NK型凝汽式汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的設計含4張CAD圖,nk,型凝汽式,汽輪機,調節(jié),調理,系統(tǒng),設計,cad 汽輪機調節(jié)系統(tǒng) 本文概要介紹汽輪機調節(jié)保護的任務、系統(tǒng)的基本組成和不同類型調節(jié)保護系統(tǒng)的特點，著重分析汽輪機調節(jié)系統(tǒng)動、靜態(tài)特性對機組功率、轉速的調節(jié)性能和安全、穩(wěn)定運行的影響，以汽輪機調節(jié)保護系統(tǒng)的典型部件為例，介紹調節(jié)保護系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工作原理和靜態(tài)特性計算。 關鍵詞 汽輪機；調節(jié)汽門；電液調節(jié)系統(tǒng) 1汽輪機調節(jié)保護系統(tǒng)的任務和系統(tǒng)組成 汽輪機是發(fā)電廠的原動機，驅動同步發(fā)電機旋轉產生電能，向電網(wǎng)輸送符合數(shù)量和供電品質(電壓與頻率)要求的電力。由同步發(fā)電機的運行特性已知，發(fā)電機的端電壓決定于無功功率，而無功功率決定于發(fā)電機的勵磁；電網(wǎng)的頻率(或稱周波)決定于有功功率，即決定于原動機的驅動功率。因此，電網(wǎng)的電壓調節(jié)歸發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)，頻率調節(jié)歸汽輪機的功率控制系統(tǒng)。這樣，機組并網(wǎng)運行時，根據(jù)轉速偏差改變調節(jié)汽門的開度，調節(jié)汽輪機的進汽量及焓降，改變發(fā)電機的有功功率，滿足外界電負荷的變化要求。由于汽輪機調節(jié)系統(tǒng)是以機組轉速為調節(jié)對象，故習慣上將汽輪機調節(jié)系統(tǒng)稱為調速系統(tǒng)。 汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的原理性構成如圖1所示。轉速感受機構是將轉子的轉速信號轉變成一次控制信號；中間放大器對一次控制信號作功率放大，并按調節(jié)目標作控制運算，產生油動機的控制信號；油動機是一種液壓位置伺服馬達，按中間放大器的控制信號產生帶動配汽機構動作的驅動力，并達到預定的開度位置；配汽機構是將油動機的行程轉變?yōu)楦髡{節(jié)汽門的開度，通過配汽機構的非線性傳遞特性，汽輪機的進汽量與油動機行程間校正到近似線性關系；同步器作用于中間放大器，產生控制油動機行程的控制信號，單機運行時改變汽輪機的轉速，并網(wǎng)運行時改變機組的功率；啟動裝置在機組啟動時用于沖轉、并提升轉速至同步器動作轉速。： 汽輪機的調節(jié)系統(tǒng)由轉速感應機構、專動放大機構、執(zhí)行機構、和反饋機構組成。 1、轉速感應機構：它能感應轉速的變化并將其轉變成其他物理量的變化，送至傳動放大機構。轉速感受機構是將速度信號轉變?yōu)橐淮慰刂菩盘柕脑?。在汽輪機調節(jié)保護系統(tǒng)中，轉速感受機構主要有離心式和電磁式兩類。在離心式中有機械式和液壓式兩種，其中機械式有高速彈性調速器和飛錘或飛環(huán)式超速危急保安器；液壓式中有徑向鉆孔脈沖泵和旋轉阻尼器兩種。 2、傳動放大機構：由于轉速感應機構產生的信號往往功率太小，不足以直接帶動配汽機構，因此，傳動放大機構的作用是接受轉速感應機構的信號，并加以放大，然后傳遞給配汽機構，使其動作。 3、執(zhí)行機構：它的作用是接受傳動放大機構的信號來改變汽輪機的進汽量。 4、反饋機構：傳動放大機構在將轉速信號放大傳遞給配汽機構的同時，還發(fā)出一個信號使滑閥復位，油動機活塞停止運動。這樣才能使調節(jié)過程穩(wěn)定。汽輪機的調節(jié)保護系統(tǒng)根據(jù)其轉速感受機構及中間放大器的結構不同，可分為機械液壓調節(jié)、模擬電液調節(jié)和數(shù)字電液調節(jié)三種型式。 2機械液壓調節(jié)系統(tǒng) 　　機械液壓調節(jié)系統(tǒng)是由杠桿、曲柄等機械機構作信號放大和液壓流量控制閥作功率放大。飛錘感受轉速的變化，并轉變?yōu)榛h(huán)的位移；斷流式錯油門控制油動機活塞腔室的進、排油，當錯油門滑閥偏離居中位置時，分別開啟油動機活塞上、下腔室的進、排油口，使油動機活塞帶動調節(jié)汽門開啟或關閉；在油動機活塞移動時，又帶動杠桿運動，使錯油門滑閥向著居中位置移動。當油動機活塞的位移復現(xiàn)調速器滑環(huán)位移的變化規(guī)律時，錯油門滑閥回到居中位置，調節(jié)過程結束。隨著機組容量的增大，開啟調節(jié)汽門驅動力要求的提高，特別是中間再熱機組高壓調節(jié)汽門動態(tài)校正要求的提出，機械液壓調節(jié)的機械結構和液壓控制回路變得十分復雜。機械傳動機構曠動間隙的存在，液壓控制部件易受油液污染的影響，使調節(jié)品質和運行穩(wěn)定、可靠性不很理想。因機組的功率信號無法由機械或液壓機構來感受，故機械液壓調節(jié)系統(tǒng)僅能起到調速系統(tǒng)的作用。另一方面，配汽機構采用較為固定的機械機構，無法實現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運行方式的靈活切換。 3模擬電液調節(jié)系統(tǒng) 　　模擬電液調節(jié)系統(tǒng)是基于模擬電路的連續(xù)控制調節(jié)系統(tǒng)，它將電子技術與液壓控制技術有機地結合在一起，綜合了電子元件檢測靈敏、精度高、線性好、遲緩小、傳輸速度快、調整方便、能實現(xiàn)復雜調節(jié)規(guī)律，以及液壓元件驅動功率大、慣性小的優(yōu)點。檢測、運算采用電子元件，執(zhí)行機構為液壓部件，兩者中介的核心部件是電液伺服閥(俗稱電液轉換器)。汽輪機的轉速和功率經傳感器或變送器轉變?yōu)殡娦盘?，經電子線路放大、運算，產生油動機行程的控制信號，輸?shù)絇ID(比例、積分和微分)凋節(jié)回路，然后經模擬電路功率放大作用于電液轉換器，產生控制油動機行程的液壓信號，經中間放大后使油動機按調節(jié)指令動作。模擬電液調節(jié)系統(tǒng)原理性框圖如圖6-7所示，系統(tǒng)中設有轉速調節(jié)回路、功率調節(jié)回路和功-頻調節(jié)回路，在機組單機運行時控制轉速；并網(wǎng)非調頻工況時調節(jié)機組功率；并網(wǎng)調頻運行時實現(xiàn)功-頻調節(jié)，克服"內擾"和再熱器中間容積時滯效應的影響。功率設定可遠方遙控設置，便于電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)。蒸汽壓力輸入可實現(xiàn)機爐協(xié)調控制。模擬電液調節(jié)系統(tǒng)的控制功能和調節(jié)品質較機械液壓調節(jié)系統(tǒng)有了很大的提高，改善了調節(jié)系統(tǒng)的甩負荷動態(tài)特性，增強了機組運行的安全性。 4 數(shù)字電液控制系統(tǒng) 數(shù)字電液控制系統(tǒng)(Digital Electro-Hydraulic Control System，簡稱DEH)是以計算機替代模擬電液調節(jié)系統(tǒng)中控制運算的模擬電路，發(fā)揮計算機控制運算、邏輯判斷與處理能力強及軟件組態(tài)靈活、方便的優(yōu)勢，將汽輪機運行的狀態(tài)監(jiān)測、順序控制、調節(jié)和保護融為一體。特別是液壓系統(tǒng)采用高壓抗燃油(三芳基磷酸脂)后，簡化了液壓控制回路，提高了油動機的推動力。調節(jié)汽門由各自油動機驅動，可使機組實現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運行方式靈活切換，增強了機組運行控制的靈活性。由于數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)的硬件采用模塊化結構，系統(tǒng)擴展靈活，維修調試方便，冗余控制、多層保護和自檢、自診斷功能使調節(jié)品質、運行可靠性和機組的安全性均較模擬電液調節(jié)系統(tǒng)有了很大提高。數(shù)字電液控制系統(tǒng)是由電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機構、保護系統(tǒng)和供油系統(tǒng)組成，它實現(xiàn)的主要功能是： 　　(1)汽輪機自動程序控制(ATC)。