大型汽轮机运行特性4.ppt

1、大型汽轮机运行特性,主讲：傅忠广 ,本课程的主要内容,汽轮机的调峰运行与汽轮机热应力和寿命管理 汽轮机启停和正常运行中的几个关键问题 汽轮机几种典型运行事故 与运行特性相关的汽轮机几个典型系统及运行管理 汽轮机采用的提高经济性的先进技术 汽轮机组状态的监测和故障诊断,第四章 汽轮机的DEH及保护系统,4.1 汽轮机调节系统简介,机械液压调节系统 功频电液 DEH调节系统(DEH = Digital ElectroHydraulic Control System),DEH系统：也是一种功率频率调节系统 不同的是：给定、比较、PID运算部分在数 字计算机内进行 模拟电调 连续控制 DEH 离散控制

2、（采样控制）,DEH调节系统(1),内回路：增强调节过程的快速性 外回路：保证了输出严格等于给定值,PI调节中：P比例 = 运算、处理、放大信息 I 积分 = 保证消除静差、实现无差调节 虚拟“开关”由软件实现，K1、K2的指向可提供不同的运行方式,DEH调节系统（2）,系统：既可按串级PI方式运行； 也可按单级PI方式运行 系统容错性好，切换方便。 ln和lp间受静态关系约束。 机组启停或甩负荷时：用转速回路控制 并网运行时（不参与调峰）：用功率回路控制 参与调峰时： 用功率频率回路处理 DEH有利于机炉协调控制、最优控制 （通过计算机实现）,各种调节系统的比较,DEH具有模拟电调的所有优点

3、，此外： 采用分散控制，显著提高了可靠性。 计算机应用。在：数据处理、系统监控、可靠性分析、性能诊断和运行管理等方面，可充分发挥作用。 调节品质高，静、动态特性良好。 此外，系统采用积木式结构扩展灵活维修、测试方便 冗余控制：保护措施严密（某一回路故障后亦可运行） 有利于实现机组协调控制、厂级控制以至优化控制，这是模拟电调无论如何也不能相比的,国内外，300MW以上的大机组，普遍采用DEH。,无论模拟电调，还是DEH，目前都还没有电气元件取代推力大、动作迅速的液压执行机构。 都有把电信号转换成液压信号的电液转换装置。 采用高压抗燃油系统，对液压机构进行了许多重大的改进 例如：液压伺服机构，把油

4、压从过去的（0.981. 96） MPa 提高到（12. 4214. 49） MPa， 使：结构紧凑，推力大，动作更加迅速。,4.2 DEH调节系统综述,一、DEH的组成 西屋公司DEHIII主要由五大部分组成： 电子控制器：数字计算机、插件、电源设备等 操作系统：操作盘，图像站、打印机等 油系统：高压控制油(EH)与润滑油分开 执行机构：伺服放大器、电液转换器、油动机等 保护系统：6个电磁阀，用于各种保护之所需 此外，为控制和监督服务用的测量元件是必不可少的。,二、DEH的功能,汽轮机自动程序控制（ATC）功能 ATC：通过状态监测，计算转子的应力，在机组应力允许的范围内，优化启动程序，用最

5、大的速率与最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。,汽轮机的负荷自动调节功能 （1）具有操作员自动、远方控制和电厂计算机控制方式及它们分别与ATC组成的联合合控制方式； （2）具有自动控制（A和B机双机容错）、一级手动和二级手动冗余控制方式； （3）可采用串级或单级 PI 控制方式 可由运行人员决定是否采用调节级汽室压力和发电机功率反馈 （4）可采用定压运行或滑压运行方式 有阀门管理功能 （5）可选择调频运行方式或基本负荷运行方式 可设置负荷的上下限及其速率等。 DEH的运行控制十分灵活,汽轮机的自动保护功能 DEH有如下三种保护功能： （1）超速保护（OPC） OPC只涉及调节汽阀，可快关：

6、 中压调节汽阀， n103n0 高、中压调节汽阀， 103n0 n 110n0 （2）危急遮断控制（ETS） 当n110n0时 通过AST电磁间关闭所有的主汽门和调节汽门紧急停机 （3）机械超速保护和手动脱扣 当n110n0时机械超速保护（属于多重保护）紧急停机 当机械超速保护不起作用时：手动脱扣手动停机,监控功能,包括操作状态、按钮提示、状态指示、CRT画面，其中 监控内容包括：重要参数、电源和内部程序的运行状态等； CRT画面包括：运行曲线、潮流趋势和故障显示等。,三、DEH的运行方式,有四种运行方式： 二级手动一级手动操作员自动汽轮机自动ATC 紧邻两种运行方式相互跟踪，并可做到无扰切换

7、。 硬手动操作，可作为二级手动的备用 二级手动：最低级的运行方式 仅作为备用运行方式该级全部由成熟的常规模拟元件组成，以便数字系统故障时，自动转入模拟系统控制确保机组的安全可靠 一级手动：一种开环运行方式， 作为汽轮机自动方式的备用，可控制各阀门的开度，具有保护功能 操作员自动： DEH最基本的运行方式， 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。 该方式设有完全相同的A和B双机系统，两机容错， 具有跟踪和自动切换功能，也可以强迫切换。 汽轮机自动(ATC)：最高一级运行方式 转速、负荷及其速率由计算机或外部设备控制,四、DEH的控制模式,（一） 主汽阀（TV）控制模式 主汽阀控制

