清華燃機(jī)6進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉系統(tǒng)(講伺服閥原理)

1、進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉系統(tǒng)The system of the variable inlet guide vane （The System of the variable IGV）1、當(dāng)機(jī)組處于低周波（工況）下(啟動(dòng)、停機(jī)）過(guò)程中，防止發(fā)生壓氣機(jī)喘振；2、當(dāng)機(jī)組處于聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)IGV開(kāi)度，維持較高的透平排氣溫度，提高總體（聯(lián)合循環(huán)）熱效率。 注：注：MS9FAMS9FA級(jí)壓級(jí)壓氣機(jī)排氣氣機(jī)排氣壓壓力是力是15.415.4（ （kg/cmkg/cm2); ); MS9FG MS9FG級(jí)壓級(jí)壓氣機(jī)排氣氣機(jī)排氣壓壓力是力是23.623.6（ （kg/cmkg/cm2); );一、一、IGVIGV功能

2、功能幾個(gè)常用的轉(zhuǎn)速繼電器（或邏輯量） 在本部分的控制系統(tǒng)軟件中，使用了幾個(gè)與轉(zhuǎn)速有關(guān)的邏輯量（或稱(chēng)轉(zhuǎn)速繼電器或稱(chēng)轉(zhuǎn)速探頭），它們中常用的幾個(gè)觸發(fā)轉(zhuǎn)速是： 1）14HT 準(zhǔn)備燃料， 3 6% n0 ； 2）14HR 沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速， 10% n0； 3）14HM 最小轉(zhuǎn)速，20% n0； 4）14HA 加速轉(zhuǎn)速，4650% n0； 5）14HX 脫扣轉(zhuǎn)速，60% n0； 6）14HS 運(yùn)行轉(zhuǎn)速， 97.5 % n0； 注： 上面的n0 為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速。MS9001E進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉外形圖MS9001E進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉外形圖1MS9001E透平壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子圖IGV的控制方式第一種，IGV開(kāi)度為常量（簡(jiǎn)單循環(huán)機(jī)組）

3、兩個(gè)位置。IGV在啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中： IGV處在34度位置上； 機(jī)組運(yùn)行在工作轉(zhuǎn)速時(shí)，IGV處在全開(kāi)的84位置上，如GE5000系列的簡(jiǎn)單循環(huán)等機(jī)組。第二種，可變IGV調(diào)整方式（聯(lián)合循環(huán)機(jī)組）進(jìn)口導(dǎo)葉連續(xù)可調(diào)控。隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷變化不斷調(diào)整開(kāi)度，如MS6B機(jī)組等?？梢?jiàn)：第一種方式用一個(gè)L14HS邏輯轉(zhuǎn)速信號(hào)控制IGV。其控制IGV的方式相對(duì)簡(jiǎn)單；第二種控制方式相對(duì)復(fù)雜，將IGV的角度位置作作為轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)速速的函數(shù)控制的函數(shù)控制，或根據(jù)排氣溫度來(lái)調(diào)整。為此，系統(tǒng)配置了電液伺服閥（90TV）和線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）以及油動(dòng)機(jī)（96TV-1,-2）等硬件。注意兩邊進(jìn)注意兩邊進(jìn)油壓力不同。油壓力不同。

4、常態(tài)不帶電常態(tài)不帶電二、IGV系統(tǒng)組成與運(yùn)行1、電磁閥20TV 不帶電：如圖9-17，切換閥VH3切斷伺服閥與油動(dòng)機(jī)間油路。導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)； 帶電時(shí)：滑油作用在放泄切換閥VH3，放泄閥與油缸 間的油路接通，處于調(diào)整導(dǎo)葉狀態(tài)。當(dāng) 14HT觸發(fā)時(shí)（即： N=300 r/min時(shí)），20TV閥帶電；2、防泄切換閥VH3 當(dāng)20TV不帶電時(shí)，液壓油不經(jīng)電液伺服閥90TV而直接進(jìn)入油動(dòng)機(jī)。處關(guān)小IGV，一般是停機(jī)態(tài)； 當(dāng)20TV帶電時(shí)， VH3接通90TV與油動(dòng)機(jī)間的油路，IGV處于被調(diào)態(tài)，液壓油只能經(jīng)90TV進(jìn)入油動(dòng)機(jī)，關(guān)小或開(kāi)大IGV，指相對(duì)于機(jī)組而言的工作狀態(tài)。電電液液伺伺服服閥閥工工作作原原理

