汽轮机控制复习资料

1、汽轮机控制复习资料2021/1/42高压缸中压缸低压缸低压缸高压旁路阀锅炉过热器再热器高压主汽阀TV高 压 调 节 阀GV中 压 主 汽 阀SV中压调节阀IV低压旁路阀反流阀高压排汽止回阀真空阀给水泵凝汽器发电机断路器图3-1机组热力系统简图2021/1/43第一节第一节 汽轮机控制系统汽轮机控制系统一、控制任务一、控制任务 1自动监测自动监测 汽轮机监测仪表（汽轮机监测仪表（ , ） 2自动保护自动保护 (1)超速保护系统（超速保护系统（ , ）: 超速时关闭高、中压缸调节阀。超速时关闭高、中压缸调节阀。 (2)危急遮断系统（危急遮断系统（ , ，又称紧急跳闸系统），又称紧急跳闸系统）: 用

2、于参数严重超标、危及机组安全时，紧急关闭所有的主汽阀和调节汽阀，立即停机。用于参数严重超标、危及机组安全时，紧急关闭所有的主汽阀和调节汽阀，立即停机。 (3) 机械超速保护和手动遮断系统机械超速保护和手动遮断系统 2021/1/443自动调节自动调节 调节汽门开度（%）0 20 40 60 80 1001 中压调节汽门2 高压调节汽门功率 (100%)100图3-2调节汽门开度与功率关系汽轮机的主要控制参数是功率、转速和主蒸汽压力汽轮机的主要控制参数是功率、转速和主蒸汽压力 调节汽轮机的进汽量可控制汽轮发电机组的输出电功率（有功功率）。调节汽轮机的进汽量可控制汽轮发电机组的输出电功率（有功功率

3、）。2021/1/45汽轮机自动启停控制汽轮机自动启停控制 从启动准备到带满负荷或从正常运行到停机整个过程汽轮机全部实现自动控制。从启动准备到带满负荷或从正常运行到停机整个过程汽轮机全部实现自动控制。 汽轮机控制系统都设有（汽轮机控制系统都设有（ ）功能，即具有汽轮机自动盘车、自动升速、自动并网到自动带）功能，即具有汽轮机自动盘车、自动升速、自动并网到自动带负荷功能。负荷功能。 2021/1/46二、控制系统构成二、控制系统构成 目前汽轮机控制系统广泛采用数字电液控制（目前汽轮机控制系统广泛采用数字电液控制（ ， ）技术，同时将汽轮机和发电机构成的汽轮）技术，同时将汽轮机和发电机构成的汽轮发电

4、机组作为被控对象进行控制，因此汽轮机控制系统实际上是汽轮发电机组控制系统。发电机组作为被控对象进行控制，因此汽轮机控制系统实际上是汽轮发电机组控制系统。2021/1/47AST4AST3AST2IMP调节级调节级压力压力主主汽汽压压PTAST油路油路高压高压调节调节阀阀GV高压高压主汽主汽阀阀TV中压中压主汽主汽阀阀SV高 压高 压缸缸中 压中 压缸缸低 压低 压缸缸发电机发电机再热再热器器油 断 路油 断 路器器高压主高压主汽阀油汽阀油动机动机高压调高压调节阀油节阀油动机动机中压主中压主汽阀油汽阀油动机动机中压调中压调节阀油节阀油动机动机中压中压调节调节阀阀IV汽轮机数字控制器汽轮机数字控制

5、器（DCS）阀位阀位反馈反馈阀位阀位指令指令测量信测量信号号系统连接信号系统连接信号TD，AS，RB等等并网并网BR挂闸挂闸ASLOPC油路油路EH高压抗高压抗燃油燃油供油系统供油系统排油排油超速保护超速保护OPC（1）OPC（2）图图3-3 汽轮机控制系统构成原理图汽轮机控制系统构成原理图转速转速nIEP功功率率PE紧急跳紧急跳闸闸ETS隔膜阀隔膜阀润滑油供润滑油供油系统油系统机械遮断机械遮断手动遮断手动遮断AST12021/1/48三、控制原理三、控制原理 ATC自动给定N负荷控制投入NOA手动给定轴出旋转机械功率高压缸功率中、低压缸功率YNY调频投入功率调节器K2K1K3调节级压力控制投