8、有两种控制方式： 自动方式 手动方式 主汽阀控制系统用于启动升速和机组跳闸时进行紧急停机。 启动至转速达到96额定转速时，转速控制由主汽阀切至调节汽阀，然后主汽阀全开,（二）调节汽阀（GV）控制模式,自动方式 数字系统运行 有五种运行方式 操作员自动控制方式（OA） 遥控方式（REMOTE） 电厂计算机控制方式（PLANT COMP） 自动汽轮机控制方式（ATC） 电厂限制控制方式,操作员自动控制方式（OA）,系统接受操作员输入的目标负荷及其速率，并进行控制,遥控方式（REMOTE）,系统接受协调控制（CCS）或负荷调度中心（ADS）输入的目标负荷及其速率，并进行控制,电厂计算机控制方式（PL

9、ANT COMP）,系统接受厂级计算机输入的目标负荷及其速率，并进行控制。,自动汽轮机控制方式ATC）,这是一种联合控制方式，组合形式有： OAATC CCSATC ADSATC REMOTEATC 前者给定目标负荷和速率；ATC负责监控。 ATC负责从下面的速率中选取最小的一个作为当前执行速率 由ATC软件计算转子应力所确定的负荷速率； 发电机限制的负荷速率； 外部输入负荷速率，包括 OA、REMOTE和PLANT COMP等； 电厂内部允许的负荷速率，如TPC、RUNBACK限制等,电厂限制控制方式,电厂内部运行条件所制约，规定的运行方式，如： 为避免锅炉汽压急剧下降，在主汽压力低时限制汽

10、轮机的负荷； 若辅机故障，系统将以一定的速率去关小调节汽门，直到故障消除。,手动方式,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。, 无论主汽门还是调节汽门，都有数字、模拟两种控制方式，它们之间应设有数模转换和跟踪系统，以便在系统或运行方式变更时，实现无扰动切换。,4.3 DEH的自动控制原理,在汽轮机的运行中，调节阀(GV)自动控制是主要的控制方式，下面重点介绍其控制原理,DEH接受的信号 调节阀自动控制接受 6 种信号 （1）转速或负荷的给定信号； （2）转速反馈信号：两个数字信号和一个模拟系统经AD转换来的数字信号，经比较后选择一个最可靠的转速作为转速的反馈信号；

11、 （3）调节级汽室压力信号：代表汽轮机功率的反馈信号； （4）发电机功率信号：代表发电机功率的反馈信号； （5）主汽阀前的主蒸汽压力信号：实际上是负荷限制信号； （6）模拟系统的手动信号：用于模拟控制。手操时，对模拟系统进行跟踪，以保证无扰动切换。,二. DEH的基本控制原理（1）,二. DEH的基本控制原理（2）,当系统受到外扰时，有三个参数会变化 调节级汽室压力 压力汽轮机功率，能代表汽轮机功率 该压力信号响应较快，可使系统较快作出响应 发电机功率 由于受发电机自身惯性及中间再热容积的影响，响应较慢 机组的转速 并网运行机组的转速受电网频率的影响 转速受外扰（负荷）的影响较小 上述三个变量

12、的响应是不同的,处于调频方式运行时： 若电网的负荷 功率给定频率不变 功率给定不变电网频率转速偏差 （代表了功率偏差）修正功率给定 处于非调频方式运行时： 转速偏差信号就不应进入系统 或将该偏差乘以较小的百分数机组对外界负荷变化不敏感 系统只按负荷给定值控制机组 若在额定负荷附近设置转速的不灵敏区， 则机组就处于带基本负荷运行状态,DEH动作过程：,内回路与外回路应互为制约，只有把内回路的快速性与外回路相互配合，才能获得最佳的调节效果,外扰电网频率变化调节汽门动作调节级汽室压力响应 反馈（内回路PI2）改变调节汽门的开度（粗调） 发电机功率响应PI1（细调）修正内回路的设定值,DEH内外回路的

13、特点,外回路为主调节器保证了调节的品质 内回路：响应迅速，消除内扰的影响，提高机组对外界负荷的适应性 当系统只剩外回路时调节的动态品质将下降，但仍不失为一种冗余控制手段,DEH的转速控制和负荷控制原理,DEH系统中， 中压缸主汽门为开关型汽阀，不参与机组调节 其余为控制型汽门，不同程度地参与机组的调节 鉴于它们的控制原理基本相同，下面以高压缸调节汽门(GV)为例，介绍转速和负荷的控制原理,. 高压调节汽门（GV）的转速控制原理,图中上部是：设定值形成回路 图中的最下面部分，是基本控制系统， 控制回路：设定值比较PI校正高限限值GV控制,（二）负荷控制原理,GV负荷控制是机组日常运行中使用最多的

14、方式 任务：在保证供电质量的前提下，通过增、减负荷来满足外界用户的需要。 负荷控制的基本原理和过程与转速控制类似。设定值形成时要考虑各种可能的控制方式。,功率给定值与转速、发电机功率、调节级汽室压力反馈比较PI校正限幅选择流量请求值阀门管理系统依阀门管理方式改变调节门开度控制负荷,四. 汽轮机自动程序控制（ATC）,大机组，监控内容和操作项目繁多，启动中，温差、膨胀、位移、应力和振动等对机组的安全影响很大，若手操启动，则需要思想高度集中。 为了减少人为的失误，启、停快速汽轮机自动程序控制汽轮机启停。 ATC：对提高机组可靠性，减少启停损失，具有重要意义 ATC包括： 自启动ATC 带负荷ATC