5、理電電液液伺伺服服閥閥剖剖視視圖圖閥閥桿桿在在某某一一位位置置電電液液伺伺服服閥閥剖剖視視圖圖閥閥桿桿向向左左移移動(dòng)動(dòng)電電液液伺伺服服閥閥剖剖視視圖圖閥閥桿桿向向右右移移動(dòng)動(dòng)電電液液伺伺服服閥閥剖剖視視圖圖3 3、電液伺服轉(zhuǎn)換閥、電液伺服轉(zhuǎn)換閥 ( (9090TVTV）三個(gè)線(xiàn)圈：繞在扭力器的中心杠上，中心桿置于永久磁鐵的磁場(chǎng)中。三個(gè)線(xiàn)圈信號(hào)來(lái)自三個(gè)控制器（R）、(S)、（T）的經(jīng)過(guò)運(yùn)算和放大后的電流。扭力器：線(xiàn)圈中有電流通過(guò)，扭力器在電磁場(chǎng)作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角與通電電流成正比，方向與電流方向?qū)?yīng)。扭力器的射流管隨扭力器一起偏轉(zhuǎn)，射流管射出的高速油流，面對(duì)兩對(duì)稱(chēng)布置的擴(kuò)壓通道。反饋彈簧：在射流

6、管和斷流滑閥之間，抑制滑閥移動(dòng)效果。迫使射流管向中間位置靠攏，減緩斷流閥移動(dòng)速度。如，當(dāng)射流管逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，斷流閥左移，彈簧起到不讓斷流閥有過(guò)大的左位移作用。反饋彈簧增加了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。位置反饋：LVDT是伺服閥的信息來(lái)源。LVDT隨時(shí)反饋瞬時(shí)IGV的位置，該信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào)比較。線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器Linearity variety differential transformer (for short, LVDT) LVDT 功能：反饋位置信號(hào)。（原理如下圖）位置反饋信號(hào)圖位置反饋信號(hào)圖4 4、位置反饋裝置、位置反饋裝置（LVDTLVDT）9696TV-1,-2 TV-

7、1,-2 基準(zhǔn)信號(hào): 調(diào)調(diào)整IGV角位置設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值：DA-CARGVDA-CARGV； ； 瞬態(tài)位置: IGV調(diào)節(jié)過(guò)程中值，設(shè)為：x IGVx IGV；這兩個(gè)信號(hào)不一致時(shí)，調(diào)節(jié)IGV的過(guò)程動(dòng)作始終在進(jìn)行； 當(dāng)96TV-1，-2兩個(gè)反饋信號(hào)被送入（R）、(S)、(T)控制器的HSAA卡上，對(duì)比實(shí)際IGV位置反饋信號(hào)，經(jīng)高選電路，選選出高的信號(hào)出高的信號(hào)，和基準(zhǔn)信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào)作加法運(yùn)算； 運(yùn)算后的模擬量經(jīng)功放器，向90TV電磁閥線(xiàn)圈輸入，使伺服閥動(dòng)作，改變進(jìn)入油缸的油量，實(shí)施調(diào)整IGV，直調(diào)到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)所需位置x1 IGVx1 IGV 。（注：因基準(zhǔn)信號(hào)也在變化中。）偏置偏置增益增益確保動(dòng)確保動(dòng)

8、作適當(dāng)作適當(dāng)數(shù)數(shù)/模模位置反饋信號(hào)獲取(調(diào)節(jié)方法與過(guò)程) 若基準(zhǔn)位置DA-CARGV與瞬態(tài)位置x IGVx IGV在HSAA卡上運(yùn)算值為零，功放器輸出為零，IGV不動(dòng)作，處于平衡態(tài)； 當(dāng)IGV處在最小位置時(shí)，芯桿處在線(xiàn)圈外，二次線(xiàn)圈輸出為：0.5V1 ，二次線(xiàn)圈輸出信號(hào)與芯桿深入到線(xiàn)圈里的位置成正比。芯桿全部伸入線(xiàn)圈，二次線(xiàn)圈輸出信號(hào)是：0.5V1+V1，二次線(xiàn)圈輸出范圍(0.51.5) V1； 輸出信號(hào)經(jīng)檢波器后，成為與DA-CSRGV表示的IGV相反的直流信號(hào)，進(jìn)三個(gè)控制器（R）、（S）、（T）； 位置開(kāi)關(guān)，33TV-1檢測(cè)IGV的打關(guān)或關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)其閉合時(shí)，IGV閉合，發(fā)信號(hào)給程序邏輯

