汽輪機控制復習資料

1、汽輪機控制復習資料2021/1/42高壓缸中壓缸低壓缸低壓缸高壓旁路閥鍋爐過熱器再熱器高壓主汽閥TV高 壓 調(diào) 節(jié) 閥GV中 壓 主 汽 閥SV中壓調(diào)節(jié)閥IV低壓旁路閥反流閥高壓排汽止回閥真空閥給水泵凝汽器發(fā)電機斷路器圖3-1機組熱力系統(tǒng)簡圖2021/1/43第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機控制系統(tǒng)汽輪機控制系統(tǒng)一、控制任務(wù)一、控制任務(wù) 1自動監(jiān)測自動監(jiān)測 汽輪機監(jiān)測儀表（汽輪機監(jiān)測儀表（ , ） 2自動保護自動保護 (1)超速保護系統(tǒng)（超速保護系統(tǒng)（ , ）: 超速時關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。超速時關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。 (2)危急遮斷系統(tǒng)（危急遮斷系統(tǒng)（ , ，又稱緊急跳閘系統(tǒng)），又稱緊急跳閘系統(tǒng)）: 用

2、于參數(shù)嚴重超標、危及機組安全時，緊急關(guān)閉所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，立即停機。用于參數(shù)嚴重超標、危及機組安全時，緊急關(guān)閉所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，立即停機。 (3) 機械超速保護和手動遮斷系統(tǒng)機械超速保護和手動遮斷系統(tǒng) 2021/1/443自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)汽門開度（%）0 20 40 60 80 1001 中壓調(diào)節(jié)汽門2 高壓調(diào)節(jié)汽門功率 (100%)100圖3-2調(diào)節(jié)汽門開度與功率關(guān)系汽輪機的主要控制參數(shù)是功率、轉(zhuǎn)速和主蒸汽壓力汽輪機的主要控制參數(shù)是功率、轉(zhuǎn)速和主蒸汽壓力 調(diào)節(jié)汽輪機的進汽量可控制汽輪發(fā)電機組的輸出電功率（有功功率）。調(diào)節(jié)汽輪機的進汽量可控制汽輪發(fā)電機組的輸出電功率（有功功率

3、）。2021/1/45汽輪機自動啟停控制汽輪機自動啟?？刂?從啟動準備到帶滿負荷或從正常運行到停機整個過程汽輪機全部實現(xiàn)自動控制。從啟動準備到帶滿負荷或從正常運行到停機整個過程汽輪機全部實現(xiàn)自動控制。 汽輪機控制系統(tǒng)都設(shè)有（汽輪機控制系統(tǒng)都設(shè)有（ ）功能，即具有汽輪機自動盤車、自動升速、自動并網(wǎng)到自動帶）功能，即具有汽輪機自動盤車、自動升速、自動并網(wǎng)到自動帶負荷功能。負荷功能。 2021/1/46二、控制系統(tǒng)構(gòu)成二、控制系統(tǒng)構(gòu)成 目前汽輪機控制系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字電液控制（目前汽輪機控制系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字電液控制（ ， ）技術(shù)，同時將汽輪機和發(fā)電機構(gòu)成的汽輪）技術(shù)，同時將汽輪機和發(fā)電機構(gòu)成的汽輪發(fā)電

4、機組作為被控對象進行控制，因此汽輪機控制系統(tǒng)實際上是汽輪發(fā)電機組控制系統(tǒng)。發(fā)電機組作為被控對象進行控制，因此汽輪機控制系統(tǒng)實際上是汽輪發(fā)電機組控制系統(tǒng)。2021/1/47AST4AST3AST2IMP調(diào)節(jié)級調(diào)節(jié)級壓力壓力主主汽汽壓壓PTAST油路油路高壓高壓調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥閥GV高壓高壓主汽主汽閥閥TV中壓中壓主汽主汽閥閥SV高 壓高 壓缸缸中 壓中 壓缸缸低 壓低 壓缸缸發(fā)電機發(fā)電機再熱再熱器器油 斷 路油 斷 路器器高壓主高壓主汽閥油汽閥油動機動機高壓調(diào)高壓調(diào)節(jié)閥油節(jié)閥油動機動機中壓主中壓主汽閥油汽閥油動機動機中壓調(diào)中壓調(diào)節(jié)閥油節(jié)閥油動機動機中壓中壓調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥閥IV汽輪機數(shù)字控制器汽輪機數(shù)字控制