通過監(jiān)測高、中壓汽缸溫度和蒸汽溫度，計算出轉子熱應力。在汽輪機允許的應力范圍內，以最大的速率、最短的時間實現(xiàn)機組由盤車、沖轉、升速、并網(wǎng)到帶負荷的全自動程序化操作。 　　(2)汽輪機功率的自動調節(jié)。汽輪機功率的自動調節(jié)設有操作員自動、遠方控制和電廠計算機控制三種模式。根據(jù)電網(wǎng)的要求，可選擇調頻運行方式或基本負荷運行方式。在機組冷、熱態(tài)啟動中，能自動地根據(jù)啟動狀態(tài)控制調節(jié)汽門的開度。 　　(3)汽輪機的自動保護。設有三層超速保護，即超速保護控制(OPC)、危急遮斷控制(ETS)和機械超速保護與手動遮斷脫扣。超速保護控制是當機組轉速超過103％n0時，OPC電磁閥動作，快速關閉高、中壓調節(jié)汽門；ETS是當機組轉速達到110％n0時，自動停機遮斷(AST)電磁閥動作，快速關閉主汽門和調節(jié)汽門。此外，當出現(xiàn)低潤滑油壓、推力軸承磨損、低真空、高壓排汽溫度高等危急事故時，ETS通過AST電磁閥使機組快速停機；機械超速保護是當機組轉速升高至112％n0時動作，關閉主汽門和調節(jié)汽門。 　(4)機組和DEH系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)視和顯示機組及DEH系統(tǒng)的重要參數(shù)、運行曲線、歷史趨勢和故障，以及指示操作按鈕的狀態(tài)。 積木塊系列汽輪機結構 靜子 根據(jù)蒸汽參數(shù)、流量和轉速情況選擇準進汽、中間和排氣區(qū)段;以及安置噴嘴組的蒸汽室標準結構。對于高參數(shù)高轉速、高壓部分采用雙層汽缸結構，內缸為無中分面的軸對稱圓筒形結構。利用螺紋調整裝置和偏心導柱，使汽缸和蒸汽室以及導葉持環(huán)等找正十分方便。 軸承和軸承座 軸承座支承在汽輪機中心高度相當?shù)闹ё隙皇芷子绊懀S承座與外缸的相對位置可通過螺紋調整裝置極為方便地進行調整，汽機可在導向滑銷系統(tǒng)中脹縮自如，而軸承座不受傾倒或扭轉負荷的作用。推力軸承為可傾瓦式，適用與正、負向剩余推力。徑向軸承根據(jù)振動、穩(wěn)定性和汽輪機負荷等各種指標采用二油楔軸承可配置頂軸裝置。 轉子和葉片 轉子為整體結構，不僅強度方面有足夠安全裕度，而且通過振動計算和動平衡保證穩(wěn)定運轉。轉鼓型轉子有利于采用強固的葉根結構，有T型和多叉型兩種形式。 直葉片采用自帶衛(wèi)帶，扭葉片采用松拉金，并在加工裝配上保證相鄰葉片的良好接觸，以加強阻尼作用。設計葉片時，根據(jù)長期實踐總結出來的計算方法，由流通部分計算機輔助設計計算各種實際運行工況下的靜應力和動應力，保證葉片可靠性。 高轉速高參數(shù)時，為保證葉根強度，必要時整個轉子用不銹鋼鍛成，然后，調節(jié)級葉片和前面幾級高壓級動葉片采用電介加工方法直接在整體轉子上加工出來。前后汽封和各級葉片頂部汽封均采用鑲嵌式結構。 配汽和調節(jié) 一般采用噴嘴調節(jié)法。調節(jié)汽閥的啟閉由油動機通過橫梁、兩閥桿和杠桿系統(tǒng)進行控制。 調節(jié)系統(tǒng)有全液壓式，WOODWARD機械液壓式及由微機控制的電液調節(jié)系統(tǒng)等多種調節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)用戶對系統(tǒng)功能及自控水平的要求進行合理的選擇和配置。 保安監(jiān)控裝置 備有轉速、油壓、新汽壓力、抽汽壓力、真空、轉子軸向位移、振動等保安裝置、以及轉速、振動、溫度、壓力等各式監(jiān)控裝置。根據(jù)用戶要求，上述各參數(shù)的測量、變換、執(zhí)行等元件可采用氣動或電動單元組合儀表、合理選配。 積木塊汽輪機系列汽輪機的主要特點是采用積木塊系統(tǒng)和通流部分計算機優(yōu)化而進行設計的。汽輪機分成若干區(qū)段。根據(jù)用戶的要求將所需要的區(qū)段組合起來，再配上各類相應的部套即組合成各種不同類型的汽輪機。這些汽輪機具有效率高等優(yōu)點。 積木塊系列多及工業(yè)汽輪機主要由三個部分組成：前區(qū)段（新蒸汽進口）中區(qū)段（葉柵部分） 后區(qū)段（排汽部分） 圖一給出了前區(qū)段一種尺寸的可能組合的例子。 下列兩種類型的前區(qū)段可以有自己的特定的軸承和調節(jié)系統(tǒng)： 正常進汽參數(shù)（N）可達10兆帕/510℃ 高壓進汽參數(shù)（H）可達14兆帕/540℃ 在N類型中具有5種幾何尺寸 在H類型中具有4種幾何尺寸 對于幾種類型的汽輪機（背壓式、抽汽背壓式、凝汽式、抽汽凝汽式）都實用。 抽汽段有三種不同形式：其中兩種形式用于背壓式汽輪機。在（N）類型中背壓一般可達2兆帕；在（H）類型中背壓可達4.5兆帕。其中一種形式用于凝汽式汽輪機。背壓區(qū)段（N）類型有7種尺寸，（H）類型中有4種尺寸。凝汽式汽輪機有8種不同尺寸的后區(qū)段。 為了使汽輪機能夠適應進汽段、排汽段的各種容積流量，任何一種前區(qū)段都可以分別和三種不同尺寸的后區(qū)段組合。 汽輪機還可以插一個延長段，這樣葉柵部分的長度可以不同。如果一定尺寸的進汽段要與較大尺寸的后區(qū)段相連，需要插進一個過度段。 除上述 N 型和H型汽輪機外，這種積木塊汽輪機還包括M型和W型汽輪機。M型汽輪機是專門設計用來直接驅動高速壓縮機的 、W型雙流汽輪機可以直接與背壓式或 抽汽背壓式汽輪機組合成雙缸機組，也可單機使用，例如用作大型電站的給水泵汽輪機。這些型號的汽輪機的最高進汽參數(shù)為14兆帕/540℃。 這些積木塊設計原理是可采用較少的基本積木塊。設計出較大功率范圍和多種機型的工業(yè)汽輪機。積木塊不僅大大縮短設計周期，而且為預制木模和鑄件，合理采用數(shù)控機床加工先進技術，適當擴大部套投產批量等創(chuàng)造條件，大大縮短供貨周期。產品結構考慮了一系列安置調整和操作運行的方便措施。并可根據(jù)汽輪機具體使用條件和用戶要求配置各種保護裝置。 積木塊系列多及工業(yè)汽輪機三化程度高，對設備維修和備件供應都極為有利，產品性能符合國際上有關標準。 摘 要 調節(jié)系統(tǒng)有全液壓式，WOODWARD 機械液壓式及由微機控制的電液調節(jié)系統(tǒng)等多種調節(jié)系統(tǒng)，一般根據(jù)參數(shù)對系統(tǒng)功能及由自控水平的要求進行合理的選擇和配置。 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，200MW機組已成為電網(wǎng)的調峰機組，其負荷適應能力及響應速度的快慢便顯得越來越重要，過去，國產200MW機組控制普遍采用傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)，此類系統(tǒng)結構復雜，控制精度低，可靠性差，傳動速度慢，已遠遠滿足不了電網(wǎng)調度自動化的要求。而電液調節(jié)系統(tǒng)越來越受重視。 本設計對凝汽式汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的選用﹑原理進行了研究，選擇了電液調節(jié)系統(tǒng)，介紹了其工作原理，完成各部件設計，配汽采用噴嘴調節(jié)法。調節(jié)氣閥的啟閉由油動機通過橫梁﹑兩閥桿和杠桿系統(tǒng)進行控制。 在調節(jié)系統(tǒng)設計中，除了相應的液壓部件控制外，還有轉速控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、就地操作、超速跳閘裝置等。備有轉速、新汽壓力、抽汽壓力等保安裝置，上述各參數(shù)的測量、變換、執(zhí)行等元件可采用氣動或電動單元。隨著分散控制系統(tǒng)技術水平的不斷提高，一個電廠由單一類型的分散控制系統(tǒng)來完成所有控制任務是未來的發(fā)展趨勢。 