15、 ATC软件包：两个任务级程序 + 16个子程序组成,DEH程序模块,ATC子程序介绍（1）：,高压转子应力计算（P01） 计算热应力，确定允许或禁止下一步启动或运行。每5秒进行一次计算 汽缸温度监视（P02） 金属温度预测的计算值和监视值，经确认后进行比较，并计算金属部件的温差，计算周期10秒 盘车运行方式监视（P03） 仅在机组处于盘车状态时使用，确定是否允许机组脱离盘车状态，监视周期60秒 转子应力控制（P04） 根据高、中压转子应力等确定转子控制逻辑，确定转速或功率，计算周期 30秒 偏心率和振动监视（P05） 监视转子的偏心率和振动值，超过限定值时要依次报警、采取保持方式，严重时还要

16、紧急停机，监视周期6秒。 汽缸疏水检测及控制（P06） 根据上下缸温差来判断下缸是否积水，并对疏水阀进行控制，计算周期10秒。 速度控制（P07） 通过对振动、疏水、轴承金属温度、轴向推力、差胀、应力和请求值等因素的综合比较后，确定转速、负荷，计算周期1秒。 轴承温度和油温监控（P08） 升速率或升荷率的确定受轴承工作情况和油冷却器运行等因素影响，监视周期60秒,ATC子程序介绍（2）：,发电机监视（P09） 发电机工作监视或报警，以确定负荷给定值，监视周期60秒 汽封、汽轮机排汽和凝汽器真空监视（P10） 保证汽封温度不超限，凝汽器压力和不同区段之间的压差不超高限，汽机排汽温度过高时喷水等，

17、设立故障标志供ATC主机判断和处理，监视周期50秒 轴向位移和差胀及其趋势监视（Pll） 监控和预估计算其数值，经比较分析确定转速或负荷给定值，监视周期60秒 低压缸排汽压力和再热蒸汽温度监视（P12） 防低压末级过热，监视周期60s 传感器故障监视（P13） 监视传感器，判断工作是否正常，监视周期5秒 暖机监控（P14） 确定暖机的速度、时间和进程，设置暖机请求和暖机完成的状态标志，其周期T60s 升速顺序控制（P15） 把机组从盘车到并网的转速分成四个阶段：第一阶段转速、暖机转速、TV至GV切换转速和同步转速，以供ATC根据机组的启动条件，顺序调用相应的计算，给出转速的设定值和速率，依次达

18、到目标转速。该程序至带初负荷后即退出，其周期60秒 中压缸转子应力计算（P16） 计算中压缸转子的实际应力和预估应力，确定机组的升速率或开荷率。中压缸转子应力对负荷率或负荷加速率（FAST）影响特别大，其计算周期应较小，T=5秒。,ATC子程序介绍（3）：,此外，还有一个 ATC模拟转换程序，它先于上述周期性子程序运行，保证各子程序计算所需要的模拟数据能得到及时的转换 以上内容构成了汽轮机自动程序控制ATC的总程序，由DEH系统的辅助同步器任务唤醒运行，其中各个子程序的调用，由周期性控制任务程序执行，从而最终实现汽轮机自启停的控制。,4.4 DEH的计算机系统,DEH是采样控制系统，也称直接数

19、字控制系统（DDC）,ATC机系统,一. DEH计算机系统的组成,调节对象 汽轮发电机组 计算机 DEH的主体，用于数据处理、通信、运算、监督和控制等。 系统为分散控制系统，将功能分散到各个处理单元，且采用了冗余的结构形式。整个系统，CPU或单片机达40个。 数据采集系统（DAS） 用于数据采集和处理 伺服系统 转换、放大和执行机构 包括：伺服放大器、电波伺服阀、油动机及其线性位移传感器（LVDT）和各汽阀等。 各阀门管理统一由VCC卡进行。 接口与外部通道 主机与外部设备的必要通道 一般并口用于控制 串口用于通信 ISO隔离卡用于保护计算机 外围设备 CRT、打印机等 上述6部分，也可说成3

20、部分：测量元件 + 伺服系统 + 计算机及外设 硬件,二. DEH的硬件,DEH的硬件 = 6只控制机柜 + CRT图像站 6只控制机柜内安装有不同的硬件设备 00机柜：基本控制计算机A和B。 01机柜：两台多路直流电源，一只汽轮机控制专用接口机箱和五排信号端子排。 02机柜：永磁直流电源一台，维修面板一块，多用数字万用表一只以及VCC端子箱的五排端子。 03机柜：ATC控制机柜，配两台ATC控制用的多路直流电源，DAS控制机箱和七排端子。 04机柜：ATC控制机柜，配一台ATC控制计算机及其软、硬盘驱动器，端子排等。 05机柜：电源柜。,三. DEH的软件,软件可分为：系统软件、应用软件和数

