杭汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)及調(diào)整.doc

汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)及調(diào)整摘 要：介紹了杭州汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)西門子技術(shù)生產(chǎn)的抽汽凝汽式汽輪機(jī)，該機(jī)采用日本西儀橫河電機(jī)公司提供的XL分散控制系統(tǒng)。該機(jī)調(diào)速系統(tǒng)多采用模塊方式，將各電磁閥、電液轉(zhuǎn)換器、試驗(yàn)裝置等集于一體，系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了。同時(shí)速關(guān)油、啟動(dòng)油、二次油等油管路上大量采用節(jié)流孔板、可調(diào)式節(jié)流閥等使系統(tǒng)減少震蕩，更趨于穩(wěn)定。消除了以往小汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)存在的調(diào)速機(jī)構(gòu)卡澀、遲緩率高、變動(dòng)負(fù)荷時(shí)波動(dòng)大、停降負(fù)荷不及時(shí)、油系統(tǒng)泄漏等問題。我公司1汽輪機(jī)是杭州汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)西門子技術(shù)生產(chǎn)的，它的調(diào)速系統(tǒng)與國(guó)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)有很大不同，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下，以利于互相促進(jìn)、借鑒。一、調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)概述u 調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油調(diào)節(jié)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)供油由主油泵提供，該油泵由汽輪機(jī)主軸直接驅(qū)動(dòng)，另備有輔助油泵供啟動(dòng)、停機(jī)和故障狀態(tài)時(shí)使用。u 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)主要有SR型調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速發(fā)送器、油動(dòng)機(jī)和調(diào)節(jié)汽閥、調(diào)節(jié)隔板組成。調(diào)節(jié)器主要部件是：壓力變送器、給定值調(diào)節(jié)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及放大器。u 轉(zhuǎn)速發(fā)送器轉(zhuǎn)速發(fā)送器由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)，它產(chǎn)生一個(gè)與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速平方成正比例的一次油壓，該油壓不受供油變化波動(dòng)的影響，一次油輸給壓力變送器。u 壓力變送器壓力變送器將一次油壓轉(zhuǎn)換成比例力，在比例杠桿上，比例力與給定值彈簧力是平衡的，如果平衡破壞就立即引起比例杠桿位置變化，同時(shí)帶動(dòng)放大器隨活塞位移改變。u 放大器放大器隨動(dòng)活塞位移改變引起二次油壓變化，放大器有兩個(gè)通道的二次油輸出，通過油動(dòng)機(jī)作用，一個(gè)操縱高壓調(diào)節(jié)汽閥，另一個(gè)操縱低壓調(diào)節(jié)隔板，放大器供油是壓力油經(jīng)過高精度濾油器單獨(dú)提供的。u 油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)通過杠桿來操縱汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥和低壓調(diào)節(jié)隔板，放大器來的二次油經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入油動(dòng)機(jī)，機(jī)械反饋系統(tǒng)保證了二次油壓和閥升程之間的線性關(guān)系。