汽轮机调节保护及供油系统

汽轮机调节保护及供油系统课题一、汽轮机调节系统的基本原理及组成课题二、调节系统静态特性课题三、调节系统动态特性课题四、中间再热式汽轮机的调节课题五、汽轮机DEH系统课题六、汽轮机保护系统课题七、汽轮机供油系统汽轮机调节系统的基本原理及组成汽轮机调节的任务汽轮机调节系统的基本原理汽轮机调节系统的组成汽轮机的调节系统种类汽轮机调节的任务保证汽轮发电机组能根据用户的需要及时地提供足够的电力。调整汽轮机的转速，使它维持在规定的范围内。作用在转子上的力矩有三个：蒸汽作用在转子上的主力矩Mt、发电机的电磁阻力矩Me、摩擦力矩Mf。汽轮机的调节系统按其调节阀动作时所需能量的供应来源可分为直接调节和间接调节两大类。etMMdtdI(1)转速感受机构。其作用是感受转速的变化，并将其转变为能使调节系统动作的信号，如位移、油压或电压的变化等。转速感受机构通常又称为调速器。(2)传动放大机构：由于转速感应机构产生的信号往往功率太小，不能直接带动执行机构，因此需要把信号放大，然后再传递给执行机构，使其动作.反馈机构：它的作用是使滑阀恢复平衡位置，保持调节系统稳定工作(3)配汽机构：包括传动装置和调节汽门，其作用是接受传动放大机构放大后的信号来使调节汽门的开度发生变化，以改变汽轮机的进汽量。如调节汽门和油动机活塞的连杆。(4)调节对象:对汽轮机调节来说，调节对象就是汽轮发电机组。汽轮机的调节系统种类机械液压调节系统–机械液压调节系统是由杠杆、曲柄等机械机构作信号放大和液压流量控制阀作功率放大–旋转阻尼液压调速系统模拟电液调节系统数字电液控制系统机械液压调节系统高速弹性调速器调速系统模拟电液调节系统模拟电液调节系统是基于模拟电路的连续控制调节系统，它将电子技术与液压控制技术有机地结合在一起检测、运算采用电子元件，执行机构为液压部件，两者中介的核心部件是电液伺服阀(俗称电液转换器)。汽轮机的转速和功率经传感器或变送器转变为电信号，经电子线路放大、运算，然后经模拟电路功率放大作用于电液转换器，产生控制油动机行程的液压信号，经中间放大后使油动机按调节指令动作。调节系统静态特性汽轮机调节系统的输入量为转速n，输出量为功率P。在稳定工况下，汽轮机功率与转速的对应关系，称为汽轮机调节系统的静态特性。调节系统静态特性曲线四方图的绘制速度变动率及其对机组运行的影响迟缓率及其对机组的影响同步器调节系统静态特性曲线四方图的绘制以坐标原点为中心，四个坐标向外发射的方向为正方向。一般规定，转速、功率、油压以增加方向为正；油动机行程以使功率增加方向为正；调速器滑环、压力变换器活塞、碟阀等元件，以转速增加方向的位移为正。四个坐标参数中，转速、功率和油动机行程是固定的，而第二、三象限的横坐标视调速器而异如高速弹性调速器为挡油板位移x，旋转阻尼、径向泵为出口油压p1。返回速度变动率及其对机组运行的影响汽轮机空负荷时所对应的最大转速nmax与额定负荷时所对应的最小转速nmin之差，与额定转速n0的比，称为调节系统的速度变动率或速度不等率，通常用δ表示速度变动率对机组运行的影响–并列运行机组的负荷分配特性–甩负荷时的速度变动–局部速度变动率的影响返回并列运行机组的负荷分配特性对并网运行的机组，当外界负荷变化引起电网频率变动时，各机组的调速系统将根据各自的静态特性，自动增、减负荷，以维持电网的周波。这一过程称为一次调频。速度变动率小的机组，在电网负荷变动时的负荷变动大。速度变动率大的机组，负荷变动百分数小。因此，带尖峰负荷的机组δ应小些，一般选取3％～4％；带基本负荷的机组δ应大些，一般选取4％～6％。．外界负荷增加Δp转速起初都降低ΔnnI号机组增加功率ΔP1Ⅱ号机组增加功率Δp221PPP返回甩负荷时的速度变动一般要求甩负荷后最大飞升转速不大于(1+1．5δ)n。，并要求危急遮断器不动作，因此δ应小于6％，以保证机组突然甩负荷时，超速保护装置不致于动作。