汽輪機(jī)控制系統(tǒng)課件

1、汽輪機(jī)控制汽輪機(jī)控制高壓缸中壓缸低壓缸低壓缸高壓旁路閥鍋爐過熱器再熱器高壓主汽閥TV高壓調(diào)節(jié)閥GV中壓主汽閥SV中壓調(diào)節(jié)閥IV低壓旁路閥反流閥高壓排汽止回閥真空閥給水泵凝汽器發(fā)電機(jī)斷路器圖3-1機(jī)組熱力系統(tǒng)簡圖第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)一、控制任務(wù)一、控制任務(wù) 1自動監(jiān)測自動監(jiān)測 汽輪機(jī)監(jiān)測儀表（汽輪機(jī)監(jiān)測儀表（Turbine Supervisory Instrumentation, TSI） 2自動保護(hù)自動保護(hù) (1)超速保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)系統(tǒng)（Overspeed Protection Controller, OPC）: 超速時關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。 (2)危急遮斷系統(tǒng)（危急

2、遮斷系統(tǒng)（Emergency Trip System, ETS，又稱緊急跳閘系，又稱緊急跳閘系統(tǒng)）統(tǒng)）: 用于參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)、危及機(jī)組安全時，緊急關(guān)閉所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，立即停機(jī)。 (3) 機(jī)械超速保護(hù)和手動遮斷系統(tǒng)機(jī)械超速保護(hù)和手動遮斷系統(tǒng) 3自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)汽門開度（%）0 20 40 60 80 1001 中壓調(diào)節(jié)汽門2 高壓調(diào)節(jié)汽門功率 (100%)100圖3-2調(diào)節(jié)汽門開度與功率關(guān)系汽輪機(jī)的主要控制參數(shù)是功率、轉(zhuǎn)速和主蒸汽壓力汽輪機(jī)的主要控制參數(shù)是功率、轉(zhuǎn)速和主蒸汽壓力 調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量（也即改變發(fā)電機(jī)功率角）可控制汽輪調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量（也即改變發(fā)電機(jī)功率角）可控制汽輪發(fā)

3、電機(jī)組的輸出電功率（有功功率）。發(fā)電機(jī)組的輸出電功率（有功功率）。汽輪機(jī)自動啟停控制汽輪機(jī)自動啟?？刂?從啟動準(zhǔn)備到帶滿負(fù)荷或從正常運(yùn)行到停機(jī)從啟動準(zhǔn)備到帶滿負(fù)荷或從正常運(yùn)行到停機(jī)整個過程汽輪機(jī)全部實(shí)現(xiàn)自動控制。整個過程汽輪機(jī)全部實(shí)現(xiàn)自動控制。 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)都設(shè)有汽輪機(jī)控制系統(tǒng)都設(shè)有ATC（Automation Turbine Control）功能，即具有汽輪機(jī)自動盤車、）功能，即具有汽輪機(jī)自動盤車、自動升速、自動并網(wǎng)到自動帶負(fù)荷功能。自動升速、自動并網(wǎng)到自動帶負(fù)荷功能。 二、控制系統(tǒng)構(gòu)成二、控制系統(tǒng)構(gòu)成 早期的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用液壓調(diào)速器，汽輪機(jī)早期的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用液壓調(diào)速器，汽輪機(jī)控

4、制系統(tǒng)相對獨(dú)立?？刂葡到y(tǒng)相對獨(dú)立。 20世紀(jì)世紀(jì)60年代末期出現(xiàn)了在液壓控制基礎(chǔ)上增加年代末期出現(xiàn)了在液壓控制基礎(chǔ)上增加發(fā)電機(jī)組功率控制功能的電液控制系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組功率控制功能的電液控制系統(tǒng)。 目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字電液控制目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字電液控制（Digital Electro-Hydraulic Control， DEH ）技術(shù)，同時將汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)，同時將汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的汽輪發(fā)電機(jī)組作為被控對象進(jìn)行控制，因此汽輪機(jī)控制系統(tǒng)組作為被控對象進(jìn)行控制，因此汽輪機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上是汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。實(shí)際上是汽輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。 數(shù)字電液控制系統(tǒng)（

5、又稱數(shù)字電液控制系統(tǒng)（又稱DEH系統(tǒng)，系統(tǒng)，Digital Electro-Hydraulic Control System）是）是20世紀(jì)世紀(jì)70年代后期發(fā)展起來的年代后期發(fā)展起來的大型汽輪發(fā)電機(jī)組的自動控制裝置，早期大型汽輪發(fā)電機(jī)組的自動控制裝置，早期的的DEH系統(tǒng)采用專用的數(shù)字控制裝置，但系統(tǒng)采用專用的數(shù)字控制裝置，但現(xiàn)在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用分散控制系現(xiàn)在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用分散控制系統(tǒng)統(tǒng)DCS（Distributed Control Systems）系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)。 AST4AST3AST2IMP調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)級壓力主主汽汽壓壓PTAST油路油路高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV

6、高壓主汽閥高壓主汽閥TV中壓主汽閥中壓主汽閥SV高壓缸高壓缸中壓缸中壓缸低壓缸低壓缸發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)再熱器再熱器油斷路器油斷路器高壓主汽閥油高壓主汽閥油動機(jī)動機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)動機(jī)中壓主汽閥油中壓主汽閥油動機(jī)動機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥油中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)動機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥中壓調(diào)節(jié)閥IV汽輪機(jī)數(shù)字控制器汽輪機(jī)數(shù)字控制器（DCS）閥位反饋閥位反饋閥位指令閥位指令測量信號測量信號系統(tǒng)連接信號系統(tǒng)連接信號TD，AS，RB等等并網(wǎng)并網(wǎng)BR掛閘掛閘ASLOPC油路油路EH高壓抗燃油高壓抗燃油供油系統(tǒng)供油系統(tǒng)排油排油超速保護(hù)超速保護(hù)OPC（1）OPC（2）圖圖3-3 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖汽輪機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖轉(zhuǎn)

7、速轉(zhuǎn)速nIEP功率功率PE緊急跳閘緊急跳閘ETS隔膜閥隔膜閥潤滑油供油系統(tǒng)潤滑油供油系統(tǒng)機(jī)械遮斷機(jī)械遮斷手動遮斷手動遮斷AST1ATC自動給定N負(fù)荷控制投入NOA手動給定軸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率高壓缸功率中、低壓缸功率YNY調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器K2K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率轉(zhuǎn)速負(fù)荷擾動電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻率校正給定處理回路并網(wǎng)YK4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器CCS的TD指令同期信號調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量3000r/min三、控制原理三、控制原理 ATC自動給定N負(fù)荷控制投入NOA手動給定軸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率高壓缸功率中、低壓缸功率YNY調(diào)頻投