u 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高直接導(dǎo)致了一次油壓升高，比例杠桿根據(jù)一次油壓升高量向上相應(yīng)移動(dòng)，這種移動(dòng)在放大器輸出端引起二次油壓下降，高壓調(diào)節(jié)汽閥和低壓調(diào)節(jié)隔板因二次油壓下降而關(guān)小，由此汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，并達(dá)到新的平衡狀態(tài)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，調(diào)節(jié)過程則相反。u 啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)系統(tǒng)由啟動(dòng)裝置和速關(guān)閥組成，它和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)緊密連接，啟動(dòng)裝置借助速關(guān)油開高速關(guān)閥。同時(shí)它也限制放大器輸出，以保證任何情況下，在速關(guān)閥開啟過程中調(diào)節(jié)汽閥不得開啟。u 抽汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)抽汽壓力調(diào)節(jié)器隸屬于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器（PC）按抽汽量要求輸出相應(yīng)電信號(hào)給電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程輸出與信號(hào)壓力成正比例，通過放大器杠桿作用，在電信號(hào)變化時(shí)，導(dǎo)致兩路二次油壓按相反方向變化，這時(shí)高壓調(diào)節(jié)汽閥和低壓調(diào)節(jié)隔板開度按規(guī)定比例反方向改變，在抽汽量增加時(shí)，高壓閥開大低壓隔板關(guān)小，以保證抽汽量變化時(shí)，汽輪機(jī)功率基本保持不變。同樣，在抽汽量減小時(shí)，過程則相反。上述調(diào)節(jié)過程也可以用手操作來完成。u 保護(hù)裝置保護(hù)裝置是調(diào)節(jié)油系統(tǒng)中的另一重要組成部分。危急遮斷油門是和危急遮斷器及軸向位移遮斷器汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的凸肩組合在一起。危急遮斷油門與用于遙控快速關(guān)閉的電磁閥之間用油路相連。另一電磁閥用于甩負(fù)荷不停機(jī)保護(hù)。它與液壓給定值繼動(dòng)器相匹配，當(dāng)抽汽調(diào)節(jié)器投入運(yùn)行而汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列信號(hào)觸以電磁閥動(dòng)作，從而控制液壓給定值繼動(dòng)器動(dòng)作，最終使汽輪機(jī)在空負(fù)荷工況運(yùn)轉(zhuǎn)。速關(guān)油路中的下列裝置也屬于保護(hù)裝置：速關(guān)閥抽汽速關(guān)閥和操縱座速關(guān)閥、抽汽速關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥的開啟都是靠速關(guān)油起作用，一旦速關(guān)油降低到一定數(shù)值以下時(shí)，這些閥門立即關(guān)閉。壓力控制器，調(diào)節(jié)彈簧使速關(guān)油高于0。35MPa時(shí)，接通去放大器的高壓油，低于0。35MPa時(shí)，切斷去放大器的高壓油。二、調(diào)節(jié)隔板u 功能通過開啟和遮斷調(diào)節(jié)隔板中轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與隔板體之間的窗口開度，可以控制進(jìn)入低壓缸蒸汽流量，在此保持抽汽量改變時(shí)抽汽壓力不變。窗口全部遮斷時(shí)抽汽量達(dá)到最大值。u 工作方式汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，旋轉(zhuǎn)隔板窗口處于全關(guān)位置。投入運(yùn)行時(shí)，調(diào)速器發(fā)出的控制脈沖使油動(dòng)機(jī)操縱杠桿將隔板窗口分組開啟，蒸汽流入低壓缸。蒸汽流量大小按功率要求由調(diào)速器控制。當(dāng)抽汽投運(yùn)后，旋轉(zhuǎn)隔板窗口開度也受調(diào)壓器控制，抽汽量增大，旋轉(zhuǎn)隔板窗口開度減小，反之開度增大。低壓缸冷卻汽流是通過平衡環(huán)與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)之間的環(huán)形間隙進(jìn)入低壓缸的。三、啟動(dòng)裝置u 作用利用啟動(dòng)裝置可開啟速關(guān)閥啟動(dòng)汽輪機(jī)，它是汽輪機(jī)從啟動(dòng)到調(diào)速器投入工作之前這段過程中的操作單元。