汽輪機(jī)控制復(fù)習(xí)資料

汽輪機(jī)控制復(fù)習(xí)資料第一頁(yè)，共41頁(yè)?！邏焊字袎焊椎蛪焊椎蛪焊赘邏号月烽y鍋爐過(guò)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(jī)斷路器圖3-1機(jī)組熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2021/1/42第二頁(yè)，共41頁(yè)。第一節(jié)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

一、控制任務(wù)1自動(dòng)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表（,）2自動(dòng)保護(hù)(1)超速保護(hù)系統(tǒng)（,）:超速時(shí)關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。(2)危急遮斷系統(tǒng)（,，又稱緊急跳閘系統(tǒng)）:用于參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)、危及機(jī)組安全時(shí)，緊急關(guān)閉所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，立即停機(jī)。(3)機(jī)械超速保護(hù)和手動(dòng)遮斷系統(tǒng)2021/1/43第三頁(yè)，共41頁(yè)。3自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)汽門開度（%）0204060801001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(jī)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(jī)的進(jìn)汽量可控制汽輪發(fā)電機(jī)組的輸出電功率（有功功率）。2021/1/44第四頁(yè)，共41頁(yè)。４汽輪機(jī)自動(dòng)啟停控制從啟動(dòng)準(zhǔn)備到帶滿負(fù)荷或從正常運(yùn)行到停機(jī)整個(gè)過(guò)程汽輪機(jī)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)都設(shè)有（）功能，即具有汽輪機(jī)自動(dòng)盤車、自動(dòng)升速、自動(dòng)并網(wǎng)到自動(dòng)帶負(fù)荷功能。2021/1/45第五頁(yè)，共41頁(yè)。二、控制系統(tǒng)構(gòu)成目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字電液控制（，）技術(shù)，同時(shí)將汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的汽輪發(fā)電機(jī)組作為被控對(duì)象進(jìn)行控制，因此汽輪機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上是汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。2021/1/46第六頁(yè)，共41頁(yè)。AST4AST3AST2IMP調(diào)節(jié)級(jí)壓力主汽壓PTAST油路高壓調(diào)節(jié)閥GV高壓主汽閥TV中壓主汽閥SV高壓缸中壓缸低壓缸發(fā)電機(jī)再熱器油斷路器高壓主汽閥油動(dòng)機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)中壓主汽閥油動(dòng)機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥IV汽輪機(jī)數(shù)字控制器（DCS）閥位反饋閥位指令測(cè)量信號(hào)系統(tǒng)連接信號(hào)TD，AS，RB等并網(wǎng)BR掛閘ASLOPC油路EH高壓抗燃油供油系統(tǒng)排油超速保護(hù)OPC（1）OPC（2）圖3-3汽輪機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖轉(zhuǎn)速nIEP功率PE緊急跳閘ETS隔膜閥潤(rùn)滑油供油系統(tǒng)機(jī)械遮斷手動(dòng)遮斷AST12021/1/47第七頁(yè)，共41頁(yè)。三、控制原理ATC自動(dòng)給定N負(fù)荷控制投入NOA手動(dòng)給定軸出旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jí)壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率轉(zhuǎn)速勵(lì)磁電流圖3—4汽輪機(jī)控制原理圖電液轉(zhuǎn)換、油動(dòng)機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級(jí)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(hào)調(diào)節(jié)級(jí)壓力測(cè)量功率測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量3000r/min＋－＋＋汽輪機(jī)2021/1/48第八頁(yè)，共41頁(yè)。