8、入功率調(diào)節(jié)器K2K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率轉(zhuǎn)速負(fù)荷擾動圖34汽輪機(jī)控制原理圖電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻率校正給定處理回路并網(wǎng)YK4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器CCS的TD指令同期信號調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量3000r/min三、控制原理三、控制原理 順序閥系數(shù)單閥系數(shù)順序閥系數(shù)00閥門試驗(yàn)邏輯閥門試驗(yàn)邏輯%轉(zhuǎn)速3000r/min轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器操作員設(shè)定其它給定信號給定值處理回路f(x)T調(diào)頻投入T主汽壓限制值設(shè)定值0V主汽壓限制動作功率調(diào)節(jié)器功率T功率控制切除0T調(diào)節(jié)級壓力控制投入調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)級壓力T閥位限制T手動手動回路手動增手動減

9、T0跳閘或超速T快卸指令快卸動作Kf(x)T閥門試驗(yàn)邏輯T閥門試驗(yàn)到IV1伺服到IV4伺服中壓缸啟動為0高中壓啟動為1f (x)Tf(x)圖3-5 汽輪機(jī)控制原則方案到GV1伺服T主汽壓限制投入脫網(wǎng)閥門試驗(yàn)單閥系數(shù)閥門試驗(yàn)邏輯f (x)Tf(x)到GV4伺服閥門試驗(yàn)T運(yùn)行-3%T運(yùn)行-3%T復(fù)位運(yùn)行-3%T-3%T操作員目標(biāo)值操作員手動TATC目標(biāo)值A(chǔ)TC運(yùn)行方式T自動同期目標(biāo)值自動同期方式T非臨界區(qū)目標(biāo)值自動設(shè)定目標(biāo)值圖36 給定值處理邏輯TCCS目標(biāo)值（TD指令）CCS方式T設(shè)定值保持方式V運(yùn)行方式變化率限制第二節(jié) 閥門管理 1閥門配置與作用閥門配置與作用高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV3高壓主汽

10、閥高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV2過熱器蒸汽過熱器蒸汽高壓缸配汽高壓缸配汽高壓主汽閥高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV4圖圖37汽輪機(jī)閥門布置圖汽輪機(jī)閥門布置圖 高壓主汽閥高壓主汽閥具有危急狀態(tài)時快速關(guān)閉、截斷進(jìn)汽和啟動時調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速兩個功能。當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥失效時能提供一個額外的保護(hù)。高壓主汽閥在汽輪機(jī)全速旋轉(zhuǎn)時和正常工況下保持全開。 當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時，通過調(diào)節(jié)高壓調(diào)高壓調(diào)節(jié)閥門節(jié)閥門開度，改變進(jìn)汽流量，達(dá)到速度和負(fù)荷控制的目的。 中壓主汽閥中壓主汽閥的作用是在緊急情況下快速地關(guān)閉以便切斷進(jìn)入中壓缸的再熱蒸汽。 中壓調(diào)節(jié)閥中壓調(diào)節(jié)閥的基本作用

11、是在將要發(fā)生突發(fā)事故時起保護(hù)作用。它在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)動作時進(jìn)行關(guān)閉。第二個作用是在汽輪機(jī)啟動和升負(fù)荷時，控制再熱蒸汽流量。2 汽輪機(jī)進(jìn)汽方式汽輪機(jī)進(jìn)汽方式 汽輪機(jī)進(jìn)汽方式可分為：全周進(jìn)汽方式和部分進(jìn)汽方式兩種方式。這時對應(yīng)的高壓調(diào)節(jié)閥運(yùn)行方式為單閥方式（節(jié)流調(diào)節(jié)）與和順序閥方式（噴嘴調(diào)節(jié)）。 單閥方式單閥方式是將所有調(diào)節(jié)閥同時開大或關(guān)小來調(diào)節(jié)負(fù)荷，這種方式為全周進(jìn)汽方式，全周進(jìn)汽方式，該進(jìn)汽方法可減少機(jī)組的熱應(yīng)力，但節(jié)流損失大，對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性是不利的。在機(jī)組冷態(tài)啟動或變負(fù)荷過程中希望選用這種方式，因?yàn)檫@樣能使汽輪機(jī)高壓缸第一級汽室的溫度變化比較均勻，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分與靜止部分之間的溫差減少，因而

12、使調(diào)頻機(jī)組能承受更大的負(fù)荷變化率。 順序閥方式順序閥方式是隨著機(jī)組負(fù)荷的增加（減少）逐個開啟（關(guān)閉）調(diào)節(jié)閥，開啟閥門的總數(shù)是隨負(fù)荷變化而變化的，負(fù)荷增開啟閥門的總數(shù)也增，即實(shí)現(xiàn)噴嘴調(diào)節(jié)噴嘴調(diào)節(jié)，這種方式為部分進(jìn)汽方式部分進(jìn)汽方式。該進(jìn)汽方式可減少節(jié)流損失，因而使機(jī)組有較高的熱效率，但機(jī)組受熱不均，熱應(yīng)力大，這種方式適于定壓運(yùn)行或額定負(fù)荷工況。由于這種方式可能存在金屬受熱不均和葉片受到?jīng)_擊產(chǎn)生應(yīng)力，而使機(jī)組變負(fù)荷速度受到限制。 圖圖3-7中的高壓調(diào)節(jié)閥的順序閥開啟順序中的高壓調(diào)節(jié)閥的順序閥開啟順序可設(shè)計為可設(shè)計為GV1/GV2，GV3 GV4，即，即GV1和和GV2同時開啟，然后是同時開啟，然后

13、是GV3，GV4最后開最后開啟。關(guān)閉順序與此相反。啟。關(guān)閉順序與此相反。 高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV3高壓主汽閥高壓主汽閥TV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV2過熱器蒸汽過熱器蒸汽高壓缸配汽高壓缸配汽高壓主汽閥高壓主汽閥TV2高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV1高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV4圖圖37汽輪機(jī)閥門布置圖汽輪機(jī)閥門布置圖3 閥門管理閥門管理（1）線性化）線性化總流量需求值Q調(diào)節(jié)閥數(shù)目單閥流量需求值f(x)閥位開度L流量閥 門開 度L圖3-8 單閥控制時閥位計算單閥控制時閥位計算在順序閥控制方式下 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100GV1,GV2閥門開度L圖3-9 順序閥控制各閥位

14、計算f(x)GV3GV4總流量需求值102030405060708090100高壓調(diào)節(jié)閥閥位指令及閥切換高壓調(diào)節(jié)閥閥位指令及閥切換 在單閥順序閥方式切換時，一個很重在單閥順序閥方式切換時，一個很重要的問題是盡量避免閥門的抖動和負(fù)荷的要的問題是盡量避免閥門的抖動和負(fù)荷的波動，做到均衡平穩(wěn)地切換。為此，要求波動，做到均衡平穩(wěn)地切換。為此，要求閥門管理回路在實(shí)現(xiàn)方式切換期間，保持閥門管理回路在實(shí)現(xiàn)方式切換期間，保持通過閥門的總流量不變。為此，把整個切通過閥門的總流量不變。為此，把整個切換分成若干步進(jìn)行，經(jīng)過若干個有限的控?fù)Q分成若干步進(jìn)行，經(jīng)過若干個有限的控制周期完成切換。制周期完成切換。 假設(shè)閥門切

