汽轮机调速系统讲课97-2003

汽轮机调节系统 一 汽轮机调节系统发展及分类二 汽轮机调速系统构成三 主要构成部分工作原理及作用四 常见问题与处理 一 汽轮机调节系统发展及分类 1 汽轮机调速系统机分为机械式液压调节系统 简称MHC 和电液式调节系统 简称EHC 数字电液控制系统 称为DEH 三种 其中 电液式调节系统 简称EHC 和数字电液控制系统 DEH 在现在的大型机组中比较常见 2 DEH数字电液控制系统由计算机控制部分和EH液压执行机构组成 大体上分为汽轮机控制系统 安全系统 监视系统三部分组成 再细分的话 分为电子控制器 操作系统 油系统 执行机构 保护系统等 二 调速系统构成 一 调速系统构成概述1 无论什么形式的调节系统 都是由感应机构 传动放大机构 配汽执行机构及反馈机构等部分组成 2 感应机构即 所谓的监视 测量系统 如转速 压力 温度 位移 振动等监测 3 传动放大机构 将监测的信号进行放大 转换与传递 把微弱的转速或蒸汽压力变化信号 经过若干级转变与放大 变成强大的力矩 使调节汽门根据需要开大或关小 4 配汽执行机构 油动机或电动执行器等 通过放大信号来对调节汽门进行开关 5 反馈机构 对执行器进行远程监视 将结果反应到控制中心 二 供油装置EH系统供油装置主要由以下几部分组成 油箱 油泵 控制块 滤油器 磁性过滤器 溢流阀 蓄能器 冷油器 EH端子箱和一些对油压 油温 油位的报警 指示和控制的标准设备以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统所组成 见下页实物图1 2 EH供油装置 实物图1 EH供油装置 实物图2 二 执行机构执行机构主要由隔离阀 滤网 伺服阀 电磁换向阀 逆止阀 位移传感器 操纵座 油动机等组成 下图是660MW汇益的执行机构 二期主汽阀执行机构 三 危急遮断装置超速保护系统 OPC 自动停机危急遮断控制系统 AST 危急遮断系统的主要执行元件由一个带有四只自动停机电磁阀 20 AST 和二只超速保护控制阀 20 OPC 的危急遮断控制块 隔膜阀和压力开关等组成 四 超速保护装置主要有机械超速保护和电超速保护组成 机械超速主要由飞锤 碰钩 遮断滑阀 连杆操纵部件等组成 见下页实物图 二期机组机械超速实物图 飞锤 滑阀 五 EH油再生装置再生系统主要由再生油泵 硅藻土过滤器和精密滤油器 即波纹纤维过滤器 组成 每个滤油器上装有压力表 当压力表指示压力偏高时 表明需更换滤芯 硅藻土过滤器和波纹纤维过滤器的滤芯均为可更换形式 关闭相应的阀门 打开过滤器盖即可调换滤芯 但现在部分机组采用了树脂滤器和精密滤器 如二期主机 小机EH油再生装置 三 主要部件工作原理及作用 一 本人对调速的理解1 中国交流电供电频率为50HZ 而发电机只有一对磁极 即每秒中周期变化50次 每分钟变化3000次 所以汽轮机转速应稳定在3000转 分 2 为了保证供电质量 必须保证电力系统的电压 频率稳定 同时在电网出现故障时 又要保证机组自身安全 电压的调节有专门的设备承担 不属于调节系统范围 而频率则直接取决于发电机的转速 要求发电机转速稳定在额定转速附近一个很小的范围内 1 5 3 0r min 3 当负荷变化时 升高或降低 发电机磁场强度发生变化 升高或降低 汽轮机所需要的力矩也会变大或变小 此时需要的进汽量也会增大或降低 