2021/1/49第九頁(yè)，共41頁(yè)。順序閥系數(shù)單閥系數(shù)順序閥系數(shù)00閥門試驗(yàn)邏輯閥門試驗(yàn)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(hào)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(dòng)作功率調(diào)節(jié)器功率T功率控制切除0∑T調(diào)節(jié)級(jí)壓力控制投入調(diào)節(jié)級(jí)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)級(jí)壓力T＜閥位限制T手動(dòng)手動(dòng)回路手動(dòng)增手動(dòng)減T0跳閘或超速T快卸指令快卸動(dòng)作K×f(x)T閥門試驗(yàn)邏輯T閥門試驗(yàn)到IV1伺服到IV4伺服中壓缸啟動(dòng)為0高中壓?jiǎn)?dòng)為1f(x)Tf(x)圖3-5汽輪機(jī)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(yàn)××單閥系數(shù)∑閥門試驗(yàn)邏輯f(x)Tf(x)到GV4伺服閥門試驗(yàn)××∑T運(yùn)行-3%T運(yùn)行-3%T復(fù)位運(yùn)行-3%T-3%2021/1/410第十頁(yè)，共41頁(yè)。第二節(jié)閥門管理1閥門配置與作用高壓調(diào)節(jié)閥GV3高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥GV2過(guò)熱器蒸汽高壓缸配汽高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥GV4ⅠⅡⅢⅣ圖3—7汽輪機(jī)閥門布置圖2021/1/411第十一頁(yè)，共41頁(yè)。高壓主汽閥具有危急狀態(tài)時(shí)快速關(guān)閉、截?cái)噙M(jìn)汽和啟動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速兩個(gè)功能。當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥失效時(shí)能提供一個(gè)額外的保護(hù)。高壓主汽閥在汽輪機(jī)全速旋轉(zhuǎn)時(shí)和正常工況下保持全開。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)高壓調(diào)節(jié)閥門開度，改變進(jìn)汽流量，達(dá)到速度和負(fù)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(jìn)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(shí)起保護(hù)作用。它在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行關(guān)閉。第二個(gè)作用是在汽輪機(jī)啟動(dòng)和升負(fù)荷時(shí)，控制再熱蒸汽流量。2021/1/412第十二頁(yè)，共41頁(yè)。2汽輪機(jī)進(jìn)汽方式汽輪機(jī)進(jìn)汽方式可分為：全周進(jìn)汽方式和部分進(jìn)汽方式兩種方式。這時(shí)對(duì)應(yīng)的高壓調(diào)節(jié)閥運(yùn)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)）。2021/1/413第十三頁(yè)，共41頁(yè)。單閥方式是將所有調(diào)節(jié)閥同時(shí)開大或關(guān)小來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，這種方式為全周進(jìn)汽方式，該進(jìn)汽方法可減少機(jī)組的熱應(yīng)力，但節(jié)流損失大，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性是不利的。在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)或變負(fù)荷過(guò)程中希望選用這種方式，因?yàn)檫@樣能使汽輪機(jī)高壓缸第一級(jí)汽室的溫度變化比較均勻，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分與靜止部分之間的溫差減少，因而使調(diào)頻機(jī)組能承受更大的負(fù)荷變化率。2021/1/414第十四頁(yè)，共41頁(yè)。順序閥方式是隨著機(jī)組負(fù)荷的增加（減少）逐個(gè)開啟（關(guān)閉）調(diào)節(jié)閥，開啟閥門的總數(shù)是隨負(fù)荷變化而變化的，負(fù)荷增開啟閥門的總數(shù)也增，即實(shí)現(xiàn)噴嘴調(diào)節(jié)，這種方式為部分進(jìn)汽方式。該進(jìn)汽方式可減少節(jié)流損失，因而使機(jī)組有較高的熱效率，但機(jī)組受熱不均，熱應(yīng)力大，這種方式適于定壓運(yùn)行或額定負(fù)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(jī)組變負(fù)荷速度受到限制。2021/1/415第十五頁(yè)，共41頁(yè)。圖3-7中的高壓調(diào)節(jié)閥的順序閥開啟順序可設(shè)計(jì)為12，34，即1和2同時(shí)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GV3高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥GV2過(guò)熱器蒸汽高壓缸配汽高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥GV4ⅠⅡⅢⅣ圖3—7汽輪機(jī)閥門布置圖2021/1/416第十六頁(yè)，共41頁(yè)。3閥門管理

