蒸汽轮机调节系统介绍学习.docx

蒸汽轮机调节系统介绍学习一、调节系统的任务：L调节汽轮机的功率，以适应外界负荷变化的需要。2.调节汽轮机的转速使机组的转速保持在额定的转速内，因此, 需要对转速进行调节。第一节调节系统的原理及作用调节系统的基本作用原理：1 .当外负荷与机组功率平衡时：蒸汽作用在转子上的力矩与外界 负荷作用在转子上的阻力矩相等，此时，机组转速不变。功率相平衡。2 .外界负荷增加时：外界负荷作用在转子上的阻力矩大于蒸汽作 用在转子上的力矩，转子角加速度小于零，此时，转速下降。3 .外界负荷减小时：蒸汽作用在转子上的力矩大于外界负荷作用 在转子上的阻力矩，转子角加速度大于零，此时，转速升高。因此，汽轮机转速变化，是说明外界负荷变化的信号，当转速下 降时，说明外界负荷增加；当转速升高时，说明外界负荷减小。我们 知道，改变汽轮机的功率，可以通过改变进汽量来实现。因此，汽轮 机调节系统的基本作用原理是：当外界负荷发生变化时，汽轮机组的 转速将发生变化，调节系统根据转速变化通过调节阀改变进汽量来实 现调节汽轮机功率，以适应外界负荷的变化。直接调节系统一、调节系统的组成：由调速器（转速感受装置）包括重锤、滑环、 弹簧等；杠杆（传动装置）；调节阀（执行机构）三大部件组成。二、调节过程：当负荷不变时，转速不变，滑环位置一定，因此调 节阀开度一定，流量一定；当负荷增加时，转速下降，重锤收缩，滑 环下移，那么调节阀开大，流量增加，使汽轮机输出功率增大，功率达 到平衡，但转速维持在新的数值，比原有转速稍低，此现象称为有差 调节（调节后，被调参数即转速，不能保持恒定值）。为保持汽轮机 转速恒定，另外还有同步器（也称始动器），用于转速设定。因此，汽轮机的这种调节系统属于有差调节，既负荷变化时，自 动调节后，功率能满足负荷变化需要，但转速稍有变化。随着科学的 进步，技术的开展，现在基本不采用这种调节系统。间接调节系统一、调节系统的组成：与直接调节系统相比，在传动装置中增加了 放大局部，由滑阀和油动机组成。二、调节过程：当负荷升高时，转速下降，滑环下移，使滑阀下移， 压力油进入油动机活塞下部，活塞上部接通回油，使油动机活塞上移， 带动调节阀开大，功率增加，在油动机上移的同时，使滑阀上移（此 过程称为反应）处于中间位置，切断油路，使调节处于稳定状态。当 外界负荷降低时，调节过程相反。反应：在调节过程中，输出量反作用于输入量的过程称为反应。第二节调速器Woodward Governor Company伍德沃德调速器公司产品系列: Woodward 505控制系统由美国Woodward公司设计生产，该系统 控制器以微处理器为基础实现控制，可用于单个或双个执行机构 的蒸汽轮机，Woodward505控制系统在汽轮机中的应用广泛： woodward505, woodward 505e ,woodward505c,woodward505h, woodward505 PEAK 150 ，机械液压调速系统,Woodward 505控制系统 WOODWARD 505E型电调装置， 汽轮机系凝汽式汽轮机组，调速系统采用数字电液调节系统（DEH）, WOODWARD 505E数字式调节器、电液转换器（CPC）、调节汽阀 等组成.曾经称谓，505E型伍德瓦德（WOODWARD）电子自动调速 器（简称505E调速器）是一种基于微型处理机的控制器，它 用来控制抽汽式汽轮机的转速和负荷。伍德沃德调速器用于航空工业、交通运输、发电、工业生产的发动机及透平控制器领域 处于世界领先水平。汽轮机控制，505/505E控制器，伍德沃德505/505E数字式控制器可用于控制工业汽轮机小电网涡轮发 电机或透平膨胀机控制器由印刷电路板和外壳组成如果控制器使 用.Peak 150蒸汽轮机数字式控制器，Peakl50数字式控 制器专门为驱动机械负载的蒸汽轮机而设计.