杭汽轮机调速系统的特点及调整.doc

汽轮机调速系统的特点及调整摘 要：介绍了杭州汽轮机厂引进德国西门子技术生产的抽汽凝汽式汽轮机，该机采用日本西仪横河电机公司提供的XL分散控制系统。该机调速系统多采用模块方式，将各电磁阀、电液转换器、试验装置等集于一体，系统简单明了。同时速关油、启动油、二次油等油管路上大量采用节流孔板、可调式节流阀等使系统减少震荡，更趋于稳定。消除了以往小汽轮机调速系统存在的调速机构卡涩、迟缓率高、变动负荷时波动大、停降负荷不及时、油系统泄漏等问题。我公司1汽轮机是杭州汽轮机厂引进德国西门子技术生产的，它的调速系统与国产机组的调速系统有很大不同，现简述如下，以利于互相促进、借鉴。一、调节和控制系统概述u 调节系统供油调节系统为液压系统，系统供油由主油泵提供，该油泵由汽轮机主轴直接驱动，另备有辅助油泵供启动、停机和故障状态时使用。u 转速调节系统转速调节系统是汽轮机调节系统的基本环节，该系统主要有SR型调节器、转速发送器、油动机和调节汽阀、调节隔板组成。调节器主要部件是：压力变送器、给定值调节器、传动机构及放大器。u 转速发送器转速发送器由汽轮机主轴驱动，它产生一个与汽轮机转速平方成正比例的一次油压，该油压不受供油变化波动的影响，一次油输给压力变送器。u 压力变送器压力变送器将一次油压转换成比例力，在比例杠杆上，比例力与给定值弹簧力是平衡的，如果平衡破坏就立即引起比例杠杆位置变化，同时带动放大器随活塞位移改变。u 放大器放大器随动活塞位移改变引起二次油压变化，放大器有两个通道的二次油输出，通过油动机作用，一个操纵高压调节汽阀，另一个操纵低压调节隔板，放大器供油是压力油经过高精度滤油器单独提供的。u 油动机油动机通过杠杆来操纵汽轮机高压调节阀和低压调节隔板，放大器来的二次油经单向节流阀进入油动机，机械反馈系统保证了二次油压和阀升程之间的线性关系。u 转速调节系统的功能汽轮机转速升高直接导致了一次油压升高，比例杠杆根据一次油压升高量向上相应移动，这种移动在放大器输出端引起二次油压下降，高压调节汽阀和低压调节隔板因二次油压下降而关小，由此汽轮机转速下降，并达到新的平衡状态。汽轮机转速降低时，调节过程则相反。u 启动系统启动系统由启动装置和速关阀组成，它和转速调节系统紧密连接，启动装置借助速关油开高速关阀。同时它也限制放大器输出，以保证任何情况下，在速关阀开启过程中调节汽阀不得开启。u 抽汽压力调节系统抽汽压力调节器隶属于汽轮机调节系统，电动压力调节器（PC）按抽汽量要求输出相应电信号给电动执行机构，执行机构的行程输出与信号压力成正比例，通过放大器杠杆作用，在电信号变化时，导致两路二次油压按相反方向变化，这时高压调节汽阀和低压调节隔板开度按规定比例反方向改变，在抽汽量增加时，高压阀开大低压隔板关小，以保证抽汽量变化时，汽轮机功率基本保持不变。同样，在抽汽量减小时，过程则相反。上述调节过程也可以用手操作来完成。u 保护装置保护装置是调节油系统中的另一重要组成部分。危急遮断油门是和危急遮断器及轴向位移遮断器汽轮机转子上的凸肩组合在一起。危急遮断油门与用于遥控快速关闭的电磁阀之间用油路相连。另一电磁阀用于甩负荷不停机保护。它与液压给定值继动器相匹配，当抽汽调节器投入运行而汽轮机甩负荷时，发电机与电网解列信号触以电磁阀动作，从而控制液压给定值继动器动作，最终使汽轮机在空负荷工况运转。速关油路中的下列装置也属于保护装置：速关阀抽汽速关阀和操纵座速关阀、抽汽速关阀和调节阀的开启都是靠速关油起作用，一旦速关油降低到一定数值以下时，这些阀门立即关闭。压力控制器，调节弹簧使速关油高于0。35MPa时，接通去放大器的高压油，低于0。35MPa时，切断去放大器的高压油。二、调节隔板u 功能通过开启和遮断调节隔板中转动环与隔板体之间的窗口开度，可以控制进入低压缸蒸汽流量，在此保持抽汽量改变时抽汽压力不变。窗口全部遮断时抽汽量达到最大值。u 工作方式汽轮机停机时，旋转隔板窗口处于全关位置。投入运行时，调速器发出的控制脉冲使油动机操纵杠杆将隔板窗口分组开启，蒸汽流入低压缸。蒸汽流量大小按功率要求由调速器控制。