（1）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(shí)閥位計(jì)算2021/1/417第十七頁(yè)，共41頁(yè)。在順序閥控制方式下10203040506070809010012閥門開度L圖3-9順序閥控制各閥位計(jì)算f(x)34總流量需求值1020304050607080901002021/1/418第十八頁(yè)，共41頁(yè)。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(shí)，一個(gè)很重要的問題是盡量避免閥門的抖動(dòng)和負(fù)荷的波動(dòng)，做到均衡平穩(wěn)地切換。為此，要求閥門管理回路在實(shí)現(xiàn)方式切換期間，保持通過(guò)閥門的總流量不變。為此，把整個(gè)切換分成若干步進(jìn)行，經(jīng)過(guò)若干個(gè)有限的控制周期完成切換。2021/1/419第十九頁(yè)，共41頁(yè)。－控制偏差大于4%T0順序閥方式T手動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位圖3—11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(jī)復(fù)位&閥轉(zhuǎn)換在進(jìn)行≥10.00167∑1＋順序閥系數(shù)kSEQ≥1總流量需求值≥99.9%總流量需求值≤0.1%（１）單閥／順序閥切換正常進(jìn)行時(shí)，其切換需要經(jīng)過(guò)若干個(gè)有限的控制周期才能完成，切換時(shí)間可通過(guò)調(diào)整限速模塊的速率來(lái)確定。當(dāng)總流量需求值大于99.9%（對(duì)應(yīng)閥門全開）或小于0.1%關(guān)）時(shí)，（對(duì)應(yīng)閥門全切換瞬間完成。2021/1/420第二十頁(yè)，共41頁(yè)。第三節(jié)汽輪機(jī)運(yùn)行方式操作員自動(dòng)（，）汽輪機(jī)自啟動(dòng)（）自動(dòng)同期（）協(xié)調(diào)控制（）由運(yùn)行人員根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行情況選擇運(yùn)行方式。2021/1/421第二十一頁(yè)，共41頁(yè)。一、操作員自動(dòng)（）1、操作員直接控制２、轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制３、功率自動(dòng)控制４、主汽壓力自動(dòng)控制2021/1/422第二十二頁(yè)，共41頁(yè)。二、汽輪機(jī)自啟動(dòng)（）程序根據(jù)機(jī)組運(yùn)行需要，能自動(dòng)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(fù)荷變化率；（5）產(chǎn)生負(fù)荷保持。2021/1/423第二十三頁(yè)，共41頁(yè)。三、自動(dòng)同期（）采用自動(dòng)同期方式一般須滿足下列條件：控制在“操作員自動(dòng)方式”或“汽輪機(jī)自啟動(dòng)”方式；機(jī)組的轉(zhuǎn)速由高壓調(diào)門控制；發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器斷開（未并網(wǎng)）；自動(dòng)同期允許；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在同步范圍。2021/1/424第二十四頁(yè)，共41頁(yè)。四、協(xié)調(diào)控制（）協(xié)調(diào)控制方式一般須滿足下列條件：（1）機(jī)組已并網(wǎng)；（2）收到協(xié)調(diào)允許信號(hào)。2021/1/425第二十五頁(yè)，共41頁(yè)。第四節(jié)控制功能與控制系統(tǒng)特性一、控制功能1.轉(zhuǎn)速控制OA手動(dòng)給定ATC自動(dòng)給定閥門管理轉(zhuǎn)速圖3—14汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制圖電液轉(zhuǎn)換、油動(dòng)機(jī)及閥門給定處理回路轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器－同步信號(hào)轉(zhuǎn)速測(cè)量＋汽輪發(fā)電機(jī)組2021/1/426第二十六頁(yè)，共41頁(yè)。2.負(fù)荷控制汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時(shí)可投入負(fù)荷控制：（1）機(jī)組已并網(wǎng)，控制系統(tǒng)在“操作員自動(dòng)”方式（2）功率信號(hào)正常，且負(fù)荷在合適范圍；（3）控制系統(tǒng)未參加單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制；（4）主汽壓力控制未投入。