杭汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的特點及調(diào)整.doc

汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的特點及調(diào)整摘 要：介紹了杭州汽輪機廠引進德國西門子技術生產(chǎn)的抽汽凝汽式汽輪機，該機采用日本西儀橫河電機公司提供的XL分散控制系統(tǒng)。該機調(diào)速系統(tǒng)多采用模塊方式，將各電磁閥、電液轉(zhuǎn)換器、試驗裝置等集于一體，系統(tǒng)簡單明了。同時速關油、啟動油、二次油等油管路上大量采用節(jié)流孔板、可調(diào)式節(jié)流閥等使系統(tǒng)減少震蕩，更趨于穩(wěn)定。消除了以往小汽輪機調(diào)速系統(tǒng)存在的調(diào)速機構卡澀、遲緩率高、變動負荷時波動大、停降負荷不及時、油系統(tǒng)泄漏等問題。我公司1汽輪機是杭州汽輪機廠引進德國西門子技術生產(chǎn)的，它的調(diào)速系統(tǒng)與國產(chǎn)機組的調(diào)速系統(tǒng)有很大不同，現(xiàn)簡述如下，以利于互相促進、借鑒。一、調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)概述u 調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油調(diào)節(jié)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)供油由主油泵提供，該油泵由汽輪機主軸直接驅(qū)動，另備有輔助油泵供啟動、停機和故障狀態(tài)時使用。u 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)主要有SR型調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速發(fā)送器、油動機和調(diào)節(jié)汽閥、調(diào)節(jié)隔板組成。調(diào)節(jié)器主要部件是：壓力變送器、給定值調(diào)節(jié)器、傳動機構及放大器。u 轉(zhuǎn)速發(fā)送器轉(zhuǎn)速發(fā)送器由汽輪機主軸驅(qū)動，它產(chǎn)生一個與汽輪機轉(zhuǎn)速平方成正比例的一次油壓，該油壓不受供油變化波動的影響，一次油輸給壓力變送器。u 壓力變送器壓力變送器將一次油壓轉(zhuǎn)換成比例力，在比例杠桿上，比例力與給定值彈簧力是平衡的，如果平衡破壞就立即引起比例杠桿位置變化，同時帶動放大器隨活塞位移改變。u 放大器放大器隨動活塞位移改變引起二次油壓變化，放大器有兩個通道的二次油輸出，通過油動機作用，一個操縱高壓調(diào)節(jié)汽閥，另一個操縱低壓調(diào)節(jié)隔板，放大器供油是壓力油經(jīng)過高精度濾油器單獨提供的。u 油動機油動機通過杠桿來操縱汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥和低壓調(diào)節(jié)隔板，放大器來的二次油經(jīng)單向節(jié)流閥進入油動機，機械反饋系統(tǒng)保證了二次油壓和閥升程之間的線性關系。u 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能汽輪機轉(zhuǎn)速升高直接導致了一次油壓升高，比例杠桿根據(jù)一次油壓升高量向上相應移動，這種移動在放大器輸出端引起二次油壓下降，高壓調(diào)節(jié)汽閥和低壓調(diào)節(jié)隔板因二次油壓下降而關小，由此汽輪機轉(zhuǎn)速下降，并達到新的平衡狀態(tài)。汽輪機轉(zhuǎn)速降低時，調(diào)節(jié)過程則相反。u 啟動系統(tǒng)啟動系統(tǒng)由啟動裝置和速關閥組成，它和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)緊密連接，啟動裝置借助速關油開高速關閥。同時它也限制放大器輸出，以保證任何情況下，在速關閥開啟過程中調(diào)節(jié)汽閥不得開啟。