检修规程-汽轮机控制系统.docx

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1、汽轮机控制系统4028585474.doc目录- 16 -目录1汽轮机控制系统概述3汽轮机控制系统工作原理3汽轮机控制系统系统配置3汽轮机控制系统电源系统3汽轮机控制系统的技术规范4汽轮机控制系统的总体技术规范4TURBOTROL 64TURBOMAX 6112S9014控制系统的各组成部件的技术规范15控制系统主机的技术规范15控制系统插件的技术规范16控制系统外围热工设备的技术规范16控制系统的检修周期错误!未定义书签。控制系统的大、小修检修周期错误!未定义书签。控制系统的日常维护周期错误!未定义书签。控制系统的主机和各插件的日常维护周期错误!未定义书签。汽轮机控制系统外围热工设备的日常维

2、护周期19检修工序及工艺标准错误!未定义书签。控制系统的日常维护工序和工艺标准错误!未定义书签。控制系统的主机和各插件的日常维护工序和工艺标准错误!未定义书签。汽轮机控制系统外围热工设备的日常维护工序和工艺标准错误!未定义书签。控制系统主机的检修工序及工艺标准错误!未定义书签。控制系统各插件的检修工序及工艺标准错误!未定义书签。汽轮机控制系统外围热工设备的检修工序及工艺标准错误!未定义书签。汽轮机控制系统的调校及投运错误!未定义书签。汽轮机控制系统的调校步骤错误!未定义书签。控制系统的冷态调试错误!未定义书签。控制系统的热态调试错误!未定义书签。汽轮机控制系统的连锁保护试验项目错误!未定义书签

3、。控制系统的投运步骤20汽轮机控制系统的故障检修处理20汽轮机控制系统的常见故障及处理方法20汽轮机控制系统的备件清单20附图21图1：汽轮机控制系统配置图22图2：汽轮机控制系统电源图23图3：TURBOTROL 6系统概貌图24图4：基本控制器速度控制原理图25图5：基本控制器负荷控制原理图26图6：自动控制器速度控制原理图27图7：自动控制器负荷控制原理图28图8：初始压力控制器29图9：叶轮腔室压力控制器30图10：电功率控制器31图11：热；应力强制减负荷32图12：叶轮腔室压力限制器33图13：负荷RUNBACK34图14自动HP/IP微调装置35图15：热应力计算原理36图16：

4、热应力曲线37图17：VICKERS原理图38图18：汽轮机保护系统S90原理图39汽轮机控制系统概述南阳鸭河口发电有限责任公司一期工程安装的 2 台 350MW 汽轮发电机组是 ABB 公司制造的亚临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴、凝汽式、反动式汽轮机。机组控制采用ABB 公司的 PROCONTROL P 分散控制系统，由 PROCONTROL P13 构成了汽轮发电机组控制系统的 TURBOTROL 6 数字式电液调节系统。机组设计可带基本负荷运行，也可参与电网调峰运行。汽轮机控制系统工作原理南阳鸭河口发电有限责任公司#1、#2 汽轮机各配备有 2 个高压主汽门（MSV）、4 个高压调

5、门（MCV）、2 个中压主汽门（ISV）、2 个中压调门（ICV）和 40%容量的高压旁路和 40%容量的低压旁路。启动时，在高压旁路和低压旁路的配合下，采用高压缸和中压缸联合冲转方式的启动。在冲转条件满足，汽轮机挂闸之后，高压主汽门和中压主汽门在液压油压力的作用下自动开启，通过提高速度设定点，投入程序装置，开启高压调门和中压调门，汽轮机进汽，机组自动升速到额定转速。汽轮机控制系统包括用于完成机组速度控制和负荷控制任务的数字电液调节系统TURBOTROL 6，完成机组辅助系统控制和联锁任务的各个功能组和汽轮机全程自启停程序TURBOMAT，用于测定和评价汽轮机应力最集中的部位的应力计算软件 T

6、URBOMAX 61 和汽轮发电机组的保护系统 S90。所有这些功能都集中在三个机柜中，通过可编程控制器70PR05 以及各种 I/O 模件共同实现。通过工程师站（EDS-P3）系统可以实现编辑修改程序、编译下装程序、实时监视参数、文档管理打印等功能。汽轮机控制系统系统配置汽轮机控制系统共有三个控制机柜，两个接线柜，一个同期和 TSI 机柜。系统由四条局部总线 A、B、C、D。其中，A、B、C 三条总线用于汽轮发电机组的主、辅机保护和控制任务，且每条总线对应于一个保护通道。三条总线通过耦合模件 70BK03 相互通讯、交换总线之间的数据。D 总线用于旁路控制，并和 C 总线通过 70BK03