9、控制保護(hù)與顯示系統(tǒng)，允許主保護(hù)繼電器L4帶電，機(jī)組可投運(yùn)。IGVIGV的調(diào)節(jié)與運(yùn)行的調(diào)節(jié)與運(yùn)行 IGV角度，即基準(zhǔn)信號(hào)的來(lái)源： 為防喘振調(diào)節(jié)IGV，當(dāng)所要求的IGV位置和IGV反饋信號(hào)相加不為零時(shí)，調(diào)整動(dòng)作不停。IGV角度的基準(zhǔn)信號(hào)，來(lái)自下面四個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)中選出的一個(gè)最小信號(hào)； 四個(gè)基準(zhǔn)信號(hào): 最大角度信號(hào)CSRGVMAX，限制IGV最大角度位置（84），不能隨意調(diào)整，機(jī)組清洗時(shí)除外； 手動(dòng)基準(zhǔn)信號(hào)CSRGVMAN，可用控制盤(pán)上的軟開(kāi)關(guān)L43GVPS(F2)調(diào)整，注意，調(diào)整范圍是：（5784）;IGV的調(diào)節(jié)與運(yùn)行（續(xù)的調(diào)節(jié)與運(yùn)行（續(xù)1） 部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)信號(hào)CSRGVPS，用壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速

10、作修正得到修正轉(zhuǎn)速，公式如下： 用修正轉(zhuǎn)速作參數(shù)，給出IGV的部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)對(duì)IGV調(diào)節(jié)。540TNHCOR= n460進(jìn)氣溫度部分轉(zhuǎn)速信號(hào)解釋部分轉(zhuǎn)速信號(hào)解釋 在啟動(dòng)與停機(jī)過(guò)程中，為了防止壓氣機(jī)喘振致使機(jī)組遭受損壞，必須使通過(guò)壓氣機(jī)的空氣的容積流量與機(jī)組的轉(zhuǎn)速之間有良好的匹配關(guān)系，保證在壓氣機(jī)葉片通道中不發(fā)生能夠造成旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的嚴(yán)重的脫流。壓氣機(jī)壓縮空氣的容積流量與機(jī)組的轉(zhuǎn)速之間的良好的匹配關(guān)系是靠下面條件保證的：式中，n和T0*分別是壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度，T*0設(shè)是選擇的設(shè)計(jì)參考溫度，n修正稱(chēng)修正轉(zhuǎn)速。它用壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速作修正得到的。 *00nnTT修 正設(shè)IGV的調(diào)節(jié)與

11、運(yùn)行（續(xù)2） 溫度控制基準(zhǔn)信號(hào)CSRGVTC； 注意：要區(qū)別對(duì)機(jī)組的溫度控制，F(xiàn)SR溫控； FSR溫度基準(zhǔn)信號(hào)與排氣溫度信號(hào)運(yùn)算，通過(guò)控制燃料伺服閥改變進(jìn)入燃燒室燃料量。 對(duì)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的溫度控制，IGV溫控； IGV溫度基準(zhǔn)信號(hào)與排氣溫度信號(hào)運(yùn)算，用伺服閥90TV對(duì)IGV進(jìn)行控制，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，將機(jī)組排氣溫度維持在合理水平。提高聯(lián)合循環(huán)效率。此處，指后者。燃料沖程基準(zhǔn)（FSR） 燃機(jī)對(duì)燃料量的控制是由啟動(dòng)控制、加速度控制、轉(zhuǎn)速控制、同期控制及溫度控制等系統(tǒng)來(lái)控制的。這些控制系統(tǒng)或在不同階段，或在同時(shí)提出對(duì)燃料量的要求，由一個(gè)最小選擇電路選出它們當(dāng)中的最小燃料需求信號(hào)送給燃料系統(tǒng)，燃

12、料系統(tǒng)按照這個(gè)信號(hào)向機(jī)組提供燃料，這個(gè)燃料信號(hào)叫做： Fuel Stroke Reference. 譯成“燃料沖程基準(zhǔn)”，簡(jiǎn)寫(xiě)為“FSR”。IGVIGV控制的基準(zhǔn)信號(hào)圖控制的基準(zhǔn)信號(hào)圖修正轉(zhuǎn)速、IGV位置及部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)曲線(xiàn)圖部分部分轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)基準(zhǔn)信號(hào)信號(hào) 修正轉(zhuǎn)速修正轉(zhuǎn)速I(mǎi)GVIGV位置部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)曲線(xiàn)位置部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)曲線(xiàn)正常啟動(dòng)時(shí)， IGV為34度，打開(kāi)防喘放氣閥，對(duì)應(yīng)修正轉(zhuǎn)速（按百分比給出）范圍：084。對(duì)應(yīng)部分轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)略大于零，見(jiàn)圖的右座標(biāo)；當(dāng)修正轉(zhuǎn)速84時(shí)，修正轉(zhuǎn)速斜率變化為：IGV開(kāi)大6.670/；當(dāng)機(jī)組達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，修正轉(zhuǎn)速約為91.5%，IGV達(dá)最大值840并保持它

