汽轮机调节及保护系统（汽轮机设备运行课件）

010203引入功频电液调节系统的原因功频电液调节系统的基本工作原理功频电液调节系统反调现象的产生及消除01引入功频电液调节系统的原因03页随着高参数、大容量、中间再热机组的采用，对机组的负荷适应性、抗内扰能力及自动化水平等方面提出了更高的要求。为了提高并网机组的一次调频能力，其调节系统应在电网频率发生变化时立即动作，与电网频率成比例地改变机组所发功率。Δn∝ΔP纯速度调节系统，只取转速n（f）为反馈信号，在额定参数下：Δn→Δx→Δμ→ΔP背景01引入功频电液调节系统的原因04页中间再热机组pT波动大、功率滞后，影响Δn与ΔP对应关系，降低了机组一次调频能力对并在电网中运行的机组，若蒸汽参数变化（称为内扰）引起机组功率变化，由于电网周波不变，纯速度调节系统无法进行自动调节存在问题将n、P均取为反馈信号，将测得的功率信号与功率给定值比较，以此对汽轮机进行调节，就能消除内扰影响解决办法02功频电液调节系统的工作原理05页功频电液调节系统原理图转速调节回路转速控制回路应用于单机运行情况，在机组启动时升速、并网和在停机过程中控制转速转速反馈信号由装在汽轮机轴端的磁阻发信器测取并转换为电压，然后与给定值比较，送往PID调节器、电液转换器，再经错油门和油动机去控制调节汽阀。整个调节回路是一个无差的定值调节系统02功频电液调节系统的工作原理06页功频电液调节系统原理图功率调节回路机组在电网中不承担调频任务时，机组由功率调节回路进行控制通过霍尔测功器测出与发电机功率对应的电压后，再与给定电压比较，输至PID调节器，最后控制调节汽阀。定值调节系统02功频电液调节系统的工作原理07页功频电液调节系统原理图功率—频率调节回路当汽轮机参与一次调频时，调节系统构成了功率频率调节回路，此时功率调节回路和转速调节回路均参与工作，是一种功率跟随频率的综合调节系统03功频电液调节系统的反调现象08页反调现象的定义电网负荷突变时，调节过程的初始阶段，调节方向与外界负荷的需要方向相反的现象。反调现象的产生的原因转速变化信号落后于功率变化信号动态过程中，发电机功率与汽轮机功率不相等。03功频电液调节系统的反调现象09页反调现象的消除设置转速一次微分器，将发电机功率信号改为汽轮机功率信号1增加一个带惯性的测功器，与一滞后环节相串联2设置功率负微分器，甩负荷时关小阀门，防止动态超调3内容小结10页010203数字电液调节系统的组成数字电液调节系统的功能数字电液调节系统的运行方式04数字电液调节系统的控制模式01数字电液调节系统的组成03页（1）组成电子控制柜操作系统油系统保护系统01数字电液调节系统的组成04页主汽门调节汽门电子控制器是混合式控制系统，由数字系统和模拟系统组成。数字系统完成输入信息的处理、检查、设定值的计算处理和控制运算。其输出通过模拟系统来设置模拟量的阀位讯号。由阀位讯号经电液伺服执行机构来控制主汽门和调节汽门。数字系统模拟系统A/DD/Au控制器执行器电液转换（阀位信号）组成及作用1.电子控制器01数字电液调节系统的组成05页主要设置有操作盘、图像站的显示器和打印机等，为运行人员提供运行信息、监督、人机对话和操作等服务。组成及作用由高压控制油和润滑油组成，控制油为调节系统提供控制与动力用油，润滑油由主机拖动，且润滑油系统提供油。组成及作用2.操作系统3.油系统01数字电液调节系统的组成06页主要由伺服放大器、电液转换器和油动机组成，负责带动高压主汽阀、高压调节汽阀和中压主汽阀、中压调节汽阀组成及作用由6个电磁阀组成，2个用于超速时关闭高、中压调节汽阀，其余用于严重超速、轴承油压低、推力轴承磨损大等情况下危急遮断和手动停机之用。组成及作用4.执行机构5.保护系统机组功率增大或减小时，通过高压调节汽门的过开或过关来补偿再热器产生的时滞效应在中压缸进口处，设置中压主汽门和中压调节汽门，在危急情况下，切断进汽，防止超速采用机炉协调控制，既能满足快速响应外界负荷，又能使主蒸汽压力波动在允许的范围内蒸汽系统中设置有高、低压旁路系统和大旁路系统02中间再热式汽轮机调节系统07页（3）采取的措施123402数字电液调节系统的功能08页自动程序控制机组启动过程自动化控制（ATC）负荷自动调节不同负荷控制的阀门也不同，在控制过程中可采用不同的控制方式汽轮机自动保护OPC保护危急遮断控制机械超速保护DEH系统监视功能机组监视：操作状态按钮指示、状态指示CRT画面DEH监控1234二级手动一级手动操作员自动汽轮机自动ATC03数字电液调节系统的运行方式09页跟踪系统中最低级的运行方式，仅作为备用运行方式开环运行方式，运行人员在操作盘上就可以控制各阀门的开度，各按钮之间逻辑互锁，该方式为汽轮机自动方式的备用DEH最基本的运行方式，用这样方式可实现汽轮机转速和负荷的闭环控制，并具有各种保护功能最高一级的运行方式，是居于操作员自动上一级的在高级的运行方式运行方式03数字电液调节系统的运行方式10页04数字电液调节系统的控制模式11页主汽阀控制调节汽阀控制手动计算机不参与控制，运行人员发出指令，通过模拟系统输出的信号进行控制主汽阀自动汽轮机主汽阀自动控制汽轮机主汽阀操作员自动控制主汽阀手动通过模拟系统对机组控制，数字系统不参与自动操作员自动遥控方式自动汽轮机控制方式电厂计算机控制方式电厂限制控制方式内容小结12页电子调节装置03页