7、进行数据交换。每一条总线通过模件和 DCS 系统进行通讯和数据交换。附图如下：汽轮机控制软件主要包括去汽轮机电子控制器 TURBOTROL 6、热应力计算程序TURBOMAX 61、汽轮机自启停程序 TURBOMAT、汽轮机保护系统 S90。其中 TURBOMAX 61 集成在 TURBOTROL 6 中，用以控制汽轮机的负荷变化的梯度和保护汽轮机。汽轮机电子控制器 TURBOTROL 6（TT6）包括基本控制器（BC）和自动控制器（AC）。基本控制器是冗余配置的。自动控制器是较高一级的控制器，具体见以下章节。见附图 1。汽轮机控制系统电源系统每个控制机柜都采用双路 24VDC 电源供电，每个

8、机柜的每一个机架的电源都有一个空气开关控制着，并且具有高、低电压监视和控制功能，当电压大于 30VDC 或小于 21.5VDC 时，受控的自动空气开关断开，机架将失去电源。机架上的每一个可编程控制器 70PR05 都是双路 24VDC 供电，以保证其可靠性、安全性。见附图 2。汽轮机控制系统的技术规范汽轮机控制系统的总体技术规范汽轮发电机组控制系统主要包括 TURBOTROL 6、TURBOMAX 61、TURBOMAT、S90以及各个辅助系统的控制功能组，以下主要说明 TURBOTROL 6、TURBOMAX 61 和S90。TURBOTROL 6汽轮机控制系统是根据电液原理工作的。TURB

9、OTROL 6 根据实际工况计算出来的阀门行程控制变量为电气信号，经过功率放大器放大后，送到比例阀（电液转换器 EHC）上转换成与控制信号成比例的液压油压力，进入单向进油液动执行器（靠弹簧力关闭的油动机） 的活塞下部，以开启阀门。每一个调节阀门都有一个比例阀控制，现场过程参数由测量传感器采集，并送到汽轮机控制器 TURBOTROL 6 中。TURBOTROL 6 汽轮机电子控制器满足下列基本要求： 灵活性高，以适应用户的要求； 冗余的模块化原理； 在结构上可以很方便的实现与机组控制器的接口； 根据运行状况，自动适应控制方式； 自动启动和带负荷； 根据负荷控制的要求，调整输出功率或频率； 在扰动

10、情况下，自动限制器将动作； 热应力测定。控制功能被分成在逻辑上相互独立的软件模块。TURBOTROL 6 包含了下列主要的模块： 基本控制器（包括热应力计算机 TURBOMAX） 自动控制器 阀门定位器 标准化接口汽轮机控制器 TURBOTROL 6 是分级结构的。在受到扰动的情况下，监视系统将隔离基本控制器或自动控制器。在正常运行期间，也可以手动把自动控制器隔离。汽轮机控制器TURBOTROL 6 被连接到一条公共的局部总线上，并集成在一个机柜中。见附图 3：系统概貌图给出了包括自动控制器和基本控制器 TURBOTROL 6 的控制功能的概貌基本控制器两个基本控制器设计用于手动操作。包括了汽

11、轮机安全手动运行所需要的所有功能。主要的设定点，诸如速度、阀位，可以手动设定，然而在正常运行中，设定点是通过自动控制器给出的。两个基本控制器是完全相同的结构。对于汽轮机的正常运行来说，只需要其中的一个就够了，而另外一个是处于备用状态。如果正常工作的控制器出现故障，备用的控制器就接替故障的控制器的工作，从而不必停机就可以修理故障的控制器。在自动控制器功能受到扰动的情况下（如：测量故障），可以无扰动的切换到基本控制器，继续以安全方式控制汽轮机。基本控制器主要包括了速度控制器和设定点可以手动设定的主要调节阀（MCV、ICV） 的位置控制。主调节阀的定位信号是速度控制器输出和主调节阀的位置设定点之和。

12、基本控制器只需要三个测量信号：、 汽轮机速度 新蒸汽压力 启动探头温度所有的这些测量都是双通道冗余的。监控程序对各通道进行检测并禁止受到干扰的通道，而且发出报警。如果两个测量通道都受到干扰（或故障）的话，汽轮机将自动停机。在基本控制器里完成下列功能： 手动启动 同期 负荷运行 阀门特性线性化 初始压力下降限制 加速度限制 热应力计算 HP/IP 手动微调 ICV 控制自动控制器自动控制器是属于较高级级别的控制器，设计用于提供更便利的操作，并使操作人员从某些控制功能中解放出来。自动控制器具有以下功能：程序装置功能： 自动升速 自动加/减负荷叠加控制器：初始压力控制叶轮腔室压力控制电功率控制协调方