u 作用原理：?jiǎn)?dòng)松開鎖緊手柄順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，這時(shí)連桿克服彈簧力向下移動(dòng)，當(dāng)連桿的凸肩與滑閥接觸后?；y隨同彈簧亦一起下移，同時(shí)通過比例杠桿使調(diào)速器處于“調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉”的狀態(tài)。在上述情況下，由E1接口引入的速關(guān)油通過接口F作為啟動(dòng)油通到速關(guān)閥活塞前，把活塞壓向活塞盤。當(dāng)接著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)調(diào)節(jié)器時(shí)，由于各彈簧的作用，連桿、滑閥向上移動(dòng)，使E1與通向速關(guān)閥活塞盤后的速關(guān)油油口接通，隨著滑閥的繼續(xù)上移，活塞盤后油壓升高，同時(shí)E1與F之間的通路面積減少進(jìn)而啟動(dòng)油與回油接通，于是在活塞盤和活塞兩側(cè)油壓差作用下，速關(guān)閥便逐漸開啟。節(jié)流螺釘可調(diào)節(jié)啟動(dòng)油經(jīng)回油口的回油量，也就是可調(diào)整速關(guān)閥的開啟速度和時(shí)間。在速關(guān)閥開啟后，由于連桿及與其相連的比例杠桿繼續(xù)上移，使調(diào)速器處于“調(diào)節(jié)汽閥開啟”的狀態(tài)，這時(shí)二次油壓已建立，調(diào)節(jié)汽閥開啟，繼續(xù)操作啟動(dòng)調(diào)節(jié)器使汽輪機(jī)升速直至調(diào)速器動(dòng)作。四、油動(dòng)機(jī)u 作用油動(dòng)機(jī)將由調(diào)速器輸入的二次油信號(hào)轉(zhuǎn)換成油缸活塞的行程，并通過杠桿系統(tǒng)操縱調(diào)節(jié)汽閥的開度，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量與所要求的流量或功率相適應(yīng)。油動(dòng)機(jī)的錯(cuò)油門從二次油路中得到信號(hào)，并控制作為動(dòng)力的壓力油進(jìn)入油缸活塞的上腔或下腔。u 結(jié)構(gòu)油動(dòng)機(jī)主要由錯(cuò)油門、連接體、油缸和反饋系統(tǒng)組成。雙作用油動(dòng)機(jī)由油缸體、活塞、活塞桿及密封件組成，活塞桿上裝有反饋導(dǎo)板及與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相接的關(guān)節(jié)軸承。斷流式錯(cuò)油門的滑閥和套筒裝在其殼體中，錯(cuò)油門滑閥的上端是轉(zhuǎn)動(dòng)盤，轉(zhuǎn)動(dòng)盤與彈簧座之間裝有推力球軸承，彈簧的作用力取決與調(diào)節(jié)螺栓杠桿的位置u 作用原理二次油壓的變化使錯(cuò)油門滑閥產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)二次油壓升高時(shí)，滑閥上移，由接口通入的壓力油進(jìn)入油缸活塞上腔，而下腔與回油口相通，于是活塞向下移動(dòng)，并通過調(diào)節(jié)汽閥杠桿系統(tǒng)使調(diào)閥開度增大。與此同時(shí)，反饋導(dǎo)板、彎角杠桿將活塞的運(yùn)動(dòng)傳遞給杠桿，杠桿便產(chǎn)生與滑閥反向的運(yùn)動(dòng)使反饋彈簧力增加，于是錯(cuò)油門滑閥返回到中間位置。通過活塞桿上調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整反饋導(dǎo)板的斜度可改變二次油壓與活塞桿行程之間的比例關(guān)系。反饋系統(tǒng)的作用是使油動(dòng)機(jī)的動(dòng)作過程穩(wěn)定，它通過彎角杠桿、杠桿、活塞桿及錯(cuò)油門滑閥構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)。彎角杠桿一端的滾針軸承頂在反饋導(dǎo)板上，另一端和受彈簧作用的杠桿、調(diào)節(jié)螺栓連接。u 錯(cuò)油門滑閥的旋轉(zhuǎn)與振動(dòng)：壓力油從接口進(jìn)入錯(cuò)油門，并經(jīng)其殼體內(nèi)的通道進(jìn)入滑閥中心，而后從轉(zhuǎn)動(dòng)盤中的徑向、切向孔噴出。由于壓力油從轉(zhuǎn)動(dòng)盤的切線方向連續(xù)噴出，所以使錯(cuò)油門滑閥產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過螺釘調(diào)節(jié)噴油量的大小可改變滑閥的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，這一頻率可用專門測(cè)量?jī)x表在螺栓套中測(cè)出。