13、，此時(shí)防喘放氣閥關(guān)閉；停機(jī)過(guò)程，修正轉(zhuǎn)速斜率：IGV關(guān)小6.670 / ；在發(fā)電機(jī)斷路器打開(kāi)時(shí)，防喘放氣閥打開(kāi)。當(dāng)14HA脫落時(shí)，輪機(jī)被遮斷，IGV全關(guān)，關(guān)在340位置。FSR與IGV溫控系統(tǒng)關(guān)系注意： 要區(qū)別對(duì)機(jī)組的溫度控制和對(duì)IGV的溫度控制！p對(duì)機(jī)組的溫度控制是通過(guò)把FSR溫度基準(zhǔn)信號(hào)和排氣溫度信號(hào)作運(yùn)算，通過(guò)燃料控制閥和伺服閥來(lái)改變?nèi)剂狭?。p對(duì)IGV進(jìn)行溫度控制是通過(guò)IGV溫度基準(zhǔn)信號(hào)和排氣溫度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，用伺服閥對(duì)IGV控制，以維持較高排氣溫度，通常運(yùn)行在低工況狀態(tài)下，目的是抬高排氣溫度，以便提高裝置的聯(lián)合循環(huán)總的熱效率。FSR與IGV兩套溫控系統(tǒng)關(guān)系（續(xù)）當(dāng)機(jī)組不處于FSR溫控態(tài)

14、時(shí)，選IGV溫控，允許IGV關(guān)小到最小值57，提高排出燃?xì)獾臏囟?。?dāng)機(jī)組不處在FSR溫控態(tài)，又沒(méi)選IGV溫控，可將IGV以一定速率開(kāi)大到最大值84 (IGV=57-84)0。如機(jī)組處在FSR溫控態(tài)，不在IGV溫控態(tài)，IGV應(yīng)以最快速度打開(kāi)到全開(kāi)位置，降低燃?xì)鉁囟?。IGV溫度基準(zhǔn)是1035 ;FSR溫度基準(zhǔn)是1045。 FSR控制優(yōu)先于IGV控制。如機(jī)如機(jī)組處組處于于FSRFSR溫控，溫控，則則不允不允許許IGVIGV溫控關(guān)小溫控關(guān)小IGVIGV來(lái)提高排氣溫度來(lái)提高排氣溫度！總之，在對(duì)溫度的控制上，兩個(gè)溫度控制系統(tǒng)保護(hù)機(jī)組不超溫是最重要的。IGVIGV報(bào)警與保護(hù)報(bào)警與保護(hù)當(dāng)IGV實(shí)際位置與所要求

15、的角度位置相差7.5時(shí)的時(shí)間超過(guò)30秒，控制盤(pán)上CRT顯示“進(jìn)口導(dǎo)葉控制故障報(bào)警”；當(dāng)上述情況超過(guò)60秒時(shí)，顯示報(bào)警信息，遮斷機(jī)組；手動(dòng)控制IGV沒(méi)有達(dá)到84時(shí)，顯示報(bào)警信息；機(jī)組n50%N0, IGV反饋信號(hào)大于35，持續(xù)5秒，顯示報(bào)警信息；如IGV32, 持續(xù)5秒，顯示報(bào)警信息；顯示IGV溫度控制方式或?qū)~控制信息等等。IGV報(bào)警與保護(hù)如果在額定轉(zhuǎn)速的50%以下，位置開(kāi)關(guān)沒(méi)有檢測(cè)到可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉處在最小位置時(shí)，將顯示出信息“INLET GUIDE VANE POSITION TROUBLE（進(jìn)口導(dǎo)葉位置故障）”。在屏幕上還會(huì)顯示出可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的狀態(tài)信息。當(dāng)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉處于溫度控制方式時(shí)，顯示出信息“IGV TEMP CONTROL（進(jìn)口導(dǎo)葉溫度控制）”。當(dāng)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉處于手動(dòng)控制方式時(shí)，顯示出信息“IGV MANUAL CONTROL（進(jìn)口導(dǎo)葉手動(dòng)控制）”。當(dāng)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉打開(kāi)到最大角度位置時(shí)，顯示出信息“IGV FULL OPEN（進(jìn)口導(dǎo)葉完全打開(kāi)）。說(shuō)明可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉所處的位置狀態(tài)，等等。 本系統(tǒng)知識(shí)溫習(xí)要點(diǎn)1、系統(tǒng)功能？2、系統(tǒng)中主要部件？3、IGV控制方式？4、電液伺服閥的工作原理？5、LVDT工作原理？6、IGV角度基準(zhǔn)信號(hào)的來(lái)源？7、什麼是燃料沖程基準(zhǔn)“FSR”？8、解釋修正轉(zhuǎn)速、部分轉(zhuǎn)速與I