關鍵詞 汽輪機；凝汽式汽輪機；調節(jié)系統(tǒng)；電液調節(jié)系統(tǒng) ABSTRACT Various govering type,such as full-hydraulic governing system.WOODWARD mechanicalhydraulic governing system and computer control elect-hydraulic govering system,can be reasonably selected and configurated depending on the system function and automatic control level that custemers required. power industry, the 200 MW machine set has become the charged barbed wire net to adjust the Along with the development of the electric machine set, it carries the ability of adapt and responds to the rate of speed of the speed and then seem to be more and more important, past, the domestic 200 MW machine set controls the traditional liquid of widespread adoption to press to control the system, this kind of system structure complications, the control accuracy is low, the credibility is bad, spreading to move the speed slow, already far far satisfy not the charged barbed wire net adjusts the request of one degree automation.But the electricity liquid regulate the system to be more and more value. Have study appies and pricles of steam turbines .In general the nozzle control is adopted.The openning and closing of the governing and closing of the governing valves are controlled by an oil servomotor via a beam,two spindles and a level system. in govering,have speed control system WOOD505、protection、local control panel 、protection Equipment and so on. Turbines are equipped with safety devices for pressure,live steam pressure,extraction steam pressure vacuum,axial displacement of rotor,and the monitoring devices for speed,vibration,temperation,pressure etc. Along with dispersion continuously raise of the control system technique level, a power station is controled the system by the dispersion of the one type to complete all control mission and is a future development trend. Key words turbines；steam turbines ；govering ；computer elect-hydraulic govering system 目 錄 1 概述 1 1.1調節(jié)系統(tǒng)簡介 1 1.3液壓調節(jié)系統(tǒng) 2 1.3電液調節(jié)系統(tǒng) 2 2 總體設計 3 2.1凝汽式汽輪機選型計算 3 2.2調節(jié)系統(tǒng)的選用 4 2.3具體的設計 5 2.4汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH 5 3速關組件的設計 10 4啟動調節(jié)器的設計 11 5速關閥的設計 17 6 505調節(jié)器 19 7 其他相關部件 32 8靜態(tài)校核 32 8.1靜態(tài)特性 33 8..2感應機構的遲緩率 33 8..3速度變化率 33 8. 4調節(jié)汽閥的重疊度 34 1．調節(jié)汽閥順序開始時，應有適當?shù)闹丿B度； 34 參考文獻 36 致 謝 37 39 1 概述 1.1調節(jié)系統(tǒng)簡介 汽輪機是將蒸汽能轉化為機械能的外燃回轉式原動機。它具有單機功率大，轉速高,效率高,運轉穩(wěn)和，使用壽命長等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應用。?電網(wǎng)將發(fā)電廠生產的電能源源不斷地輸送到各個用電設備，為人們的生產、生活服務。而為保證各種用電設備能正常運轉，不但要求提供連續(xù)不斷的電能，而且還對供電的品質提出了嚴格的要求： k
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Ah? ?? ?? ?? ? 頻率誤差≤±0.4% 5E[-S!TU H熱電技術聯(lián)盟? ?? ?? ?? ? 電壓誤差≤±6%www.rdlm.com.cn)B7r~Ei#^1gn` ? ???供電頻率由電網(wǎng)中的總發(fā)電量、總用電量共同確定。穩(wěn)態(tài)時，供電頻率與汽輪發(fā)電機組的轉速對應相等。若總發(fā)電量>總用電量，則供電頻率增加，機組轉速也增加。必須通過控制系統(tǒng)使電網(wǎng)中并網(wǎng)發(fā)電機組的總發(fā)電量，適應總用電量的要求，才能保證供電頻率精度。 E Pnl(hW,}Kw? ???電網(wǎng)中的總用電量是一個隨機變量，其頻譜表明：負荷變化低頻率對應大幅度，高頻率對應小幅度。小幅度高頻率的負荷變化，通過汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的一次調頻功能，利用鍋爐的蓄能調節(jié)發(fā)電量，使總發(fā)電量適應總用電量的變化。大幅度低頻率的負荷變化，由電網(wǎng)的自動調頻裝置，通過汽輪發(fā)電機組控制系統(tǒng)的自動發(fā)電AGC功能自動地或手動地改變機組的負荷指令，改變機組的發(fā)電量，使總發(fā)電量適應總用電量的變化。這就是二次調頻作用。電網(wǎng)中調根據(jù)負荷的統(tǒng)計特性要求發(fā)電機組按日負荷曲線大幅度改變負荷，這就是調峰作用。 +\ljy$XOQ|電廠鍋爐、汽輪機、電氣、熱控、水處理等熱電行業(yè)技術免費交流平臺！二次調頻和調峰，由于負荷變化的幅度較大，鍋爐控制系統(tǒng)必須相應動作，使鍋爐的出力滿足汽機的要求，同時為保證整個發(fā)電系統(tǒng)的安全性和經濟性，要求在改變負荷的過程中，機、爐、電控制系統(tǒng)必須協(xié)調動作。ll9t2E3x1Pwww.rdlm.com.cn必須將汽輪發(fā)電機組的轉速升到同步轉速，即3000r/min，發(fā)電機并網(wǎng)后才能向電網(wǎng)輸出電能。因此要求汽輪機調節(jié)系統(tǒng)具有升速控制功能。汽輪機是一種高轉速的大型旋轉機械，它對轉速的要求很高，轉速超過120%后，機組就可能損壞。因此要求汽輪機控制系統(tǒng)具有完善的保護功能。www.rdlm.com.cnY W7|xb:_f ? ???汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的主要任務就是調節(jié)汽輪發(fā)電機組的轉速、功率，使其滿足電網(wǎng)的要求。汽輪機控制系統(tǒng)的控制對象為汽輪發(fā)電機組，它通過控制汽輪機進汽閥門的開度來改變進汽流量，從而控制汽輪發(fā)電機組的轉速和功率。在緊急情況下，其保安系統(tǒng)迅速關閉進汽閥門，以保護機組的安全。#R l&H-_B*wu ? ???由于液壓油動機獨特的優(yōu)點，驅動力大、響應速度快、定位精度高，汽輪機進汽閥門均采用油動機驅動。汽輪機控制系統(tǒng)與其液壓調節(jié)保安系統(tǒng)是密不可分的。"X