因此又需要对汽门的开关进行调整 以及开机时对汽轮机转速的调节 4 因此 汽轮机调节系统就是对汽轮机转速 负荷进行调节 同时参与电网的一次调频 5 汽轮机安全系统任务是实现汽轮机保护跳闸以及保护试验 阀门试验等功能 6 汽轮机监视系统的任务主要是实现对汽轮机转速 振动 轴向位移 蒸汽温度 压力 汽轮机金属温度等等一些重要参数的测量 监视功能 油泵作用 向系统提供稳定的 可靠的压力油 主要表现在 可变量柱塞泵 当系统用油量发生变化时 油泵的供油量也相应的发生变化 当油泵的变量无法满足要求时 由蓄能器参与调节 可变量柱塞泵外形图 内部结构图 二期顶轴油泵的结构图 玉环柱塞泵解体实物照片 二 EH油主油泵结构及工作原理 恒压变量柱塞泵外形图 某型号柱塞泵结构剖面图 顶轴油泵结构 玉环一台变量柱塞泵解体照片 油泵工作原理 见动画 三 伺服阀结构及工作原理 工作原理 当力矩马达没有电信号输入时 衔铁位于极靴气隙中间 平衡永久磁铁的磁性力 当有欲使调节阀动作的电气信号由伺服放大器输入时 力矩马达的线圈中有电流通过 产生一磁场 在磁场作用下 产生偏转力矩 使衔铁旋转 同时带动与之相连的挡板转动 此挡板伸到两个喷嘴中间 在正常稳定工况时 挡板两侧与喷嘴的距离相等 两侧喷嘴泄油面积相等 使喷嘴两侧的油压相等 当有电气信号输入 衔铁带动挡板转动时 挡板移近一只喷嘴 使这只喷嘴的泄油面积变小 流量变小 喷嘴前的油压变高 而对侧的喷嘴与挡板间的距离变大 泄油量增大 使喷嘴前的压力变低 这样就将原来的电气信号转变为力矩产生机械位移信号 再转变为油压信号 并通过喷嘴挡板系统将信号放大 挡板两侧喷嘴前油压与下部滑阀的两个端部腔室相通 当两个喷嘴前的油压不等时 滑阀两端的油压也不相等 使滑阀移动 由滑阀上的凸肩所控制的油口开启或关闭 从而控制通向油动机活塞下腔的高压油 以开大调节阀的开度 或者将活塞下腔通向回油 使活塞下腔的油泄去 由弹簧力关小调节阀 为了增加系统的可靠性 在伺服阀中设置了反馈弹簧 使伺服阀有一定的机械零偏 可外调 在运行中如突然发生断电或失去电信号时 靠机械力最后可使滑阀偏移一侧 使调节阀关闭 伺服阀结构 参见伺服阀动画 伺服阀内部剖面 模型 DDV阀 D633 D634 DDV阀与常规伺服阀比较 最大的区别在于从结构上取消了喷嘴 挡板前置放大级 用大功率的直线马达代替了小功率的力马达 用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置 力反馈杆与弹簧管 从而简化了结构 提高了可靠性 却保持了伺服阀的基本性能与技术指标 它的抗污染能力比喷嘴 挡板式的伺服阀强得多 由于其动态特性与供油压力无关 因此它可用于各种压力等级的液压系统 四 AST模块结构及工作原理 液压遮断系统的任务 接受DEH或ETS控制系统的指令 在出现危害机组运行安全的紧急情况时 迅速泄掉各油动机的安全油 快速关闭各阀门 遮断机组进汽 液压遮断系统的关键部件是高压遮断模块 它控制着汽轮机EH系统安全油的排油口 是整个遮断系统的总枢纽 为保证其动作的安全 可靠性 高压遮断模块大都采用四只电磁遮断阀两两并联再串联的结构 并可在线对电磁阀分别进行活动试验 机组的保护如振动 串轴 低油压 低真空 110 超速等保护均作用于AST电磁阀上 另外103 超速保护作用于OPC电磁阀上 二期调节保安系统图 