第三节DEH （电液调节系统）数字式电液控制系统 digital electro hydraulic control（DEH）由按电气原理设计的敏感元件、数字电路（计算机）、按液压原理设计 的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统。简称数字电调。基本原理邯宝公司自备电厂汽轮机采用DDV阀（Direct Drive Servo Valve） 作为电液接口部件的低压透平油纯电调系统。DDV伺服阀是美国MOOG 公司近期推出的一种直接驱动式电液伺服阀。由DEH系统发出的阀位指令信号，经伺服放大器放大后，由DDV 阀将电信号转换成脉冲调制电流信号，直接控制油动机带动调节汽门 以改变机组的转速或功率。在油动机移动时，带动LVDT位移传感器， 作为负反应信号与阀位指令信号相比拟。当两个电信号相平衡时，伺 服放大器的输出就保持原稳态值不变，而油动机就稳定在一个新的工 作位置。在汽轮发电机组并网前，DEH为转速闭环无差调节系统。其设定 点为给定转速。给定转速与实际转速之差，经P1D (Proportional-Integral-Derivative Controller)调节器运算后, 通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。并网带初负荷后，DEH自动转为阀控方式，操作员可通过设置目 标阀位和阀位变化率或点按“阀控”增、减按钮改变总阀位给定值(单 位为%),来控制调门开度。按增、减按钮时总阀位给定值速率为 60%/mirio负荷在2-65MW无限制动作，按“功控”按钮进入功控方式。设 置适当的负荷和目标功率，机组功率自动以当前负荷率向目标值靠近。 操作员可在0-6MW/min内修改负荷率。当限制或保护动作时，自动退出功控方式。按“功控”、“阀控”按钮可实现无扰切换。1) DEH操作画面说明在MACS系统在线运行画面上，单击“主控画面”按钮，即进入 DEH的“主控画面”。DEH的操作画面包括主控画面、实验画面。操作员通过单击菜单， 可方便的进行画面切换。在菜单栏下面，显示机组的一些主要参数和当前状态。操作员 可根据此参数进行操作和调整。2) DEH系统控制回路及功能A.控制回路控制回路由功能码组态构成，实现DEH各种控制功能的要求。控制回路包括：转速控制、功率控制、阀门开度控制、抽汽控制、主 汽压保护、防超速保护、快速减负荷等等。B.转速控制回路转速控制回路包括转速目标值给定，转速变化率给定，自动升 速曲线的生成及选择，转速PI调节器，转速测量及三取二逻辑，转速 不等率和不调频死区设定，主汽阀与调节阀控制的切换逻辑、频率同 期的自动或手动控制等。本回路承当汽轮发电机组的转速控制任务。C.功率控制回路功率控制回路包括目标功率值给定、功率变化率设定、一次调 频对功率给定的修正(一次调频)、主汽压波动对功率给定的动、静 态修正、最大功率限制及限制值给定、发电机有功功率校正、功率测 量的二选一逻辑、功率PI调节器、机炉协调控制的投入/切除等。本 回路构成了汽轮发电机组的功率闭环控制。D.阀门开度控制回路阀门开度控制回路包括高压调节阀开度值给定、开度变化率给 定、阀门开度测量及大选逻辑、阀位PI调节器、该回路构成对高压调 节阀开度的控制，维持阀位为定值。E.抽汽压力控制回路包括抽汽压力给定，抽汽回路的投/切逻辑、抽汽不等率控制逻 辑、抽汽油动机的快关快开逻辑、抽汽与转速的转换控制逻辑、PI 调节器等。F.防超速保护控制回路(OPC)接受真空开关跳闸辅助接点信号和103%额定转速信号，经逻辑 运算发出快关调门控制信号，并通过硬接线使快关电磁阀带电，迅速 关闭调节汽门。G.快速减负荷控制回路(RB)当机组辅机发生故障时，DEH接受CCS发来的快速降负荷信号， 根据不同的故障情况可按三种速率快速降负荷到事前所设定的数值。H.