B1Ao!b a$w6^SA 汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH分為電子控制部分和液壓調節(jié)保安部分。電子控制主要由分布式控制系統(tǒng)DCS及DEH專用模件組成，它完成信號的采集、綜合計算、邏輯處理、人機接口等方面的任務。液壓調節(jié)保安部分主要由電液轉換器、電磁閥、油動機、配汽機構等組成，它將電氣控制信號轉換為液壓機械控制信號，最終控制汽輪機進汽閥門的開度。 為滿足上述要求,在汽輪機上均設有轉速自動調節(jié)系統(tǒng).其主要作用是：當用戶耗電量變化時,通過改變汽輪機汽量，調節(jié)汽輪機的輸出功率，使其與外界負荷相適應，并維持汽輪機轉速在規(guī)定范圍內. 汽輪機的調節(jié)系統(tǒng)由轉速感應機構、傳動放大機構、執(zhí)行機構、和反饋機構組成。 1.2液壓調節(jié)系統(tǒng) 調節(jié)系統(tǒng)主要是由機械部件和液壓部件組成，主要依靠液體作為工作介質來傳遞信息，因而被稱為液壓調節(jié)系統(tǒng)。又由于是根據(jù)機組轉速的變化來進行調節(jié)，所以稱為液壓調節(jié)系統(tǒng)。這種調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)精度低，反應速度慢，運行時工作特性是固定的，不能根據(jù)轉速以外的信號進行調節(jié)，而且調節(jié)功能少，所以大功率機組一般不再采用單純的液壓調節(jié)系統(tǒng)，而采用電液調節(jié)系統(tǒng)。 1.3電液調節(jié)系統(tǒng) 隨著單機容量的不斷增大，蒸汽參數(shù)的逐漸提高，中間再熱循環(huán)的廣泛采用以及機組運行方式的多樣化，對機組運行的安全性、經濟性、自動化程度以及多功能調節(jié)提出了更高的要求，僅靠原有的液壓調節(jié)技術已不能完全適應。于是，電液調節(jié)系統(tǒng)應運產生了。該系統(tǒng)主要由電氣部件、液壓部件組成。電氣部件測量與傳輸信號方便，并且信號的綜合處理能力強，控制精度高，操作、調整與調節(jié)參數(shù)的修改又方便。液壓部件用作執(zhí)行器時充分顯示出響應速度快、輸出功率大的優(yōu)越性，是其他執(zhí)行器所無法替代的。 目前，絕大多數(shù)數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)主要是由汽輪機制造廠設計與制造的專用裝置，它是分散控制系統(tǒng)的重要組成部分，其優(yōu)點是：設備硬件通用，軟件透明，便于掌握、維護和改進；隨著分散控制系統(tǒng)技術水平的不斷提高，一個電廠由單一類型的分散控制系統(tǒng)來完成所有控制任務是未來的發(fā)展趨勢。近年來，我國發(fā)電事業(yè)已有長足發(fā)展，尤其是隨著汽輪發(fā)電機組容量的增大，蒸汽參數(shù)的提高，對機組的安全性、經濟性、自動化水平的要求也越來越高。目前已采用汽輪機電液調節(jié)系統(tǒng)（EIectro-Hydraulic? Control? System? ,簡稱 EHC）。 取代了傳統(tǒng)的機械（液壓）式調節(jié)系統(tǒng)（Machine-Hydraulic? Control? System , 簡稱MHC）電液調節(jié)系統(tǒng)采用電子控制技術、可實現(xiàn)多參量的調節(jié)與控制，具有靈敏度高、調節(jié)精度高、抗內擾能力強及融調節(jié)與保護于一體的特點，從而大大提高了機組運行的安全性與可靠性。正是由于電液調節(jié)系統(tǒng)的上述特點，目前我國在300MW及以上的汽輪機組中大都采用了電液調節(jié)系統(tǒng)。 2 總體設計 2.1凝汽式汽輪機選型計算 (1) 確定進汽焓 查 h-s圖 =3215J/kg (2) 確定進汽比容 查 h-s圖 V =0.073 m3/kg (1) 確定排汽焓 查 h-s圖 h =2190k J/kg (.4 )確定排汽比容 查h-s圖 V=9m3/kg (5 )確定可用絕熱焓降 △h=- h ………………………………2.1 =3215-2190=1025kJ/kg (6) 估算質量流量(假定總效率n =0.75) Ma=p/(△h. n) ……………………………2.2 =10000/(1025×0.75)=13 k J/kg (7) 計算進汽容積流量 V′=m′. V………………………………2.3 =13.0.073=0.95 m3/s (8) 計算排汽容積流量 V′= m′. V……………………………2.4 =13.9.1.1=129 m3/s (9 )選擇進汽段 選擇確定進汽段號25和32都可選用 (10 )選擇排氣段 查排汽段圖` 選擇圖上0.95m3/s的線和8500r/min的線相交在45矩形內，這表明排汽段號為45 (11 )驗證進汽段和排氣段和兼容性 查兼容性圖 25號進汽段不能和45號排氣段相合，32號進汽段能夠和45號排氣段相結合 (12 )驗證所選排氣段允許通過的質量流量 查許可性圖查得選用的汽輪機型號為NG32/45 2.2調節(jié)系統(tǒng)的選用 此單機容量較大,蒸汽參數(shù)較高,中間再熱循環(huán)的廣泛采用以及機組運行方式的多樣性,對機組運行的安全性,經濟性,自動化程度以及多功能調節(jié)提出了更高的要求.只靠原有的液壓調節(jié)技術已不能完全適應用電液調節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電氣部件，液壓部件組成。電氣部件測量與傳輸信號方便，并且信號的綜合處理能力強，控制精度高，操作，調整與調節(jié)參數(shù)的修改又方便。液壓部件用執(zhí)行器時充分顯示出響應速度快，輸出功率大的優(yōu)越性，是其他執(zhí)行器無法替代的。電液調節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)點是：1設備硬件通用，軟件透明，便于掌握，維護和改進；數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)通過分散控制系統(tǒng)的高速通信網(wǎng)絡伺機組其他控制系統(tǒng)交換信息，便于協(xié)調，減少設備的重復設置，提高了系統(tǒng)的可靠性，簡化了運行人員的操作步驟。 （1）轉速感應機構：它能感應轉速的變化并將其轉變成其他物理量的變化，送至傳動放大機構。 （2）傳動放大機構：由于轉速感應機構產生的信號往往功率太小，不足以直接帶動配汽機構，因此，傳動放大機構的作用是接受轉速感應機構的信號，并加以放大，然后傳遞給配汽機構，使其動作。 （3）執(zhí)行機構：它的作用是接受傳動放大機構的信號來改變汽輪機的進汽量。 （4）反饋機構：傳動放大機構在速信號放大傳遞給配汽機構的同時，還發(fā)出一個信號使滑閥復位，油動機活塞停止運動。這樣才能使調節(jié)過程穩(wěn)定。 2.3具體的設計（見調節(jié)系統(tǒng)圖） 液壓部分用速關閥組件（1840）控制速關閥的啟閉，進而控制蒸汽閥開度的大小，蒸汽流量的大小等；調節(jié)汽閥控制蒸汽的流速，進而控制電量的大小；此外還用危急遮斷器、危急保安裝置來處理異常情況的停機等。 下面部分為電子類的裝置，控制盤，轉速控制系統(tǒng)，安全保護系統(tǒng)等。用電液轉換器實現(xiàn)電子信息和液壓信號的轉變。 各個部分還有各種測量裝置，用于測量溫度、，速度、壓力強度的信息，這種信息再轉移到電子裝置，實現(xiàn)適時控制。 2.4汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH ?? 主要任務就是調節(jié)汽輪機的蒸汽轉矩，使之維持等轉速運行，與外界負荷相適應。在討論汽輪發(fā)電機組的控制控制系統(tǒng)時，通常將汽輪發(fā)電機軸系看作一個整體旋轉剛體，建立一個系統(tǒng)較為完善的數(shù)學模型，然后對該系統(tǒng)進行較準確的分析和設計。