当抽汽投运后，旋转隔板窗口开度也受调压器控制，抽汽量增大，旋转隔板窗口开度减小，反之开度增大。低压缸冷却汽流是通过平衡环与转动环之间的环形间隙进入低压缸的。三、启动装置u 作用利用启动装置可开启速关阀启动汽轮机，它是汽轮机从启动到调速器投入工作之前这段过程中的操作单元。u 作用原理：启动松开锁紧手柄顺时针方向旋转启动调节器，这时连杆克服弹簧力向下移动，当连杆的凸肩与滑阀接触后。滑阀随同弹簧亦一起下移，同时通过比例杠杆使调速器处于“调节汽阀关闭”的状态。在上述情况下，由E1接口引入的速关油通过接口F作为启动油通到速关阀活塞前，把活塞压向活塞盘。当接着逆时针旋转启动调节器时，由于各弹簧的作用，连杆、滑阀向上移动，使E1与通向速关阀活塞盘后的速关油油口接通，随着滑阀的继续上移，活塞盘后油压升高，同时E1与F之间的通路面积减少进而启动油与回油接通，于是在活塞盘和活塞两侧油压差作用下，速关阀便逐渐开启。节流螺钉可调节启动油经回油口的回油量，也就是可调整速关阀的开启速度和时间。在速关阀开启后，由于连杆及与其相连的比例杠杆继续上移，使调速器处于“调节汽阀开启”的状态，这时二次油压已建立，调节汽阀开启，继续操作启动调节器使汽轮机升速直至调速器动作。四、油动机u 作用油动机将由调速器输入的二次油信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应。油动机的错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。u 结构油动机主要由错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。双作用油动机由油缸体、活塞、活塞杆及密封件组成，活塞杆上装有反馈导板及与调节汽阀杠杆相接的关节轴承。断流式错油门的滑阀和套筒装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘，转动盘与弹簧座之间装有推力球轴承，弹簧的作用力取决与调节螺栓杠杆的位置u 作用原理二次油压的变化使错油门滑阀产生上下运动。当二次油压升高时，滑阀上移，由接口通入的压力油进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节汽阀杠杆系统使调阀开度增大。与此同时，反馈导板、弯角杠杆将活塞的运动传递给杠杆，杠杆便产生与滑阀反向的运动使反馈弹簧力增加，于是错油门滑阀返回到中间位置。通过活塞杆上调节螺栓调整反馈导板的斜度可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系。反馈系统的作用是使油动机的动作过程稳定，它通过弯角杠杆、杠杆、活塞杆及错油门滑阀构成反馈环节。弯角杠杆一端的滚针轴承顶在反馈导板上，另一端和受弹簧作用的杠杆、调节螺栓连接。u 错油门滑阀的旋转与振动：压力油从接口进入错油门，并经其壳体内的通道进入滑阀中心，而后从转动盘中的径向、切向孔喷出。由于压力油从转动盘的切线方向连续喷出，所以使错油门滑阀产生旋转运动。通过螺钉调节喷油量的大小可改变滑阀的转动频率，这一频率可用专门测量仪表在螺栓套中测出。为提高油动机动作的灵敏度，在错油门滑阀旋转的同时也使其产生振动，后者是通过在滑阀下部的一只小孔来实现的。滑阀每转动一圈该孔便与回油孔接通一次，这时就有一部分二次油排出，于是引起二次油压下降并导致滑阀下降，当滑阀继续旋转小孔被封闭时，则滑阀又上移。因此随着滑阀的旋转，滑阀一直重复上述动作。这样，就有微量压力油反复进入油缸活塞上腔或下腔，使活塞及调节汽阀阀杆出现微幅振动，从而使油动机对调节信号的响应不会迟缓。错油门滑阀的振幅可由螺钉来调节。五、抽汽压力调节系统u 功能调压器使抽汽压力按其特性线维持不变。调压器是隶属与调速器的外控设备。压力变送器作为测量值变送单元，将抽汽压力变换为相应的电量，并传送给接在它后面的电动调节器，后者产生调节信号并进行放大。