15、換過程中汽輪機(jī)運(yùn)行工況穩(wěn)假設(shè)閥門切換過程中汽輪機(jī)運(yùn)行工況穩(wěn)定，即真空和主蒸汽參數(shù)不變，不考慮抽定，即真空和主蒸汽參數(shù)不變，不考慮抽汽的影響，汽輪機(jī)的負(fù)荷僅由蒸汽流量決汽的影響，汽輪機(jī)的負(fù)荷僅由蒸汽流量決定，而各個調(diào)節(jié)閥所控制的流量也只和閥定，而各個調(diào)節(jié)閥所控制的流量也只和閥門開度有關(guān)，那么可以認(rèn)為汽輪機(jī)負(fù)荷進(jìn)門開度有關(guān)，那么可以認(rèn)為汽輪機(jī)負(fù)荷進(jìn)僅是閥門開度的單函數(shù)。用僅是閥門開度的單函數(shù)。用y表示汽輪機(jī)負(fù)表示汽輪機(jī)負(fù)荷，荷，L表示閥門開度，設(shè)有表示閥門開度，設(shè)有4個高壓調(diào)節(jié)閥。個高壓調(diào)節(jié)閥。 在單閥方式下：在單閥方式下： 41()SINiiSINiyf L順序閥方式下順序閥方式下： 41()S

16、EQiiSEQiyf L單閥順序閥切換的中間過程任意狀態(tài)下：單閥順序閥切換的中間過程任意狀態(tài)下： 41()iiiyfL如果要求單閥順序問方式及切換過程中如果要求單閥順序問方式及切換過程中負(fù)荷無擾動，則應(yīng)有負(fù)荷無擾動，則應(yīng)有 444111()()()iiSINiiSEQiiiiif Lf Lf L由于個高壓調(diào)節(jié)閥設(shè)計相似，理想情況下認(rèn)為完全由于個高壓調(diào)節(jié)閥設(shè)計相似，理想情況下認(rèn)為完全相同，并假設(shè)經(jīng)閥門曲線修正后，閥門開度與流量成相同，并假設(shè)經(jīng)閥門曲線修正后，閥門開度與流量成正比，閥門開度與汽輪機(jī)負(fù)荷成正比，則正比，閥門開度與汽輪機(jī)負(fù)荷成正比，則()iiif LkL所以，滿足閥門無擾切換的條件為所

17、以，滿足閥門無擾切換的條件為444111iSINiSEQiiiiLLL444111()()()iiSINiiSEQiiiiif Lf Lf L顯然，這個問題有很多解。為簡化問題，顯然，這個問題有很多解。為簡化問題，可以設(shè)定邊界條件：可以設(shè)定邊界條件： (,)iiiSINiSEQLF LL滿足該邊界條件的最簡單解是滿足該邊界條件的最簡單解是 iSINiSINSEQiSEQLkLkL式中：式中：kSIN為單閥系數(shù)；為單閥系數(shù)；kSEQ為順序閥系數(shù)。為順序閥系數(shù)。當(dāng)閥門處于單閥方式時：當(dāng)閥門處于單閥方式時：kSIN =1, kSEQ=0 當(dāng)閥門處于順序閥方式時：當(dāng)閥門處于順序閥方式時： kSIN =

18、0, kSEQ=1 當(dāng)閥門處于切換的中間狀態(tài)時：當(dāng)閥門處于切換的中間狀態(tài)時： 01,01SINSEQkk1SINSEQkk+閥門試驗(yàn)邏輯閥切換系數(shù)中壓缸啟動為0高中壓啟動為1f 1(x)Tf2(x)閥門試驗(yàn)值總流量需求值單閥系數(shù)k SINGV1單閥開度L1SINGV1順序閥開度L1SEQ順序閥系數(shù)k SEQT運(yùn)行RUN-3%GV1閥位開度指令圖3-10 高壓調(diào)節(jié)閥GV1閥位指令形成原理其閥位開度=L1SINkSIN+L1SEQkSEQ控制偏差大于4%T0順序閥方式T手動系統(tǒng)復(fù)位圖311 單閥系數(shù)、順序閥系數(shù)形成原理TV單閥系數(shù)kSIN11&汽輪機(jī)復(fù)位&閥轉(zhuǎn)換在進(jìn)行10.0016

19、71順序閥系數(shù)kSEQ1總流量需求值99.9%總流量需求值0.1%（）單閥順序閥切換正常進(jìn)行時，其切換需要經(jīng)過若干個有限）單閥順序閥切換正常進(jìn)行時，其切換需要經(jīng)過若干個有限的控制周期才能完成，切換時間可通過調(diào)整限速模塊的速率來確定。的控制周期才能完成，切換時間可通過調(diào)整限速模塊的速率來確定。當(dāng)總流量需求值大于當(dāng)總流量需求值大于99.9%（對應(yīng)閥門全開）或小于（對應(yīng)閥門全開）或小于0.1%關(guān)）時，關(guān)）時，（對應(yīng)閥門全切換瞬間完成。（對應(yīng)閥門全切換瞬間完成。 （）切換過程中，出現(xiàn)以下二種情況時，暫停（）切換過程中，出現(xiàn)以下二種情況時，暫停切換，等到異常情況消失后，再繼續(xù)切換。切換，等到異常情況消失

20、后，再繼續(xù)切換。）汽輪機(jī)復(fù)位，手動系統(tǒng)復(fù)位；）汽輪機(jī)復(fù)位，手動系統(tǒng)復(fù)位；）當(dāng)控制差大于）當(dāng)控制差大于4%停止切換，這是由于在實(shí)停止切換，這是由于在實(shí)際的閥門切換過程中，前面分析中的假設(shè)條件是難際的閥門切換過程中，前面分析中的假設(shè)條件是難以成立的，所以不可避免地會有負(fù)荷擾動，負(fù)荷擾以成立的，所以不可避免地會有負(fù)荷擾動，負(fù)荷擾動的大小與閥門特性曲線的準(zhǔn)確性、汽輪機(jī)運(yùn)行工動的大小與閥門特性曲線的準(zhǔn)確性、汽輪機(jī)運(yùn)行工況和控制回路的投運(yùn)有關(guān)。況和控制回路的投運(yùn)有關(guān)。 其它閥閥位指令形成其它閥閥位指令形成 中壓調(diào)節(jié)閥閥位指令與高壓調(diào)節(jié)閥閥位指中壓調(diào)節(jié)閥閥位指令與高壓調(diào)節(jié)閥閥位指令產(chǎn)生原理基本相同。令產(chǎn)生原

21、理基本相同。 高壓主汽閥閥位指令高壓主汽閥閥位指令 中壓主汽閥閥位指令中壓主汽閥閥位指令T10%閥室預(yù)暖T運(yùn)行RUNTT試驗(yàn)閥門開度值0%&0%1100%手動系統(tǒng)復(fù)位計算基準(zhǔn)值跳閘汽輪機(jī)主汽閥泄漏試驗(yàn)f(x)T左高壓主汽閥試驗(yàn)T0%汽輪機(jī)跳閘左高壓主汽閥閥位指令試驗(yàn)閥門開度值f(x)TT0%汽輪機(jī)跳閘右高壓主汽閥閥位指令右高壓主汽閥試驗(yàn)圖312 高壓主汽閥閥位指令形成原理右中壓主汽閥試驗(yàn)關(guān)閉左中壓主汽閥試驗(yàn)關(guān)閉開始主汽閥泄漏試驗(yàn)運(yùn)行RUN&1圖313 中壓主汽閥閥位指令形成原理1打開左中壓主汽閥&打開右中壓主汽閥第三節(jié)第三節(jié) 汽輪機(jī)運(yùn)行方式汽輪機(jī)運(yùn)行方式操作員自動（操作