汽輪機控制系統(tǒng)設計的依據(jù)就是轉子的能量平衡方程式，轉子的轉動方程為： J×dω/dt = MT -MG -Mf ……………………………2.5 式中：J—汽輪發(fā)電機組轉子的轉動慣量(Kg.m.s2 ) ω—轉子的旋轉角速度(s-1 ) MT—汽輪機蒸汽轉矩(N.m) MG—發(fā)電機電磁轉矩(N.m) Mf—各種阻力矩(N.m) 轉動慣量對于特定的機組安裝完成后，即為一常數(shù)，DEH要控制的轉速n與角速度ω成正比。 ω=2πf=2πn/60 ……………………………2.6 其中：f—頻率(s-1) n—轉速(r/min) 由汽輪機工作原理知，蒸汽轉矩MT 為： MT =4.73×D×H0×η0e/n (N.m) ……………………2.7 式中：D—進入汽輪機的蒸汽流量(Kg/h) H0—絕熱焓降(KJ/Kg) η0e—汽輪機相對效率 n—轉速(r/min) 發(fā)電機電磁轉矩MG，它主要取決于負載的特性，可表示為： MG =K1+K×n+K3×n2 …………………………2.8 式中，K1，K2，K3為隨機變量，且均為正值。 各種阻力矩Mf，它與轉速、真空、軸系油溫等很多因素有關，可視隨轉速增大的隨機變量。 圖1 表示汽輪機和發(fā)電機的轉矩特性，其中曲線MT1 及曲線MT2表明了蒸汽輪機轉矩和轉速的關系曲線，稱為汽輪機的內特性。曲線MT1 及曲線MT2 對應于兩個不同的進汽量。其中曲線MG1 及曲線MG2表明了發(fā)電機阻力轉矩和轉速的關系曲線，稱為發(fā)電機的特性。曲線MG1 及曲線MG2 對應于兩個不同的電負載。曲線MT1和曲線MG1的交點a即為汽輪機帶發(fā)電機運轉，在轉速na時一個穩(wěn)定狀態(tài)。 圖2.1 首先從圖1和式(2-1)可知，汽輪發(fā)電機組具有一定的自平衡能力，比如當發(fā)電機的阻力矩MG1變?yōu)镸G2時，若汽輪機進汽量保持不變，那么新的平衡工況點即為b，即汽輪發(fā)電機組以nb轉速穩(wěn)定運行，也就是說汽輪發(fā)電機組具有一定的自平衡能力，此時工作轉速nb和na相差較大。但汽輪機、發(fā)電機和電網(wǎng)負載是不允許網(wǎng)頻（汽輪機轉速）有大幅度的變化的，這就要求當發(fā)電機的阻力矩MG1變?yōu)镸G2時，汽輪機進汽量能跟隨變化，那么新的平衡工況點就可變?yōu)閏，汽輪發(fā)電機組以nc轉速穩(wěn)定運行，此時工作轉速nc 和na相差不大，這是電氣設備允許的，而這只有靠汽輪機調節(jié)系統(tǒng)才能實現(xiàn)。 汽輪機調節(jié)系統(tǒng)控制汽輪機的D，即能改變MT ，使MT 始終跟隨MG 變化，以維持轉速n即供電頻率在規(guī)定的范圍內，滿足國家對供電品質的要求。 實際汽輪機控制系統(tǒng)都是通過執(zhí)行機構(油動機)來控制安裝在進汽口上的調節(jié)汽閥來改變MT，以調節(jié)汽輪機的轉速和功率的。汽輪機控制流程框圖見圖2，圖2表示汽輪機控制的整個過程及整個控制過程中的各個物理對象的數(shù)學描述，是做系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的基礎。汽輪機控制原理圖見圖3，圖3則是根據(jù)上述原理進行DEH系統(tǒng)設計的依據(jù)。 從圖3可以看出機組在啟動和正常運行過程中，DEH接收到操作人員通過人機接口所發(fā)出的增、減指令、CCS指令、汽輪機發(fā)電機組的轉速和功率以及調節(jié)閥的位置反饋信號等進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到伺服閥，改變調節(jié)閥的開度，以控制機組的運行。 機組在升速過程中（即機組沒有并網(wǎng)），DEH控制系統(tǒng)通過轉速調節(jié)回路來控制機組的轉速，功率控制回路不起作用。這點可從原理圖中看出，當沒有并網(wǎng)信號時，控制信號就為1，則輸出等于輸入1(即轉速回路調節(jié)器輸出)。在此回路下，DEH控制系統(tǒng)接收現(xiàn)場汽輪機的轉速信號，經DEH三取二邏輯處理后，作為DEH的反饋信號。此信號與DEH的轉速設定值進行比較后，送到轉速回路調節(jié)器進行偏差計算，PID調節(jié)，然后輸出油動機的開度給定信號到伺服卡。此給定信號在伺服卡內與現(xiàn)場LVDT油動機位置反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，控制油動機的開度，即控制調節(jié)閥的開度，從而控制機組轉速。升速時，操作人員可設置目標轉速和升速率。 機組并網(wǎng)后，DEH控制系統(tǒng)便切到功率控制回路，轉速調節(jié)回路便不起作用。這點可從原理圖中看出:當有并網(wǎng)信號時，控制信號就為0，則輸出等于輸入2(即功率控制回路的輸出)。在此回路下有三種調節(jié)方式（此三種模式下，一次調頻回路，始終存在）： (1) 負荷反饋不投入，調節(jié)級壓力反饋也不投入。 在這種情況下，閥門開度直接由操作員設定進行控制。設定所要求的開度后，DEH輸出閥門開度給定信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，以滿足要求的功率。 (2) 負荷反饋投入。 這種情況下，負荷回路調節(jié)器起作用。DEH接收現(xiàn)場功率信號經DEH三取二邏輯處理后與給定功率進行比較后，送到負荷回路調節(jié)器進行差值放大，綜合運算，PID調節(jié)輸出閥門開度信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，滿足要求的功率。 (3) 調節(jié)級壓力反饋投入。 在這種情況下，調節(jié)級壓力回路調節(jié)器起作用。DEH接收汽輪機調節(jié)級壓力信號與給定信號進行比較后，送到調節(jié)級壓力回路調節(jié)器進行差值放大，綜合運算，PID調節(jié)輸出閥門開度信號到伺服卡，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服閥，從而控制閥門的開度，滿足要求的功率。 上述三種模式下，一次調頻回路，始終存在與每一個回路中，只是有死區(qū)而已，在網(wǎng)頻（汽機轉速）波動較小時，它不產生作用。運行時，操作人員可設置目標值和升負荷率。DEH控制系統(tǒng)邏輯設定負荷反饋投入方式和調節(jié)級壓力投入方式不能同時投入， 投入一種反饋時另一種反饋自動切除。 機組啟動時可選用高中壓聯(lián)合啟動方式和中壓缸啟動方式里的任何一種方式。當選擇高中壓聯(lián)合啟動方式時，閥切換系數(shù)等于1，閥門開度信號同時輸出到高壓調節(jié)閥和中壓調節(jié)閥。當選擇中壓缸啟動方式時，閥切換系數(shù)等于0，則閥門開度信號送高壓調節(jié)閥的指令乘系數(shù)0，值為0，則高調閥開度為0。因此，閥位開度信號便送到中壓調閥控制回路，從而控制中調閥的開度，滿足中壓缸啟動方式。在閥切換過程中，閥切換系數(shù)由0逐漸變到1，機組便轉換為高中壓聯(lián)合進汽形式。對汽輪發(fā)電機組來講，由于調節(jié)閥的開度同蒸汽流量存在非線性，因此要進行閥門的線性修正，DEH控制系統(tǒng)設計了閥門修正函數(shù)F(x)來進行。 閥門方式— 說明機組正在運行的閥門方式。主汽閥控制（THROTTLE VALVE）或高壓調節(jié)閥控制（GOVERNER VALVE）或再熱調節(jié)閥控制（INTERCEPT VALVE）。還顯示主汽閥—調節(jié)汽閥轉換（TV—GV XFER IN PROGRESS）。閥門試驗狀態(tài)（VALVE TEST IN PROCESS）。再熱調節(jié)汽閥切換到主汽閥和中壓調節(jié)閥聯(lián)合控制。另外，提供單閥/順序閥切換功能。 本系統(tǒng)中300MW汽輪機是由TV、GV控制沖轉的。汽機掛閘且閥門不在校驗狀態(tài)時，運行人員可發(fā)出命令，此時GV全開，TV保持關閉。掛閘實際上就是開機命令指令，一旦發(fā)出，就意味著沖轉開始；在汽機運行期間掛閘命令始終保持，只有當汽機重新跳閘才能清除掉。 N w0D5l0~!i;h:JDW運行人員通過DEH畫面設定目標轉速和升速率；一旦目標值發(fā)生改變，程序自動進入HOLD狀態(tài)，當運行人員選擇GO命令后，轉速給定按照事先設定的升速率向目標值爬升，轉速PID在偏差的作用下輸出增加，開啟TV，汽機實際轉速隨之上升。當轉速給定與目標值相等時，程序自動進入HOLD狀態(tài)，等待運行人員發(fā)出新的目標值。升速過程中，運行人員可隨時發(fā)出HOLD命令（臨界區(qū)除外），這時，轉速給定等于當前實際轉速，汽機將停止升速，保持當前轉速。