哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训

2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训刘先斐2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训1.概述•1.1汽轮发电机组的自调节特性A.汽轮发电机组转子的力矩平衡汽轮发电机组转子的力矩平衡方程：A和B是发电机输出电流的函数。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训B.汽轮发电机组的自平衡自平衡：受内外扰动，汽机不进行调节，力矩可自动平衡。例如：外负荷增大，输出电流增大，阻力矩增大，Md＜Mem+Mf，转速降低，Md增大，Mem+Mf减小，在较低的转速下达新的平衡。问题：转速变化太大。信息：外负荷增大，转速降低；外负荷减小，转速升高。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•1.2调速系统——古典的调节系统A.发电机组对调节的要求能控制机组转速进行并网，并网后能控制机组带任意负荷；外负荷不变，保持功率和转速不变；外负荷变化，可控制机组过渡到新的稳定工况，使输出功率与外负荷适应，转速变化在允许范围内；若发电机跳闸甩负荷，机组能维持空负荷运行；若机组发生故障，迅速切断机组进汽，保证转速不超过允许值。B.调速系统的实现以转速变化为调节信号，通过传动机构带动调节阀改变进汽量。要求功率和转速一一对应，是有差调节。速度变动率=4.5～6%设置同步器改变功率和转速的对应关系，在转速不变时可改变机组功率；在功率不变时可改变机组转速；同时进行调频。C.调速系统的缺点迟缓率较大（0.3～0.5%）;没有抗内扰能力；甩满负荷后机组稳定转速较高。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•1.3再热机组调节的特点A.再热机组的调节特性再热器是巨大的中间容积，造成调节过程功率变化滞后。影响非再热机组的负荷和电网频率波动；甩负荷或事故停机时，严重超速。采用单元制系统，蓄热能力相对减少，调节性能差。B.改善再热机组调节特性的方法加装中压截止阀和中压调节阀，参与调节；采用电液调节系统，减小迟缓率；甩负荷或事故停机时，同步器自动回零，降低转速飞升值；采用差值调节信号，提高抗内扰性能，减小负荷波动；实现机、炉协调控制。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•1.4功频电液调节系统A.功率调节回路的引入引入功率调节回路，实现差值信号调节，提高抗内扰性能；基本框图：调节信号：S=k(n0－n)＋(P0－P)；S＝０，V=常数，L=0，稳定工况；n降低，S0,V增大,L＞0，m增大,P增大，使S减小，S重新=0；n升高，S0,V减小,L＜0，m减小,P减小，使S增大，S重新=0；内扰使P增大，S0,L＜0，m减小,P减小，使S增大，S重新=0；2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训原因：当外负荷增加时，电网阻抗减小，发电机输出电流增大，其电磁阻力矩增大，Md与Mem不平衡，转子产生加速度，Md－Mem＝Idω／dτ机组转速降低。而机组功率测量是测发电机的输出功率，因此功率测量值的变化与转速测量值的变化相反，且先于转速变化，出现“反调”。危害：造成调节迟缓，调节过程电网频率波动增大。解决方案：⑴引入转速微分信号，增强调节信号中转速变化的影响；⑵在测功回路加装延时器，推迟外负荷变化的影响；⑶对测功回路进行校正，削弱功率测量信号的影响；⑷用与汽轮机输出功率有关的信号，作为测功回路调节信号。B.功频调节系统的“反调”2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训C.采用电子调节器为了提高调节系统的灵敏度，采用电子调节器。另外，电子调节器便于调节信号的综合处理和传输。D.执行机构仍采用液压油动机提高油压油动机的体积小，提升力大，故大机组仍采用错油门和油动机作为执行机构。