22、員自動（Operator Automation，OA）汽輪機(jī)自啟動（汽輪機(jī)自啟動（ATC）自動同期（自動同期（AS）協(xié)調(diào)控制（協(xié)調(diào)控制（CCS） 由運(yùn)行人員根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)由運(yùn)行人員根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行情況選擇運(yùn)行方式。行情況選擇運(yùn)行方式。一、操作員自動（一、操作員自動（OA） 1、操作員直接控制、操作員直接控制、轉(zhuǎn)速自動控制、轉(zhuǎn)速自動控制、功率自動控制、功率自動控制、主汽壓力自動控制、主汽壓力自動控制 二、汽輪機(jī)自啟動（汽輪機(jī)自啟動（ATC） ATC程序根據(jù)機(jī)組運(yùn)行需要，能自動完程序根據(jù)機(jī)組運(yùn)行需要，能自動完成：成：（1）變更轉(zhuǎn)速；）變更轉(zhuǎn)速；（2）改變升速率；）改變升速率；（3）產(chǎn)生

23、轉(zhuǎn)速保持；）產(chǎn)生轉(zhuǎn)速保持；（4）改變負(fù)荷變化率；）改變負(fù)荷變化率；（5）產(chǎn)生負(fù)荷保持。）產(chǎn)生負(fù)荷保持。 三、自動同期（三、自動同期（AS） 采用自動同期方式一般須滿足下列條件：采用自動同期方式一般須滿足下列條件：控制在控制在“操作員自動方式操作員自動方式”或或“汽輪機(jī)自汽輪機(jī)自啟動啟動”方式；方式；機(jī)組的轉(zhuǎn)速由高壓調(diào)門控制；機(jī)組的轉(zhuǎn)速由高壓調(diào)門控制；發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器斷開（未并網(wǎng)）；發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器斷開（未并網(wǎng)）；自動同期允許；自動同期允許；1. 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在同步范圍。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在同步范圍。四、協(xié)調(diào)控制（四、協(xié)調(diào)控制（CCS） 協(xié)調(diào)控制方式一般須滿足下列條件：協(xié)調(diào)控制方式一般須滿足下列條

24、件：（1）機(jī)組已并網(wǎng)；）機(jī)組已并網(wǎng)；（2）收到協(xié)調(diào)允許信號。）收到協(xié)調(diào)允許信號。 第四節(jié)第四節(jié) 控制功能與控制系統(tǒng)特性控制功能與控制系統(tǒng)特性 一、控制功能一、控制功能 1.轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制 OA手動給定ATC自動給定閥門管理轉(zhuǎn)速圖314汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制圖電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門給定處理回路轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器同步信號轉(zhuǎn)速測量汽輪發(fā)電機(jī)組2.負(fù)荷控制負(fù)荷控制 汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時可投入負(fù)汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時可投入負(fù)荷控制：荷控制：（1）機(jī)組已并網(wǎng)，控制系統(tǒng)在）機(jī)組已并網(wǎng)，控制系統(tǒng)在“操作員自動操作員自動”方方式式（2）功率信號正常，且負(fù)荷在合適范圍；）功率信號正常，且負(fù)荷在合適范圍；（3）

25、控制系統(tǒng)未參加單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制；）控制系統(tǒng)未參加單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制；（4）主汽壓力控制未投入。）主汽壓力控制未投入。等。等。 Y機(jī)械功率OA手動給定N調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率負(fù)荷擾動圖315汽輪機(jī)功頻控制系統(tǒng)圖電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻率校正給定處理回路調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量n0=3000r/minP0PEn一般當(dāng)以下情況發(fā)生時負(fù)荷控制被切除：一般當(dāng)以下情況發(fā)生時負(fù)荷控制被切除：（1）油開關(guān)跳閘；）油開關(guān)跳閘；（2）汽機(jī)已跳閘；）汽機(jī)已跳閘；（3）操作員自動方式下，操作員直接控制，）操作員自動方式下，

26、操作員直接控制，即即“手動手動”方式；方式；（4）功率信號故障；）功率信號故障；（5）實(shí)際功率不在合適范圍，負(fù)荷小于低負(fù)）實(shí)際功率不在合適范圍，負(fù)荷小于低負(fù)荷限制值或大于高負(fù)荷限制值；荷限制值或大于高負(fù)荷限制值；（6）閥位限制動作；）閥位限制動作；等。等。 一次調(diào)頻的投入條件如下：一次調(diào)頻的投入條件如下：機(jī)組已并網(wǎng)；機(jī)組已并網(wǎng)；控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)在“操作員自動操作員自動”狀態(tài)；狀態(tài)；1. 負(fù)荷大于負(fù)荷大于10額定負(fù)荷。額定負(fù)荷。3. 協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制 汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時可投汽輪發(fā)電機(jī)組一般滿足以下條件時可投入?yún)f(xié)調(diào)控制：入?yún)f(xié)調(diào)控制：機(jī)組已并網(wǎng)；機(jī)組已并網(wǎng)； 接收到接收到CCS請求信號

27、；請求信號；由由CCS來的給定信號正常；來的給定信號正常； 等。等。 從CCS來TD指令機(jī)械功率調(diào)頻投入K1閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率負(fù)荷擾動圖316參加機(jī)組協(xié)調(diào)控制時的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門頻率校正給定處理回路轉(zhuǎn)速測量3000r/min 在協(xié)調(diào)控制方式下，禁止負(fù)荷控制投在協(xié)調(diào)控制方式下，禁止負(fù)荷控制投入和做閥門試驗(yàn)。入和做閥門試驗(yàn)。當(dāng)有以下條件產(chǎn)生時協(xié)調(diào)控制方式被切除：當(dāng)有以下條件產(chǎn)生時協(xié)調(diào)控制方式被切除：CCS請求信號消失；請求信號消失；從從CCS來的給定信號故障；來的給定信號故障；油開關(guān)跳閘；油開關(guān)跳閘；汽機(jī)已跳閘；汽機(jī)已跳閘；操作人員將操作

28、人員將CCS控制切除；控制切除； 等。等。二、控制系統(tǒng)特性二、控制系統(tǒng)特性 當(dāng)汽輪機(jī)控制為協(xié)調(diào)控制方式時，要從當(dāng)汽輪機(jī)控制為協(xié)調(diào)控制方式時，要從單元機(jī)組來討論整個機(jī)組特性，其特性在單元機(jī)組來討論整個機(jī)組特性，其特性在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制章節(jié)中介紹。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制章節(jié)中介紹。 在此僅對非協(xié)調(diào)控制時汽輪機(jī)功頻控制在此僅對非協(xié)調(diào)控制時汽輪機(jī)功頻控制特性進(jìn)行簡單討論。特性進(jìn)行簡單討論。1、靜態(tài)特性、靜態(tài)特性 Y機(jī)械功率OA手動給定N調(diào)頻投入功率調(diào)節(jié)器K1K3調(diào)節(jié)級壓力控制投入閥門管理發(fā)電機(jī)蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸電功率負(fù)荷擾動圖315汽輪機(jī)功頻控制系統(tǒng)圖電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)器頻

