介来自安全保护系统40164~20mA电源24601203204去安全保护系统1051至中控蒸汽现场图片二、汽轮机调节油系统简介调节油供油总管蓄能器错油门回油管错油门动力油上油管二、汽轮机调节油系统简介东侧速关阀西侧速关阀速关油管回油管启动油管实验油管二、汽轮机调节油系统简介动力油进油管二次油回油管动力油回油管油动机油管路图片二次油进油二、汽轮机调节油系统简介速关组件部分速关油出速关组件速关油引压管二次油出速关组件二次油引压管压力油进速关组件东侧试验油出速关组件启动油出速关组件西侧试验油出速关组件启动油引压管速关组件底部回油三、速关组件结构及原理简述速关组件：是将调节系统中一些操作件集装在一起的液压件组合，它不仅使操作便捷，并且也使得油管路及电器线路的布置趋于合理、简化。速关组件的作用：用于汽轮机速关阀的就地启动、就地停机、遥控停机及速关阀联机试验。速关阀简图•1、速关组件的外部结构：三、速关组件结构及原理简述东侧面绘制图东侧面实际图片停机电磁阀2223辅助滑阀2200•1、速关组件的外部结构：三、速关组件结构及原理简述南侧面绘制图南侧面实际图片启动油换向阀1843速关油换向阀1842电液转换器•1、速关组件的外部结构：三、速关组件结构及原理简述西侧面绘制图西侧面实际图片停机电磁阀2222试验油出速关组件启动油引压管•1、速关组件的外部结构：速关组件北侧面图示.doc三、速关组件结构及原理简述北侧面绘制图北侧面实际图片三、速关组件结构及原理简述•2、速关组件的工作原理：（1）速关阀联机试验功能试验阀2309，是手动换向阀，可对两只速关阀进行试验。试验步骤：将手柄向操作侧拉动，压力油P便与试验油H1接通，即可对东侧速关阀进行试验；推动手柄则使压力油与试验油H2接通，即可对西侧速关阀进行试验。由于在H1、H2油路上有节流孔，所以手动换向阀投入或退出试验的操作不会影响机组的正常运行。三、速关组件结构及原理简述（2）速关阀联机试验原理1、原理：速关阀的油缸部分装有试验活塞，压力油经节流孔进入试验活塞右端腔室，由于试验活塞面积大于油缸活塞面积，因此当试验油压大于某一数值后，在油压力的作用下试验活塞推动油缸活塞、活塞盘、阀杆、阀碟同时向关闭方向移动，行程为h(约20mm)，这一行程不影响机组的正常运行。速关阀.tif2、试验结果：速关阀状况良好P2＜P1，若P2≥P1，则表明速关阀杆有盐垢或油垢沉积，导致阀杆增加了额外阻力，致使速关阀动作不正常。其中P1为需用试验压力；P2为试验活塞开始移动时的试验油压；根据公式：P1=A+B（P4－0.1）（单位MPa）其中A、B是与规格有关的特性值，能够查到。（A=0.1893；B=0.724）其中P4是机组运行时的速关油压值。2309三、速关组件结构及原理简述（3）速关组件实现速关阀的开启原理●首先检查紧急停机电磁阀2222、2223处于带电状态，如不带电则通知控制室送电。●在速关组合件就地同时将手动阀1842、1843逆时针旋转（从上往下看）到位，手动阀1843的P口和B口导通，建立启动油F，在启动油通向速关阀的同时，F也通向2200，并打开组合阀2200（由液相单向阀、充液阀和插装阀组成），压力油通向1842，此时手动阀1842的P口与B口导通，此时插装阀DG16仍处于关闭状态，切断了压力油P与E2通道。三、速关组件结构及原理简述（3）速关组件实现速关阀的开启原理当启动油压F达到≥0.6Mpa以上时，先让旋转手动阀1842复位，即1842的P-A，B-T为通路，插装阀DG16开启，建立速关油E2，当速关油压≥0.6Mpa时，1843复位，即P油口阻断，B-T为通路，于是启动油开始回油，因为1843回油口装有节流孔板和可调节流针阀，启动油回油缓慢，并可调整，以控制速关阀开启速度，此时速关阀徐徐打开。在1843复位后，P油口阻断，通往2200的压力油被速关油取代控制2200中的充液阀，使插装阀保持常开状态。注意：在机组运行中，一旦速关油压降低，则充液阀回油口关闭，相应插装阀关闭，切断P-E2通路，致使速关阀关闭，机组停机。三、速关组件结构及原理简述3、速关组件中的电液转化器电液转换器1742不属于速关组件的功能元件，它主要是利用速关组件的油路（即：速关油通往电液转换器的二次油）集装在速关组件中。电液转换器的作用：把电子调节器（505）发出的4~20mA的电流信号，转换为相应的二次油压力（0.15~0.45MPa），从而使油动机作出反应，改变汽轮机运行状况。三、速关组件结构及原理简述（4）速关组件的遥控及手动停机1、遥控停机：停机电磁阀2222、2223分别用于汽轮机的遥控停机，右图所示的电磁阀为不带电状态，正常运行或启动开车时为带电状态。