21、据库 系统软件调度、运行40多个CPU的软件系统 应用软件：包括全部运行监控程序和管理程序 软件采用模块式结构,（一）基本管理软件模块,（二）基本控制软件,由管理程序统一调度，并以0.2秒的周期去控制汽轮机 细节略去,（三） ATC软件,任务：接受C机信箱送来的信息并加以处理，最终实现ATC控制、ATC监视或ATC切除 ATC由多任务操作系统来调度,（四）图像显示软件,图像显示的任务很重 为减轻主机的工作量，提高系统的可靠性，充分发挥PC机的绘图功能， 采用独立的PC机图像显示系统 主机只负责向PC机传输显示所需要的信息。,四. DEH的输入 / 输出系统,输入智能操作盘指令输入、数据输入 输

22、出智能图像站数据显示、特殊参数显示、图形显示、打印 显示的图形可以COPY,DEH 系统执行机构的特点,所有的控制系统都有一套独立的汽门、油动机、电液伺服阀（开关型汽门例外）、隔绝阀、止回阀、快速卸载阀和滤油器等 油动机都是单侧油动机 开启：依靠高压动力油 关闭：靠弹簧力 执行机构是一种组合阀门机构,（二） 电液转换器1,（二） 电液转换器2,电液转换器组成：,力矩马达 = 线圈 + 永久磁铁 双喷嘴 + 单挡板（弹簧片） 一级放大 第二级滑阀 二级放大,电液转换器的工作原理：,挡板在中间 第二级滑阀不动 油动机不动 挡板不在中间 第二级滑阀因差压而位移 油动机位移 挡板是弹簧片带动的，当无信

23、号时，回到中间位置 油动机停止动作 当电信号中断时，由于弹簧片设置有机械零偏，借助于机械力， 关闭调节汽阀,4.5 汽轮机的保护和危急遮断系统,汽轮机设有多重保护系统。机组超速的危害最大。 超速保护 （OPC） 在转速达到一定范围（103n0）时，迅速关闭中压调节汽门 或超过上述范围，又在危急遮断系统动作（110n0）之前， 实施对高、中压调节汽门的控制。 这些措施保证电网稳定，减少损失,二、电气危急遮断控制系统（ETS）,（一）任务和保护项目 任务：监督对机组安全有重大影响的某些参数，以便在这些参数超限时 关闭汽机所有进汽阀门，紧急停机。 危急遮断项目和参数： （1）超速保护：n110n0时

24、遮断机组； （2）轴向位移保护： 机头方向2.54mm 或 发电机方向4.57mm时，遮断机组 （3）轴承低油压和回油温度高： 油压34.4748.26kPa 和 回油温高82.2时遮断机组 （4）EH油压低保护：油压9.31MPa时遮断机组 （5）凝汽器低真空保护：排汽压力 20.33kPa（ahs）时遮断机组。 此外，DEH系统还提供一个可接受所有外部遮断信号的遥控遮断接口，以供运行人员紧急时使用。,（二）电气超速遮断系统（OS）,测速齿盘（磁阻传感器 + 齿轮）测得的转速信号与规定的超速脱扣电压作比较： 脱扣转速时，比较器输出电压为正值 脱扣转速时，比较器输出电压为负值 控制继电器的晶体

25、管V1导通，继电器线圈OST带电紧急停机,（三）轴向位移速断系统（TB）,轴向位移推力过大推力轴承磨损动静碰摩重大事故 轴向位移遮断的问题，实质上是如何保证轴向位移测量的准确性的问题 在正常情况下，转子的轴向推力是由推力轴承平衡的， 监视转子轴向位移的传感器装在推力轴承的附近。这是因为：机组的失常轴向位移超标此处最先觉察 磁阻传感器将它与推力盘间的间隙信号输出轴向位移信号 间隙改变信号改变报警（位移报警值） 遮断（位移动作值） 两个传感器，只要有一个达到报警值，就发出声光报警 两个传感器，只有同时达到动作值，才能发出遮断报警信号 避免因单个传感器缺陷而引起错误停机。,（四）轴承油压过低保护系统

26、（LBO）,油压低供油不足干摩擦烧瓦振动 轴承油管的压力测量，可用一般带触点的压力变送器进行,（五）EH油压过低遮断系统（LP）,EH油压过低会导致机组失控 必须进行低油压保护，以便紧急停机,（六）机组低真空遮断系统（LV）,真空过低排气温度低压缸变形机组振动事故 真空过低，一般是由循环水系统或抽气系统发生故障引起的。 低真空保护采用两级保护系统 1级：类似低油压保护，不同的是压力测点监测的是蒸汽 2级：机械保护（排大气阀），当1级系统失灵， 排汽压力过高时铝制薄膜环断裂汽流自汽缸内排出。 排大气阀装在排汽缸上。,（七）外部信号遥控遮断系统（REM）,ETS设了一个遥控接口，以供运行人员在紧急

27、情况下使用,三. 机械超速危急遮断系统,（一）工作原理 在DEH中，对转速的保护是多重的。 机械超速危急遮断系统是1套独立的系统 在机组超速时，通过机械动作实现停机。 下页图为飞锤式系统工作原理图 飞锤出击，通过碰钩使机械危急遮断机构动作，通过隔膜阀的作用，实现停机。,机械超速危急遮断系统工作原理,（二）与ETS系统的联动,机械超速危急遮断系统可以认为是更上一级的保护 当OPC、ETS均不起作用时，由它行使保护机组的任务。 它的动作转速整定值比电超速遮断转速略高，一般为（111112）%n0。,4.6 DEH调节系统的特性,一、汽轮机系统的特性 调节系统的工作质量，是用调节系统的特性来评价的。