13、式下的初始压力控制和电功率控制限制器： 热应力强制减负荷 叶轮腔室压力限制 快速减负荷（R.B.） 自动的 HP/IP 微调功能： 升速和加负荷期间的自动 HP/IP 微调 高压汽轮机（HP）排汽温度限制器 高压汽轮机（HP）冷却速率限制器 中压汽轮机（IP）应力限制器 最小再热压力限制器所有的实际值（模拟量）都受到信号是否受扰的监控。自动控制器内的信号受到扰动的情况下，逻辑回路可以确保汽轮机的安全运行。功能自动控制器主要包含了升速程序和负荷程序。升速程序中速度设定点直接送到基本控制器中，而负荷程序中的负荷设定点在送到基本控制器中之前已被限制器限制到最低输出。叠加控制器以相同的方式起作用，如果

14、其中一个投入运行，就超驰负荷程序。升速程序的特点： 自动选择升速率 临界速度范围的监控 限制热应力负荷程序的特点： 目标负荷调节 负荷梯度调节 热应力限制极限控制器： 汽轮机转子热应力水平过大时，强制关小 MCV 以减小热应力。 在叶轮腔室压力过高时，为了保护汽轮机不过载，叶轮腔室压力限制器就关小 MCV。 在主要设备（如：锅炉、给水泵等）故障时，R.B.起作用，关小 MCV，把负荷稳定在较低的值。1（未用）叠加控制器： 初始压力控制器，控制 MCV，把初始压力控制在给定值。 叶轮腔室压力控制器，控制 MCV，在MCV 进行试验时，控制叶轮腔室压力。 电功率控制器，控制 MCV，把发电机的功率

15、控制在给定的目标负荷（蒸汽流量）。基本控制器的详细说明速度控制见附图 4（功能 110）速度控制器在空载运行时是一个P+I 型控制器，而在负荷运行方式下是一个P 型控制器。通过 EDS-P3，控制器的斜率在 3%10%之间是可以调整的。速度设定点可以由操作员手动调整或由升速程序（是自动控制器的一部分）自动给定。在机组并网之后，速度设定点被禁止手动调整，实际的速度反馈信号是从彼此互相独立的三个速度测量信号中选择的，实际速度信号中的任一个受到干扰，都将自动的被切除。在负荷运行方式下，频率死区将自动允许投入。同样的，通过 EDS-P3，死区范围在可以 0%1%的额定频率之间调整。加速度限制器在汽轮机

16、速度快速上升（50%/min）时协助速度控制器工作。1 此功能没有实现升速速度设定点可以由操作员手动调整或由升速程序（是自动控制器的一部分）自动给定。以下给出的说明仅对手动操作有效。速度设定点在速度设定点操作器上可以手动调整。对于手动运行而言，速度设定点的最大上升速率是 50%/min，而且，操作员必须十分小心的操作设定点操作器。在正常运行中， 速度设定点上限是 102%，。为了进行超速试验，在进行超速试验时，此上限由试验程序自动的增加到 114%。速度升高的速率被加速度限制器限制到 50%/min。加速度限制器的负的输出信号被放大，然后叠加到速度控制器的输出信号上减小 MCV 的开度。这种方

17、法确保了加速度限制器仅仅在关小阀门的方向动作。当汽轮机跳闸和再次复位，在一小段时间内，速度设定值积分器跟踪实际速度值。此后， 设定值积分器保持该值作为设定点，而且速度控制器维持转速在该恒定值上。同期到达额定转速后，借助于自同期装置（不属于汽轮机控制器），通过自动控制器自动调整或者手动操作基本控制器的速度设定点操作器调整汽轮机转速，使汽轮发电机组并入电网运行。负荷运行见附图 5（功能 120）MCV 阀门位置设定点可以有操作员手动调整（基本控制器），或者通过投入自动控制器的负荷程序后自动形成。以下给出的说明仅对手动操作有效。汽轮机负荷由 MCV 阀门位置设定值积分器来控制的。积分器的输出与经过一

18、个惯性环节后的初始压力信号相乘，产生负荷程序蒸汽流量设定点。这个结果与速度控制器的输出相加， 然后在除以初始压力信号。信号的这样处理确保速度控制的斜率与初始压力无关，其结果是获得了高的控制器稳定性。所得到的结果就是调节阀开度面积的设定点。通过“阀门特性化” 函数把这个设定点转换成调节阀行程（线性化）的设定点。在送到每一个阀门位置控制器的阀门行程信号上叠加了一个阀门试验逻辑。这个特点保证每一个阀门都可以进行试验。在并网前，负荷设定点保持在 0%，并且不响应加/减负荷指令。当信号“LOAD OPERATION ON”一出现，最小逻辑存储瞬时的蒸汽流量，在其上加 2%，并把负荷设定点增加到此数值。同