_#[$[0k,為保證汽機安全通過臨界區(qū)，當實際轉速在1150～2000RPM時，轉速進入臨界區(qū)，此時，升速率自動設置為400RPM/min。轉速臨界區(qū)的范圍可通過工程師站在線修改。|電廠鍋 轉速設定到2950RPM ,當轉速達到2950RPM時，進入TV/GV切換階段。運行人員發(fā)出TV/GV切換命令后，GV開始以1％/s的速率緩緩關閉；當GV已影響到汽機轉速時，TV以2％/s開啟。當TV開度達到100％時，汽機轉速由GV控制，TV/GV切換結束。TV/GV切換過程中，汽機轉速將保持在2950RPM附近。切換結束后，轉速設定到3000RPM，用GV控制汽機升速到3000RPM。 (gv)ozR O ||電廠鍋爐、汽輪機、電氣、熱控、水處理等熱電行業(yè)技術免費交流平臺！3000RPM定速后，可以進行自動同期。DEH對自同期裝置發(fā)出的增/減脈沖指令進行累加，產生轉速目標值，并通過限幅器將累加后的目標值限制在同期轉速允許范圍內（2985～3015RPM）。 3速關組件的設計 速關組件用于汽輪機遙控啟動，就地停機，遙控停機，速關閥聯(lián)機試驗及危急遮斷油門自動掛鉤。速關組件適用于采用電液調節(jié)系統(tǒng)的汽輪機。速關組件是將調節(jié)系統(tǒng)中一些操作件集裝在一起的液壓件組合，它不僅使操作便捷，并且也使得油管路及電氣線路的布置趨于合理、簡化。 速關組件的功能及工作原理： 試驗閥（1）位2309 是手動換向閥，用于速關閥聯(lián)機試驗。圖示換向閥可對兩只速關閥進行試驗。作試驗時，將手柄向操作側拉動，壓力油p便與實驗油H1接通，即可對汽輪機右側的速關閥進行試驗；推動手柄則使壓力油p與實驗油H2接通對左則速關閥進行試驗。放開手柄，換向閥自動恢復到中間位置，退出試驗。由于在H1、H2油路上有節(jié)流孔，所以手動換向閥投入或退出試驗的操作不會影響機組的正常運行。如汽輪機僅配用一只速關閥，一般是H2 封堵不用。如果2309 采用電磁閥，則速關組件具有速關閥遙控試驗功能，改變電磁閥狀態(tài)（得電或失電）即可進行速關閥試驗，電磁閥復位便退出試驗。啟動油電磁閥（3）位號1843， 速關油電磁閥（4） 位號1842， 它們用于遙控開啟速關閥。圖示1842﹑1843 為不帶電狀態(tài)，啟動時，使1842 和1843 同時得電，則1842 的P與B，A與 T通路， 于是DG16 插裝閥關閉切斷E1與E2通路，速關油E2油壓為0；同時，1843的P與B成通路，啟動油F和開關油建立壓力（若M接至危急遮斷油門， 速關組件具有油門自動掛鉤功能，若M不用危急遮斷油門須就地手動掛鉤復位），當啟動油壓力達到≥0.6Mpa時，再使1843斷電復位，F(xiàn)與T電接通， 由于1843 回油口裝有節(jié)流孔板和可調針閥（在操作側A面左側靠上部位置），所以以速關閥隨著啟動油的緩慢回油而逐漸開啟。1842與1843 的節(jié)換控制通常有兩種方式：一種是按啟動油和速關油的壓力人工操縱電磁閥的通、斷電；另一種是由時間繼電器來控制，即根據(jù)啟動指令，在 1842、1843得電后，經t1秒1842斷電，再經t2秒后1843斷電，由于 t1、t2 隨汽輪機速關閥只數(shù)及油缸規(guī)格的不同是可變值，所以 t1、t2 需按實際要求在 5～ 20秒范圍內設定。 停機電磁閥（ 5，8）位號分別是2222 和2223 它們用于汽輪機遙控停機。圖2 所示電磁閥為不帶電狀態(tài)，啟動和正常運行時，2222 和2223 的壓力油是通路，DG40 插裝閥在壓力油作用下關閉。當2222和2223中任一只得電時，DG40上腔與回油接通，于是DG40開啟，速關油迅速排泄，致使速關閥關閉、汽輪機停機。 電磁閥根據(jù)用戶使用要求，可配用NO型（常開型，正常運行不帶電）或NC型（常開型，正常運行帶電），也可配用防暴電磁閥。 電液轉換器（6）不屬于速關組件的功能元件，它只是利用本體集裝在速關組件中，根據(jù)機組的需要可裝接一只或兩只。 手動停機閥（ 位號2250， 用于汽輪機就地停機。2250 前方有一塊紅色防護板，若要手動停機，先將防護板向操作側翻下，之后拿動手柄，其結果與2222（2223）得電時一樣，使汽輪機停機。 3.1 速關組件圖 4啟動調節(jié)器的設計: 啟動調節(jié)器是調速器的一個多功能操作單元，可配合調速器 啟動調節(jié)器組裝在調速器中，其結構如圖1所示， 圖4.1 啟動調節(jié)器 連接塊（9）通過樞軸（8）與調速器本體比例杠桿（10）連接在一起，而比例杠桿可操縱放大器的二次油壓，因此在操作啟動調節(jié)器的過程中二次油壓會相應變化。啟動調節(jié)器可看作一個五位四通閥，通常在系統(tǒng)圖上以框圖形式表示 圖 4.2 啟動系統(tǒng)前初始狀態(tài) 操作及工作原理結合其功能并對照圖1～圖6 分別介紹如下：開啟速關閥：圖2 是啟動前系統(tǒng)的初始狀態(tài)，速關閥關閉，遮斷油門脫扣，速關油及二次油無壓，啟動調節(jié)器在100％運行位置。在此狀態(tài)松開鎖緊手柄（1），順時針方向旋轉手輪（13）時，滑閥（3）、導桿（5）、連接塊在彈簧（4，6）作用下跟隨螺桿（2）向上移動，最終導桿的上行被檔圈（7）限定。隨著滑閥上移，滑閥凸肩與套筒（12）之間油路通道也隨之變化：E1 與F 接通，E2 與T 接通，相應如圖3 所示，滑閥由“e”移至“a”，在遮斷油門復位后，啟動油通至速關閥油缸活塞前將活塞壓向活塞盤。由于在機組起動前調速器油缸輸出在其最大位置A 點保持不動，所以滑閥在“e”時，C 點隨B 點上移，放大器二油壓升次油窗口為最大開度，二次油壓為0，調節(jié)汽閥關閉。接著逆時針方向轉動手輪，滑閥、導桿便隨著螺桿向下移動，當滑閥移位至“C”，也就是圖4 所示位置時，啟動油開始泄油，而速關油E２通至活塞盤后，隨著活塞盤的移動速關閥開啟，在此過程中，當E２油壓升.高，F(xiàn)油壓開始下降時操作應盡可能緩慢或暫停幾秒鐘，以免活塞盤與活塞脫開使速關閥無法開啟。在位置“c” A點保持不動，B、C均下移，不過放大器隨動活塞套筒還未到達控制位置，所以二次油壓仍不能建立，調節(jié)汽閥亦然關閉。 圖 4.3 啟動調節(jié)器啟動位置 圖4.4 速關閥開啟 圖4.5 速關閥開啟，汽輪機啟動 氣輪機起動：從沖轉暖機到升速至調速器下限轉速的汽輪機起動過程是通過啟動調節(jié)器的操作來完成的。在速關閥開啟后，繼續(xù)逆時針方向轉動手輪，滑閥移位至“d” ，B、C點隨之下移，二次油壓開始建立，當P2＞0.15Mpa 時調節(jié)汽閥開啟，隨著C 點的下移，二次油壓升高，汽輪機沖轉升速，這也就是圖5 所狀態(tài)。繼續(xù)轉動手輪，使調節(jié)器由“d”變化至 “e”，當導桿的下移被套筒限止時，便是啟動調節(jié)器100％運行位置，這時用手柄將螺桿鎖緊，系統(tǒng)狀態(tài)如圖6 所示。在由“d”至“e”的過程中，機組轉速達到調速器下限轉速后，A 點位置從max 向min 變化，A、B 點均下移，綜合的結果C 點不動，于是機組轉速由調速器控制。機組負荷限制：在“d”至“e”的操作過程中，若啟動調節(jié)器未達到100％位置，則由于B 未到位而使C 的位移受到限制，二次油壓達不到100％負荷所需的P2max 值，因此機組負荷受到限制?？煽赝C：在機組正常運行時，若將啟動調節(jié)器進行反向操作，使其由“e”逐步變化至“a”則機組就會減負荷、降速、關閉調節(jié)汽閥最后速關閥關閉，完成可控停機。 調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)調試：這里所說的調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)與傳統(tǒng)概念的含義是有區(qū)別的。尤其在電力行業(yè)中靜態(tài)特性是指在汽輪機空負荷時調節(jié)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的特性，通常是用四象限圖來表示。而我們這里所說的靜態(tài)調試是在汽輪機靜止狀態(tài)下（用外部操作設備切斷汽輪機汽源）來調整、測定調節(jié)系統(tǒng)特性。具體操作是：在位置“d”使P2=0.145Mpa，檢查放大器二油壓油切斷點是否符合要求。由“d”調整到“e” 。 圖4.6 啟動調節(jié)器100％位置，調速器控制機組轉速 5速關閥的設計 速關閥又稱為主汽門，它是主蒸汽管路與汽輪機之間的主要關閉機構，在緊急狀態(tài)時能立即切斷汽輪機進汽，使機組快速停機。 