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•1.5汽轮机运行对调节系统性能的要求（1）调节系统应能保证机组启动时平稳升速至3000rpm，并能顺利并网；即在机组启动升速过程中，能手动向调节系统输入信号，控制进汽阀门开度，平稳改变转速；（2）机组并网后，蒸汽参数在允许范围内，调节系统应能使机组在零负荷至满负荷之间任意工况稳定运行；即机组在并网运行时，能手动向调节系统输入信号，任意改变机组功率，维持电网供电频率在允许范围内；（3）在电网频率变化时，调节系统能自动改变机组功率，与外负荷的变化相适应；在电网频率不变时，能维持机组功率不变，具有抗内扰性能；（4）当负荷变化时，调节系统应能保证机组从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况，而不发生较大的和长时间的负荷摆动。（5）当机组甩全负荷时，调节系统应使机组能维持空转（遮断保护不动作）。（6）调节系统中的保护装置，应能在被监控的参数超过规定的极限值时，迅速地自动控制机组减负荷或停机，以保证机组的安全。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训2.高中压缸进汽阀门汽轮机的进汽阀门是汽轮机调速系统中最终控制进汽的重要部件，分为高压主汽门及调节汽门和中压（再热）主汽门及调节汽门。本机组进汽阀门有：—四个主汽阀（高压主汽阀）—四个调节阀（高压调节阀）及整体阀壳—两个中压联合汽阀（中压主汽阀和中压调节阀）中压联合汽阀的主汽阀和调节阀共用一个阀壳和阀座。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•2.1高压主汽调节联合阀哈汽机组高压主汽阀与高压调节汽阀为一体式结构，由耐热合金钢铸件同时制成。主汽阀内部装有精过滤网，实现多层过滤，可有效地避免固粒腐蚀。为了消除汽流不稳定和冲击波引起的阀杆振动，选用了低振动型调节汽阀，提高了调节的可靠性。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训高压主汽阀型式：液压开启，弹簧关闭，非定位球阀；数量：四个；高压主汽阀位于汽轮机调节阀前的主蒸汽管道上，每个主汽阀有一个进汽口和一个连接到调节阀腔室的出汽口。每个主汽阀由液压开启，弹簧关闭，可以快速关闭。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训高压主汽阀2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训高压主汽阀的主要功能是在汽机危急情况下，例如在失去负荷而调节阀失控无法关闭时，迅速关闭汽机进汽，避免引起汽轮机超速，是汽轮机主蒸汽进口前的最后一个截止阀。为了解决高压主汽阀阀碟承受全部压差的条件下不能打开，为此设计了预启阀结构，当预启阀打开时，阀后蒸汽压力逐渐建立。当主阀碟后压力达到阀前压力的15%～20%，这时主汽阀碟就能开启了（只有在调节阀被完全关闭时，才允许打开主汽阀）。高压主汽阀的阀座与阀碟的球型密封表面堆焊有一圈司太立合金，提高耐磨性，以保证接触面的紧密配合，阀碟的圆盘式结构可使主汽阀快速关闭。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训高压调节汽阀型式：液压开启，弹簧关闭，定位球阀；数量：四个；开启方法：联合调节。每一个阀门都设计有直径为大阀四分之一的预启阀，预启阀的直径小到足以在初始蒸汽为全压力的情况下被提起，预启阀碟先于大阀碟提升，汽流可以通过大阀碟与阀碟套筒之间的间隙流向阀后，这样降低了开启大阀的提升力。所有调节阀的控制方式可由全周进汽（节流调节）切换到部分进汽（喷嘴调节），即可进行“组合调节”。阀座与阀碟的球型密封表面堆焊有一圈司太立合金，提高耐磨性，以保证接触面的紧密配合，阀碟的圆盘式结构可使主汽阀快速关闭。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训四个调节阀成一条线安装于共同的阀室之上，蒸汽从主汽阀流向调节阀，主汽阀壳和调节阀壳焊接为一个整体，布置在机头侧运行平台下。每个调节阀通过一根高压主汽管与高压缸进口相连，阀门分别由各自的油动机控制。高压主汽阀与调节阀2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•2.2中压联合汽阀型式：中压主汽阀和中压调节阀在同一阀壳内；数量：两个。