返回局部速度变动率的影响所谓局部速度变动率，是指静态特性线上任意一点的斜率，用百分数表示，称为该点的局部速度变动率。为保证机组运行稳定，要求局部速度变动率不小于2.5％。返回迟缓率及其对机组的影响在调速器工作范围内，同一功率下可能的最大转速变动量与额定转速之比，称为调节系统的迟缓率(或不灵敏度)，用ε表示，即迟缓对机组运行的影响迟缓率大，从汽轮机转速变化到调节阀动作的时间间隔长，造成机组不能及时适应外界负荷的变化。(1)孤立运行时的转速摆动–机组孤立运行时，机组功率始终与外界负荷相平衡，迟缓的影响反映在转速上，表现为转速在迟缓区内任意摆动。（2）并列运行时的负荷晃动–机组并列运行时转速由电网频率决定，迟缓的影响反映在功率上，表现为功率在迟缓区内发生晃动(漂移)，机组并网运行时，负荷飘移的大小与迟缓率成正比，与速度变动率成正比。%1000nn返回同步器同步器的作用1、汽轮机在孤立运行时，利用同步器可以调整机组的转速，保证机组在任何负荷下转速稳定，即保持供电频率不变。2、汽轮机在并列运行时，利用同步器可以将负荷在各机组之间重新分配，而机组的转速仍保持不变(均对应电网频率的转速)。第一类同步器第二类同步器同步器的调节范围返回第一类同步器：通过平移转速感受特性线，即将第Ⅱ象限中的转速感受特性线上、下平移第二类同步器：平移中间传递放大特性线来实现，即将第Ⅲ象限中的传递特性线左右平移返回调节系统动态特性当调节系统受到扰动后，从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的动态过程中的特性，称为调节系统的动态特性。调节系统的动态特性品质优劣，主要根据下面三项指标来评价，即稳定性、超调量和过渡过程时间。稳定性当运行机组在受到干扰而离开平衡状态后，经过调节系统调整能够回到新的或原来的平衡状态，则认为调节系统是动态稳定的。返回超调量在转速过度过程中，最高转速与最后稳定转速之差，称为转速超调量。返回中间再热式汽轮机的调节采用中间再热给汽轮机带来的问题–采用单元制的影响再热器保护锅炉和汽轮机的负荷配合问题锅炉的热惯性问题–低压缸功率滞后当外界负荷增加，汽轮机转速降低，调节系统将调节阀开大。中间再热机组存在着流量和功率的变化滞后于调节阀开度变化的现象。目前解决这一问题的措施，主要是采用高压调节阀过调的办法。调节系统中，使高压缸过调的装置称为校正器。–甩负荷性能恶化设置中压调节阀加速器（或称微分器）改善中间再热式汽轮机调节性能措施改善中间再热式汽轮机调节性能措施单元机组的调节方式–目前有炉跟机、机跟炉、机炉协调控制方式设置旁路系统。–当锅炉的蒸汽量大于汽轮机的耗汽量时，其多余的蒸汽通过旁路排入凝汽器，以达到协调机炉负荷、保护再热器、回收工质以及消除噪声的目的。设置中压主汽门及中压调节汽门。采用加速器装置，甩负荷时将调节汽门以最快的速度关闭，使转速飞升达最小。采用高压缸调节汽门动态过调法解决功率变化滞延。中间再热数字电液控制系统(DigitalElectro-HydraulicControlSystem，简称DEH)是以计算机替代模拟电液调节系统中控制运算的模拟电路，发挥的优势，将汽轮机运行的状态监测、控制调节和保护融为一体。液压系统采用高压抗燃油(三芳基磷酸脂)后，简化了液压控制回路，提高了油动机的推动力。DEH调节系统是当前汽轮机调节系统的最新发展，它集中了两大最新成果：固体电子新技术——数字计算机系统；液压新技术——高压抗燃油系统DEH调节系统原理框图该系统的调节规律是PI(比例、积分)调节，而且是多回路串级调节系统。DEH调节系统的基本控制原理(1）串级PI调节方式，该方式是最基本的运行方式，此时，系统具有调节级汽室压力、发电机功率和转速3种反馈，PI2为内回路，PIl为外回路。(2）单级PIl调节方式，该情况相当于K2倒向旁路，系统只有发电机功率和转速反馈，调节级汽室压力信号被切除。