19、时，设定点积分器的上限从 0%切换到 105%，速度控制器的输出减小到 0%。结果是阀门位置或着说蒸汽流量比并网前大约高 2%。这附加的 2%是在汽轮发电机组并网后为了防止发电机因逆功率保护而跳开断路器（主油开关）所需要的最小负荷。在汽轮机到达最小负荷之后，可以通过操作器手动操作 MCV 位置设定值积分器或者自动控制器的负荷程序来加负荷。在后一种情况下，设定值积分器跟踪自动控制器产生的蒸汽流量设定点。新蒸汽压力和梯度限制器新蒸汽压力和梯度限制器防止新蒸汽压力快速下降导致温度的急剧降低而设置的。限制器允许新蒸汽压力（在额定工况下）有最大 10%的阶跃变化并限制-3%的变化梯度，新蒸汽压力一到达起

20、最小的运行值（可调整软件中的参数），新蒸汽压力和梯度限制器就防止压力的进一步下降，并控制压力在一个最小的期望值上。新蒸汽压力和梯度限制器作用在设定点积分器的上限输入。MCV 的控制每一个调节阀的定位信号送到一个小值选择器和一个跟踪积分器上。这个跟踪积分器是为了完成 MCV 的全行程试验而设置的。在阀门试验时，输出慢慢地降低到 0%，送到相应阀门的位置控制回路的定位信号也减小，调节阀关闭。试验结束后，跟踪积分器的输出慢慢回到 105%，相应的调节阀再次开启。为了在阀门试验期间保持负荷稳定不变，若初始压力控制器退出运行时，则叶轮腔室压力控制器自动投入。汽轮机控制器仍旧作用在其它的 MCV 上，而且

21、这些未试验的阀门将会开启，以补偿在试验期间阀门的关小。阀门位置控制器按照汽轮机控制器的设定点调节汽轮机调节阀的开度。电液转换器（EHC）把阀门定位器来的信号转换成与阀门位置相关的控制油压。EHC 滑阀的位置和调节阀的位置都送到阀门位置控制器中，形成闭环控制。每一个调节阀都有其自己的 EHC 和阀门定位器。ICV 的控制ICV 和 MCV 并行工作，也就是说如果微调设定点是 0%，则通过 HP 汽轮机的流量和通过IP/LP 汽轮机的流量相等。微调设定点可以用手动 HP/IP 微调站或自动 HP/IP 微调站来改变。每一个调节阀的定位信号送到一个小值选择器和一个跟踪积分器上。这个跟踪积分器是为了完

22、成 MCV 的全行程试验而设置的。在阀门试验时，输出慢慢地降低到 0%，送到相应阀门的位置控制回路的定位信号也减小，调节阀关闭。试验结束后，跟踪积分器的输出慢慢回到 105%，相应的调节阀再次开启。手动 HP/IP 微调站HP/IP 微调站使单独的暖机和 HP 和IP 汽轮机的负荷分配成为可能。微调设定点可以由操作员在手动微调站（基本控制器的一部分）给定，或者由自动微调站（自动控制器的一部分）自动给定。两个微调站都有跟踪设备，以确保从自动到手动或者从手动到自动的无扰切换。手动微调站仅当汽轮机由基本控制器控制时起作用。自动控制器的详细说明升速见附图 6（功能 410）升速程序用于汽轮机的自动升速

23、。其输出信号是速度控制器的设定点。速度变化的速率根据计算的转子平均温度、实际的热应力和汽轮发电机组的临界速度范围来确定。目标速度设定点升速程序在安全系统复位后由操作员启动。目标速度设定点自动地设定到 100%的额定速度，投入程序装置后，汽轮机开始升速。如果在升速期间希望停留在某一点上，只要不在临界速度范围内，操作员可以在任何转速下退出升速程序（退出程序装置）。如果操作员在临界速度范围内暂停了升速程序，汽轮机速度将自动的升高到高于此范围的速度值。热应力限制冷态、温态和热态启动的最大初始升速率是由热应力计算机 TURBOMAX 计算出来的平均转子金属温度来确定的。当平均转子金属温度160（冷态）时

24、，速度设定点积分器的输入梯度设定到 2.5%/min。积分器的积分时间设定到 1 分钟，就可以得到 2.5%/min 的升速率。当平均转子金属温度（高压汽轮机）在 160和 450之间（温态），升速梯度设定到 10%，产生 10%/min 的升速率。当平均转子金属温度高于 450（热态），速度设定点积分器的输入梯度设定到 20%，就可以得到 20%/min 的升速率。汽轮机平均转子金属温度在汽轮机复位的瞬间被存储起来，以防止升速率在升速期间发生变化。然后，梯度乘以下列裕度的最小值：高压汽轮机的加负荷裕度和减负荷裕度、中压汽轮机的加负荷裕度和减负荷裕度。所有这些裕度都是由热应力计算机 TURBM