等。2021/1/427第二十七頁(yè)，共41頁(yè)。＋Y機(jī)械功率OA手動(dòng)給定N調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器－K1K3調(diào)節(jié)級(jí)壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率負(fù)荷擾動(dòng)圖3—15汽輪機(jī)功頻控制系統(tǒng)圖電液轉(zhuǎn)換、油動(dòng)機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級(jí)壓力調(diào)節(jié)器頻率校正＋－給定處理回路調(diào)節(jié)級(jí)壓力測(cè)量功率測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量n0=3000r/min＋－＋P0PEn2021/1/428第二十八頁(yè)，共41頁(yè)。一般當(dāng)以下情況發(fā)生時(shí)負(fù)荷控制被切除：（1）油開關(guān)跳閘；（2）汽機(jī)已跳閘；（3）操作員自動(dòng)方式下，操作員直接控制，即“手動(dòng)”方式；（4）功率信號(hào)故障；（5）實(shí)際功率不在合適范圍，負(fù)荷小于低負(fù)荷限制值或大于高負(fù)荷限制值；（6）閥位限制動(dòng)作；等。2021/1/429第二十九頁(yè)，共41頁(yè)。一次調(diào)頻的投入條件如下：機(jī)組已并網(wǎng)；控制系統(tǒng)在“操作員自動(dòng)”狀態(tài)；負(fù)荷大于10％額定負(fù)荷。2021/1/430第三十頁(yè)，共41頁(yè)。3.協(xié)調(diào)控制汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時(shí)可投入?yún)f(xié)調(diào)控制：機(jī)組已并網(wǎng)；接收到請(qǐng)求信號(hào)；由來(lái)的給定信號(hào)正常；等。2021/1/431第三十一頁(yè)，共41頁(yè)。－從CCS來(lái)TD指令機(jī)械功率調(diào)頻投入K1閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率負(fù)荷擾動(dòng)圖3—16參加機(jī)組協(xié)調(diào)控制時(shí)的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電液轉(zhuǎn)換、油動(dòng)機(jī)及閥門頻率校正＋給定處理回路轉(zhuǎn)速測(cè)量3000r/min＋＋2021/1/432第三十二頁(yè)，共41頁(yè)。在協(xié)調(diào)控制方式下，禁止負(fù)荷控制投入和做閥門試驗(yàn)。當(dāng)有以下條件產(chǎn)生時(shí)協(xié)調(diào)控制方式被切除：請(qǐng)求信號(hào)消失；從來(lái)的給定信號(hào)故障；油開關(guān)跳閘；汽機(jī)已跳閘；操作人員將控制切除；等。2021/1/433第三十三頁(yè)，共41頁(yè)。第五節(jié)汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)1旁路系統(tǒng)及控制方案2021/1/434第三十四頁(yè)，共41頁(yè)。

鍋爐～高旁減壓閥高壓旁路系統(tǒng)噴水隔離閥噴水調(diào)節(jié)閥低壓旁路系統(tǒng)凝汽器高壓缸低壓缸發(fā)電機(jī)低旁減壓閥噴水調(diào)節(jié)閥低壓減溫水高壓減溫水中壓缸過(guò)熱器再熱器圖16－1高低壓串級(jí)旁路系統(tǒng)低旁減壓閥壓2021/1/435第三十五頁(yè)，共41頁(yè)。二、旁路系統(tǒng)作用：（1）加快啟動(dòng)速度、減小啟動(dòng)時(shí)間。（2）機(jī)組啟動(dòng)、停止和甩負(fù)荷時(shí)，可以回收工質(zhì)，減少對(duì)空排放，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。（3）正常運(yùn)行時(shí)，起超壓保護(hù)作用。（4）機(jī)組啟動(dòng)、停止和甩負(fù)荷時(shí)，保護(hù)再熱器。（5）當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)短時(shí)故障時(shí)，旁路系統(tǒng)的存在可使鍋爐處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，從而使單元機(jī)組轉(zhuǎn)入停機(jī)不停爐運(yùn)行方式或帶廠用電運(yùn)行。2021/1/436第三十六頁(yè)，共41頁(yè)。三、旁路控制系統(tǒng)1、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：1、機(jī)組起停過(guò)程中的控制任務(wù)（1）保證主蒸汽壓力按起動(dòng)曲線變化；（2）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運(yùn)行所允許的溫度范圍內(nèi)；