汽轮机控制系统简介2.22

上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant汽轮机控制系统简介上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant•汽轮机概述上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant汽轮机是利用蒸汽热能来做功的旋转式原动机工作原理：蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶轮旋转（蒸汽的动能转变成转子的旋转机械能）。拖动发电机旋转-发电。拖动其它机械-风机、给水泵、压缩机上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant汽轮机主要部件•阀门-主汽门，调节汽阀•通流部分-汽缸，转子•轴承•辅助系统•监控系统上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant汽轮机辅助系统•润滑油系统•疏水系统•轴封系统•抽汽系统•盘车系统•低压缸喷水•高排逆止门•高排通风阀上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant汽轮机分类按汽轮机的热力特性分凝汽式汽轮机、调整抽汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽背式汽轮机、及中间再热式汽轮机按汽轮机的用途分电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机按进汽压力分低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、亚临界汽轮机、超临界汽轮机、超临界汽轮机按冷却方式分水冷汽轮机、空冷汽轮机上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant转速不等率pnnmaxnmin100100minmaxonnn转速不等率是衡量调节系统品质的一个重要指标，它反应了汽轮机由于负荷变化所引起转速变化的大小：转速不等越大，反映在静态特性上越陡；反之静态特性曲线越平。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant△n△p1△p2一次调频当外界负荷发生变化时，将使电网频率发生变化，从而引起电网中各机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率地改变。转速不等率越大、机组的额定功率越小，分配给该机组地变化负荷量就越小；反之则越大。因此带基本负荷的机组其转速不等率应选大一些，使电网频率变化时负荷变化较小，即减少参加一次调频作用。而带尖峰负荷的调频机组，转速不等率应选小一些调频能力更强。转速不等率一般为3-6%，常用5%。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant迟缓率△n100100onn由于调节部套间的间隙、摩擦力等原因引起的机组在加减转速和负荷时存在不灵敏区，不灵敏区的转速差和额定转速之比为调节系统的迟缓率。迟缓率对汽轮机的正常运行是十分不利的，因为它延长了汽轮机从负荷发生变化到调节阀开始动作的时间，造成汽轮机不能及时适应外界负荷的变化，使调节系统不稳定。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant单机运行机组在并网前或单机运行时，其功率由外界决定，因而测功回路不起作用，功频调节变成单一的频率调节。此时机组的转速信号和转速给定送入PID校正单元进行运算放大，输出一控制信号再经电液转换器控制油动机的动作，改变进汽量。从而改变机组的转速。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant并网运行机组并入电网后，频率由电网决定，一般认为电网频率是稳定不变的，功频调节实际成为单一的功率调节。汽轮机的实发功率功率给定信号在PID校正单元内比较，综合后，输出控制信号，再经电液转换器去控制油动机动作，改变机组负荷。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant中间再热汽轮机系统图上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant启动方式高压缸启动高中压联合启动中压缸启动上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant高压缸启动启动时，旁路切除，高压缸冲转，中调门全开。主蒸汽从高调门进入高压缸，做功后经高排逆止门进入再热汽加热，再进入中低压缸做功。暖机时间较长，汽水损失较大。因启动初期不进汽，冷段逆止门未打开的情况下，有摩擦鼓风损失，造成高压转子加温，高差增加，控制不好对启动不利。适用于亚临界机组汽包炉。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant启动过程机组挂闸，建立安全油压。高压主汽门关闭，中压主汽门，高中压调门全开。高压主汽门打开控制机组转速到2900r/min。高压调门关闭，至转速下降到2870r/min保持，主汽门全开，完成主汽门-调门阀切换。高调门开启控制机组至3000r/min，并网带负荷。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant高中压联合启动启动时高中压调门同时控制汽轮机转速，高旁控制主蒸汽压力，低旁控制再热汽压力。高排逆止门关闭，高压缸排汽通过高排通风阀进凝汽器。在机组并网后，通风阀关闭，高排压力超过再热汽压力后将高排逆止门打开。适用于超临界机组直流炉，再热器不允许干烧。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant启动过程机组挂闸，建立安全油压。高压主汽门关闭，高压调门全开。中压主汽门全开，中压调门全关。中调门打开控制转速至600r/min,保持并记忆开度。高压主汽门和中压调门打开控制机组转速到2900r/min，中调门维持。主汽门升速至2950r/min。高调门关闭，至转速下降到2920r/min保持，主汽门全开，完成主汽门-调门阀切换。调门开启控制机组至3000r/min，并网带负荷。