25、AX 计算的。如果转子的应力在正常范围之内，裕度为 100%，升速梯度乘以 1，没有限制。如果应力超出，裕度下降，升速梯度受到限制。注意：TURBOMAX 的安全特性（报警和跳闸信号）在基本控制器中。影响升速和负荷程序的控制信号（裕度）在自动控制器中。临界速度范围临界速度范围是在升速程序中实现的。在临界速度范围内，速度设定点不能保持不变。临界速度范围内的升速率在冷态启动时是 5%/min，温态启动时是 10%/min，热态启动时是 20%/min。负荷裕度仅在热态启动时对升速率有一些影响。在这种情况下，升速率将被裕度限制到最小 10%/min。此特点保证了通过临界速度范围时的升速率至少是 5%

26、/min。另外，一个阈值元件判断当进入临界速度范围时，所有裕度中的最小值是否至少是 80%， 如果不满足这一条件，设定点积分器暂停，升速中断，直到裕度再次超过 80%，这防止当汽轮机以不受限制的梯度通过临界速度范围时形成较高的应力水平。如果进行超速试验，升速梯度将自动切换到 7%/min 的固定值。同期在到达额定速度后，发电机通过自同期装置与电网同步。自同期装置向控制速度设定点积分器的逻辑发出“速度升高”和“速度降低”脉冲。在“速度升高”脉冲期间，一个很小的值（“n”）加在设定点积分器的实际输出值上，积分器跟踪这个和值。在“速度降低”脉冲期间，从积分器输出实际值上减去“n”。在同期之后，到速度

27、设定点的命令被闭锁。负荷控制系统见附图 7。（功能 420）负荷控制系统包括负荷程序，叠加控制器和在热力系统故障时减小汽轮机负荷的限制器。负荷程序负荷程序用于汽轮机自动带负荷。起核心部分是具有两个重要输入：目标负荷和负荷梯度的负荷设定值积分器。对于目标负荷和负荷梯度，操作员都可以手动调整。热应力限制象升速梯度一样，负荷梯度的评估也是基于平均转子金属温度。控制系统需要汽轮机（高压汽轮机）三种不同的热状态： 冷态汽轮机：平均转子温度160 温态汽轮机：平均转子温度在 160和 450之间 热态汽轮机：平均转子温度450按照平均转子温度，系统在三种不同的最大梯度 5%/min、10%/min 和 2

28、0%/min 之间选择。当到达负荷运行方式（发电机已经并网），负荷梯度自动地设定到选择的梯度。然后操作员可以在设定点操作器上减少梯度。另外，选择的梯度也会因 TURBOMAX 计算出来的最小裕度而减小。如果最小裕度变为负值，设定点将自动地减小，汽轮机以计算出来的裕度减负荷，直至裕度再次变为正值。最小负荷和基本控制器的情况类似，速度控制器的输出送到负荷设定值积分器和目标负荷设定点。工作原理与之相同。叠加控制器所有的叠加控制器都在自动控制器中。它们都是参数可以调整的 PI 型控制器。其输出信号送到基本控制器的负荷设定点，替代负荷程序输出信号。当选择了一个叠加控制器后， 其他的叠加控制器和负荷设定点

29、都在跟踪方式下，以确保在任何时候在叠加控制器之间和在叠加控制器和负荷程序之间的无扰切换。叠加控制器的选择逻辑可以接受单元控制系统（CCS）协调控制逻辑中的二进制（ON/OFF）和模拟量（设定点）信号。因此锅炉跟踪方式（BF）、汽轮机跟踪方式（TF）和协调方式下的汽轮机控制器（CTF&CBF）能够有选择的与设定点一起投入或退出。初始压力控制器见附图 8。叠加的初始压力控制器把汽轮机入口的压力控制在预先给定的设定点上。当锅炉产生的蒸汽量减少时，初始压力控制器关小 MCV 以维持压力。反之当锅炉产汽量增加时，阀门开大。初始压力设定点可以在初始压力控制器投入之前设定。当控制器投入时，控制偏差（实际压力