28、 特性：静态特性元件参数或空间位置的相互关系 动态特性研究系统元件的参数随时间变化的规律，属于调节动力学范畴。 静态特性是基本的特性，若静态特性不对，动作规律就不对头。 对调节系统的正确要求是： 在满足静态特性要求的前提下，具有尽可能好的动态特性。,二. 静态特性,可分为：元（部）件的静态特性 系统的静态特性。 （一）元（部）件的静态特性 主要介绍伺服系统和阀门管理系统的静态特性 1伺服系统的静态特性 （1）凸轮特性 凸轮特性是通过控制盘上的组件VCC卡的凸轮特性程序来实现。 思路：当油动机进入凸轮效应范围后，相对增长较小的输入电压会使油动机以相当快的速率去开启汽门。 凸轮特性：即DEH控制器

29、输出电压UDEH与凸轮环节输出电压A之间的关系。,液调系统的凸轮机构,图439(a),TV、GV、IV三种阀的凸轮特性,（2）油动机的静态特性,油动机的静态特性是阀位指令与油动机行程之间的关系,2. 阀门管理系统的静态特性,阀门管理系统是DEH的特色之一 对阀门的管理方式有两种： 多阀管理 单阀管理 多阀控制的系统特性 根据阀位指令，顺序开启调节汽阀的控制方式 实际上是：喷嘴调节方式,单只阀流量汽阀开度特性曲线,在相对升程H/H0的较小和较大值区，流量变化不大。中间呈线性关系。, 单阀控制的系统特性,按照一个统一的阀位指令，同时开启阀门的控制方式 实质上相当于：节流调节方式,（二）调节系统的静

30、态特性,转速功率的关系,式中：PE 发电机功率，MW K 放大倍数 n，n0 实际转速，额定转速 lP 设定值回路输出的功率给定值 Dn = n0 n ，存在不灵敏区时，| Dn |不灵敏区,DEH调节系统的静态特性曲线,1,2,4,3,4,P, MW,n , r/min,线1线2：平移（通过变更lP值实现） 线3：功率只随设定值而变化，机组不参加一次调频 线4：d = 1/K 为速度变动率，改变 K改变斜率 同时改变 K 和不灵敏区，可改变斜率和纵切距。,DEH调节系统的动态特性曲线,DEH系统的动态特性应特别经得甩负荷的考验 理想情况下调节系统的动态特性 理想情况：调节系统在无约束全自由运

31、动状态下的运动规律,甩额度负荷负荷时的过渡过程,线1：甩负荷后关中调门，中间再热关节无影响。 线2：同线1工况，只是DEH的功率给定未被切除，导致动态品质变坏，存在一个静态偏差。 线3：功率给定切除了，但有中间再热溶剂的影响动态品质下降。,2. 有约束情况下调节系统的动态特性,有约束情况是：实际系统的情况 由于系统受油动机行程、蒸汽参数变化情况的约束，考虑上述影响，系统的动态特性不及理想情况。,3. 并网运行时的DEH动态特性,并网时，影响因素会更多、更复杂。 有一点是肯定的： 由于串级控制有双内回路的快速响应作用，其动态特性全面优于单级PI控制方式。,综合DEH的动态特性，有下列三条重要结论

32、：,DEH在串级PI方式运行时，动态品质最好，应作为基本运行方式； 为避免反调，机组甩负荷时，功率给定必须切除，此时的转速超调量小，能稳定在给定转速上，有利于重新并网； 中间再热容积对机组转速的影响很大，机组甩负荷时，除立即关高压缸汽门外，同时关闭中压缸汽门至关重要。,第五章 汽轮机的旁路系统,一、旁路系统及其设备,旁路系统：蒸汽不进入汽轮机做功，而经过减压、 减温器进入低一级的蒸汽管道或凝汽器。 一、旁路系统的作用 1加快启动速度、改善启动条件 使锅炉的供汽参数尽快达到汽轮机的要求，加快启动速度。 2保护再热器 使再热器不致于因干烧而损坏。 3回收工质与消除噪声 排大气，一方面，损失了工质和

33、热量 另一方面，制造排汽噪声和热污染 旁路系统则可以达到既回收工质又保护环境的目的。 防止锅炉超压 当快速减负荷或甩负荷时，旁路可防锅炉超压，安全阀动作的次数。,二、旁路系统的型式,常见的有以下几种类型 1、三级旁路系统,高、低压旁路串联用快速液压系统控制 整机旁路用慢速电机控制,优点：能适应各种工况的调节，运行灵活性较高 能迅速将大量蒸汽排往凝汽器，避免或减少锅炉对空排汽 缺点：系统复杂、金属消耗量和投资大、布置困难、操作运行复杂,2、两级串联旁路系统,I 级旁路（高压旁路） 防再热器超温或烧坏 II 级旁路（低压旁路） 回收工质，消除噪音,3、两级并联旁路系统,高压旁路 保护再热器（热段设