组成、作用磁钢线圈铁芯测速齿盘磁钢发讯器1.转速测量元件电子调节装置04页

工作原理34

B1

2霍尔测功原理2.功率测量器件电子调节装置05页频差是指电同实际频率与额定频率之差，变换成转速后，是汽轮机实际转速与额定转速之差。频差校正器采用可调的死区一线性一限幅校正方式，如右图所示。频差校正器的静态特性3.频差校正器电子调节装置06页设置死区有两个用途：其一是当设置的死区较小时，可以过滤掉小转速扰动信号，使机组功率稳定；其二是当设置的死区较大时，使机组不参与电网一次调频，只带基本负荷。当转速偏差信号越过较小的死区而参与一次调频时，频差校正器的静态特性校正量与转速偏差量之间呈线性关系。当转速偏差量超过一定范围时，中间再热机组的负荷适应能力因受锅炉动态特性的限制而采取限幅措施。校正原理3.频差校正器频差校正器的静态特性电子调节装置07页

4.功率校正器电子调节装置08页DEH-Ⅲ型调节系统中，调节级压力校正器采用了比例一积分调节规律5.调节级压力校正器内容小结09页01保护系统的作用及组成03页作用防止汽轮机运行中参数严重超标造成事故组成超速保护控制系统（OPC）自动停机危急遮断系统(AST)02保护系统的工作原理04页开启到某一位置开启到某一位置全开全开1.正常运行时02保护系统的工作原理05页危急电信号发送器危急遮断停机信号危急遮断电磁阀动作危急遮断油压PE2下降