u 抽汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)抽汽壓力調(diào)節(jié)器隸屬于汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電動壓力調(diào)節(jié)器（PC）按抽汽量要求輸出相應電信號給電動執(zhí)行機構，執(zhí)行機構的行程輸出與信號壓力成正比例，通過放大器杠桿作用，在電信號變化時，導致兩路二次油壓按相反方向變化，這時高壓調(diào)節(jié)汽閥和低壓調(diào)節(jié)隔板開度按規(guī)定比例反方向改變，在抽汽量增加時，高壓閥開大低壓隔板關小，以保證抽汽量變化時，汽輪機功率基本保持不變。同樣，在抽汽量減小時，過程則相反。上述調(diào)節(jié)過程也可以用手操作來完成。u 保護裝置保護裝置是調(diào)節(jié)油系統(tǒng)中的另一重要組成部分。危急遮斷油門是和危急遮斷器及軸向位移遮斷器汽輪機轉(zhuǎn)子上的凸肩組合在一起。危急遮斷油門與用于遙控快速關閉的電磁閥之間用油路相連。另一電磁閥用于甩負荷不停機保護。它與液壓給定值繼動器相匹配，當抽汽調(diào)節(jié)器投入運行而汽輪機甩負荷時，發(fā)電機與電網(wǎng)解列信號觸以電磁閥動作，從而控制液壓給定值繼動器動作，最終使汽輪機在空負荷工況運轉(zhuǎn)。速關油路中的下列裝置也屬于保護裝置：速關閥抽汽速關閥和操縱座速關閥、抽汽速關閥和調(diào)節(jié)閥的開啟都是靠速關油起作用，一旦速關油降低到一定數(shù)值以下時，這些閥門立即關閉。壓力控制器，調(diào)節(jié)彈簧使速關油高于0。35MPa時，接通去放大器的高壓油，低于0。35MPa時，切斷去放大器的高壓油。二、調(diào)節(jié)隔板u 功能通過開啟和遮斷調(diào)節(jié)隔板中轉(zhuǎn)動環(huán)與隔板體之間的窗口開度，可以控制進入低壓缸蒸汽流量，在此保持抽汽量改變時抽汽壓力不變。窗口全部遮斷時抽汽量達到最大值。u 工作方式汽輪機停機時，旋轉(zhuǎn)隔板窗口處于全關位置。投入運行時，調(diào)速器發(fā)出的控制脈沖使油動機操縱杠桿將隔板窗口分組開啟，蒸汽流入低壓缸。蒸汽流量大小按功率要求由調(diào)速器控制。當抽汽投運后，旋轉(zhuǎn)隔板窗口開度也受調(diào)壓器控制，抽汽量增大，旋轉(zhuǎn)隔板窗口開度減小，反之開度增大。低壓缸冷卻汽流是通過平衡環(huán)與轉(zhuǎn)動環(huán)之間的環(huán)形間隙進入低壓缸的。三、啟動裝置u 作用利用啟動裝置可開啟速關閥啟動汽輪機，它是汽輪機從啟動到調(diào)速器投入工作之前這段過程中的操作單元。u 作用原理：啟動松開鎖緊手柄順時針方向旋轉(zhuǎn)啟動調(diào)節(jié)器，這時連桿克服彈簧力向下移動，當連桿的凸肩與滑閥接觸后。滑閥隨同彈簧亦一起下移，同時通過比例杠桿使調(diào)速器處于“調(diào)節(jié)汽閥關閉”的狀態(tài)。在上述情況下，由E1接口引入的速關油通過接口F作為啟動油通到速關閥活塞前，把活塞壓向活塞盤。當接著逆時針旋轉(zhuǎn)啟動調(diào)節(jié)器時，由于各彈簧的作用，連桿、滑閥向上移動，使E1與通向速關閥活塞盤后的速關油油口接通，隨著滑閥的繼續(xù)上移，活塞盤后油壓升高，同時E1與F之間的通路面積減少進而啟動油與回油接通，于是在活塞盤和活塞兩側(cè)油壓差作用下，速關閥便逐漸開啟。節(jié)流螺釘可調(diào)節(jié)啟動油經(jīng)回油口的回油量，也就是可調(diào)整速關閥的開啟速度和時間。在速關閥開啟后，由于連桿及與其相連的比例杠桿繼續(xù)上移，使調(diào)速器處于“調(diào)節(jié)汽閥開啟”的狀態(tài)，這時二次油壓已建立，調(diào)節(jié)汽閥開啟，繼續(xù)操作啟動調(diào)節(jié)器使汽輪機升速直至調(diào)速器動作。四、油動機u 作用油動機將由調(diào)速器輸入的二次油信號轉(zhuǎn)換成油缸活塞的行程，并通過杠桿系統(tǒng)操縱調(diào)節(jié)汽閥的開度，使進入汽輪機的蒸汽流量與所要求的流量或功率相適應。油動機的錯油門從二次油路中得到信號，并控制作為動力的壓力油進入油缸活塞的上腔或下腔。u 結(jié)構油動機主要由錯油門、連接體、油缸和反饋系統(tǒng)組成。