29、率校正給定處理回路調(diào)節(jié)級壓力測量功率測量轉(zhuǎn)速測量n0=3000r/minP0PEn 在頻率校正回路中，頻率校正實(shí)際上是一在頻率校正回路中，頻率校正實(shí)際上是一個死區(qū)個死區(qū)線性線性限幅非線性環(huán)節(jié)。當(dāng)死區(qū)限幅非線性環(huán)節(jié)。當(dāng)死區(qū)線性線性限幅非線性環(huán)節(jié)中的死區(qū)為限幅非線性環(huán)節(jié)中的死區(qū)為0，且限，且限幅未發(fā)生作用時，頻率校正回路的輸出為幅未發(fā)生作用時，頻率校正回路的輸出為 10()Pk nn式中式中k為頻率校正的比例系數(shù)，又稱調(diào)差系數(shù)，為頻率校正的比例系數(shù)，又稱調(diào)差系數(shù)，單位：單位：MW/(r/min)。 k反映了機(jī)組一次調(diào)頻能力，反映了機(jī)組一次調(diào)頻能力，k大一次調(diào)頻能大一次調(diào)頻能力強(qiáng)。如果電網(wǎng)系統(tǒng)中所有

30、機(jī)組的調(diào)差系數(shù)力強(qiáng)。如果電網(wǎng)系統(tǒng)中所有機(jī)組的調(diào)差系數(shù)k都都很大，則容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。很大，則容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。 頻率校正回路的輸出P1與給定回路輸出的功率給定值P0相疊加作為功率調(diào)節(jié)器的給定，由于功率調(diào)節(jié)器采用PI控制規(guī)律，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，汽輪發(fā)電機(jī)組的輸出電功率PE等于功率給定值，即 00()EPPk nn00EPPnnkkPEnn0OP0圖3-17 汽輪發(fā)電機(jī)組功頻控制時靜態(tài)特性轉(zhuǎn)速不等率表示 00100%100%nnnnnmaxmin0,nnnmaxmin代表機(jī)組空負(fù)荷，滿負(fù)荷和額定負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速 01100%Pkn額定2、控制系統(tǒng)動態(tài)特性閥門開度中、低壓缸功率功率調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子蒸汽容積高壓缸

31、中間再熱器轉(zhuǎn)速圖317汽輪機(jī)功頻控制等效圖電液轉(zhuǎn)換、油動機(jī)及閥門3000P0PEn中、低壓缸負(fù)荷擾動功率測量轉(zhuǎn)速測量頻率校正高壓缸功率壓力圖318汽輪機(jī)功頻控制動態(tài)特性轉(zhuǎn)速3000P0負(fù)荷擾動11(1)piKTs11sT s 11oT s 111ppT sT s1aT s第五節(jié)第五節(jié) 汽輪機(jī)保護(hù)與安全監(jiān)視系統(tǒng)汽輪機(jī)保護(hù)與安全監(jiān)視系統(tǒng) 一、汽輪機(jī)保護(hù)一、汽輪機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)保護(hù)主要有控制系統(tǒng)保護(hù)主要有（1）超速保護(hù)系統(tǒng)，用于機(jī)組超速時關(guān)閉高、中）超速保護(hù)系統(tǒng)，用于機(jī)組超速時關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。實(shí)際上有壓缸調(diào)節(jié)閥。實(shí)際上有103%超速保護(hù)和超速保護(hù)和110%超超速保護(hù)方式兩種：速保護(hù)方式兩種： O

32、PC（1），當(dāng)汽輪機(jī)超過），當(dāng)汽輪機(jī)超過103%額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速，即即3090r/min時，時，OPC電磁閥動作，迅速關(guān)閉高、電磁閥動作，迅速關(guān)閉高、中壓缸調(diào)節(jié)閥。中壓缸調(diào)節(jié)閥。1. OPC（2），當(dāng)汽輪機(jī)超過），當(dāng)汽輪機(jī)超過110%額定轉(zhuǎn)速，即額定轉(zhuǎn)速，即3300r/min時，時，AST電磁閥動作，將所有的主汽電磁閥動作，將所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉，進(jìn)行緊急停機(jī)。閥和調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉，進(jìn)行緊急停機(jī)。 AST4AST3AST2IMP調(diào)節(jié)級壓力調(diào)節(jié)級壓力主主汽汽壓壓PTAST油路油路高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥GV高壓主汽閥高壓主汽閥TV中壓主汽閥中壓主汽閥SV高壓缸高壓缸中壓缸中壓缸低壓缸低壓

33、缸發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)再熱器再熱器油斷路器油斷路器高壓主汽閥油高壓主汽閥油動機(jī)動機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥油高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)動機(jī)中壓主汽閥油中壓主汽閥油動機(jī)動機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥油中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)動機(jī)中壓調(diào)節(jié)閥中壓調(diào)節(jié)閥IV汽輪機(jī)數(shù)字控制器汽輪機(jī)數(shù)字控制器（DCS）閥位反饋閥位反饋閥位指令閥位指令測量信號測量信號系統(tǒng)連接信號系統(tǒng)連接信號TD，AS，RB等等并網(wǎng)并網(wǎng)BR掛閘掛閘ASLOPC油路油路EH高壓抗燃油高壓抗燃油供油系統(tǒng)供油系統(tǒng)排油排油超速保護(hù)超速保護(hù)OPC（1）OPC（2）圖圖3-3 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖汽輪機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成原理圖轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nIEP功率功率PE緊急跳閘緊急跳閘ETS隔膜閥隔膜閥潤滑油供油系統(tǒng)潤滑油供

34、油系統(tǒng)機(jī)械遮斷機(jī)械遮斷手動遮斷手動遮斷AST1（2）危急遮斷系統(tǒng)危急遮斷系統(tǒng)，用于參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)、危及機(jī)組安全時，緊急關(guān)閉所有的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥，立即停機(jī)。 如超速110%、軸向位移超限、軸承油壓低、凝汽器真空度低、推力軸承磨損、抗燃油（EH電液調(diào)節(jié)）油壓低、遙控跳閘信號等發(fā)生時，由自動保護(hù)系統(tǒng)動作AST電磁閥，快速泄放高壓抗燃油，使主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉，達(dá)到保護(hù)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的目的。 此外還有機(jī)械超速保護(hù)和手動遮斷系統(tǒng)機(jī)械超速保護(hù)和手動遮斷系統(tǒng)等。 二、安全監(jiān)控系統(tǒng) 汽輪機(jī)啟停和運(yùn)行過程中對一些重要參數(shù)和狀態(tài)汽輪機(jī)啟停和運(yùn)行過程中對一些重要參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。進(jìn)行監(jiān)測。 包括汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)