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant中压缸启动启动时,高压缸关闭。中调门开启控制机组转速。高排逆止门关闭，高排通风阀打开将高压缸抽真空以防高压末级叶片鼓风发热。在机组并网并带一定的负荷后，再开启高压缸。启动前需对高压缸进行预暖。适用于带旁路启动。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant控制/保护系统功能•启动阶段，控制汽轮机组的转速•并网后，控制机组的功率或主蒸汽压力•监视汽轮机组运行的参数•当主要的参数超过运行限制值，发出停机信号，使机组迅速停机。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant发展过程•第一阶段机械液压调节•第二阶段：60年代模拟电调•第三阶段：80年代引进西屋技术，数字电液调节•第四阶段：2005年引进西门子技术上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant液压调节通过安装在汽轮机轴上的旋转阻尼，产生与汽轮机转速的平方成正比的一次油压，经过放大器放大后形成二次油压，送到控制阀门开度的油动机，从而控制汽轮机的进汽量。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant数字电液控制系统将汽轮机组的运行参数，如转速、功率、主蒸汽压力、阀门开度、并网信号等送到数字计算机，通过人机接口接受运行人员的指令，经过处理计算，输出电流信号到电液转换器，电液转换器控制液压油动机的开度，从而控制汽轮机的进汽量。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant控制系统内容EH：液压控制系统DEH：电子控制系统ETS：保护系统危急TSI：监测仪表上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantEH系统低压透平油系统油动机控制油采用润滑油，油源和润滑油系统供用。压力1-2MPa，采用力矩马达或DDV阀，结构简单，成本低，维护方便，多用于小机组。高压抗燃油系统油动机控制油采用高压抗燃油，压力14-16MPa，需一套独立的供油系统。采用电液转换器。系统复杂，控制精度高，反应灵敏，广泛采用。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantEH油动机原理伺服阀伺服放大器伺服阀伺服放大器调节汽阀油动机(4)危急遮断(AST)油母管再热调节汽阀油动机(2)TV主汽门油动机(2)TV33伺服阀解调器蓄能器(2×2)无压力回油2无压力回油1高压油有压力回油20再热主汽门油动机(2)解调器RSV蒸汽油动遮断阀DEH阀位信号危急遮断控制块机械超速及手动遮断油总管DEH阀位信号IV20超速保护(OPC)油母管低EH油压试验块空气引导阀至逆止阀空气进排大气隔膜阀上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant调节型油动机工作原理上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant电液转换器力矩马达将电流信号转变为挡板的旋转机械运动；喷嘴－档板作一级液压放大，由挡板两侧的泄油间隙控制滑阀两端腔室的油压，进而控制滑阀的位移，即控制滑阀油口的开度，也即控制通过滑阀油口的流量。反馈弹簧管的弹性力与滑阀两端所受的轴向液压力相平衡，从而在线圈电流与滑阀油口间建立起伺服控制关系。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant开关型油动机工作原理上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantAST/OPC电磁阀自动停机遮断油AST高压安全油，接受ETS指令，控制高压主汽门/再热主汽门油动机带电工作，失电停机，四只电磁阀，串并联布置超速保护控制油OPC103%超速保护，接受DEH指令，控制高压调门/再热调门油动机。两只电磁阀，冗余配置。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant自动停机1自动停机2AST20-2AST20-4S20-2OPCOPC6320-1OPCSSAST20-3ASP63-1ASP63-2SS20-1ASTSAST/OPC原理OPC油AST油压力油回油上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantAST/OPC电磁阀块上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant机械超速保护上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantEH供油系统EH供油系统的主要功能是为执行机构提供所需的液压动力，同时保持液压油的正常理化特性。它由如下几部分组成：•EH油箱•油泵-电机组件•控制块组件•蓄能器•磁性过滤器•冷却系统•抗燃油再生过滤系统•压力开关、温度开关、EH油箱加热器等•抗燃油上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantDEH系统上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlantDEH组成DEH是汽轮机控制系统的核心，由控制柜(包含分散控制单元DPU、通讯模件、I/O模件、阀位控制模件、电源模件等)、人机接口（操作员站、工程师站）及网络系统等组成，完成对现场信号的采集，接受运行人员的指令，通过相应的控制回路运算、逻辑功能运算，将控制指令送到相关设备。上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant控制机柜控制机柜包括处理器，输入输出（I/O）模件，电源，阀位控制卡，接线端子等•处理器：运算，处理•I/O模件：将模拟量信号，开关量信号转换成数字信号。AI/AO、DI/DO、PI、TC、TRD•阀位控制卡：将计算的阀位指令信号转换成电液转换器能接受的电流信号•电源：提供处理器及模件所需要的电源上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心ShanghaiTurbinePlant•工程师站：软件硬件组态，修改，维护•操作员站：操作，监视•网络：将系统联成一个整