AST OPC 危急遮断系统有什么作用 为了防止汽轮机在运行中因部分设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大损伤事故 在机组上装有危急遮断系统 在异常情况下 使汽轮机危急停机 以保护汽轮机安全 危急遮断系统监视汽轮机某些参数 当这些参数超过其运行限制值时 该系统就关闭全部汽轮机进汽阀门 OPC AST电磁阀组动作过程由两只并联布置的的超速保护电磁阀 20 OPC 1 2 及两个逆止阀和四个串并联布置的自动停机危急遮断保护电磁阀 20 AST 1 2 3 4 和一个控制块构成超速保护 自动停机危急遮断保护电磁阀组件 这个组件布置在高压抗燃油系统中 正常运行时两个OPC电磁阀是失电常闭的 封闭了OPC母管的泄油通道 当转速超过103 额定转速时 OPC动作信号输出 这两个电磁阀就被励磁打开 使OPC母管油液经无压回油管路排至EH油箱 这样相应的调节阀执行机构上的卸载阀就快速开启 使各调节阀迅速关闭 四个串并联布置的AST电磁阀是由ETS系统所控制 正常运行时这四个AST电磁阀是得电关闭的 封闭了AST母管的泄油通道 当机组发生危急情况时 AST信号输出 这四个电磁阀就失电打开 使AST母管油液经无压回油管路排至EH油箱 这样主汽阀执行机构和调节阀执行机构上的卸荷阀就快速打开 使各个汽门快速关闭 四个AST电磁阀布置成串并联方式 其目的是为了保证汽轮机运行的安全性及可靠性 20 1 AST和20 3 AST 20 2 AST和20 4 AST每组并联连接 然后两组串联连接 这样在汽轮机危急遮断时每组中只要有一个电磁阀动作 就可以将AST母管中的压力油泄去 进而保证汽轮机的安全 AST油和OPC油是通过AST电磁阀组件上的两个逆止阀隔开的 这两个逆止阀被设计成 当OPC电磁阀动作时 AST母管油压不受影响 当AST电磁阀动作时 OPC母管油压也失去 五 机械超速及手动停机装置机械超速及手动停机装置包含有危急遮断器 危急遮断器滑阀以及保安操纵装置 其作用是在下列情况下能迅速切断汽轮机的进汽 停止汽轮机的运行并发出报警信号 1 汽轮机工作转速达到额定转速的109 110 时危急遮断器动作 关闭高 中压主汽阀和高 中压调节阀 2 手动跳闸手柄动作时 关闭高 中压主汽阀和高 中压调节阀 危急遮断器危急遮断器通过与旋转方向相反的螺纹拧在汽轮机转子延长轴的端部 并用定位螺钉锁定到位 撞击自装在壳体的一个横向孔中 其中心与旋转轴相偏置 以便任何时候离心力都可以使其向外移动 危急遮断器控制一个危急遮断器滑阀 汽轮机正常运行时 滑阀顶到左止点位置 这时当汽轮机工作转速达额定转速的109 110 时 重锤的离心力克服弹簧的约束力 撞击子便飞出打击碰钩 并使其在转轴上转动 使危急遮断器滑阀向右移动 于是保安油与排油相通 致使薄膜阀迅速打开 泄掉高压油系统中的AST母管的保安油 从而关闭所有主汽阀及调节阀使机组停机 旋转位于前轴承箱前的手动跳闸手柄手动跳闸停机 危急遮断器滑阀危急遮断器滑阀是危急遮断系统中的控制和试验装置 它安装在前轴承箱内 它包含有三个滑阀 一个遮断滑阀 一个试验隔离滑阀 一个手动遮断滑阀 三个杠杆 一个手动遮断杠杆和一个试验杠杆以及一个手动挂闸杠杆 利用试验隔离滑阀可将该滑阀从压力母管中隔离出来 喷油试验时手动打开喷油试验截止阀压力油经喷嘴进入危急遮断器飞锤下腔 