35、電機(jī)功率、主蒸汽壓力和包括汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)功率、主蒸汽壓力和溫度、再熱蒸汽壓力和溫度、凝汽器真空、調(diào)節(jié)溫度、再熱蒸汽壓力和溫度、凝汽器真空、調(diào)節(jié)級壓力、各級抽汽壓力和溫度、潤滑油壓和油溫、級壓力、各級抽汽壓力和溫度、潤滑油壓和油溫、控制油壓、油動機(jī)行程、主汽門的開關(guān)狀態(tài)、轉(zhuǎn)控制油壓、油動機(jī)行程、主汽門的開關(guān)狀態(tài)、轉(zhuǎn)子的軸向位移和偏心、高壓缸和低壓缸差脹、缸子的軸向位移和偏心、高壓缸和低壓缸差脹、缸脹、汽輪機(jī)各軸瓦和軸振動、推力瓦溫度、高壓脹、汽輪機(jī)各軸瓦和軸振動、推力瓦溫度、高壓抗燃油油泵運(yùn)行狀態(tài)、汽缸與轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力、上抗燃油油泵運(yùn)行狀態(tài)、汽缸與轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力、上下汽缸溫差等。另外，還包括汽輪

36、機(jī)控制系統(tǒng)本下汽缸溫差等。另外，還包括汽輪機(jī)控制系統(tǒng)本身的運(yùn)行狀況，如控制器電源、輸入輸出件以及身的運(yùn)行狀況，如控制器電源、輸入輸出件以及內(nèi)部程序的運(yùn)行情況等。內(nèi)部程序的運(yùn)行情況等。 一般稱為汽輪機(jī)監(jiān)測儀表（一般稱為汽輪機(jī)監(jiān)測儀表（Turbine Supervisory Instrumentation, TSI），也稱汽），也稱汽輪機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)。輪機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)。 第六節(jié)第六節(jié) 汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng) 1 旁路系統(tǒng)及控制方案旁路系統(tǒng)及控制方案 一、旁路系統(tǒng)旁路系統(tǒng) 單元機(jī)組，由于不再有儲備蒸汽的蒸汽單元機(jī)組，由于不再有儲備蒸汽的蒸汽母管，這樣當(dāng)機(jī)組在起動或低負(fù)荷工況下，母管，這

37、樣當(dāng)機(jī)組在起動或低負(fù)荷工況下，因此須解決鍋爐的過剩蒸汽處理問題。因此須解決鍋爐的過剩蒸汽處理問題。 中間再熱式機(jī)組還須解決再熱器保護(hù)問中間再熱式機(jī)組還須解決再熱器保護(hù)問題。題。 汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)是為汽輪機(jī)提供的一條汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)是為汽輪機(jī)提供的一條旁路通道，它是由蒸汽管路及減溫減壓裝旁路通道，它是由蒸汽管路及減溫減壓裝置組成。其作用是將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不經(jīng)置組成。其作用是將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不經(jīng)過汽輪機(jī)而引到下一級壓力和溫度的蒸汽過汽輪機(jī)而引到下一級壓力和溫度的蒸汽管道或直接引入凝汽器，這樣可平衡鍋爐管道或直接引入凝汽器，這樣可平衡鍋爐的產(chǎn)汽量和汽輪機(jī)的耗汽量，穩(wěn)定鍋爐和的產(chǎn)汽量和汽輪機(jī)的耗汽量，穩(wěn)定

38、鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行。汽輪機(jī)的運(yùn)行。 再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)型式主要有一級大旁再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)型式主要有一級大旁路、二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)、三級旁路（高壓路、二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)、三級旁路（高壓旁路串聯(lián)低壓旁路，再并聯(lián)大旁路）。目旁路串聯(lián)低壓旁路，再并聯(lián)大旁路）。目前，大型單元機(jī)組多采用高低壓二級串聯(lián)前，大型單元機(jī)組多采用高低壓二級串聯(lián)的旁路系統(tǒng)。的旁路系統(tǒng)。 鍋爐鍋爐高旁減壓閥高旁減壓閥高高壓壓旁旁路路系系統(tǒng)統(tǒng)噴水隔離閥噴水隔離閥 噴水調(diào)節(jié)閥噴水調(diào)節(jié)閥低壓旁路系統(tǒng)低壓旁路系統(tǒng)凝汽器凝汽器高高壓壓缸缸低壓缸低壓缸發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)低旁減壓閥低旁減壓閥噴水調(diào)節(jié)閥噴水調(diào)節(jié)閥低壓減溫水低壓減溫水高壓減溫水高壓減溫水中中

39、壓壓缸缸過過熱熱器器再再熱熱器器圖圖161 高低壓串級旁路系統(tǒng)高低壓串級旁路系統(tǒng)低旁減壓閥低旁減壓閥壓壓二二 、旁路系統(tǒng)作用：、旁路系統(tǒng)作用：（1）加快啟動速度、減小啟動時間。加快啟動速度、減小啟動時間。 （2）機(jī)組啟動、停止和甩負(fù)荷時，可以回）機(jī)組啟動、停止和甩負(fù)荷時，可以回收工質(zhì)，減少對空排放，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)收工質(zhì)，減少對空排放，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。性。 （3）正常運(yùn)行時，起超壓保護(hù)作用。）正常運(yùn)行時，起超壓保護(hù)作用。 （4）機(jī)組啟動、停止和甩負(fù)荷時，保護(hù)再熱）機(jī)組啟動、停止和甩負(fù)荷時，保護(hù)再熱器。器。 （5）當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)短時故障時，旁）當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)短時故障時，旁路系統(tǒng)的存在

40、可使鍋爐處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，路系統(tǒng)的存在可使鍋爐處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，從而使單元機(jī)組轉(zhuǎn)入停機(jī)不停爐運(yùn)行方式從而使單元機(jī)組轉(zhuǎn)入停機(jī)不停爐運(yùn)行方式或帶廠用電運(yùn)行?；驇S用電運(yùn)行。 三、旁路控制系統(tǒng) 1、控制任務(wù)、控制任務(wù)旁路控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可分為以下兩部分：旁路控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可分為以下兩部分： 1、機(jī)組起停過程中的控制任務(wù)、機(jī)組起停過程中的控制任務(wù) （1）保證主蒸汽壓力按起動曲線變化；）保證主蒸汽壓力按起動曲線變化； （2）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運(yùn)行所允許的溫）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運(yùn)行所允許的溫度范圍內(nèi)；度范圍內(nèi)； （3）保證再熱蒸汽壓力在與機(jī)組出力相適應(yīng)的數(shù)值上；）保證再熱蒸汽