6、入阀门管理发电机蒸汽容积高压缸中间再热器中、低压缸电功率转速励磁电流图34汽轮机控制原理图电液转换、油动机及阀门调节级压力调节器频率校正给定处理回路并网YK4转速调节器CCS的TD指令同期信号调节级压力测量功率测量转速测量3000r/min汽轮机2021/1/492021/1/410顺序阀系数单阀系数顺序阀系数00阀门试验逻辑阀门试验逻辑%转速3000r/min转速调节器操作员设定其它给定信号给定值处理回路f(x)T调频投入T主汽压限制值设定值0V主汽压限制动作功率调节器功率T功率控制切除0T调节级压力控制投入调节级压力调节器调节级压力T阀位限制T手动手动回路手动增手动减T0跳闸或超速T快卸指

7、令快卸动作Kf(x)T阀门试验逻辑T阀门试验到IV1伺服到IV4伺服中压缸启动为0高中压启动为1f (x)Tf(x)图3-5 汽轮机控制原则方案到GV1伺服T主汽压限制投入脱网阀门试验单阀系数阀门试验逻辑f (x)Tf(x)到GV4伺服阀门试验T运行-3%T运行-3%T复位运行-3%T-3%2021/1/411第二节 阀门管理 1阀门配置与作用阀门配置与作用高压调节阀高压调节阀GV3高压主汽阀高压主汽阀TV1高压调节阀高压调节阀GV2过热器蒸汽过热器蒸汽高压缸配汽高压缸配汽高压主汽阀高压主汽阀TV2高压调节阀高压调节阀GV1高压调节阀高压调节阀GV4图图37汽轮机阀门布置图汽轮机阀门布置图20

8、21/1/412高压主汽阀具有危急状态时快速关闭、截断进汽和启动时调节汽轮机转速两个功能。当高压高压主汽阀具有危急状态时快速关闭、截断进汽和启动时调节汽轮机转速两个功能。当高压调节阀失效时能提供一个额外的保护。高压主汽阀在汽轮机全速旋转时和正常工况下保持全调节阀失效时能提供一个额外的保护。高压主汽阀在汽轮机全速旋转时和正常工况下保持全开。开。当汽轮机发电机组正常运行时，通过调节高压调节阀门开度，改变进汽流量，达到速度和负当汽轮机发电机组正常运行时，通过调节高压调节阀门开度，改变进汽流量，达到速度和负荷控制的目的。荷控制的目的。中压主汽阀的作用是在紧急情况下快速地关闭以便切断进入中压缸的再热蒸汽

9、。中压主汽阀的作用是在紧急情况下快速地关闭以便切断进入中压缸的再热蒸汽。中压调节阀的基本作用是在将要发生突发事故时起保护作用。它在汽轮机保护系统动作时进中压调节阀的基本作用是在将要发生突发事故时起保护作用。它在汽轮机保护系统动作时进行关闭。第二个作用是在汽轮机启动和升负荷时，控制再热蒸汽流量。行关闭。第二个作用是在汽轮机启动和升负荷时，控制再热蒸汽流量。2021/1/4132 汽轮机进汽方式汽轮机进汽方式 汽轮机进汽方式可分为：全周进汽方式和部分进汽方式两种方式。这时对应的高压调节阀汽轮机进汽方式可分为：全周进汽方式和部分进汽方式两种方式。这时对应的高压调节阀运行方式为单阀方式（节流调节）与和

10、顺序阀方式（喷嘴调节）。运行方式为单阀方式（节流调节）与和顺序阀方式（喷嘴调节）。2021/1/414 单阀方式是将所有调节阀同时开大或关小来调节负荷，这种方式为全周进汽方式，该进汽方法单阀方式是将所有调节阀同时开大或关小来调节负荷，这种方式为全周进汽方式，该进汽方法可减少机组的热应力，但节流损失大，对机组经济性是不利的。在机组冷态启动或变负荷过可减少机组的热应力，但节流损失大，对机组经济性是不利的。在机组冷态启动或变负荷过程中希望选用这种方式，因为这样能使汽轮机高压缸第一级汽室的温度变化比较均匀，使汽程中希望选用这种方式，因为这样能使汽轮机高压缸第一级汽室的温度变化比较均匀，使汽轮机转动部分

11、与静止部分之间的温差减少，因而使调频机组能承受更大的负荷变化率。轮机转动部分与静止部分之间的温差减少，因而使调频机组能承受更大的负荷变化率。2021/1/415 顺序阀方式是随着机组负荷的增加（减少）逐个开启（关闭）调节阀，开启阀门的总数是随负荷变化而变化的，负荷增开启阀门的总数也增，即实现喷嘴调节，这种方式为部分进汽方式。该进汽方式可减少节流损失，因而使机组有较高的热效率，但机组受热不均，热应力大，这种方式适于定压运行或额定负荷工况。由于这种方式可能存在金属受热不均和叶片受到冲击产生应力，而使机组变负荷速度受到限制。 2021/1/416 图3-7中的高压调节阀的顺序阀开启顺序可设计为12，