5、器（DCS）閥位閥位反饋反饋閥位閥位指令指令測量信測量信號號系統(tǒng)連接信號系統(tǒng)連接信號TD，AS，RB等等并網(wǎng)并網(wǎng)BR掛閘掛閘ASLOPC油路油路EH高壓抗高壓抗燃油燃油供油系統(tǒng)供油系統(tǒng)排油排油超速保護超速保護OPC（1）OPC（2）圖圖3-3 汽輪機控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖汽輪機控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nIEP功功率率PE緊急跳緊急跳閘閘ETS隔膜閥隔膜閥潤滑油供潤滑油供油系統(tǒng)油系統(tǒng)機械遮斷機械遮斷手動遮斷手動遮斷AST12021/1/48三、控制原理三、控制原理 ATC自動給定N負荷控制投入NOA手動給定軸出旋轉(zhuǎn)機械功率高壓缸功率中、低壓缸功率YNY調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器K2K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投

6、入閥門管理發(fā)電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率轉(zhuǎn)速勵磁電流圖34汽輪機控制原理圖電液轉(zhuǎn)換、油動機及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻率校正給定處理回路并網(wǎng)YK4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器CCS的TD指令同期信號調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量3000r/min汽輪機2021/1/492021/1/410順序閥系數(shù)單閥系數(shù)順序閥系數(shù)00閥門試驗邏輯閥門試驗邏輯%轉(zhuǎn)速3000r/min轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器操作員設(shè)定其它給定信號給定值處理回路f(x)T調(diào)頻投入T主汽壓限制值設(shè)定值0V主汽壓限制動作功率調(diào)節(jié)器功率T功率控制切除0T調(diào)節(jié)級壓力控制投入調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)級壓力T閥位限制T手動手動回路手動增手動減T0跳閘或超速T快卸指

7、令快卸動作Kf(x)T閥門試驗邏輯T閥門試驗到IV1伺服到IV4伺服中壓缸啟動為0高中壓啟動為1f (x)Tf(x)圖3-5 汽輪機控制原則方案到GV1伺服T主汽壓限制投入脫網(wǎng)閥門試驗單閥系數(shù)閥門試驗邏輯f (x)Tf(x)到GV4伺服閥門試驗T運行-3%T運行-3%T復位運行-3%T-3%2021/1/411第二節(jié) 閥門管理 1閥門配置與作用閥門配置與作用高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV3高壓主汽閥高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV2過熱器蒸汽過熱器蒸汽高壓缸配汽高壓缸配汽高壓主汽閥高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV4圖圖37汽輪機閥門布置圖汽輪機閥門布置圖20

8、21/1/412高壓主汽閥具有危急狀態(tài)時快速關(guān)閉、截斷進汽和啟動時調(diào)節(jié)汽輪機轉(zhuǎn)速兩個功能。當高壓高壓主汽閥具有危急狀態(tài)時快速關(guān)閉、截斷進汽和啟動時調(diào)節(jié)汽輪機轉(zhuǎn)速兩個功能。當高壓調(diào)節(jié)閥失效時能提供一個額外的保護。高壓主汽閥在汽輪機全速旋轉(zhuǎn)時和正常工況下保持全調(diào)節(jié)閥失效時能提供一個額外的保護。高壓主汽閥在汽輪機全速旋轉(zhuǎn)時和正常工況下保持全開。開。當汽輪機發(fā)電機組正常運行時，通過調(diào)節(jié)高壓調(diào)節(jié)閥門開度，改變進汽流量，達到速度和負當汽輪機發(fā)電機組正常運行時，通過調(diào)節(jié)高壓調(diào)節(jié)閥門開度，改變進汽流量，達到速度和負荷控制的目的。荷控制的目的。中壓主汽閥的作用是在緊急情況下快速地關(guān)閉以便切斷進入中壓缸的再熱蒸汽