41、壓力在與機(jī)組出力相適應(yīng)的數(shù)值上； （4）保證低壓旁路后蒸汽溫度在凝結(jié)器安全運(yùn)行所允許）保證低壓旁路后蒸汽溫度在凝結(jié)器安全運(yùn)行所允許的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 2、正常運(yùn)行時的保護(hù)、正常運(yùn)行時的保護(hù) 在正常運(yùn)行時的保護(hù)包括：當(dāng)蒸汽壓力過高危及安全時，在正常運(yùn)行時的保護(hù)包括：當(dāng)蒸汽壓力過高危及安全時，進(jìn)行超壓保護(hù)；汽輪機(jī)急甩負(fù)荷時的工質(zhì)回收；保護(hù)凝結(jié)進(jìn)行超壓保護(hù)；汽輪機(jī)急甩負(fù)荷時的工質(zhì)回收；保護(hù)凝結(jié)器；保護(hù)再熱器。器；保護(hù)再熱器。 2、旁路控制系統(tǒng)方案、旁路控制系統(tǒng)方案 高低壓二級串聯(lián)的旁路系統(tǒng)來說，旁路高低壓二級串聯(lián)的旁路系統(tǒng)來說，旁路控制系統(tǒng)主要由高壓旁路控制系統(tǒng)和低壓控制系統(tǒng)主要由高壓旁路控制系統(tǒng)

42、和低壓旁路控制系統(tǒng)構(gòu)成。旁路控制系統(tǒng)構(gòu)成。 高壓旁路控制系統(tǒng)主要由高壓旁路壓力高壓旁路控制系統(tǒng)主要由高壓旁路壓力控制系統(tǒng)和高壓旁路溫度控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)和高壓旁路溫度控制系統(tǒng)組成。 主蒸汽壓力主蒸汽壓力高旁減壓閥開度高旁減壓閥開度圖圖16- -2 高壓旁路控制原則性方案高壓旁路控制原則性方案高旁主蒸汽高旁主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器主蒸汽壓力設(shè)定主蒸汽壓力設(shè)定運(yùn)算模塊（含：運(yùn)算模塊（含：運(yùn)行方式、閥位運(yùn)行方式、閥位反饋、最大最小反饋、最大最小閥位限制等信號，閥位限制等信號，以及速率限制、以及速率限制、比例運(yùn)算等）比例運(yùn)算等）(a)高旁噴水閥開度高旁噴水閥開度高旁后汽溫高旁后汽溫調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器高

43、旁出口溫度高旁出口溫度設(shè)定值設(shè)定值乘法器乘法器高旁流量高旁流量(b) 低壓旁路控制系統(tǒng)主要由低壓旁路壓力控低壓旁路控制系統(tǒng)主要由低壓旁路壓力控制系統(tǒng)和低壓旁路溫度控制系統(tǒng)組成。制系統(tǒng)和低壓旁路溫度控制系統(tǒng)組成。 再熱蒸汽壓力再熱蒸汽壓力低旁減壓閥開度低旁減壓閥開度圖圖16- -3 低壓旁路控制原則性方案低壓旁路控制原則性方案低旁汽壓低旁汽壓力調(diào)節(jié)器力調(diào)節(jié)器(a)低旁噴水閥開度低旁噴水閥開度(b)函數(shù)函數(shù)運(yùn)算模塊運(yùn)算模塊調(diào)速級壓力調(diào)速級壓力低旁流量低旁流量低旁汽溫低旁汽溫調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器低旁出口溫度低旁出口溫度設(shè)定值設(shè)定值乘法器乘法器2 600MW機(jī)組旁路控制系統(tǒng)機(jī)組旁路控制系統(tǒng) 以往的旁路控制系統(tǒng)

44、均采用專用的電子控以往的旁路控制系統(tǒng)均采用專用的電子控制裝置進(jìn)行旁路控制，但這一情況在制裝置進(jìn)行旁路控制，但這一情況在600MW機(jī)組上有所改變，一些機(jī)組已開始機(jī)組上有所改變，一些機(jī)組已開始采用采用DCS實(shí)現(xiàn)旁路控制功能實(shí)現(xiàn)旁路控制功能。 一、高壓旁路控制系統(tǒng)一、高壓旁路控制系統(tǒng) 高壓旁路控制系統(tǒng)主要由高壓旁路壓力控高壓旁路控制系統(tǒng)主要由高壓旁路壓力控制系統(tǒng)、高壓旁路溫度控制系統(tǒng)和噴水隔制系統(tǒng)、高壓旁路溫度控制系統(tǒng)和噴水隔離閥控制系統(tǒng)三部分組成。離閥控制系統(tǒng)三部分組成。 高壓旁路壓力控制系統(tǒng)高壓旁路壓力控制系統(tǒng)1、高壓旁路系統(tǒng)的啟動方式和運(yùn)行方式、高壓旁路系統(tǒng)的啟動方式和運(yùn)行方式 1）冷態(tài)啟動。

45、按下）冷態(tài)啟動。按下“啟動啟動”鍵，若鍵，若pT pmin（最（最小主蒸汽壓力設(shè)定值），即進(jìn)入冷態(tài)啟動方式。小主蒸汽壓力設(shè)定值），即進(jìn)入冷態(tài)啟動方式。 2）熱態(tài)啟動。按下）熱態(tài)啟動。按下“啟動啟動”鍵，若鍵，若pmin pT psync，即，即進(jìn)入重啟動方式。這種方式適用于汽輪機(jī)短時間進(jìn)入重啟動方式。這種方式適用于汽輪機(jī)短時間停機(jī)，而鍋爐仍維持一定壓力時的重新啟動。停機(jī)，而鍋爐仍維持一定壓力時的重新啟動。 高壓旁路控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式有高壓旁路控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式有“啟動啟動”方式、方式、“壓力控制壓力控制”方式、方式、“壓力跟蹤壓力跟蹤”方式和方式和“快速開關(guān)快速開關(guān)”方式等方式等4種。種。 啟

46、動方式啟動方式: 最小閥位控制、最小壓力控制最小閥位控制、最小壓力控制 升壓控制。升壓控制。A高壓旁路壓高壓旁路壓力設(shè)定值力設(shè)定值A(chǔ)主蒸汽壓力主蒸汽壓力NY0K AT手動手動最小閥位控制最小閥位控制0%AYmin高壓旁路快關(guān)高壓旁路快關(guān)NY高壓旁路快開高壓旁路快開0%高旁減壓閥開度指令高旁減壓閥開度指令圖圖164 高旁旁路壓力控制高旁旁路壓力控制T1&壓力跟蹤壓力跟蹤高壓旁路自動高壓旁路自動PT2YANT3NY100%T4AAN最小壓力控制最小壓力控制壓力跟蹤壓力跟蹤升壓控制升壓控制Ym主蒸汽壓力主蒸汽壓力高壓旁路壓力設(shè)定值高壓旁路壓力設(shè)定值K減壓閥開度減壓閥開度Y+ 圖圖165 高壓

47、旁路壓力設(shè)定值形成回路高壓旁路壓力設(shè)定值形成回路YT1YApsync壓力控制壓力控制T2ApminYT3T41重啟動重啟動關(guān)閉關(guān)閉T5Y最小壓力控制最小壓力控制T6YNNNNYNT7YN重啟動重啟動T8YN關(guān)閉關(guān)閉pminpmax閉鎖增閉鎖增閉鎖增閉鎖增閉鎖減閉鎖減f(x)AA升壓控制升壓控制PID 1最小閥位控制最小閥位控制1）最小閥位控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值最小閥位控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值為最小壓力設(shè)定值為最小壓力設(shè)定值pmin，由于剛啟動，雖然，由于剛啟動，雖然主蒸汽壓力低于最小壓力設(shè)定值主蒸汽壓力低于最小壓力設(shè)定值pmin，但由，但由于切換器于切換器T2接接Y端，故使得減壓閥開