為提高油動(dòng)機(jī)動(dòng)作的靈敏度，在錯(cuò)油門滑閥旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也使其產(chǎn)生振動(dòng)，后者是通過在滑閥下部的一只小孔來實(shí)現(xiàn)的?；y每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈該孔便與回油孔接通一次，這時(shí)就有一部分二次油排出，于是引起二次油壓下降并導(dǎo)致滑閥下降，當(dāng)滑閥繼續(xù)旋轉(zhuǎn)小孔被封閉時(shí)，則滑閥又上移。因此隨著滑閥的旋轉(zhuǎn)，滑閥一直重復(fù)上述動(dòng)作。這樣，就有微量壓力油反復(fù)進(jìn)入油缸活塞上腔或下腔，使活塞及調(diào)節(jié)汽閥閥桿出現(xiàn)微幅振動(dòng)，從而使油動(dòng)機(jī)對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)的響應(yīng)不會(huì)遲緩。錯(cuò)油門滑閥的振幅可由螺釘來調(diào)節(jié)。五、抽汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)u 功能調(diào)壓器使抽汽壓力按其特性線維持不變。調(diào)壓器是隸屬與調(diào)速器的外控設(shè)備。壓力變送器作為測(cè)量值變送單元，將抽汽壓力變換為相應(yīng)的電量，并傳送給接在它后面的電動(dòng)調(diào)節(jié)器，后者產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號(hào)并進(jìn)行放大。u 作用原理電動(dòng)調(diào)節(jié)器根據(jù)調(diào)節(jié)偏差（抽汽壓力給定值與測(cè)量值的偏差），輸出調(diào)節(jié)信號(hào)觸發(fā)伺服電機(jī)控制器動(dòng)作，而伺服電機(jī)按控制器的信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及杠桿系統(tǒng)改變了放大器中高壓隨動(dòng)活塞彈簧的作用力，從而引起二次油壓的改變，相應(yīng)使高壓調(diào)節(jié)汽閥開度增大或減少，但這時(shí)低壓蒸汽流量并不改變。當(dāng)由于管網(wǎng)所需汽量減少時(shí)，引起抽汽管道中壓力升高，于是高壓隨動(dòng)活塞彈簧放松，對(duì)應(yīng)于這一變化，高壓調(diào)節(jié)汽閥向“關(guān)”的方向動(dòng)作，直至蒸汽流量與蒸汽需要量相適應(yīng)為止。抽汽壓力降低時(shí)，調(diào)節(jié)過程與上述相反。六、液壓給定值繼動(dòng)器u 作用調(diào)速器靜態(tài)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)率偏大（對(duì)高壓缸調(diào)節(jié)汽閥升程而言）的情況下，當(dāng)汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)，存在著因轉(zhuǎn)速飛升引起危急遮斷器動(dòng)作而導(dǎo)致速關(guān)閥關(guān)閉的可能，可這種情況的出現(xiàn)往往是不允許的。不過當(dāng)采用了在必要時(shí)能把轉(zhuǎn)速給定值跳躍式地減少某一數(shù)值的給定值繼動(dòng)器后，則可以避免這種情況的發(fā)生。u 結(jié)構(gòu)與作用原理給定值繼動(dòng)器裝于調(diào)速器殼體中，它兩端分別與電動(dòng)給定值調(diào)節(jié)器及給定值彈簧相接觸。通過控制油接口與一個(gè)二位三通電磁閥用油路相連。在正常運(yùn)行中，電磁閥是接通的，使0。4MPa的壓力油進(jìn)入繼動(dòng)器，該油壓產(chǎn)生的作用力同時(shí)作用在調(diào)節(jié)活塞和彈簧活塞上，兩活塞間的距離由調(diào)節(jié)螺釘所限定，彈簧活塞通過銷組合件壓在給定值彈簧上。啟動(dòng)、加負(fù)荷以及運(yùn)行中必要的給定值調(diào)整按照通常的方式操作，因?yàn)閺椈苫钊茏詣?dòng)跟蹤調(diào)節(jié)活塞的每一個(gè)動(dòng)作。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)開關(guān)跳閘的信號(hào)使電磁閥動(dòng)作，給定值繼動(dòng)器中壓力油與回油接通，由于給定值彈簧的作用力，彈簧活塞向上運(yùn)動(dòng)，于是轉(zhuǎn)速給定值下降，調(diào)節(jié)汽閥向關(guān)閉方向動(dòng)作，在高壓調(diào)節(jié)汽閥處于空負(fù)荷位置時(shí)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在低于危急遮斷器動(dòng)作轉(zhuǎn)速的某一數(shù)值。