此时飞锤将克服其弹簧的予紧力飞出 超速试验汽轮机应多次进行跳闸转速试验 仅作手动遮断试验是不够的 因为这只是试验了遮断连杆部分 而没有撞击子的击出试验 在实验超速跳闸机构时 在汽轮机转速慢慢升至跳闸点时 应该密切注意转速表 在实验过程中应该有一个运行人员始终站在手动跳闸手柄旁 准备在其不能在所需的转速下自动跳闸时手动进行跳闸 这时应停机 检查危急遮断器 以确信撞击子在其壳体里无卡涩现象 检查后重新进行超速试验 如果撞击子仍然不能动作 则可能是弹簧预紧力过大 阻止了重锤在规定的转速内击出 为了调整弹簧的预紧力 弹簧保持环应向外拧出一些 以减小弹簧的预紧力 将弹簧保持环拧紧或放松一扣 汽轮机转速将改变25rpm 如果机组在低于所要求的转速跳闸时 弹簧固定器应拧紧一些 在对压缩弹簧进行更改后 应在重新进行超速试验 喷油试验的工作原理 该阀装于汽轮机前轴承箱前端 是用于汽轮机实际并未超速时活动超速跳闸机构的装置 可以在机组不解列的情况下 通过将超速跳闸机构的试验手柄保持在试验位置 打开试验阀 即可使机械超速与手动遮断母管中的油流入危急遮断器延伸盘中间的小孔中 在撞击子的下部中建立起油压 在机组处于额定转速时 推动重锤飞出 直至撞击板机 模拟超速试验 油压可用手动试验阀调节 并用压力表指明危急遮断器动作时所需的油压 把这些压力与以前的压力比较 可以判定撞击子动作是否正常 喷油试验的试验过程 1 试验杠杆应手动设置在试验位置2 喷油截止阀应该逐渐打开3 行成的油压足以驱动撞击子时 撞击子飞出4 读取喷油试验管路的压力指示值 并记录已备以后试验用5 闭喷油截止阀 将挂闸拉杆至挂闸位置6 确认超速跳闸装置油压力为正常值后 才可将试验拉杆慢慢返回正常位置 7 将试验取得的读数与原有数值进行比较 可以判定危急遮断器的动作转速是否正常 注意 在实验过程中 试验杠杆包车在试验位置时十分重要的 可防止不必要的停机和甩负荷 危急遮断器的喷油压试验 保安操纵装置在机组跳闸后 必须通过移动手动复位杠杆或遥控远方复位装置使机组重新复位 该操作必须在转子转速降低至撞击子返回其正常位置的转速后 约正常转速的2 才能复位 保安操纵装置为机组提供了远方挂闸电磁阀和挂闸气缸 当它接收到DEH的挂闸信号时 电磁阀带电 使气缸的一端进气 另一端排大气 使气缸上行推动危急遮断滑阀的连杆使危急遮断滑阀复位 随后电磁阀切断电源 空气进入气缸的另一端 使活塞返回 复位杠杆也返回到 正常 位置 六 快速卸荷阀结构图 P1 P2 快速卸荷阀工作原理 正常工作 AST电磁阀带电遮断油建立 P1 P2杯形阀 隔开HP与油缸下腔接通 阀门开度加大 P1 P2 快速卸荷阀工作原理 出现遮断信号 AST电磁阀失电P2 0杯形阀 导通油缸下腔与回油接通快速关门 P1 P2 开关型执行机构液压原理图 七 隔膜阀 联接安全油系统与EH油系统 当安全油压力降低到停机值时 通过EH油系统遮断汽机 机械超速或手动超速 均能使安全油降低 通过隔膜阀泄AST遮断油 遮断汽机 八 空气引导阀 用于控制供给抽汽逆止门的压缩空气 当OPC油压建立 油缸活塞外伸 封闭通大气孔 接通压缩空气至抽汽逆止门的压缩空气 打开抽汽逆止门 当OPC油压失去 由弹簧力关闭 封闭压缩空气来气 接通抽汽逆止门通大气 快速关闭抽汽逆止门 空气引导阀结构图 九 电超速保护 由OPC电磁阀实现正常工作 OPC