34、对空排汽阀） 整机旁路 将各种工况下的多余汽排入凝汽器，运行时该旁路还起安全阀的作用,4、单级（整机）旁路系统,优点：系统简单、投资省、便于操作 缺点：再热器得不到保护（启动、甩负荷）；滑参数启动时，不能调整再热汽汽温。,5、装有三用阀的旁路系统,实质：两级串联旁路 容量：锅炉蒸发量的100%。,特点： 旁路阀兼启动调节阀、减温减压旁路阀、安全阀的作用，故称：三用阀。 三用阀可控，能实现快速自动跟踪超压保护，省去锅炉安全阀。 甩负荷后炉可不熄火，事故排除后几分钟内即可重新投入运行 减温水的调节与高压旁路快速联动，减少了电厂庞大的减温减压系统及设备。 三用阀是在德国首先开始使用的，在世界各地已经

35、被广泛采用。东锅研制的三用阀，正在工程上试用。,三、旁路系统的容量,目前国产机组一般设计为1530的锅炉额定蒸发量。 试验与运行经验认为： 大机组调峰，旁路的主要功能是满足机组热态启动的要求。故容量以3050锅炉额定蒸发量为宜。 我国300MW级的机组： 除太原、姚孟、元宝山外（元宝山为法国300MW机组装有三用阀100容量），其他电厂旁路系统容量一般均为3040 如： 石洞口：40； 宝钢：30 汉川（一期）：35 阳逻：40。,四、旁路系统控制的执行机构,执行机构：液动、电动 液动：动作快（15s），系统复杂、投资大、运行费用高、维护工作量大。 电动：动作慢（1040s），结构和操作维护简

36、单。,五、300MW汽轮机旁路系统及其设备 苏尔寿公司,系统组成： 高压旁路控制阀、高压旁路减温水调节阀、高压旁路减温水隔离阀、低压旁路控制阀、低压旁路减温水调节阀、低压旁路减温器、高低压供油装置等。,苏尔寿公司旁路系统设备,该阀： 减温、减压都在一个阀体内完成，不另设减温器。,苏尔寿公司旁路系统设备,该阀：无减温功能。,汉川电厂二期的汽轮机旁路系统 德国BOPP公司,系统组成： 高压旁路控制阀； 低压旁路控制阀； 高压旁路减温水调节阀； 低压旁路减温水调节阀； 液控站。,德国BOPP公司的高压旁路控制阀,是一个降低蒸汽压力和温度的阀门 孔柱降压 喷水减温（在蒸汽出口处） 加喷蒸汽防止冷却水直

37、接冲击管壁,德国BOPP公司的低压旁路控制阀,该阀与高压旁路控制阀的设计相似： 减温、减压都在一个阀体内完成，不另设减温器。,德国BOPP公司的高压旁路减温水调节阀,因为高压旁路减温水由给水泵出口提供调节阀的调节部分承受高压差该阀分多级降压。 第一级是笼式的，可防止水中杂物进入阀体 最后一级也是笼式的，可有效防止汽蚀，降低噪音。,第六章 汽轮机的油系统及设备,6.1 汽轮机的油系统概述,供油系统是保证机组安全稳定运行的重要系统。 润滑油系统由主轴带动的主油泵供油。 用抗燃油作为调节系统用油的机组同时装备有专用的抗燃油供油系统，常称为EH（Electric Hydraulic）油系统。 EH油系

38、统，油压高 优点：1.提高了调节系统的工作性能，增加可靠性和灵敏度； 2.减小了执行机构的尺寸，降低了机械惯性和摩擦的影响以改善调节响应的品质，减少了耗油量。 缺点：油易泄漏，增加了发生火灾的危险。 用抗燃油（闪点在500以上）可以解决上述问题（缺点）。 抗燃油价格昂贵，且对人体健康有害，故采用独立的、封闭的油系统，与开放的润滑油系统分开。,润滑油系统,润滑油采用汽轮机油，供： 主轴承、推力轴承、盘车装置、发电机氢密封（高、低压密封油），机械式超速危急速断系统 系统组成： 主油箱、主油泵、交流电动辅助油泵、注油器、冷油器、直流事故油泵、顶轴装置、油烟分离装置和净油装置等。,油系统,正常运行时，

39、全部需油量由主油泵和注油器提供。 危急遮断装置 高压氢密封油主油泵进口 主油箱油箱内油管路注油器 各轴承、盘车 低压备用氢密封油 冷油器用冷却水把油温保持在43至 49，若回油温度达到71以上，则可能有故障发生，这时必须检查原因。,对油质要求很高，净油装置不断清除油中的杂质和水分。 净化后，油中水分小于0.05 精密滤网，可滤除粒径2mm以上的杂质 油中很小的有害颗粒亦可使轴承受到破坏，导致代价高昂的检修,6.2 润滑油系统的主要设备,一、主油箱,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、抽烟分离与除雾装置等。 油箱内部装有： 内部油管路、注油器、供油母管、回油槽

40、、150目的滤网等。,机组要求油温在10以上才能启动油系统用浸没式电加热器在低温下维持油箱内有足够的油温。 电加热器与油箱油位计连锁，在加热元件露出油面之前切断电加热器的电源，以免引燃油箱中的油雾。,二、主油泵,主油泵装在高压转子前端短轴上，一般为双吸式离心泵 这种泵不能自吸，故在启、停阶段要靠电动机驱动的辅助油泵供给机组用油和主油泵的进口油。 在正常运行时，由注油器提供一定压力的进口油。 主油泵的进口必须保持一定的正压。 法国生产的 300MW机组主油泵用齿轮泵。齿轮泵的自吸性较好，不需专门的供油装置。 各厂的产品情况不同，可能有或没有注油器。,双吸式离心泵,三、注油器,注油器实质上是一个射