12、3 4，即1和2同时开启，然后是3，4最后开启。关闭顺序与此相反。 高压调节阀高压调节阀GV3高压主汽阀高压主汽阀TV1高压调节阀高压调节阀GV2过 热 器 蒸过 热 器 蒸汽汽高压缸配汽高压缸配汽高压主汽阀高压主汽阀TV2高压调节阀高压调节阀GV1高压调节阀高压调节阀GV4图图37汽轮机阀门布置图汽轮机阀门布置图2021/1/4173 阀门管理阀门管理（1）线性化）线性化总流量需求值Q调 节 阀 数目单阀流量需求值f(x)阀位开度L流量阀 门开 度L图3-8 单阀控制时阀位计算单阀控制时阀位计算2021/1/418在顺序阀控制方式下 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10

13、012阀门开度L图3-9 顺序阀控制各阀位计算f(x)34总流量需求值1020304050607080901002021/1/419高压调节阀阀位指令及阀切换高压调节阀阀位指令及阀切换 在单阀顺序阀方式切换时，一个很重要的问题是尽量避免阀门的抖动和负荷的波动，做到均衡平稳地切换。为此，要求阀门管理回路在实现方式切换期间，保持通过阀门的总流量不变。为此，把整个切换分成若干步进行，经过若干个有限的控制周期完成切换。 2021/1/420控制偏差大于4%T0顺序阀方式T手动系统复位图311 单阀系数、顺序阀系数形成原理TV单阀系数kSIN11&汽轮机复位&阀转换在进行10.00167

14、1顺序阀系数kSEQ1总流量需求值99.9%总流量需求值0.1%（）单阀顺序阀切换正常进行时，其切换需要经过若干个有限的控制周期才能完成，切换时间可通过调整限速模块的速率来确定。当总流量需求值大于99.9%（对应阀门全开）或小于0.1%关）时，（对应阀门全切换瞬间完成。 2021/1/421第三节第三节 汽轮机运行方式汽轮机运行方式操作员自动（操作员自动（ ，），）汽轮机自启动（）汽轮机自启动（）自动同期（）自动同期（）协调控制（）协调控制（） 由运行人员根据汽轮发电机机组运行情况选择运行方式。由运行人员根据汽轮发电机机组运行情况选择运行方式。2021/1/422一、操作员自动（）一、操作员自

15、动（） 1、操作员直接控制、操作员直接控制、转速自动控制、转速自动控制、功率自动控制、功率自动控制、主汽压力自动控制、主汽压力自动控制 2021/1/423二、汽轮机自启动（） 程序根据机组运行需要，能自动完成：（1）变更转速；（2）改变升速率；（3）产生转速保持；（4）改变负荷变化率；（5）产生负荷保持。 2021/1/424三、自动同期（）三、自动同期（） 采用自动同期方式一般须满足下列条件：采用自动同期方式一般须满足下列条件：控制在控制在“操作员自动方式操作员自动方式”或或“汽轮机自启动汽轮机自启动”方式；方式；机组的转速由高压调门控制；机组的转速由高压调门控制；发电机变压器组断路器断开

16、（未并网）；发电机变压器组断路器断开（未并网）；自动同期允许；自动同期允许；汽轮机转速在同步范围。汽轮机转速在同步范围。2021/1/425四、协调控制（）四、协调控制（） 协调控制方式一般须满足下列条件：协调控制方式一般须满足下列条件：（1）机组已并网；）机组已并网；（2）收到协调允许信号。）收到协调允许信号。 2021/1/426第四节第四节 控制功能与控制系统特性控制功能与控制系统特性 一、控制功能一、控制功能 1.转速控制转速控制 OA手动给定ATC自动给定阀门管理转速图314汽轮机转速控制图电液转换、油动机及阀门给定处理回路转速调节器同步信号转速测量汽轮发电机组2021/1/4272