高、中压主汽阀关闭

高、中压调节汽阀关闭停机2.参数超过规定界限02保护系统的工作原理06页PE1隔膜阀危急遮断油压PE2下降

高、中压主汽阀关闭

高、中压调节汽阀关闭停机3.机械超速和手动遮断动作02保护系统的工作原理07页电超速保护信号电超速保护电磁阀

高、中压调节汽阀关闭未停机4.超速103%n0或甩负荷02保护系统的工作原理08页危急遮断保护系统或电超速保护信号

卸放抽汽止回阀压缩空气抽汽止回阀关闭5.防超速措施内容小结09页0102汽轮机油系统的作用及特点润滑油系统的作用、流程01汽轮机油系统03页（1）作用提供润滑油提供压力油提供密封油盘车装置、顶轴装置供油汽轮发电机组轴系的主轴承、推力轴承...调节系统和保护系统发电机氢密封油系统工作油作用01汽轮机油系统04页（2）特点大机组高参数汽门装置在汽缸两侧油动机提升力大火灾危险性大润滑油系统和EH油系统分开调节油采用高压抗燃油润滑油采用普通透平油02润滑油系统05页（1）作用润滑提供压力油建立油膜盘车装置、顶轴装置供油汽机发电机各轴承和盘车装置调节系统和保护系统在轴承中形成稳定的油膜，维持转子的良好旋转。工作油作用02润滑油系统07页（2）组成排烟风机密封油备用泵顶轴装置冷油器主油泵主油箱直流事故油泵交流电动辅助油泵注油器1、3—交流电动辅助油泵和直流自启动试验装置2—顶轴油泵(3台)；4—主油泵；5—冷油器；6—三通阀；7—窥视口；8—高低油位报警开关；9—除油雾装置；10—排油烟机；11—密封油备用泵；12—注油器；13—交流电动辅助油泵14—直流事故油泵；15—回油滤网；16—油位计；17—油箱02润滑油系统08页（3）流程正常运行时，由主油泵和注油器供油，主油泵回油分两路：一路供机械超速危机装置和高压备用氢密封油，另一路作为注油器的射流动力油正常运行射油器出口油分为两路，一路供低压密封油和注油泵入口供油，另一路经冷油器向各轴承、盘车、顶轴装置供油02润滑油系统09页（3）流程机组启动和停机启动交流电动油泵和氢密封备用油泵代替主油泵工作。油泵工作。氢密封备用油泵，一路向汽轮机机械式超速危急遮断装置供油，同时作为发电机高压备用氢密封油交流电动油泵的出油分为三路：Ⅰ、主油泵进口油；Ⅱ、经冷油器送至各径向轴承、推力轴承以及盘车装置的润滑油；Ⅲ、发电机低压备用氢密封油。02润滑油系统10页（3）流程事故工况在交流电源或交流电动油泵发生故障时，启动直流电动油泵为汽轮机发电机组轴承和氢密封油供应油。02润滑油系统11页（4）连锁保护监控轴承油压降低的压力继电器交流电动辅助油泵、直流事故备用油泵的自启动试验装置当油压降到0.0759~0.0828MPa时，该继电器接通辅助油泵的电动机控制线路，使交流电动润滑油泵和氢密封油备用泵投人工作，以恢复油压。当轴承油压降到0.0690~0.0759MPa时，另一个轴承油压继电器使直流事故油泵启动。内容小结12页010203主油箱注油器主要油泵04冷油器01主油箱03页特点及作用箱体上布置有交流辅助电动油泵、直流事故油泵、密封油备用高压电动油泵、油烟分离与除雾装置、接线箱、电加热装置以及油位计、高低油位警报器、油压继电器、油压表以及其他监视和控制装置。油箱内部装有内部油管路、注油器逆止阀、节流孔板等。这种组合式油箱使油系统结构更紧凑，同时也能减少运行时油的泄漏，更有利于油系统的封闭运行。02注油器04页特点及作用注油器装在主油箱内油面以下的管道上，它实质上是一个射流泵。