30、-设定点）通过一个跟踪积分器慢慢减小到 0%，此特点实现了初始压力控制的平稳投入。叶轮腔室压力控制器见附图 9。叠加的叶轮腔室压力控制器控制高压汽轮机叶轮腔室的蒸汽压力（与汽轮机的负荷成比例）。该控制器及其设定点是不允许操作员选择的。如果初始压力控制器没有投入运行，而此时又进行阀门试验的话，叶轮腔室压力控制器自动投入，保证汽轮机负荷在试验期间的稳定。如果选择了叶轮腔室压力控制器，实际的叶轮腔室压力被存储起来当作叶轮腔室压力控制器的设定点。速度控制器的输出信号（YSG）加到这个设定点上，以防止在电网频率波动时，叶轮腔室压力控制器和速度控制器的反方向动作。如果试验结束，汽轮机控制器将自动切回原来的

31、控制方式。叶轮腔室压力控制器仅仅当阀门试验和全周进汽和部分进汽的切换时投入，电功率控制器见附图 10。叠加的电功率控制器把发电机的功率输出控制在与选择的汽轮机负荷（蒸汽流量）成比例的值上。这个控制器的基本设定点是目标负荷设定点（蒸汽流量）。相应的电功率控制器接受实际的功率信号，以补偿因不同的过程参数（如：蒸汽温度）造成的负荷偏差。例如， 较低的蒸汽温度导致实际的功率低于选择的在额定工况下的目标负荷，在这种情况下，电功率控制器相应的开大 MCV。速度控制器的输出信号（YSG）加到目标负荷设定点上，以防止在电网频率波动时，电功率控制器和速度控制器的反方向动作。限制器除了初始压力和梯度限制器之外的其

32、它所有限制器都在自动控制器中。所有控制器的最低输出信号送到自动控制器的负荷设定点的上限。只有一个限制器可以降低负荷，如果其它的限制器的实际值比设定点高的话，则其仅仅激活。当一个限制器激活后，叠加控制器和自动控制器的负荷设定点都在跟踪方式下，保证在限制和非限制控制方式之间的无扰切换。一旦限制器激活，所有的的叠加控制器都将退出。负荷程序将不会退出。没有激活的限制器的输出跟踪瞬时的蒸汽流量加上固定值 2%。这个特点保证了限制器没有迟延的起作用。热应力强制减负荷见附图 11。如果高压汽轮机的负荷裕度低于-75%，热应力限制器以固定的 20%/min 的梯度降低汽轮机的负荷。当负荷程序投入或当叠加控制器

33、控制汽轮机（没有 TURBOMAX 的限制影响）时， 由于主蒸汽温度的快速降低时，将发生这种情况。叶轮腔室压力限制器见附图 12。叶轮腔室压力限制器是一个 PI 型控制器。是为了防止当叶轮腔室压力到达最大限制值时，汽轮机负荷继续增加而设置的。负荷.R.B.见附图 13。此功能是在电厂主要辅机由单元控制系统发出的信号控制的（如：锅炉、给水泵等）。这个限制器以预定的梯度把自动控制器的负荷设定点降低到预定值。自动 HP/IP 微调装置见附图 14。自动微调装置包括下列功能： HP 排汽温度控制器 HP 排汽温度限制器 HP 排汽冷却速率限制器 IP 热应力限制器 最小再热压力限制器HP 排汽温度控制

34、器根据主蒸汽温度的函数来控制 HP 排汽温度。若 HP 排汽温度超出基准值，控制器作用在自动控制器负荷设定点上开大 MCV，同时作用在自动微调设定点上关小 ICV。用这种方法，高压汽轮机的流量增加（减少高压排汽鼓风） 同时维持汽轮机负荷稳定。若 HP 排汽温度超出限值，HP 排汽温度限制器将减少通过高压汽轮机的流量。限制器作用在自动控制器负荷设定点上开大 MCV，同时作用在自动微调设定点上关小 ICV。用这种方法，高压汽轮机的流量增加，同时维持汽轮机负荷稳定。若排汽温度下降超过 50且速率大于，HP 排汽冷却速率限制器限制通过高压汽轮机的流量，限制器作用在自动控制器负荷设定点上开大 MCV，同

35、时作用在自动微调设定点上关小ICV。用这种方法，高压汽轮机的流量增加，同时维持汽轮机负荷稳定。HP 排汽冷却速率限制器一直优先于 HP 排汽温度限制器。IP 热应力限制器限制通过中压汽轮机的流量。如果中压汽轮机的加/减负荷裕度低于0%，限制器作用在自动微调设定点上使 ICV 节流。如热再蒸汽压力低于给定的设定点，最小再热压力限制器作用在自动微调设定点上关小ICV。硬件维护所有的故障（过程和硬件）都通过指示灯监视。并提供输出供外部集中报警系统使用。硬件故障在相应的模件用指示灯指示，总的报警通过外部报警系统指示。过程故障通过外部报警系统指示相应的报警。TURBOMAX 61见附图 15、16简介热