41、流泵，装在油箱内油面以下的管道上。 优点：结构简单、工作稳定、易于制造和调整 缺点：噪声大且效率不高。,四、电动润滑辅助油泵,国产优化引进型300MW机组电动润滑辅助油泵是交流电动机驱动的立式离心泵 油泵完全浸没在油箱最低油位以下，因而可在任何工况下启动，无需灌油。 在汽轮机启停过程中，电动润滑油泵必须投入工作。 在事故状态下，它作为备用泵应能及时投入工作。,五、事故油泵,事故油泵由电厂蓄电油供电的直流电动机驱动。 它是交流电动辅助油泵的备用泵。 事故油泵是汽轮机润滑系统的最后备用泵 其操作开关被置自动后须始终保持在该位置，决不能锁在停止位置。 电厂蓄电池的容量应能在正常惰走过程中提供足够的动

42、力供事故油泵运行，并始终充足电备用。,六、密封油备用泵,机组启停时，主油泵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。 电动润滑辅助油泵的出油压力较低，只能满足轴承润滑和低压备用氢密封油的需要，故由该泵向主油泵出口油管供油。 电动润滑泵与密封油备用泵同时启停。 两泵在工作时，能提供机组正常运行中主油泵和注油备供应的全部油量。 当机组转速达到2700RPM左右时，主油泵和注油器启用 密封油备用泵、交流电动润滑油泵和事故油泵都处于备用状态，它们的三位开关都应置于自动位置 国产优化引进型30OMW机组密封油备用泵由交流电动机驱动，是一台卧式人字齿齿轮泵，能连续运行。 齿轮泵本身具有良好的自

43、吸能力，故吸油连续可靠。,七、顶轴油泵,在汽轮机启、停时投入。 启动时，顶轴油压达到规定值时，才启动盘车。 停机时，随着汽轮机情走，转速顶轴油泵投入工作。 正常运行时顶轴油泵处于备用状态。 要不要顶轴油泵取决于转子的质量。 GE公司的350MW机组就不用顶轴油泵。 日本三菱350MW机组，末级叶片1016mm的用两台顶轴油泵；而末级叶片851mm的机组就不用顶轴油泵 国产优化引进型300MW机组，将油送入#3、#4、#5、#6轴承（低压转子和发电机转子）,八、冷油器,润滑油的温度由冷油器调节。油进入轴承前都须经过冷油器 冷油器的出口油温可通过调节冷却水量来控制。 机组启动时，一般油温较低，这时

44、应切断冷油器的冷却水使油温上升到要求值。 300MW机组一般都装有2台冷油器，两台冷油器的运行可以切换 但要注意，在切换过程中，应保证备用冷油器切换前已充满油，以免轴承断油。,九、除油雾装置,在润滑油系统运行时，少部分油蒸发为油雾，油雾积累过多油雾压力漏入厂房。故设置除油雾装置。 排大气分离净化后的油雾 通过一台吸风机把油箱内上部积聚的油雾抽出油分离出来送回油箱,除雾器,油雾穿过一系列垂直安装的不锈钢瓦楞板。瓦楞板之间形成的气道，使油雾通过时不断改变方向，油雾中油的微粒粘在板壁上，借重力流回油箱。 机组运行时，除油雾装置必须连续工作。,十、净油系统,作用：清除油中的水分、固体粒子和其他杂质 手

45、段：沉淀、过滤 沉淀室底部积聚的水由自动抽水器抽出。,自动抽水器,自动抽水器实际上是一个溢水管 沉淀室预先充水和充油后，将水位调整在水位计的红线为止，溢水管的水位正好在管口。水位一高，水自动溢出。,6.3 EH抗燃油系统,抗燃油是一种合成油 具有良好的润滑性能、抗燃性能和流体稳定性。 自燃点为 560以上，故在事故情况下，油漏到高温部件上时，发生火灾的可能性大大降低。 但：抗燃油价格昂贵，有一定腐蚀性，对人体健康有影响 三菱生产的350MW机组不采用抗燃油系统，足见其对机组调节系统的工作性能极有信心。,国产优化引进型300MW机组EH油系统,参见上页图,组成：EH油箱、高压油泵、控制单元、蓄能

46、器、过滤器、冷油器、再生装置等。 基本功能：提供电液控制部分所需要的压力油，驱动伺服执行机构，保持油质完好。 整个EH油系统由两套设备组成，一套投运时，另一套备用。,EH抗燃油系统工作原理,抗燃油滤网油泵滤油器卸荷阀逆止阀过压保护阀高压集管 + 蓄能器油压达到14. 484MPa 当P 14.484MPa时，卸荷阀动作切断油泵出口与高压油集省的联系油泵的出口油送回油箱 此时， EH系统的油压由蓄能器维持 当P 12.42MPa时，卸荷阀复位高压油泵重又向EH系统供油 就这样，高压油泵在承载和卸荷的交变工况下运行能量的消耗量和油温的升高量增加油泵的工作效率和延长油泵的寿命。 回油管是压力回油管，