伺服放大LVDT反应回路伺服放大器与液压系统的电液伺服阀、油动机、位移反应(LVDT) 构成一个电液随动系统。伺服放大器除将输入信号放大后去控制电液 伺服阀，还对LVDT进行调制、解调，变为油动机的位移反应信号，完 成对油动机位置的闭环控制。I.手动控制回路手动控制回路是通过伺服模块直接控制油动机行程的硬接线控 制回路，只在并网状态下才能投入。包括投/切逻辑、自/手动跟踪逻 辑、快关油动机逻辑等。主要功能由上述控制回路分别或联合实现汽 机的程控启动、自动调节、参数限制、保护、监视及试验等功能。1 .自动调节控制功能A、升速司机设置目标转速后，机组可自动沿当前热状态对应的经验曲 线控制主汽门，到一定转速后切换至调节阀控制，完成升速暖机过临 界直到3000r/min定速控制。在升速过程中，司机也可通过修改目标 转速，升速率、转速保持时间等手段来控制机组的升速过程。B、自动同期。汽机定速后，DEH可接受自动同期装置指令，自 动将机组控制到同步转速。C、并网带初负荷。发电机并网后，DEH自动增加给定值，使发 电机自动带上初负荷防止出现逆功率。D、升负荷。机组并网后，司机可根据需要采用阀控方式，功控 方式，压控方式或CCS方式控制机组，与锅炉控制系统配合完成升负 荷过程。E、阀控方式。司机通过设置目标阀位直接控制调门开度，DEH 维持阀位不变。这时，机组负荷与蒸汽压力自动平衡。F、功控方式。司机通过设置目标功率来控制机组负荷，DEH以 汽机实发功率作为反应信号进行功率闭环控制，维持机组负荷不变。 假设采用发电机有功功率信号作为功率信号，需要对该信号进行一定逻 辑处理。G、一次调频。DEH具有一次调频功能，调频特性（不等率、死区） 可在线修改。H、自整性控制。抽汽与背压之间的自整性控制，或抽汽与功率 之间的自整控制，两种自整方式之间的跟踪、闭锁及切换逻辑。2 .限制控制功能A、负荷及阀位限制。限制值由人工给定，DEH可自动将负荷限 制在高低限以内，以及将阀位限制在给定值以下。B、快卸负荷。DEH具有快、中、慢三档快卸负荷，可对应不同 的辅机故障。当CCS给出快卸负荷信号时，DEH按对应的速率将负荷减 到对应值。C、OPC控制。机组甩负荷时，DEH接受真空开关跳闸或10396额定 转速信号，快关调节汽门，以减少转换超调量，延迟一段时间或转速 <103%额定转速后再自动开启，并维持机组转速为3000r/min。3 .试验控制功能A、假并网试验。DEH收到假并网试验隔离刀闸断开信号后，可 自动配合电气完成假并网试验。B、超速试验。司机可通过CRT画面操作，提升转速使超速保护 动作分别检查撞击子及电气超速保护的动作转速。在做机械超速试验 时，DEH电气超速保护的动作值自动由3300r/min改为3360r/min,作 为后备超速保护使用。C、阀门严密性试验。司机可通过CRT画面操作，分别对调门、 主汽门进行严密性试验，并可自动记录惰走时间。D、遮断模块试验。司机可通过CRT画面操作，在线检查高压遮 断模块工作是否正常。E、OPC快关调门试验。4 .保护控制功能A.紧急手动机组在并网运行工况下，DEH通讯出现故障时，自动控制将自动 或手动转为紧急手动状态，司机可按硬操盘的调门增减按钮，直接通 过伺服板控制调门开度。在升速工况出故障时，自动停机，不能投紧 急手动。8 .系统状态监视通过系统网络数据通讯，DEH可共享DCS数据，方便地实现监视 启动或运行过程中主要参数的实时变化。并可利用DCS系统配置的历 史库记录历史数据。在CRT上设置有故障报警光字牌，可方便地查到报警项。打闸、 跳闸，快关等重要信号具有SOE功能，事件分辨率为1ms。C.超速保护机组解列，转速超速到110%n0时，DEH发出信号,遮断系统动作, 快速关闭主汽门和调节汽门。5.提高自动化水平功能A.自动完成抄报表。司机可设定定时或事件日、时报表，完成自动记录。B.历史数据记录及SOE记录。