9、。中壓主汽閥的作用是在緊急情況下快速地關(guān)閉以便切斷進入中壓缸的再熱蒸汽。中壓調(diào)節(jié)閥的基本作用是在將要發(fā)生突發(fā)事故時起保護作用。它在汽輪機保護系統(tǒng)動作時進中壓調(diào)節(jié)閥的基本作用是在將要發(fā)生突發(fā)事故時起保護作用。它在汽輪機保護系統(tǒng)動作時進行關(guān)閉。第二個作用是在汽輪機啟動和升負荷時，控制再熱蒸汽流量。行關(guān)閉。第二個作用是在汽輪機啟動和升負荷時，控制再熱蒸汽流量。2021/1/4132 汽輪機進汽方式汽輪機進汽方式 汽輪機進汽方式可分為：全周進汽方式和部分進汽方式兩種方式。這時對應(yīng)的高壓調(diào)節(jié)閥汽輪機進汽方式可分為：全周進汽方式和部分進汽方式兩種方式。這時對應(yīng)的高壓調(diào)節(jié)閥運行方式為單閥方式（節(jié)流調(diào)節(jié)）與和

10、順序閥方式（噴嘴調(diào)節(jié)）。運行方式為單閥方式（節(jié)流調(diào)節(jié)）與和順序閥方式（噴嘴調(diào)節(jié)）。2021/1/414 單閥方式是將所有調(diào)節(jié)閥同時開大或關(guān)小來調(diào)節(jié)負荷，這種方式為全周進汽方式，該進汽方法單閥方式是將所有調(diào)節(jié)閥同時開大或關(guān)小來調(diào)節(jié)負荷，這種方式為全周進汽方式，該進汽方法可減少機組的熱應(yīng)力，但節(jié)流損失大，對機組經(jīng)濟性是不利的。在機組冷態(tài)啟動或變負荷過可減少機組的熱應(yīng)力，但節(jié)流損失大，對機組經(jīng)濟性是不利的。在機組冷態(tài)啟動或變負荷過程中希望選用這種方式，因為這樣能使汽輪機高壓缸第一級汽室的溫度變化比較均勻，使汽程中希望選用這種方式，因為這樣能使汽輪機高壓缸第一級汽室的溫度變化比較均勻，使汽輪機轉(zhuǎn)動部分

11、與靜止部分之間的溫差減少，因而使調(diào)頻機組能承受更大的負荷變化率。輪機轉(zhuǎn)動部分與靜止部分之間的溫差減少，因而使調(diào)頻機組能承受更大的負荷變化率。2021/1/415 順序閥方式是隨著機組負荷的增加（減少）逐個開啟（關(guān)閉）調(diào)節(jié)閥，開啟閥門的總數(shù)是隨負荷變化而變化的，負荷增開啟閥門的總數(shù)也增，即實現(xiàn)噴嘴調(diào)節(jié)，這種方式為部分進汽方式。該進汽方式可減少節(jié)流損失，因而使機組有較高的熱效率，但機組受熱不均，熱應(yīng)力大，這種方式適于定壓運行或額定負荷工況。由于這種方式可能存在金屬受熱不均和葉片受到?jīng)_擊產(chǎn)生應(yīng)力，而使機組變負荷速度受到限制。 2021/1/416 圖3-7中的高壓調(diào)節(jié)閥的順序閥開啟順序可設(shè)計為12，

12、3 4，即1和2同時開啟，然后是3，4最后開啟。關(guān)閉順序與此相反。 高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV3高壓主汽閥高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV2過 熱 器 蒸過 熱 器 蒸汽汽高壓缸配汽高壓缸配汽高壓主汽閥高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV4圖圖37汽輪機閥門布置圖汽輪機閥門布置圖2021/1/4173 閥門管理閥門管理（1）線性化）線性化總流量需求值Q調(diào) 節(jié) 閥 數(shù)目單閥流量需求值f(x)閥位開度L流量閥 門開 度L圖3-8 單閥控制時閥位計算單閥控制時閥位計算2021/1/418在順序閥控制方式下 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10

13、012閥門開度L圖3-9 順序閥控制各閥位計算f(x)34總流量需求值1020304050607080901002021/1/419高壓調(diào)節(jié)閥閥位指令及閥切換高壓調(diào)節(jié)閥閥位指令及閥切換 在單閥順序閥方式切換時，一個很重要的問題是盡量避免閥門的抖動和負荷的波動，做到均衡平穩(wěn)地切換。為此，要求閥門管理回路在實現(xiàn)方式切換期間，保持通過閥門的總流量不變。為此，把整個切換分成若干步進行，經(jīng)過若干個有限的控制周期完成切換。 2021/1/420控制偏差大于4%T0順序閥方式T手動系統(tǒng)復位圖311 單閥系數(shù)、順序閥系數(shù)形成原理TV單閥系數(shù)kSIN11&汽輪機復位&閥轉(zhuǎn)換在進行10.00167