47、压力靠低压蓄能器维持。,蓄能器,1. 高压蓄能器：活塞式。 即一个有自由浮动活塞的油缸。 活塞的上部是气室，下部是油室。 气室充气压力： 8.966MPa（氮气） 气体可压缩，蓄存压力能,2. 低压蓄能器 结构：球胆式 合成橡胶制成的球胆内充入干燥的氮气，充气压力0.2096MPa.,EH油再生装置,EH油再生装置是一种用来储存吸附剂，使抗燃油再生的装置。 油再生的目的：使油保持中性，并去除油中的水分等。 该装置实际上是一个精密滤油器组件， 它主要由硅藻土滤油器与波纹纤维滤油器串联而成。,第七章 汽轮机的运行管理,运行管理目标：,建立起一套完整的运行管理体系，培养一支高素质的运行队伍，努力提高

48、机组的安全经济运行水平，创造出机组最佳的经济效益和社会效益。,高素质的运行队伍,当今社会正处于知识量迅猛增长，学科之间互相交叉和多种技术相互融合的高度信息化的时代。 大型火力发电技术是这个时代的重要标志技术之一。作为运用这一技术的核心人物运行操作人员，其知识结构、技术业务水平和敬业精神必须达到相当的水平才能适应时代的需要，担负起时代赋予的使命。 现代运行管理应该而且必须通过有效的手段来培养和造就一支高素质的运行队伍，以适应高技术发展的需要。,数字电厂,DCS,SIS,MIS,电厂SIS系统,实时监控信息系统（简称SIS系统-Supervisory Information System）属于厂级

49、生产过程自动化范畴，是电厂管理信息系统与各种DCS系统之间数据交换的桥梁。 以DCS为基础，以经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有效的专业计算方法，实现整个电厂范围内信息共享，厂级生产过程的实时信息监控和调度，同时又提高了机组运行的可靠性。 通过数据的分析和比较，能提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。,电厂SIS系统的主要功能,监视、指导机组的运行 监视机组的运行参数，在其发生偏离时，及时警告并对偏离进行分析计算，得出调整的操作方式，以指导机组的运行优化。 降低发电企业的火电煤耗 对机组运行进行调整、及时优化机组运行条件，降低生产成本。 科学分配机

50、组负荷 根据各机组负荷响应性能，尽可能满足单元机组负荷优化操作条件。 降低成本、提高效益 调整机组的运行状态，使之更经济、更可靠、更稳定运行。对全厂的发电负荷进行科学合理分配，以获取最大的经济效益。 管控一体化 竞价上网已经成为必然趋势。电力市场的出现，使电力调度、运行方式、决策管理、计划和财务各部门围绕发电企业最大利益目标而工作。 综合考虑MIS系统和DCS系统的整合，加快电厂SIS系统的应用及IT技术的提升，整合企业的软、硬件资源，生产过程实时信息资源，实现全厂范围内的管控一体化。,第八章 汽轮机的全过程管理,电厂设计(1),1厂址选择及电厂建设规模 选择一个合理的厂址是电厂建设的一个先决

51、条件，也是电厂工程建设可行性研究的主要内容之一。包括： 地理位置及交通运输状况； 厂区工程地质条件（不能压矿）； 电厂循环冷却用水及电厂补给水来源； 电厂灰场； 电厂与电力系统的接入方式 电厂的建设规模应考虑电厂在设计年限内其自身的效益和生存能力。,电厂设计(2),2电厂运行方式及负荷特征 燃煤火力发电厂承担调峰负荷已势在必然。因此，机组宜选单元制、变压运行方式。汽轮机的设计还应考虑快速启停的需要，因此，机组必须配备高、低压旁路系统。 3电力系统对设备的要求 （1）机组在使用寿命年限之内，除能承受各种启动和负荷变动之外，还应能满足电力系统采用单相、三相重合闸的要求。 （2）汽轮发电机组应能满足

52、电力系统要求进行瞬时快关和持续快关。,电厂设计(3),4仪表、控制系统及自动化 （1）机组自动控制系统应选用以微处理机为基础的DCS控制系统来实现对锅炉和汽轮机的控制。 （2）汽轮机调速系统应采用DEH系统。 （3）机组应设置CCS协调控制系统，以实现电网调度直接控制的AGC工况。 5汽轮机防进水保护系统 机组应设计、配置完善的汽轮机防进水保护系统。,设备选型及设备招标评标,分岛招标是利用世界银行贷款必须采纳的方式。业主可以利用分岛招标的竞争机制择优选用设备和降低费用，但同时也增加了设计咨询和接口费用。权其利弊，在经济上大致得失相当或受益不多。在工程管理上却带来不少问题： 最突出的是机组没有总设计和总调试单位，由各厂商各自负责所供设备的设计和调试，设计接口多，管理难度大。 最低标问题。选择最低标固然节约了大量设备购置费，但在工程建设中却反映出外商力求降低设备造价、减少亏损所带来的问题。 投标商采取降低设备参数和机组效率，扩大分包范围，部分设备转包给中国国内制造以及超前报价索款、推迟供贷、生息补亏等手段，千方百计降低造价。 由于分包商多，设备质量难以保证，对备品、配件和图纸资料的管理带来很大困难。机组投产后，部分备品、备件原制造厂商已更新换代或不再生产，国内又无现成的同型产品可以代