雙作用油動機由油缸體、活塞、活塞桿及密封件組成，活塞桿上裝有反饋導板及與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相接的關節(jié)軸承。斷流式錯油門的滑閥和套筒裝在其殼體中，錯油門滑閥的上端是轉(zhuǎn)動盤，轉(zhuǎn)動盤與彈簧座之間裝有推力球軸承，彈簧的作用力取決與調(diào)節(jié)螺栓杠桿的位置u 作用原理二次油壓的變化使錯油門滑閥產(chǎn)生上下運動。當二次油壓升高時，滑閥上移，由接口通入的壓力油進入油缸活塞上腔，而下腔與回油口相通，于是活塞向下移動，并通過調(diào)節(jié)汽閥杠桿系統(tǒng)使調(diào)閥開度增大。與此同時，反饋導板、彎角杠桿將活塞的運動傳遞給杠桿，杠桿便產(chǎn)生與滑閥反向的運動使反饋彈簧力增加，于是錯油門滑閥返回到中間位置。通過活塞桿上調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整反饋導板的斜度可改變二次油壓與活塞桿行程之間的比例關系。反饋系統(tǒng)的作用是使油動機的動作過程穩(wěn)定，它通過彎角杠桿、杠桿、活塞桿及錯油門滑閥構成反饋環(huán)節(jié)。彎角杠桿一端的滾針軸承頂在反饋導板上，另一端和受彈簧作用的杠桿、調(diào)節(jié)螺栓連接。u 錯油門滑閥的旋轉(zhuǎn)與振動：壓力油從接口進入錯油門，并經(jīng)其殼體內(nèi)的通道進入滑閥中心，而后從轉(zhuǎn)動盤中的徑向、切向孔噴出。由于壓力油從轉(zhuǎn)動盤的切線方向連續(xù)噴出，所以使錯油門滑閥產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。通過螺釘調(diào)節(jié)噴油量的大小可改變滑閥的轉(zhuǎn)動頻率，這一頻率可用專門測量儀表在螺栓套中測出。為提高油動機動作的靈敏度，在錯油門滑閥旋轉(zhuǎn)的同時也使其產(chǎn)生振動，后者是通過在滑閥下部的一只小孔來實現(xiàn)的?；y每轉(zhuǎn)動一圈該孔便與回油孔接通一次，這時就有一部分二次油排出，于是引起二次油壓下降并導致滑閥下降，當滑閥繼續(xù)旋轉(zhuǎn)小孔被封閉時，則滑閥又上移。因此隨著滑閥的旋轉(zhuǎn)，滑閥一直重復上述動作。這樣，就有微量壓力油反復進入油缸活塞上腔或下腔，使活塞及調(diào)節(jié)汽閥閥桿出現(xiàn)微幅振動，從而使油動機對調(diào)節(jié)信號的響應不會遲緩。錯油門滑閥的振幅可由螺釘來調(diào)節(jié)。五、抽汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)u 功能調(diào)壓器使抽汽壓力按其特性線維持不變。調(diào)壓器是隸屬與調(diào)速器的外控設備。壓力變送器作為測量值變送單元，將抽汽壓力變換為相應的電量，并傳送給接在它后面的電動調(diào)節(jié)器，后者產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號并進行放大。u 作用原理電動調(diào)節(jié)器根據(jù)調(diào)節(jié)偏差（抽汽壓力給定值與測量值的偏差），輸出調(diào)節(jié)信號觸發(fā)伺服電機控制器動作，而伺服電機按控制器的信號轉(zhuǎn)動，并通過傳動機構及杠桿系統(tǒng)改變了放大器中高壓隨動活塞彈簧的作用力，從而引起二次油壓的改變，相應使高壓調(diào)節(jié)汽閥開度增大或減少，但這時低壓蒸汽流量并不改變。當由于管網(wǎng)所需汽量減少時，引起抽汽管道中壓力升高，于是高壓隨動活塞彈簧放松，對應于這一變化，高壓調(diào)節(jié)汽閥向“關”的方向動作，直至蒸汽流量與蒸汽需要量相適應為止。抽汽壓力降低時，調(diào)節(jié)過程與上述相反。六、液壓給定值繼動器u 作用調(diào)速器靜態(tài)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)率偏大（對高壓缸調(diào)節(jié)汽閥升程而言）的情況下，當汽輪機突然甩負荷時，存在著因轉(zhuǎn)速飛升引起危急遮斷器動作而導致速關閥關閉的可能，可這種情況的出現(xiàn)往往是不允許的。不過當采用了在必要時能把轉(zhuǎn)速給定值跳躍式地減少某一數(shù)值的給定值繼動器后，則可以避免這種情況的發(fā)生。