17、.负荷控制负荷控制 汽轮发电机组一般满足以下条件时可投入负荷控制：（1）机组已并网，控制系统在“操作员自动”方式（2）功率信号正常，且负荷在合适范围；（3）控制系统未参加单元机组协调控制；（4）主汽压力控制未投入。等。 2021/1/428Y机械功率O A手动给定N调频投入功率调节器K1K3调节级压力控制投入阀门管理发电机蒸汽容积高压缸中间再热器中、低压缸电功率负荷扰动图315汽轮机功频控制系统图电液转换、油动机及阀门调节级压力调节器频率校正给定处理回路调节级压力测量功率测量转速测量n0=3000r/minP0PEn2021/1/429一般当以下情况发生时负荷控制被切除：一般当以下情况发生时负

18、荷控制被切除：（1）油开关跳闸；）油开关跳闸；（2）汽机已跳闸；）汽机已跳闸；（3）操作员自动方式下，操作员直接控制，即）操作员自动方式下，操作员直接控制，即“手动手动”方式；方式；（4）功率信号故障；）功率信号故障；（5）实际功率不在合适范围，负荷小于低负荷限制值或大于高负荷限制值；）实际功率不在合适范围，负荷小于低负荷限制值或大于高负荷限制值；（6）阀位限制动作；）阀位限制动作；等。等。 2021/1/430一次调频的投入条件如下：一次调频的投入条件如下：机组已并网；机组已并网；控制系统在控制系统在“操作员自动操作员自动”状态；状态；负荷大于负荷大于10额定负荷。额定负荷。2021/1/4

19、313. 协调控制协调控制 汽轮发电机组一般满足以下条件时可投入协调控制：机组已并网； 接收到请求信号；由来的给定信号正常； 等。 2021/1/432从CCS来TD指令机械功率调频投入K1阀门管理发电机蒸汽容积高压缸中间再热器中、低压缸电功率负荷扰动图316参加机组协调控制时的汽轮机控制系统结构电液转换、油动机及阀门频率校正给定处理回路转速测量3000r/min2021/1/433 在协调控制方式下，禁止负荷控制投入和做阀门试验。当有以下条件产生时协调控制方式被切除：请求信号消失；从来的给定信号故障；油开关跳闸；汽机已跳闸；操作人员将控制切除； 等。2021/1/434第五节第五节 汽轮机旁

20、路控制系统汽轮机旁路控制系统 1 旁路系统及控制方案 2021/1/435 锅炉锅炉高 旁 减 压高 旁 减 压阀阀高高压压旁旁路路系系统统喷水隔离喷水隔离阀阀喷水调节喷水调节阀阀低压旁路系低压旁路系统统凝汽器凝汽器高高压压缸缸低压缸低压缸发电机发电机低 旁 减低 旁 减压阀压阀喷水调节喷水调节阀阀低压减温低压减温水水高压减温高压减温水水中中压压缸缸过过热热器器再再热热器器图图161 高低压串级旁路系统高低压串级旁路系统低 旁 减低 旁 减压阀压阀压压2021/1/436二二 、旁路系统作用：、旁路系统作用：（1）加快启动速度、减小启动时间。）加快启动速度、减小启动时间。 （2）机组启动、停止

21、和甩负荷时，可以回收工质，减少对空排放，提高运行的经济性。）机组启动、停止和甩负荷时，可以回收工质，减少对空排放，提高运行的经济性。 （3）正常运行时，起超压保护作用。）正常运行时，起超压保护作用。 （4）机组启动、停止和甩负荷时，保护再热器。）机组启动、停止和甩负荷时，保护再热器。 （5）当汽轮发电机组或电网短时故障时，旁路系统的存在可使锅炉处于独立运行状态，从而使）当汽轮发电机组或电网短时故障时，旁路系统的存在可使锅炉处于独立运行状态，从而使单元机组转入停机不停炉运行方式或带厂用电运行。单元机组转入停机不停炉运行方式或带厂用电运行。 2021/1/437三、旁路控制系统 1、控制任务、控制任务旁路控制系统的控制任务可分为以下两部分：旁路控制系统的控制任务可分为以下两部分： 1、机组起停过程中的控制任务、机组起停过程中的控制任务 （1）保证主蒸汽压力按起动曲线变化；）保证主蒸汽压力按起动曲线变化； （2）保证高旁后蒸汽温度在再热器安全运行所允许的温度范围内；）保证高旁后蒸汽温度在再热器安全运行所允许的温度范围内； （3）保证再热蒸汽压力在与机组出力相适应的数值上；）保证再热蒸汽压力在与机组出力相适应的数值上； （4）保证低压旁路后蒸汽温度在凝结器安全运行所允许的范围内。）保证低压旁路后蒸汽温度在凝结器安全运行所允许的范围