汽轮机自动调节和保护原理 汽轮机基本知识培训汽轮机运行.ppt

8汽轮机运行 自调节的性能 如果外界电负荷增加 减少 时 汽轮机进气量不应做出相应的增大 减小 那么汽轮机的转速将会减小 或增大 以使汽轮机发电机组发出的电功率与外界电负荷相适应 机组将在另一转速下运行 仅依靠自调节性能 汽轮机转速会发生很大的变化 这是因为外界的电负荷变化率是很大的 必须在汽轮机上安装自动调节系统 自动调节的任务 当外界电负荷发生改变时 汽轮机转速有一个很小的变化时 自动改变进汽量 使发出的功率与外界电负荷相适应 并保证调节后的机组转速的偏差不超过规定的小范围 汽轮机自动调节和保护的基本原理 一 自动调节的概念 1 自动调节的任务 汽轮机自动调节和保护的基本原理 2 直接调节和间接调节 调节汽门是由调速器本身直接带动的 所以称为 由于调速器的能量有限 一般难以直接带动调节汽门 所以都将调速器的滑环的位移在能量上加以放大 构成 3 有差调节和无差调节 当外界负荷变化时 调节系统动作结束后 机组并不维持转速不变 不同的负荷对应不同的稳定转速 只是转的变动较小 这种调节节是有差调节 转速不变 为无差调节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 直接调节 图 间接调节系统 4 速度调节和功率调节 根据汽轮机的转速来控制调节汽门的开度 称为速度调节系统 功率调节 功频电液调节 汽轮机的调节保护系统根据其转速感受机构及中间放大器的结构不同 可分为机械液压调节 模拟电液调节和数字电液调节三种型式 5 汽轮机调节系统的种类 汽轮机调节保护系统原理性框图 汽轮机自动调节和保护的基本原理 1 机械液压调节系统 机械液压调节系统是由杠杆 曲柄等机械机构作信号放大和液压流量控制阀作功率放大 其原理性系统如图所示 图 飞锤感受转速的变化 并转变为滑环的位移 断流式错油门控制油动机活塞腔室的进 排油 当错油门滑阀偏离居中位置时 分别开启油动机活塞上 下腔室的进 排油口 使油动机活塞带动调节汽门开启或关闭 在油动机活塞移动时 又带动杠杆运动 使错油门滑阀向着居中位置移动 当油动机活塞的位移复现调速器滑环位移的变化规律时 错油门滑阀回到居中位置 调节过程结束 油动机的原理图 汽轮机自动调节和保护的基本原理 随着机组容量的增大 开启调节汽门驱动力要求的提高 特别是中间再热机组高压调节汽门动态校正要求的提出 机械液压调节的机械结构和液压控制回路变得十分复杂 机械传动机构旷动间隙的存在 液压控制部件易受油液污染的影响 使调节品质和运行稳定 可靠性不很理想 因机组的功率信号无法由机械或液压机构来感受 故机械液压调节系统仅能起到调速系统的作用 另一方面 配汽机构采用较为固定的机械机构 无法实现喷嘴 节流等多种运行方式的灵活切换 2 模拟电液调节系统 图 模拟电液调节系统是基于模拟电路的连续控制调节系统 它将电子技术与液压控制技术有机地结合在一起 综合了电子元件检测灵敏 精度高 线性好 迟缓小 传输速度快 调整方便 能实现复杂调节规律 以及液压元件驱动功率大 惯性小的优点 检测 运算采用电子元件 执行机构为液压部件 汽轮机自动调节和保护的基本原理 3 数字电液控制系统 数字电液控制系统 digitalelectro hydrauliccontrolsystem 简称deh 是以计算机替代模拟电液调节系统中控制运算的模拟电路 发挥计算机控制运算 逻辑判断与处理能力强及软件组态灵活 方便的优势 将汽轮机运行的状态监测 顺序控制 调节和保护融为一体 特别是液压系统采用高压抗燃油 三芳基磷酸脂 后 简化了液压控制回路 提高了油动机的推动力 调节汽门由各自油动机驱动 可使机组实现喷嘴 节流等多种运行方式灵活切换 增强了机组运行控制的灵活性 由于数字电液调节系统的硬件采用模块化结构 系统扩展灵活 维修调试方便 冗余控制 多层保护和自检 自诊断功能使调节品质 运行可靠性和机组的安全性均较模拟电液调节系统有了很大提高 数字电液控制系统是由电子控制器 操作系统 执行机构 保护系统和供油系统组成 汽轮机自动调节和保护的基本原理 二 调节系统的静态特性 一 静态特性曲线及四方图 稳定状态下 汽轮机的功率和转速之间的关系 称为调节系统的静态特性 汽轮机调节系统的四方图 n p 调节系统静态特性 汽轮机自动调节和保护的基本原理 二 速度变动率 汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定转速时所对应的最小转速之差 与汽轮机额定转速之比 称为调节系统的速度变动率 或称为速度不等率 其表达式为 对于尖峰负荷的机组 要求其静态特性曲线平一些好 即速度变动率应小一些 以使机组能承担较大的负荷变动 一般为3 4 对于带基本负荷的机组 不希望机组负荷有较大的变动 要求静态曲线陡一些 即速度变动率大一些 使机组的负荷变动变化较小 保持基本负荷 一般为4 6 对于一般机组而言 不是带尖峰负荷 便是带基本负荷 所以速度变动率一般在3 6 汽轮机自动调节和保护的基本原理 三 迟缓率 在调节系统实验时 升速过程和减速过程各有一根静态曲线 不相重合 形成一条带状 它表示该调节系统阻力的大小 通常用调节系统的迟缓率表示 n1 n2表示在机组同一功率下的最高和最低转速 n0是汽轮机的额定转速 那么迟缓率的表达式为 汽轮机单机运行 迟缓率引起机组的自振汽轮机并列运行 迟缓率引起机组的功率的晃动 汽轮机自动调节和保护的基本原理 四 特性曲线的平移 同步器 一次调频 汽轮机单机运行时 在额定功率运行时 机组在转速为3000r min下运行 当外界负荷增大时 汽轮机转速降低 将不能维持在额定转速下运行 电网频率将降低 这称为一次调频 二次调频 电网频率不正常时 通过同步器平移静态特性曲线 增加或减小机组功率 以恢复电网的正常频率 这称为二次调频 平移调节系统静态特性曲线的装置称为同步器 其作用在于 汽轮机单机运行时 可以确保机组在任何负荷下保持转速不变 汽轮机并列运行时 可以进行负荷在各机组建的重新分配 此时机组转速不变 汽轮机自动调节和保护的基本原理 五 汽轮机运行对调节系统静态特性的要求 特性曲线的形状 应连续 平滑 不应有跳跃或突变点 同步器的调节范围 最低位置下静态曲线对应的空负荷时的转速为2850r min 即处于额定转速的 5 处 最高位置下静态曲线所对应的空负荷时的转速为3210r min 即处于额定转速的 7 处 汽轮机自动调节和保护的基本原理 四 汽轮机的保护装置 1 超速保护装置2 轴向位移保护装置3 低油压保护装置4 安全防火装置 汽轮机自动调节和保护的基本原理 机械超速保护 deh简图 deh工程师站和控制柜 deh控制柜 deh控制界面 直接调节示意图和方框图 a 示意图 b 方框图 1 调速器 2 杠杆 3 调节汽门 转速 调节气门开度 间接调节示意图和方框