汽輪機停機時速關閥是關閉的，在汽輪機起動和正常運行期間速關閥處于全開狀態(tài)。 速關閥閥殼與汽缸進汽室是整體構件，因此，速關閥不帶單獨的閥殼。速關閥水平裝配在汽缸進汽室側面，根據(jù)進入汽輪機新蒸汽容積流量的大小，一臺汽輪機可配置一只或兩只速關閥。 速關閥主要由閥、油缸和支座三部分構成，其結構如圖1所示。 圖5.1 閥體部分主要由件1～9和件23組成。 主蒸汽經由蒸汽濾網(wǎng)（3）通至主閥碟（1）前的腔室，在速關閥關閉狀態(tài)，閥碟在蒸汽力及油缸彈簧（17）關閉力作下被緊壓在閥座（23）上，新蒸汽進入汽輪機通流部分的通路被切斷。在主閥碟中裝有卸載閥（2），由于在速關閥全開之前調節(jié)汽閥是關閉的，所以在速關閥的開啟過程中，當卸載閥開啟后，主閥碟前后蒸壓力很快趨于平衡，這樣就使得主閥碟開啟的提升力大為減小 速關閥中的蒸汽濾網(wǎng)大多采用不銹鋼波形鋼帶卷繞結構的濾網(wǎng)，也有一些汽輪機的濾網(wǎng)由帶孔不銹鋼板卷焊而成。 為阻止、減少蒸汽向外泄漏，在閥的動、靜部分都采用了相應的密封措施。剖分為4瓣的弓形環(huán)（7）嵌裝在進汽室中，螺栓（6）通過壓環(huán)（8）和弓形環(huán)使密封環(huán)（22）既被閥蓋（5）壓緊又與進汽室內壁面緊密貼合，在蒸汽壓力作用下，該結構具有自密封作用，這樣，靜體部分的蒸汽泄漏被阻止；動體部分在閥門關閉和開啟過程中，有部分蒸汽從閥桿（9）和套筒（4）的間隙泄漏，漏汽由接口K引出。在閥門開啟后，由于閥碟與套筒的密封面接觸而封閉了蒸汽外泄通道，所以在汽輪機起動和運行工況下閥桿漏汽被阻斷。 為便于弓形環(huán)（7）的裝拆，殼體上加工有工藝孔，并用螺塞封堵。閥體部分通過支座（13）和油缸部分連接在一起，在支座的靠閥體側裝有隔熱板（10）以減少對油缸的熱輻射。閥桿（9）與油塞桿（12）由聯(lián)軸節(jié)（21）連接在一起，在聯(lián)軸節(jié)上裝有油杯（11），萬一油缸的活塞桿密封件受損，則油缸外泄的壓力油由油杯承接并從漏油接口T2排出。 速關閥的油缸部分主要由油缸（20）、活塞（16）、彈簧（17）、活塞盤（19）及密封件等構成，油缸用螺栓固定在支座（13）上?；谟透籽b、拆操作的安全性，在油缸端面裝有3只專用長螺栓，在螺栓旋入處配有鋼絲螺紋套。注意：油缸的裝拆須借助長螺栓和螺母，以免發(fā)生人身傷害事故。 速關閥的開啟和關閉由油壓控制。速關閥的開啟通常由啟動調節(jié)器（參見1-1840- ）來操作：先是啟動油F通至活塞（16）右側，使活塞克服彈簧（17）力被壓向活塞盤（19），隨之速關油E通入活塞盤左側，使活塞盤與活塞的密封面保持封合，之后啟動油開始有控制的排泄，活塞盤與活塞如同一個整體在兩側油壓差作用下向右移動直至被試驗活塞（15）限位，在活塞盤移動時，活塞桿、聯(lián)軸節(jié)和閥桿隨之動作，速關閥開啟。 如果保安系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)動作，致使速關油失壓，則在彈簧力作用下活塞盤與活塞脫開，活塞盤左側的速關油從T1油口排出，活塞盤、活塞桿、閥桿和閥碟即刻被壓至關閉位置，速關閥關閉。 在油缸部分還裝有試驗活塞（15），如圖2所示，由試驗活塞，試驗閥及壓力表等構成速關閥試驗機構，其作用是在機組運行期間檢驗速關閥動作的可靠性。 圖5.2 6 505調節(jié)器 “505”是以微處理器為基礎的汽輪機用數(shù)字式調節(jié)器。 在驅動發(fā)電機，壓縮機或泵的汽輪機調節(jié)系統(tǒng)中，505調節(jié)器用于控制機組轉速、功率，汽輪機新汽壓力或排汽壓力，泵或壓縮機的進（出）口壓力以及其它與汽輪機相關的過程參數(shù)。 505調節(jié)器可獨立應用也能通過3個串行接口與裝置分布控制系統(tǒng)（DCS）及PC機相聯(lián)，通信接口根據(jù)需要按ASCⅡ或RTU組態(tài)RS-232，RS-422或RS-485通信。 505調節(jié)器的控制組件與操作盤集裝在一起，為適應用戶的不同要求，505有盤裝和架裝兩種形式，505調節(jié)器可安裝在控制室內也可裝設在機旁。 505調節(jié)器的所有輸入、輸出通過機殼背面的籠形線夾端子板接通，架裝505的接線須穿過機箱底面的密封蓋板接到端子板。。為適應不同配置的需要，機內設置有多個跨接器，跨接器。 505調節(jié)器的操作盤包括顯示器和鍵盤。顯示器有兩行，每行24個字符。鍵盤有30個觸摸鍵。在操作時每個程序步都會依次在顯示器中顯現(xiàn)，機組運行時，顯示器屏面上可同時看到設定參數(shù)的實際值和給定值。 505采用選項屏（菜單）驅動程序軟件，使用戶能便捷地按機組特性自主在現(xiàn)場進行組態(tài)。505調節(jié)器的操作主要有兩種模式：程序（組態(tài)）方式和運行方式，程序方式是指在汽輪機停機狀態(tài)下，對預設程序模塊進行選擇和賦值，通常一旦調節(jié)器完成組態(tài)就不再使用程序方式。運行方式是指調節(jié)器組態(tài)后從機組起動到停機整個過程的操作。此外，還有一種模式是服務方式，它可在505接通電源后的任何時間內聯(lián)機對程序或設置參數(shù)進行調諧，不過進入服務方式須謹慎從事。程序方式和服務方式都只能通過505面板上的操作盤進行操作，而運行方式除本機操作盤外，還可通過外部給定或通信接口執(zhí)行。為防止有意或不當心更改程序，在進入程序方式和服務方式時都必須輸入規(guī)定的口令,必要時用戶可自行更改原有口令。 505調節(jié)器預設的程序模塊有13個（見表6.2），它們分別是：汽輪機起動，轉速調節(jié)，轉速給定值，運行特性，驅動組態(tài)，模擬輸入，觸點輸入，功能鍵，輔助調節(jié)，串級調節(jié)，讀出，繼電器及通信，其中前7列對任何機組都必須組態(tài)，后6列可選擇所需項目組態(tài)。 輸入 兩個轉速傳感器輸入。利用跨接線可配用無源或有源轉速傳感器。 6個4～20mA模擬輸入?？蓮?0個預定可選項中選擇。 16個觸點輸入。其中4個是專用的，即停機、復位，升高轉速給定值和降降低轉速給定值。對用于發(fā)電機組的505，發(fā)電機斷路及電網(wǎng)斷路器兩個觸點輸入是必用的，其余10個可從24個可選項中選定。當調節(jié)器用于機械驅動機組時，可從24個可選項中選用12個。 另外，鍵盤上的4個功能鍵中F1和F2分別用于報警原因顯示和超速試驗，可編程的功能F3和F4可使指定功能投入或退出。 供入505調節(jié)器的電源可從下述類別中選擇： 表6.1 電 源 保持時間 內裝熔斷器 18～32Vdc 14ms 6.25A，最大77VA 88～132Vac，47-63H2或90～150Vac 30ms 2.5A，最大143VA 180～264Vac，47-63H2 58ms 1.5A，最大180VA 輸出 兩路執(zhí)行機構輸出，在組態(tài)時選定輸出電流為4～20mA或20～160mA，如果不使用2＃執(zhí)行機構，則用2＃執(zhí)行機構輸出可組態(tài)用于4～20mA儀表讀出。 8個C型繼電器觸點輸出，其中停機和報警是專用的，另外6個可組態(tài)。 汽輪機的轉速通過一個或兩個磁性式或趨近式測速探頭測得。在505E中設置好測速齒盤速率和齒數(shù)，就可以計算出汽輪機的實際轉速。磁性式和趨近式轉速探頭可以同時使用，但為了保證輸入齒輪速率和齒數(shù)一致，必須將兩者安裝在同一個齒輪上。 505E的轉速PID（比例，積分，微分控制放大器）將轉速信號與給定信號相比較，生成一個速度/負荷指令信號，通過低選總線傳遞給速率/限幅器。 :\9AT$dwH注意：505E默認設置為使用無源磁性式轉速探頭，如果使用趨近式轉速探頭，必須改變跳線。 r+E(a:K&TK9z,Y)jSR轉速PID 運行模式：*X1Uc5W 根據(jù)組態(tài)以及系統(tǒng)具體條件的不同，轉速PID可以運行在以下任何一種模式下： *w!|&T V/y(NI1，? ?? ?? ?轉速控制 jl4I;qk6HE*C2，? ?? ?? ?頻率控制 9T-g W1Ksa熱電技術聯(lián)盟3，? ?? ?? ?發(fā)機組負荷控制（不等率反饋回路投入）Brzqxg-l （1）? ???汽輪機高壓和低壓調門閥位控制 $TMU;} [x（2）? ???發(fā)電機負荷控制h%L)d8O*NX 轉速控制：熱電技術聯(lián)盟Q(A"A~E}x5u3QT 發(fā)電機尚未接帶負荷以前，505E的轉速PID總是運行在轉速控制模式下；當發(fā)電機接帶負荷后， PID如何運行取決于發(fā)電機斷路器及線路斷路器的狀態(tài)。如果發(fā)電機斷路器為開路，則轉速PID處于轉速控制模式下；如果發(fā)電機斷路器閉合，而線路斷路器為開路，則PID處于頻率控制模式下；當發(fā)電機和線路兩者的斷路器都閉合時，則機組為負荷控制方式。當處于轉速控制模式時，不論負荷大小(在機組負荷容量范圍內)，PID都能將汽輪機轉速控制在同一轉速（頻率）下。采用這種組態(tài)方式，PID不需要任何形式的不等率反饋回路或第二被控制變量便能保證機組的穩(wěn)定性或實現(xiàn)對機組的正?？刂?。 6|)qbWP相關的速度控制參數(shù)可以通過MODBUS通訊來提供。 $n1]5d:q.`[s9K? ? ? ? VEMK&?t?#w Awww.rdlm.com.cn頻率控制：