(3）单级PI2调节方式，该情况相当于Kl倒向旁路，系统只有调节级汽室压力和转速反馈，发电机功率信号被切除。DEH调节系统组成按系统的硬件组成可分为:电子控制器、操作系统、执行机构、保护系统和供油系统可分为数字与液压两大部分：–在DEH调节系统中，通过计算机来处理、比较、综合和运算后的数字量，经D／A转换成模拟量，再与执行机构来的位移反馈讯号进行比较，其输出经功率放大器放大后去控制电液伺服阀(电液转换器)，把电讯号转换成液压讯号；该讯号再经错油门和油动机进行末级放大，最后去控制各主汽门和调节汽阀。–功率放大器以前的部分称为数字部分，而把电液转换器及其以后的部分称为液压部分——EH系统。135MW汽轮机DEH控制器和液压控制系统DEH调节系统主要功能DEH调节系统具有自动调节、程序控制、监视、保护等方面的功能DEH—Ⅲ调节系统总体功能概括为四个方面：–DEH调节系统的运行方式选择；–汽轮机的自动调节；–汽轮机的监控–汽轮机的超速保护。DEH调节系统的运行方式DEH调节系统为使用者设置了四种运行方式可供选择，它们为：二级手动一级手动操作员自动自动透平控制(ATC)相邻两种运行方式都可相互切换，且可做到无扰切换。汽轮机的负荷自动调节功能汽轮机的负荷自动调节有两种情况。冷态启动时，机组并网带初负荷（5％额定负荷）后，负荷由高压调节汽阀进行控制；热态启动时，在机组负荷未达到35％额定负荷以前，由高、中压调节汽阀控制，以后，中压调节汽阀全开，负荷只由高压调节汽阀进行控制。汽轮机启停运行监控系统的功能监控系统在机组启停和运行中，对机组和DEH装置两部分的运行状态均进行监控，其内容包括操作状态按钮指示、状态指示和CRT画面。其中对DEH装置监控的内容包括重要通道、电源、内部程序运行情况等；CRT画面包括机组和系统的重要参数、运行曲线、变化趋势和故障显示等。汽轮机超速保护系统的功能(1)甩全负荷超速保护–机组运行中若发生油开关跳闸，迅速关闭调节汽阀，在延迟一段时间后，如不出现升速，再开调节汽阀使机组保持空负荷运行。(2)抛负荷保护–当电网发生瞬间短路或某一相发生接地等故障，引起发电机功率突降时，为了维持电网的稳定性，保护系统将迅速地把中压调门关闭一下，然后再开启，以维持机组的正常运行。(3)超速保护–该保护有103％(OPC)和110％(电超速)保护两种。OPC是指当汽轮机转速超过3090r／min时，迅速将高调门和中调门同时关闭数秒钟；电超速保护是指汽轮机转速超过3300r／min时，将所有汽门同时关闭，进行紧急停机，与此同时，旁路系统也将协同动作，以保证再热器的冷却并减少工质损失。电液调节系统组成电液调节系统主要由四个部分组成：–电子调节装置、阀位控制装置（电液伺服装置）、配汽机构、调节对象。在DEH中，电子调节装置中的各电子调节器采用数字量传送信号，在输入、输出接口处采用必要的模／数转换器和数／模转换器。与液压调节系统相比，电液调节系统主要是用电子调节装置替代了转速调节机构，其次是用电液伺服装置替代了液压伺服装置。电子调节装置1转速测量元件：主要由磁阻发信器与频率（转速）变送器组成2、功率测量元件该半导体薄片被称为霍尔元件。当霍尔元件用于测量发电机功率时，将发电机出线电压经电压互感器转换成电流1。另将发电机电流经电流互感器后，接至励磁绕阻上，产生磁场B。电动势vH的幅值正比于电流和磁场强度的乘积，也就是正比于发电机电流和电压的乘积，即阀位控制装置阀位控制装置也被称作电液伺服装置，它主要由阀位控制器、电液转换器、油动机及阀位反馈测量元件等组成。电液转换器是将电调装置发来的电信号控制指令转换为液压信号的转换、放大部件，它是电液调节系统中的一个关键部件油动机用作调节信号的最后一级放大，油动机活塞位移用来控制调节汽阀的开度，要求输出功率大。油动机的基本原理油动机是一个典型的反馈控制位置随动系统，主要由错油门、油动机活塞(或称油缸)及反馈机构等组成错油门起着控制进、出油动机活塞腔室的流量或活塞运动