组成：喷嘴、混合室、喉部和扩散段等基本部分；吸油侧装有一个可拆卸的多孔钢板滤网，在注油器扩压管后装有可调逆止阀注油器工作原理图l－喷嘴；2－混合室；3－扩压管03主要油泵05页主油泵-作用及特点安装在汽轮机高压转子前端短轴上，一般为双吸式离心泵。作用：在额定转速或接近额定转速运行时，主油泵供给润滑油系统的全部压力油。特点：不能自吸在汽轮机启、停阶段要依靠电动机驱动的辅助油泵供给机组用油；在正常运行时，主油泵由注油器提供一定压力的进口油。03主要油泵06页交流电动辅助油泵-特点连接特点：进口装有滤网以防杂质进入油系统；油泵出油经过一个逆止阀后与注油器出口逆止阀后油管相连；油泵和逆止阀之间装有油压继电器。工作特点：在汽轮机启停过程中，电动润滑油泵必须投人工作（电动润滑油泵在盘车投入之前投入工作，直至主油泵正常工作时为止）；在事故状态下，油压降低，它作为主油泵的备用泵应能及时自动投人工作，油压回升后须手动停泵。03主要油泵07页直流事故油泵-特点事故油泵的结构与交流电动辅助润滑油泵完全相同，是交流电动辅助润滑油泵的备用泵。连接与交流电动辅助油泵一样，事故油泵的进口装有滤网，出口装有逆止阀，油泵出油与注油器出口逆止阀后管路相连，并在油泵出口和逆止阀间装有信号压力继电器事故油泵一旦投入工作，也必须在控制室手动操作三位开关才能停止。03主要油泵08页密封油备用泵-特点及作用容积式泵，卧式人字齿齿轮泵：具有良好的自吸能力，故吸油连续可靠。安装特点：水平安装在油箱顶部，泵的吸油管伸入到油箱最低油位以下，保证任何工况下有正吸压头。作用：在机组启停时，主油泵的排油压力低，不能满足高压备用氢密封油和机械超速危急遮断用油的要求，故由密封油备用泵来提供。04冷油器09页特点油在冷油器壳体内绕管束环流，冷却水在管内流过;设置：润滑油系统中有2台冷油器。一台工作，另一台备用，可以轮换进行清洗和维护，两台冷油器可并联使用两台冷油器间装有三通转换阀，可以在运行中进行冷油器的切换内容小结10页010203抗燃油的特点抗燃油系统的作用及组成抗燃油系统的流程04抗燃油系统的主要设备01抗燃油的特点03页成份：三芳基磷酸酯工作温度：20℃～60℃自燃点：566℃燃点：352℃含水量：最大0.03%腐蚀性：勿用带创口的手接触特点02抗燃油系统的作用及组成04页组成：主油箱，油泵，蓄能器，再生装置、控制单元、滤油-冷油装置及油管路组成作用：向调节系统和保护系统提供安全用油。主油箱高压油泵蓄能器滤油—冷油装置EH油再生装置油箱控制单元组件03抗燃油系统的流程05页正常运行油箱中的抗燃油通过油泵入口的滤网被吸入油泵。油泵输出的抗燃油经过EH控制单元中滤油器、卸荷阀、逆止阀和过压保护阀，进入高压集管和蓄能器，建立起系统需要的油压。抗燃油的回油管是压力回油管，回油管中的压力靠低压蓄能器维持。03抗燃油系统的流程06页油压高时当油压达到14.484MPa时，卸荷阀动作，切断油泵出口与高压油集管的联系，将油泵的出口油直接送回油箱。此时，油泵在卸荷(无负荷)状态下工作，EH系统的油压由蓄能器维持。在运行中，伺服机构和系统中其他部件的间隙漏油使EH系统内的油压逐渐降低，当高压集管的油压降至12.42MPa时，卸荷阀复位，高压油泵的出油重又供向EH系统。03抗燃油系统的流程07页油压高高时当压力达到15.86~16.21MPa时，安全阀动作，将油泵出口油直接送回油箱。04抗燃油系统的主要设备08页作用