u 作用原理电动调节器根据调节偏差（抽汽压力给定值与测量值的偏差），输出调节信号触发伺服电机控制器动作，而伺服电机按控制器的信号转动，并通过传动机构及杠杆系统改变了放大器中高压随动活塞弹簧的作用力，从而引起二次油压的改变，相应使高压调节汽阀开度增大或减少，但这时低压蒸汽流量并不改变。当由于管网所需汽量减少时，引起抽汽管道中压力升高，于是高压随动活塞弹簧放松，对应于这一变化，高压调节汽阀向“关”的方向动作，直至蒸汽流量与蒸汽需要量相适应为止。抽汽压力降低时，调节过程与上述相反。六、液压给定值继动器u 作用调速器静态转速调节率偏大（对高压缸调节汽阀升程而言）的情况下，当汽轮机突然甩负荷时，存在着因转速飞升引起危急遮断器动作而导致速关阀关闭的可能，可这种情况的出现往往是不允许的。不过当采用了在必要时能把转速给定值跳跃式地减少某一数值的给定值继动器后，则可以避免这种情况的发生。u 结构与作用原理给定值继动器装于调速器壳体中，它两端分别与电动给定值调节器及给定值弹簧相接触。通过控制油接口与一个二位三通电磁阀用油路相连。在正常运行中，电磁阀是接通的，使0。4MPa的压力油进入继动器，该油压产生的作用力同时作用在调节活塞和弹簧活塞上，两活塞间的距离由调节螺钉所限定，弹簧活塞通过销组合件压在给定值弹簧上。启动、加负荷以及运行中必要的给定值调整按照通常的方式操作，因为弹簧活塞能自动跟踪调节活塞的每一个动作。当汽轮发电机组甩负荷时，发电机开关跳闸的信号使电磁阀动作，给定值继动器中压力油与回油接通，由于给定值弹簧的作用力，弹簧活塞向上运动，于是转速给定值下降，调节汽阀向关闭方向动作，在高压调节汽阀处于空负荷位置时，转速稳定在低于危急遮断器动作转速的某一数值。七、调速器u 功能SR型液压调速器调节汽轮机转速，使汽轮机转速按照它的特性线维持不变。它的调节过程是按比例特性进行的。调速器输出二次油压作为调节信号输入油动机的错油门滑阀。u 作用原理汽轮机转子驱动的转速发送器产生与转速平方成正比的一次油压，该油压作为转速测量值输入压力变换器。压力变换器与给定值弹簧对比例杠杆的作用力方向相反，在稳定工况两者大小相等，因此，每当转速变化时，都会引起比例杠杆相应的动作。比例杠杆一端与放大器的套筒相连，在放大器随动活塞和套筒上都有回油槽，回油槽重叠部分就是二次油的控制窗口，窗口开度大回油量就多，反之亦然。二次油通过阻尼器作用于错油门滑阀下面，在调节过程中，滑阀位置与二次油压的变化相对应，并使压力油经控制油口进入油缸中活塞的上腔或下腔，于是活塞便产生向下或向上的运动，并通过杠杆系统操纵调节汽阀。u 调节汽阀的开启或关闭当汽轮机转速降低，改变了比例杠杆的力平衡时，二次油压升高，错油门滑阀随之向上移动到二次油压与弹簧达到力平衡的新位置，同时，压力油进入油缸活塞上腔（根据二次油压变量的大小即错油门滑阀的不同位置压力油经不同程度节流后进入油缸）而油缸下腔和回油通，于是活塞向下移动并使调节汽阀开度增大，与此同时，油动机反馈系统使错油门滑阀回复到初始位置，从而油动机活塞也就处于稳定状态。若一次油压升高使调节汽阀关小，过程与上述类似，但方向相反。八、保安系统危急遮断油门u 功能当汽轮机在运行中出现故障而被迫停机时（例如超速脱扣或转子轴向位移过大），危急遮断油门动作将进入速关阀的速关油泄掉，此时速关阀迅速关闭，切断进入汽轮机汽源。危急遮断油门只能通过手动方式复位。u 作用方式危急遮断油门的滑阀处于在汽轮机运行时压力油的进油口经节流孔板形成速关油进入危急遮断油门。由于速关油在滑阀上的作用力大于弹簧力，将滑阀凸肩密封地压在套筒的端面上，这样回油被切断，使速关油经出油口流出壳体，通过启动装置进入速关阀。危急遮断油门可以通过以下途径动作：手动（将手柄向下压）、转子轴向位移（顶块被转子上凸肩抬起而脱扣）、危急保安器超速动作而脱扣。以上三种情况均是使滑阀脱离开套筒，由于节流孔板的节流作用，这时油门前油压迅速下降，弹簧将滑阀推向套筒的端面，进入速关阀油路被切断，同时速关阀前的速关油与回油接通，致使速关阀关闭，汽轮机停机。危急遮断器u 结构在汽轮机转子前轴段部分按要求加工的径向孔，装配有两只导向环，上面一只用螺纹套筒压在转子装配孔中的