七、調(diào)速器u 功能SR型液壓調(diào)速器調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速按照它的特性線維持不變。它的調(diào)節(jié)過程是按比例特性進(jìn)行的。調(diào)速器輸出二次油壓作為調(diào)節(jié)信號(hào)輸入油動(dòng)機(jī)的錯(cuò)油門滑閥。u 作用原理汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速發(fā)送器產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速平方成正比的一次油壓，該油壓作為轉(zhuǎn)速測(cè)量值輸入壓力變換器。壓力變換器與給定值彈簧對(duì)比例杠桿的作用力方向相反，在穩(wěn)定工況兩者大小相等，因此，每當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，都會(huì)引起比例杠桿相應(yīng)的動(dòng)作。比例杠桿一端與放大器的套筒相連，在放大器隨動(dòng)活塞和套筒上都有回油槽，回油槽重疊部分就是二次油的控制窗口，窗口開度大回油量就多，反之亦然。二次油通過阻尼器作用于錯(cuò)油門滑閥下面，在調(diào)節(jié)過程中，滑閥位置與二次油壓的變化相對(duì)應(yīng)，并使壓力油經(jīng)控制油口進(jìn)入油缸中活塞的上腔或下腔，于是活塞便產(chǎn)生向下或向上的運(yùn)動(dòng)，并通過杠桿系統(tǒng)操縱調(diào)節(jié)汽閥。u 調(diào)節(jié)汽閥的開啟或關(guān)閉當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低，改變了比例杠桿的力平衡時(shí)，二次油壓升高，錯(cuò)油門滑閥隨之向上移動(dòng)到二次油壓與彈簧達(dá)到力平衡的新位置，同時(shí)，壓力油進(jìn)入油缸活塞上腔（根據(jù)二次油壓變量的大小即錯(cuò)油門滑閥的不同位置壓力油經(jīng)不同程度節(jié)流后進(jìn)入油缸）而油缸下腔和回油通，于是活塞向下移動(dòng)并使調(diào)節(jié)汽閥開度增大，與此同時(shí)，油動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)使錯(cuò)油門滑閥回復(fù)到初始位置，從而油動(dòng)機(jī)活塞也就處于穩(wěn)定狀態(tài)。若一次油壓升高使調(diào)節(jié)汽閥關(guān)小，過程與上述類似，但方向相反。八、保安系統(tǒng)危急遮斷油門u 功能當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障而被迫停機(jī)時(shí)（例如超速脫扣或轉(zhuǎn)子軸向位移過大），危急遮斷油門動(dòng)作將進(jìn)入速關(guān)閥的速關(guān)油泄掉，此時(shí)速關(guān)閥迅速關(guān)閉，切斷進(jìn)入汽輪機(jī)汽源。危急遮斷油門只能通過手動(dòng)方式復(fù)位。u 作用方式危急遮斷油門的滑閥處于在汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)壓力油的進(jìn)油口經(jīng)節(jié)流孔板形成速關(guān)油進(jìn)入危急遮斷油門。由于速關(guān)油在滑閥上的作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩密封地壓在套筒的端面上，這樣回油被切斷，使速關(guān)油經(jīng)出油口流出殼體，通過啟動(dòng)裝置進(jìn)入速關(guān)閥。危急遮斷油門可以通過以下途徑動(dòng)作：手動(dòng)（將手柄向下壓）、轉(zhuǎn)子軸向位移（頂塊被轉(zhuǎn)子上凸肩抬起而脫扣）、危急保安器超速動(dòng)作而脫扣。以上三種情況均是使滑閥脫離開套筒，由于節(jié)流孔板的節(jié)流作用，這時(shí)油門前油壓迅速下降，彈簧將滑閥推向套筒的端面，進(jìn)入速關(guān)閥油路被切斷，同時(shí)速關(guān)閥前的速關(guān)油與回油接通，致使速關(guān)閥關(guān)閉，汽輪機(jī)停機(jī)。危急遮斷器u 結(jié)構(gòu)在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前軸段部分按要求加工的徑向孔，裝配有兩只導(dǎo)向環(huán)，上面一只用螺紋套筒壓在轉(zhuǎn)子裝配孔中的