启动或正常运行时，2222和2223为压力油的通路，此时电磁阀的P-B为通路，插装阀DG40在压力油的作用下关闭，当2222或2223的一只失电，即电磁阀的B-T通路打开，DG40上腔与回油口接通，于是DG40开启，速关油迅速泄放，速关阀关闭，实现停机。2、手动停机：手动停机阀2250，用于汽轮机的手动停机，操作时将2250前方的一块红色护板向操作侧翻下，拉动手柄，结果与电磁阀失电一样，使汽轮机停机。•1、速关阀的结构：四、速关阀的结构及原理简述（1）作用：速关阀也称主汽门，它是主蒸汽管路与汽轮机之间的主要关闭机构，在紧急状态下能立即隔断汽轮机的进汽，使机组快速停机。（2）结构组成：主要由阀体和油缸两部分组成。具体结构如下图：速关阀.tif•2、速关阀开启与关闭原理：开启：启动油F通至活塞右端，活塞在油压作用下克服弹簧力被压向活塞盘，使活塞与活塞盘的密封面相接触，之后速关油E通入活塞盘左侧，随着活塞盘后速关油压的建立，启动油开始有控制的泄放，于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下，持续向右移动直至被试验活塞限位，由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起，所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启。关闭：速关阀的关闭由保安系统操纵，如果保安系统中任何一个环节发生速关动作，都会使速关油失压，在弹簧力作用下，活塞与活塞盘脱开，活塞盘左侧的速关油从回油口排出，活塞盘连同阀杆、阀碟即刻被推至关闭位置。五、油动机的结构及原理简述•1、油动机的结构：（1）作用原理：油动机是调节汽阀的执行机构，它通过电液转换器把电子调节器输送的4--20mA电信号转换为0.15--0.45Mpa的二次油，并通过单向节流阀由内部管路传给错油门。错油门将二次油压与弹簧设定值比较后，使错油门滑阀上行或下行，操纵油缸活塞移位，带动调节汽阀开大或关小，从而调节汽轮机进汽量，达到调整汽轮机运行的目的。（2）结构组成：主要由油缸、错油门、连接体和反馈机构组成。如下图：连接体活塞油缸活塞杆反馈板调节螺栓拉杆杆端关节轴承弯角杠杆调节螺母调节螺钉反馈杠杆错油门•2、错油门的结构及原理：如图•3、调节汽阀的升程与油动机的关系：•（1）根据输入油动机二次油P2变化范围0.15～0.45Mpa，P2与油缸活塞杆行程hz（即油动机升程155mm）的对应关系与反馈板型线有关。反馈板型线有直线和特定曲线两种，在反馈板型线已确定的情况下，P2－hz关系可利用拉杆上的调节螺栓改变反馈板安装角的方法来加以修正。不过要注意，反馈板安装角改变必然改变油动活塞动作的初始值，活塞起始动作时的二次油压值通常是通过调节螺钉来调整。•（2）空分汽机的调节汽阀的调节特性，可根据配套图纸（调节汽阀特性线）来进行校正，配套汽阀的升程hv（70mm），反馈板行程为22mm，阀门0~100%的开度分别对应二次油压0.15~0.45MPa。五、油动机的结构及原理简述六、调节汽阀的结构及作用简述•1、调节汽阀的结构：•（1）作用：调节汽阀的作用是按照控制单元的指令改变进入汽轮机的蒸汽流量，以使机组受控参数（功率或转速、进汽压力、背压等）符合运行要求。•（2）结构组成：主要由调节阀、传动机构和油动机三部分组成。•调节阀包括阀杆、阀梁、阀碟及阀座等。•传动机构由支架和杠杆组成。如图所示ⅠⅡⅢⅣⅤ六、调节汽阀的结构及作用简述•2、调节阀的结构：•结构组成：主要由阀杆、阀梁、阀碟及阀座等组成。如图所示图解：（1）空分汽轮机配置5只如图所示的阀，第5只阀（按开启顺序为第5只，位置在中间）是内旁通调节阀（通过蒸汽室进入转鼓级不通过喷嘴），前4只是喷嘴调节阀。（2）每只阀的开启顺序由空行程h或阀门衬套决定，空分汽轮机的第1只阀的h=2。注意：油动机活塞杆与传动机构杠杆连接时必须满足如下要求：油动机活塞在0行程（上死点）位置时，阀梁与阀碟脱离接触且最小间距为2mm，如图所示，以避免阀杆受压弯曲。h为阀的空行程阀梁阀碟阀座调节汽阀的阀门开启次序、阀门升程及流量等参数“调节汽阀特性线！！七、调节系统图原理解读来自安全保护系统40164~20mA电源24601203204去安全保护系统1051至中控蒸汽来自安全保护系统40164~20mA电源24601203204去安全保护系统1051至中控SESESESESESE三取二转速跳闸OVERSPEEDTRIPPROTECH203SI转速控制系统505就地操作系统安全保护系统2222222313301310134000007900715715715715715715727蒸汽蒸汽压力油二次油速关油启动油试验油回油开关油控制信号