A）中压主汽阀型式：液压开启，弹簧关闭；数量：两个；B）中压调节阀型式：液压开启，弹簧关闭；数量：两个；中压阀门阀壳采用12%Cr铸钢，阀盖采用9%Cr锻钢，阀杆采用镍铬铁耐热钢（氮化），衬套采用9%Cr锻钢（司太立合金）。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训汽轮机前的两根再热热段管道上分别设置有一个中压联合汽阀。联合汽阀实际上是两个阀，中压主汽阀和中压调节阀合并在一个阀壳内，中压主汽阀是球型阀，而中压调节阀为套阀，两者共用一个阀座，虽然它们利用一个共同的阀壳，但这两个阀的功能不同，有各自独立的操作控制装置。中压主汽阀只提供危急遮断功能。中压调节阀的基本功能是中压缸启动时调节控制汽轮机的转速，同时它也具有驱使危急遮断系统遮断的功能。这种结构设计在不影响阀门功能的情况下可以尽量简化中压联合汽阀的结构。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训中压联合汽阀2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训中压主汽阀和中压调节阀均为液压开启，弹簧关闭。蒸汽从锅炉再热器通过再热管道经阀门入口进入中压阀壳再经过滤网、开启的中压调节阀和中压主汽阀，通过与汽缸直接相连的两根弯管进入汽轮机。中压联合阀的进汽口是直接与再热管焊接的，阀的出口与汽缸下半的弯管焊接。联合汽阀安装布置尽可能靠近汽轮机，把中压联合汽阀与汽缸之间的蒸汽容积限制在最小，这样就可以有效的限制在危急条件下残余的中间再热容积引起的汽轮机超速。阀座与阀碟的球型密封表面堆焊有一圈司太立合金，提高耐磨性，以保证接触面的紧密配合，阀碟的圆盘式结构可使主汽阀快速关闭。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训3.DEH调节系统1000MW超超临界汽轮机采用数字电液调节系统（DigitalElectro-HydraulicControlSystem）简称DEH，它将固体电子器件（数字计算机系统）与液压执行机构的优点结合起来，使汽轮机调节系统执行机构（油动机）的尺寸大大缩小，能够解决日趋复杂的汽轮机控制问题。DEH调节系统的特点:A.抗干扰，稳定性好，灵敏度高，便于信号综合与传递；B.组态灵活，功能齐全——转速调节、负荷控制、控制方式多样；C.采用冗余配置，系统自检和诊断，可靠性高，无扰切换；D.易于测试、维修和调整。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•3.1DEH系统的组成DEH系统由数字式控制器、阀门管理器、液压控制组件、进汽阀门和控制油供油系统组成，从功能上可划分为三部分：基本控制（BTC）、汽机自启停（ATC）和保护装置。它与工作站（操作员站和工程师站）、数据采集系统（DAS）、机械测量系统（TSI）、防超速保护（OPC）、跳闸保护系统（ETS）、自动同期装置（AS）相连接，实现对汽轮机的转速和负荷控制及保护，还留有与锅炉燃烧控制系统（BMS）等的通讯接口。它又是分布式控制系统（DCS）的一个子系统，可实现机、炉协调控制（CCS）。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训DEH系统的原理示意图2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训1．工作站工作站是DEH系统的外围设备。2．数字式控制器数字式控制器是DEH系统的核心设备，安装在计算机房的控制柜内。它由三台主计算机和若干个微处理器、单片机组成，通过总线进行连接，完成数据处理、通讯、运算、监测和控制任务。3．液压控制系统液压控制系统是控制进汽阀开度的执行机构，每一个进汽阀都配置一套液压控制系统。根据各进汽阀的作用不同，该系统分为控制（伺服）型和开关型两种。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•3.2DEH系统的控制方式（1）手动方式。（2）操作员自动（OA）方式。（3）程控方式（ATC）。（4）协调控制方式（CCS）。（5）遥控方式。2019年9月16日哈汽1000MW超超临界汽轮机调节培训•3.3DEH系统的主要功能（1）转速自动控制。（2）负荷控制。（3）阀门