36、应力计算机 TURBOMAX61 对转子起到保护作用，转子是不允许有材料应力的汽轮机的关键部件，并且可以将正确的参考输入信号送到汽轮机控制器。TURBOMAX61 可以计算出任何给定距离出的热应力，这样在任何运行工况先下（冷态启动、温态启动和热态启动），汽轮机的热适应性都可以得到充分利用，由计算机计算出来的热裕度值为瞬时热应力和允许应力间的测量差值。热应力计算机具有下列作用： 通过计算，在任何时候都可以得到汽轮机转子热应力的极限值。 与汽轮机控制器配合使用，汽轮机的应力能力始终能够得到充分利用。 可计算出汽轮机启动时的最佳启动温度，并且将该温度反馈到锅炉温度控制器。 可以计算出热应力裕度，并且

37、由于锅炉与汽轮机之间的负荷梯度协调，该裕度始终能够得到充分利用。 在接近允许应力极限值的情况下，自动给操作员报警。 如果热应力超出允许值，汽轮机自动跳闸。因此，TURBOMAX61 具有以下优点： 启动时可以节省时间。 启动时可以节省成本。 操作员不必在旁监督。 热应力太高时汽轮机自动停机。TURBOMAX61 的工作原理热应力的极限值以转子表面温度为基础，对圆柱体热膨胀的微分方程进行积分运算，可以计算出转子的温度分布和总的表面热应力，热膨胀的微分方程如下：从而导致了与热应力有关的如下所示的温差：通过一系列的膨胀形成温差时，只要考虑有限的几个项（Z1.Z5），借助于计算机程序，考虑到温度的突然

38、变化及温度梯度，可以对系数 BK 进行优化使其具有最小误差。因为转子表面温度在运行中无法测量，随意可以用面向相应汽轮机级转子的内壁的表面温度来代替， 并用热电偶测量该温度，通过对测量点周围的内壁进行合适的设计，热流量和热传递蒸汽/ 金属实际上与转子真实测量点的值相同，所以 TURBOMAX61 中包括有计算机模块，其中存储有电厂专用设计数据。转子表面的热拉应力和热压应力与蒸汽流过的转子的表面温度和转子平均温度之间的温差成正比。考虑到允许压应力的极值大约是拉应力极值两倍这个事实，对正温差和负温差应使用不同的因子。启动、升负荷和降负荷过程中的热应力的极限值根据转子材料的物理性质和表面温度，可计算出

39、在极限情况下转子能承受的极限应力。由此可以推导出控制极限 GR。在计算出的控制极限中也包括了附加应力，如离心力和蒸汽压力，控制极限为汽轮机控制器规定了允许的连续最大应力，可以达到这个最大应力，但不能超过它，计算出来的瞬时应力和控制极限之间的关系产生了相对应力：根据这个相对应力，可以计算出升负荷和降负荷裕度。气轮机处于稳态时，相对热应力较小，也就是说裕度在 100%以上，当 GRR 属于 80%和 100%之间时，裕度就从 100%降至 0%。GRR 高于 100%时，裕度开始向负值变化，也就是说，应力已超过了最高设定点，汽轮机控制器必须采取强制性措施使相对应力值回到小于或等于 100%，根据运

40、行阶段，裕度对于汽轮机的蒸汽流量加以限制。转子平均温度也可以用来选择启动温度梯度。参考曲线的计算在计算过程中，参考应力被用来与允许的材料和与温度有关的值做比较，在计算出允许的值之前，先由计算机对参考曲线进行处理，在有关钢的预期使用寿命的曲线图中，参考曲线以两条直线段表示。第一条以 0.2%的拉伸达到屈服点，第二条线为预期使用寿命 100 小时的曲线，参考点 Z，Y，YPK，TY 决定了参考曲线和极限值曲线图。启动、升负荷和降负荷过程中的热应力（见 TURBOTROL6 说明中的功能 410，420）启动过程中的热应力在启动过程中，升温和冷却的变化速率可以通过减小蒸汽流量进行限制。在汽轮机冷态启

41、动时，升负荷裕度通常受到限制，而在温态启动时，降负荷裕度受到限制。因此启动时温度梯度受汽轮机升负荷裕度和降负荷裕度的限制，在正裕度范围内，汽轮机的速度可以提高， 在等裕度情况下，速度不改变，在负裕度情况下，没有预计到有减速，只有速度不改变。升负荷过程中的热应力在汽轮机升负荷汽轮机的升负荷裕度可以限制负荷梯度。在正范围时，负荷可以提高， 而在负范围内，自动减少在升负荷裕度的负范围内，汽轮机被强制减负荷。降负荷过程中的热应力当汽轮机降负荷时（目标负荷=0）TURBOMAX 的作用受到抑制，这样可能会在转子中产生应力。但是由于汽轮机必须跟随周围的工艺，所以限制降负荷和强制升负荷都没有帮助。汽轮机保护