u 結(jié)構與作用原理給定值繼動器裝于調(diào)速器殼體中，它兩端分別與電動給定值調(diào)節(jié)器及給定值彈簧相接觸。通過控制油接口與一個二位三通電磁閥用油路相連。在正常運行中，電磁閥是接通的，使0。4MPa的壓力油進入繼動器，該油壓產(chǎn)生的作用力同時作用在調(diào)節(jié)活塞和彈簧活塞上，兩活塞間的距離由調(diào)節(jié)螺釘所限定，彈簧活塞通過銷組合件壓在給定值彈簧上。啟動、加負荷以及運行中必要的給定值調(diào)整按照通常的方式操作，因為彈簧活塞能自動跟蹤調(diào)節(jié)活塞的每一個動作。當汽輪發(fā)電機組甩負荷時，發(fā)電機開關跳閘的信號使電磁閥動作，給定值繼動器中壓力油與回油接通，由于給定值彈簧的作用力，彈簧活塞向上運動，于是轉(zhuǎn)速給定值下降，調(diào)節(jié)汽閥向關閉方向動作，在高壓調(diào)節(jié)汽閥處于空負荷位置時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在低于危急遮斷器動作轉(zhuǎn)速的某一數(shù)值。七、調(diào)速器u 功能SR型液壓調(diào)速器調(diào)節(jié)汽輪機轉(zhuǎn)速，使汽輪機轉(zhuǎn)速按照它的特性線維持不變。它的調(diào)節(jié)過程是按比例特性進行的。調(diào)速器輸出二次油壓作為調(diào)節(jié)信號輸入油動機的錯油門滑閥。u 作用原理汽輪機轉(zhuǎn)子驅(qū)動的轉(zhuǎn)速發(fā)送器產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速平方成正比的一次油壓，該油壓作為轉(zhuǎn)速測量值輸入壓力變換器。壓力變換器與給定值彈簧對比例杠桿的作用力方向相反，在穩(wěn)定工況兩者大小相等，因此，每當轉(zhuǎn)速變化時，都會引起比例杠桿相應的動作。比例杠桿一端與放大器的套筒相連，在放大器隨動活塞和套筒上都有回油槽，回油槽重疊部分就是二次油的控制窗口，窗口開度大回油量就多，反之亦然。二次油通過阻尼器作用于錯油門滑閥下面，在調(diào)節(jié)過程中，滑閥位置與二次油壓的變化相對應，并使壓力油經(jīng)控制油口進入油缸中活塞的上腔或下腔，于是活塞便產(chǎn)生向下或向上的運動，并通過杠桿系統(tǒng)操縱調(diào)節(jié)汽閥。u 調(diào)節(jié)汽閥的開啟或關閉當汽輪機轉(zhuǎn)速降低，改變了比例杠桿的力平衡時，二次油壓升高，錯油門滑閥隨之向上移動到二次油壓與彈簧達到力平衡的新位置，同時，壓力油進入油缸活塞上腔（根據(jù)二次油壓變量的大小即錯油門滑閥的不同位置壓力油經(jīng)不同程度節(jié)流后進入油缸）而油缸下腔和回油通，于是活塞向下移動并使調(diào)節(jié)汽閥開度增大，與此同時，油動機反饋系統(tǒng)使錯油門滑閥回復到初始位置，從而油動機活塞也就處于穩(wěn)定狀態(tài)。若一次油壓升高使調(diào)節(jié)汽閥關小，過程與上述類似，但方向相反。八、保安系統(tǒng)危急遮斷油門u 功能當汽輪機在運行中出現(xiàn)故障而被迫停機時（例如超速脫扣或轉(zhuǎn)子軸向位移過大），危急遮斷油門動作將進入速關閥的速關油泄掉，此時速關閥迅速關閉，切斷進入汽輪機汽源。危急遮斷油門只能通過手動方式復位。u 作用方式危急遮斷油門的滑閥處于在汽輪機運行時壓力油的進油口經(jīng)節(jié)流孔板形成速關油進入危急遮斷油門。由于速關油在滑閥上的作用力大于彈簧力，將滑閥凸肩密封地壓在套筒的端面上，這樣回油被切斷，使速關油經(jīng)出油口流出殼體，通過啟動裝置進入速關閥。危急遮斷油門可以通過以下途徑動作：手動（將手柄向下壓）、轉(zhuǎn)子軸向位移（頂塊被轉(zhuǎn)子上凸肩抬起而脫扣）、危急保安器超速動作而脫扣。以上三種情況均是使滑閥脫離開套筒，由于節(jié)流孔板的節(jié)流作用，這時油門前油壓迅速下降，彈簧將滑閥推向套筒的端面，進入速關閥油路被切斷，同時速關閥前的速關油與回油接通，致使速關閥關閉，汽輪機停機。危急遮斷器u 結(jié)構在汽輪機轉(zhuǎn)子前軸段部分按要求加工的徑向孔，裝配有兩只導向環(huán)，上面一只用螺紋套筒壓在轉(zhuǎn)子裝配孔中的