h&kb"t8a-LX t 以下有關頻率控制方式的描述是基于505程序的默認設置。 D:In
]#RR~當發(fā)電機斷路器閉合且線路斷路器斷開時，轉速PID運行在頻率控制模式下。在該模式下，不論負荷大?。ㄔ跈C組負荷容量范圍內），轉速PID均能夠將汽輪機轉速控制在同一轉速（頻率）下。 U2o?? ? ? ? ]
j#^%A GJ當斷路器動作使轉速PID切換到頻率控制時，轉速給定同時階躍改變?yōu)榈扔谵D換前汽輪機的實際轉速，使模式間切換為無擾。如果測得的最后轉速不是額定轉速(同步轉速)，轉速給定將會以默認的速率（1rmp/sec）逐漸調整到額定轉速（可通過服務模式調節(jié)）。DS?,g [ N 在頻率控制模式下，可以通過轉速給定升、降命令按鈕改變轉速給定，這樣就可以通過線路斷路器，利用手動來實現(xiàn)小網(wǎng)和大網(wǎng)之間的同步。_ a, 在程序中設置了一個繼電器，當PID處于頻率控制模式時被激活，以顯示PID的當前狀態(tài)。 Z.U|W~!D~機組負荷控制：,W*aX9M:c8X%Nn 發(fā)電機斷路器閉合時，505的轉速PID可控制兩個獨立變量，即：單機運行時控制機組的頻率;并入無限大電網(wǎng)時控制機組負荷。發(fā)電機斷路器和線路斷路器都閉合時，轉速PID運行在機組負荷控制模式下。這種容許PID控制另外一個變量的方法， 便是不等率環(huán)節(jié)的引入。由于轉速PID被設定為具有控制兩個變量的能力，使之可以控制機組負荷，并可以起到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的作用。在這種組態(tài)方式下，當電網(wǎng)頻率上升（下降）時，機組負荷會根據(jù)設定的不等率隨之下降（上升），總的效果是使電網(wǎng)更穩(wěn)定。 /\4p7n
e'C4X)xD熱電技術聯(lián)盟不等率環(huán)節(jié)的函義是：當單機為運行時,將對應于機組負荷變化的閥位變化反饋到轉速PID綜合點時，所引起的轉速變化。不等率環(huán)節(jié)的作用是通過它引入轉速PID的第二個控制變量。另一個函義是：代表機組負荷變化的第二被控變量系通過不等率環(huán)節(jié)反饋到轉速PID的綜合點，這樣轉速PID便能控制兩個變量，即：單機運行時控制轉速，并入無限大電網(wǎng)運行時控制負荷，^由于505的轉速PID與設定值通?？刂破啓C轉速和第二個變量，因此需要將第二個變量規(guī)范化，以便在轉速PID的輸入端實現(xiàn)三個信號相加（即轉速、轉速給定和負荷相加）。這種規(guī)范化基于額定轉速的百分比，以此建立起機組負荷與PID給定轉速之間的直接聯(lián)系。一旦機組的負荷用額定轉速的百分比表示，轉速給定可以以百分比變化，在并網(wǎng)運行條件下，在額定轉速以上改變轉速給定值可使機組的負荷從0升到100％。下面示例描述了如何將機組負荷轉換成額定轉速的百分比： b5hE2~ J6Q-P不等率％×（發(fā)電機負荷或閥位％）×額定轉速＝給定轉速變化量（RPM）9d8r6D.T,?-W V-M2H 例如：5%×100%×3000rpm=150rpm 6B9^t4p4V-['cFwww.rdlm.com.cn對于上面的例子，機組并網(wǎng)運行時，給定轉速可以在3000rpm～3150rpm之間進行調節(jié)，使機組的負荷從0變化到100％?！白罡哒{速器轉速“設定應當設在3150rpm。 9zxH#G9sQ4\!I一旦機組并入電網(wǎng)或其它發(fā)電系統(tǒng)，并且該發(fā)電系統(tǒng)中沒有不等率特性或沒有負荷分配能力時，本機組的不等率反饋允許轉速PID控制機組的負荷（發(fā)電機功率或高壓及低壓調節(jié)閥門的開度）。汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)后，機組的頻率/轉速取決于電網(wǎng)，這樣505就必定只能控制其它被控變量（指機組負荷或閥位）。熱電技術聯(lián)505通過汽輪機高壓和低壓閥門的位置或從瓦特變送器上測得的模擬輸入測得機組功率?？梢杂昧砍虨?～100％的動作器（油動機）驅動電流信號代表高壓(低壓)閥門的位置。驅動電流與實際閥位之間的標定要求是非常嚴格的，所以應當盡可能的將其調整準確。 S.Z.e7m4Ty8| 表6.2 圖6.1 505程序結構圖 圖6.2 505程序方式進程 圖6.3 505 運行方式概貌 圖6.4 505程序模塊 圖6.5 505程序模塊(續(xù)) 7 其他相關部件 調速器均可以通過杠桿對同一傳動放大機構（斷流式錯油門和油動機）起作用，從而控制調節(jié)閥開度，調節(jié)機組進汽量或排汽量。它對轉速測量值與給定值進行比較隨之產生相應的二次油輸出到油動機，調節(jié)汽輪機的進汽量，從而控制機組在規(guī)定的轉速（或功率）范圍內穩(wěn)定運行。 傳動機構通常用于電動啟動調節(jié)器或給定值調節(jié)器中，它將伺服電機的旋轉運動轉換為直行程輸出，從而使啟動機構產生相應控制操作或改變給定值彈簧的作用力。傳動機構也可通過手輪進行手動操作。 油動機是調節(jié)汽閥的執(zhí)行機構，它將由放大器或電液轉換器輸入的二次油信號轉換為有足夠作功能力的行程輸出以操縱調節(jié)閥，控制汽輪機進汽。 電液轉換器是將閥位偏差信號經過轉換放大而成為液壓信號，以此控制油動機的位移。它是電液調節(jié)系統(tǒng)中的一個關鍵部件，要求具有較好的精度，線性度和良好的動態(tài)性能。 調節(jié)汽閥的作用是按照控制單元的指令改變進入汽輪機的蒸汽流量，以使機組受控參數(shù)符合要求。 放大器是將調速器比例杠桿的位移轉換為操縱調節(jié)汽閥開度的二次油。 危急保安器是汽輪機的機械式超速保護設備，當機組轉速超出設定的脫扣轉速時動作，通過遮斷 油門關閉速關閥和調節(jié)汽閥。 在電液調節(jié)轉換器調節(jié)系統(tǒng)中，機組正常運行時，調節(jié)系統(tǒng)移動的很少，用油量大量增加。在高壓抗燃油系統(tǒng)中，因為工作壓力很高，并且是偶爾的間斷用油，所以不須要高壓油泵一直工作。故在系統(tǒng)中有蓄能器。 采用旋轉阻尼，液壓調速器作為感應機構，作為液壓調速系統(tǒng)，要求油泵理想的壓力—流量曲線為一水平線，當油系統(tǒng)的阻力改變使流量改變時，油泵出口壓力不變，而只為轉速的函數(shù)，這就是旋轉阻尼器所具有的性能 8靜態(tài)校核 8.1靜態(tài)特性 不管是哪一種調節(jié)系統(tǒng)，它們都有一個共同的特性，即：當汽輪機負荷增加轉速降低時，由于調節(jié)機構作用的結果，增加了進入汽輪機的進汽量，使汽輪機重新又恢復等速運轉，但此時穩(wěn)定運轉的轉速比負荷變化前的轉速要低。反之，若汽輪機的負荷降低，則穩(wěn)定后的轉速將比負荷變化前的轉速要高，也就是說，汽輪機在各種負荷下穩(wěn)定運轉的轉速并不相等。調節(jié)系統(tǒng)的這一特性告訴我們：汽輪機的每一負荷都有一轉速與其相對應，這種在穩(wěn)定工況下的轉速n和負荷N的關系稱為調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性對汽輪機能否正常工作影響很大，而衡量調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性的標準主要有兩個重要特性指標，這就是調節(jié)系統(tǒng)的速度變化率和遲緩率。 8..2感應機構的遲緩率 升速上升和降速所測得的感應機構的特性曲線不相重合，這是因遲緩率所至，遲緩率反映感應機