42、一般来说，控制极限 GR 决定了汽轮机的功能。在通过临界转速范围时，和在最低负荷运行期间，汽轮机控制器允许短时间超过该极限值的可能性。如果控制器受到干扰，整齐温度异常升高，以及在手动操作过程中，长时间超过设定点曲线，这些都是有可能的。因此， 超过 105%的极限值受到监视（100%对应于允许应力）并以叠加的信号“热他头温度太高” 立即发出。如果探头值连续升高，超过了 105%的极限值，则汽轮机 30 分钟后跳闸，将参考曲线 G 和应力因子 KS 相乘得到保护极限 GS，该曲线超过控制极限 GR，低于参考曲线 G 将实际的热应力 S1 与保护极限作比较，如果出现不能接受的热应力，就会立即发出上面

43、所述的报警信号。如果为拉应力（温度突然下降）并且在压应力情况下产生 1 分钟的延时后，汽轮机立即跳闸。故障信号处理、发送信号和记录TURBOMAX61 由用于监视计算机运行的两个温度输入信号和输出的设备构成。如果其中一个输入信号受到干扰，TURBOMAX61 就发出报警信号。如果两个输入信号都受到干扰，则通过 TURBOTROL6 主要测量监视回路对汽轮机发出跳闸信号。内部逻辑确保了系统在产生故障后一直被切断，直到转子中经过计算的温度分布达到稳定值为止。下列信号都有记录： 相对热应力（+/-125%） 蒸汽温度热探头 超过控制极限 GR 报警 超过安全极限 GS 报警 TURBOMAX61 受

44、到干扰 热探头受到干扰S90汽轮机安全系统的功能是保护汽轮机组防止由于部允许的运行条件而引起的可能破坏， 主要功能是根据故障保险原理在液压系统中实现的，所有液动执行器（包括主汽门和调门） 都是靠弹簧力关闭，液压开启的。大多数跳闸是电气控制的。安全系统是按照二进制逻辑工作的，只有两种工作状态：“断开”和“接通”，即无液压油压力和全液压油压力。安全系统的特点 三取二跳闸的中央系统。 根据故障类别定义，监视参数由一取一、二取一、二取二、三取二的实现。 所有跳闸直接作用于三个跳闸电磁阀 MAX43AA111/112/113，三个电磁阀在液压油路上连接成至少两个电磁阀动作时汽轮机才跳闸。 每个控制阀执行

45、器都油电液转换器，从中央安全系统供油。 跳闸回路在运行中可以试验。 控制阀和截止阀都可以进行试验。三取二逻辑是故障容许的，即单个故障不会引起汽轮机跳闸，故障通道可以在运行中检修，可用性大大提高，而且可以单个进行通道试验而无需隔离。汽轮机跳闸原理除了机械超速之外的所有其他紧急跳闸都是由三个电磁阀 MAX43AA111/112/113 控制的，每个跳闸电磁阀由 S90 的一个通道控制，在液压回路上实现了三取二原理。电超速保护是速度变送器的超速继电器直接接在电磁阀的 24VDC 控制继电器的控制回路中实现的，其他所有现场信号都是通过 S90 的三个通道的可编程控制器 70PR05 在软件中实现的。对

46、于单个测量，在三个通道之间的信号传输是通过耦合模件 70BK03 进行数据交换的。与电液系统的连接汽轮机跳闸时，通过安全系统与汽轮机电液控制系统的两个独立连接关闭控制阀，其一是直接液压连接时，通过电液转换器的安全系统的的液压油，单安全系统无压力时，控制阀在弹簧力的作用下自动关闭；其二通过安全系统中的压力开关 MAX43CP001/2/3 电子连接， 当安全系统减压时，开关动作，汽轮机电子控制器 TURBOTROL 6 把送到电液转换器控制信号设定为零，使控制阀关闭，在汽轮机正常运行中可以进行以下试验： 机械超速试验跳闸通道 1/2/3 试验：主要为了验证跳闸继电器的性能和每个跳闸通道可编程控制器的可靠性，每次只能进行一个通道的试验。速度通道 1/2/3 试验：主要为了验证超速继电器的性能和速度变送器的可靠性，每次只能进行一个通道的试验。阀门活动试验：包括左 MSV 部分行程试验、右 MSV 部分行程试验、左 MSV 和 MCV 全行程试验、右 MSV 和 MCV 全行程试验、左 ISV 和 ICV 全行程试验、右