14、1順序閥系數(shù)kSEQ1總流量需求值99.9%總流量需求值0.1%（）單閥順序閥切換正常進行時，其切換需要經(jīng)過若干個有限的控制周期才能完成，切換時間可通過調(diào)整限速模塊的速率來確定。當總流量需求值大于99.9%（對應(yīng)閥門全開）或小于0.1%關(guān)）時，（對應(yīng)閥門全切換瞬間完成。 2021/1/421第三節(jié)第三節(jié) 汽輪機運行方式汽輪機運行方式操作員自動（操作員自動（ ，），）汽輪機自啟動（）汽輪機自啟動（）自動同期（）自動同期（）協(xié)調(diào)控制（）協(xié)調(diào)控制（） 由運行人員根據(jù)汽輪發(fā)電機機組運行情況選擇運行方式。由運行人員根據(jù)汽輪發(fā)電機機組運行情況選擇運行方式。2021/1/422一、操作員自動（）一、操作員自

15、動（） 1、操作員直接控制、操作員直接控制、轉(zhuǎn)速自動控制、轉(zhuǎn)速自動控制、功率自動控制、功率自動控制、主汽壓力自動控制、主汽壓力自動控制 2021/1/423二、汽輪機自啟動（） 程序根據(jù)機組運行需要，能自動完成：（1）變更轉(zhuǎn)速；（2）改變升速率；（3）產(chǎn)生轉(zhuǎn)速保持；（4）改變負荷變化率；（5）產(chǎn)生負荷保持。 2021/1/424三、自動同期（）三、自動同期（） 采用自動同期方式一般須滿足下列條件：采用自動同期方式一般須滿足下列條件：控制在控制在“操作員自動方式操作員自動方式”或或“汽輪機自啟動汽輪機自啟動”方式；方式；機組的轉(zhuǎn)速由高壓調(diào)門控制；機組的轉(zhuǎn)速由高壓調(diào)門控制；發(fā)電機變壓器組斷路器斷開

16、（未并網(wǎng)）；發(fā)電機變壓器組斷路器斷開（未并網(wǎng)）；自動同期允許；自動同期允許；汽輪機轉(zhuǎn)速在同步范圍。汽輪機轉(zhuǎn)速在同步范圍。2021/1/425四、協(xié)調(diào)控制（）四、協(xié)調(diào)控制（） 協(xié)調(diào)控制方式一般須滿足下列條件：協(xié)調(diào)控制方式一般須滿足下列條件：（1）機組已并網(wǎng)；）機組已并網(wǎng)；（2）收到協(xié)調(diào)允許信號。）收到協(xié)調(diào)允許信號。 2021/1/426第四節(jié)第四節(jié) 控制功能與控制系統(tǒng)特性控制功能與控制系統(tǒng)特性 一、控制功能一、控制功能 1.轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制 OA手動給定ATC自動給定閥門管理轉(zhuǎn)速圖314汽輪機轉(zhuǎn)速控制圖電液轉(zhuǎn)換、油動機及閥門給定處理回路轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器同步信號轉(zhuǎn)速測量汽輪發(fā)電機組2021/1/4272

17、.負荷控制負荷控制 汽輪發(fā)電機組一般滿足以下條件時可投入負荷控制：（1）機組已并網(wǎng)，控制系統(tǒng)在“操作員自動”方式（2）功率信號正常，且負荷在合適范圍；（3）控制系統(tǒng)未參加單元機組協(xié)調(diào)控制；（4）主汽壓力控制未投入。等。 2021/1/428Y機械功率O A手動給定N調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投入閥門管理發(fā)電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率負荷擾動圖315汽輪機功頻控制系統(tǒng)圖電液轉(zhuǎn)換、油動機及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻率校正給定處理回路調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量n0=3000r/minP0PEn2021/1/429一般當以下情況發(fā)生時負荷控制被切除：一般當以下情況發(fā)生時負

18、荷控制被切除：（1）油開關(guān)跳閘；）油開關(guān)跳閘；（2）汽機已跳閘；）汽機已跳閘；（3）操作員自動方式下，操作員直接控制，即）操作員自動方式下，操作員直接控制，即“手動手動”方式；方式；（4）功率信號故障；）功率信號故障；（5）實際功率不在合適范圍，負荷小于低負荷限制值或大于高負荷限制值；）實際功率不在合適范圍，負荷小于低負荷限制值或大于高負荷限制值；（6）閥位限制動作；）閥位限制動作；等。等。 2021/1/430一次調(diào)頻的投入條件如下：一次調(diào)頻的投入條件如下：機組已并網(wǎng)；機組已并網(wǎng)；控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)在“操作員自動操作員自動”狀態(tài)；狀態(tài)；負荷大于負荷大于10額定負荷。額定負荷。2021/1/4

19、313. 協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制 汽輪發(fā)電機組一般滿足以下條件時可投入?yún)f(xié)調(diào)控制：機組已并網(wǎng)； 接收到請求信號；由來的給定信號正常； 等。 2021/1/432從CCS來TD指令機械功率調(diào)頻投入K1閥門管理發(fā)電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率負荷擾動圖316參加機組協(xié)調(diào)控制時的汽輪機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電液轉(zhuǎn)換、油動機及閥門頻率校正給定處理回路轉(zhuǎn)速測量3000r/min2021/1/433 在協(xié)調(diào)控制方式下，禁止負荷控制投入和做閥門試驗。當有以下條件產(chǎn)生時協(xié)調(diào)控制方式被切除：請求信號消失；從來的給定信號故障；油開關(guān)跳閘；汽機已跳閘；操作人員將控制切除； 等。2021/1/434第五節(jié)第五節(jié) 汽輪機旁

20、路控制系統(tǒng)汽輪機旁路控制系統(tǒng) 1 旁路系統(tǒng)及控制方案 2021/1/435 鍋爐鍋爐高 旁 減 壓高 旁 減 壓閥閥高高壓壓旁旁路路系系統(tǒng)統(tǒng)噴水隔離噴水隔離閥閥噴水調(diào)節(jié)噴水調(diào)節(jié)閥閥低壓旁路系低壓旁路系統(tǒng)統(tǒng)凝汽器凝汽器高高壓壓缸缸低壓缸低壓缸發(fā)電機發(fā)電機低 旁 減低 旁 減壓閥壓閥噴水調(diào)節(jié)噴水調(diào)節(jié)閥閥低壓減溫低壓減溫水水高壓減溫高壓減溫水水中中壓壓缸缸過過熱熱器器再再熱熱器器圖圖161 高低壓串級旁路系統(tǒng)高低壓串級旁路系統(tǒng)低 旁 減低 旁 減壓閥壓閥壓壓2021/1/436二二 、旁路系統(tǒng)作用：、旁路系統(tǒng)作用：（1）加快啟動速度、減小啟動時間。）加快啟動速度、減小啟動時間。 （2）機組啟動、停止

21、和甩負荷時，可以回收工質(zhì)，減少對空排放，提高運行的經(jīng)濟性。）機組啟動、停止和甩負荷時，可以回收工質(zhì)，減少對空排放，提高運行的經(jīng)濟性。 （3）正常運行時，起超壓保護作用。）正常運行時，起超壓保護作用。 （4）機組啟動、停止和甩負荷時，保護再熱器。）機組啟動、停止和甩負荷時，保護再熱器。 （5）當汽輪發(fā)電機組或電網(wǎng)短時故障時，旁路系統(tǒng)的存在可使鍋爐處于獨立運行狀態(tài)，從而使）當汽輪發(fā)電機組或電網(wǎng)短時故障時，旁路系統(tǒng)的存在可使鍋爐處于獨立運行狀態(tài)，從而使單元機組轉(zhuǎn)入停機不停爐運行方式或帶廠用電運行。單元機組轉(zhuǎn)入停機不停爐運行方式或帶廠用電運行。 2021/1/437三、旁路控制系統(tǒng) 1、控制任務(wù)、控制任務(wù)旁路控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可分為以下兩部分：旁路控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可分為以下兩部分： 1、機組起停過程中的控制任務(wù)、機組起停過程中的控制任務(wù) （1）保證主蒸汽壓力按起動曲線變化；）保證主蒸汽壓力按起動曲線變化； （2）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運行所允許的溫度范圍內(nèi)；）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運行所允許的溫度范圍內(nèi)； （3）保證再熱蒸汽壓力在與機組出力相適應(yīng)的數(shù)值上；）保證再熱蒸汽壓力在與機組出力相適應(yīng)的數(shù)值上； （4）保證低壓旁路后蒸汽溫度在凝結(jié)器安全運行所允許的范圍內(nèi)。）保證低壓旁路后蒸汽溫度在凝結(jié)器安全運行所允許的范圍