48、度為最端，故使得減壓閥開度為最小閥位開度小閥位開度Ymin。以保證鍋爐啟動時蒸汽能。以保證鍋爐啟動時蒸汽能進(jìn)入過熱器和再熱器，此后隨著主蒸汽壓進(jìn)入過熱器和再熱器，此后隨著主蒸汽壓力上升，減壓閥保持最小開度，直到主蒸力上升，減壓閥保持最小開度，直到主蒸汽壓力上升到汽壓力上升到pmin。這一階段屬于滑壓運(yùn)行。這一階段屬于滑壓運(yùn)行。 2）最小壓力控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值最小壓力控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值為最小壓力設(shè)定值為最小壓力設(shè)定值pmin，隨著鍋爐的燃燒，隨著鍋爐的燃燒，主蒸汽壓力會上升，為了維持主蒸汽壓力主蒸汽壓力會上升，為了維持主蒸汽壓力等于最小壓力設(shè)定值等于最小壓力設(shè)定值pmin，減

49、壓閥門開度逐，減壓閥門開度逐漸開大，直至預(yù)先設(shè)定的開度漸開大，直至預(yù)先設(shè)定的開度Ym（由鍋爐（由鍋爐啟動期間所期望的蒸汽流量確定）。這一啟動期間所期望的蒸汽流量確定）。這一階段屬于定壓運(yùn)行。階段屬于定壓運(yùn)行。 3）升壓控制：隨著鍋爐的燃燒，主蒸汽壓力）升壓控制：隨著鍋爐的燃燒，主蒸汽壓力會上升，減壓閥開度會上升，減壓閥開度Y會開增大，當(dāng)會開增大，當(dāng)Y大于大于設(shè)定開度設(shè)定開度Ym時，調(diào)節(jié)器時，調(diào)節(jié)器PID的輸出增加，的輸出增加，這樣主蒸汽壓力的設(shè)定值增加，于是減壓這樣主蒸汽壓力的設(shè)定值增加，于是減壓閥開度閥開度Y將減小，一直減小到將減小，一直減小到Y(jié)Ym。主。主蒸汽壓力的設(shè)定值增加的速率將受到中

50、切蒸汽壓力的設(shè)定值增加的速率將受到中切換器換器T6的的Y端速率限制器的限制。隨著鍋爐端速率限制器的限制。隨著鍋爐燃燒率的繼續(xù)增加，主汽壓力上升至汽輪燃燒率的繼續(xù)增加，主汽壓力上升至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)壓力機(jī)沖轉(zhuǎn)壓力psync，這一階段屬于滑壓運(yùn)行。，這一階段屬于滑壓運(yùn)行。 4）壓力控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值為沖壓力控制：這時主蒸汽壓力的設(shè)定值為沖轉(zhuǎn)壓力轉(zhuǎn)壓力psync，控制系統(tǒng)將維持主蒸汽壓力，控制系統(tǒng)將維持主蒸汽壓力pT = psync，汽輪機(jī)開始沖轉(zhuǎn)升速。，汽輪機(jī)開始沖轉(zhuǎn)升速。 5）壓力跟蹤：當(dāng)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量全部進(jìn)入汽輪壓力跟蹤：當(dāng)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量全部進(jìn)入汽輪機(jī)，高旁閥完全關(guān)閉時，旁路系統(tǒng)進(jìn)入壓

51、力跟蹤機(jī)，高旁閥完全關(guān)閉時，旁路系統(tǒng)進(jìn)入壓力跟蹤方式。在該方式下，高旁主蒸汽壓力設(shè)定值跟蹤方式。在該方式下，高旁主蒸汽壓力設(shè)定值跟蹤主蒸汽壓力主蒸汽壓力pT，壓力偏差，壓力偏差p信號經(jīng)切換器信號經(jīng)切換器T1后后與主蒸汽壓力與主蒸汽壓力pT相加（相加（ps =pT +p），構(gòu)成高旁構(gòu)成高旁主蒸汽壓力設(shè)定值，這樣設(shè)定值主蒸汽壓力設(shè)定值，這樣設(shè)定值ps始終大于主蒸始終大于主蒸汽壓力汽壓力pT，于是壓力控制器的輸入始終為負(fù)偏差，于是壓力控制器的輸入始終為負(fù)偏差，以保證旁路在機(jī)組正常運(yùn)行時能可靠地關(guān)閉。這以保證旁路在機(jī)組正常運(yùn)行時能可靠地關(guān)閉。這一階段屬于滑壓運(yùn)行。跟蹤方式是旁路關(guān)閉后的一階段屬于滑壓運(yùn)

52、行。跟蹤方式是旁路關(guān)閉后的正常運(yùn)行方式。正常運(yùn)行方式。 如果主蒸汽壓力超過設(shè)定值一定值時，減壓閥如果主蒸汽壓力超過設(shè)定值一定值時，減壓閥立即開啟，直到主蒸汽壓力實(shí)際值小于設(shè)定值時，立即開啟，直到主蒸汽壓力實(shí)際值小于設(shè)定值時，高壓旁路閥再次進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。高壓旁路閥再次進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。 最小閥位控制最小閥位控制壓力跟蹤壓力跟蹤主蒸汽壓力主蒸汽壓力蒸汽流量蒸汽流量汽輪機(jī)負(fù)荷汽輪機(jī)負(fù)荷YminYm最小壓力最小壓力控制控制升壓控制升壓控制psyncpmin壓力控制壓力控制時間時間時間時間時間時間閥位閥位0壓力壓力設(shè)定設(shè)定值值0圖圖166高壓旁路控制系統(tǒng)的冷態(tài)啟動曲線高壓旁路控制系統(tǒng)的冷態(tài)啟動曲線0壓 力壓

53、 力 /負(fù)荷負(fù)荷 為防止鍋爐超壓或減少安全門動作，旁路為防止鍋爐超壓或減少安全門動作，旁路系統(tǒng)設(shè)計了高壓旁路快開功能，發(fā)生下列系統(tǒng)設(shè)計了高壓旁路快開功能，發(fā)生下列情況之一，高壓旁路減壓閥快速開啟，并情況之一，高壓旁路減壓閥快速開啟，并投自動方式：投自動方式： 1）汽輪機(jī)跳閘；）汽輪機(jī)跳閘； 2）發(fā)電機(jī)斷路器跳開；）發(fā)電機(jī)斷路器跳開； 3）鍋爐主燃料跳閘；）鍋爐主燃料跳閘； 4）主汽壓太高；）主汽壓太高； 5）壓力變化率大于設(shè)定值；）壓力變化率大于設(shè)定值； 6）接收到甩負(fù)荷信號）接收到甩負(fù)荷信號。 滿足下列任一條件，高壓旁路減壓閥快速滿足下列任一條件，高壓旁路減壓閥快速關(guān)閉，并且自動切手動：關(guān)閉

54、，并且自動切手動： 1）高壓旁路閥后溫度太高；）高壓旁路閥后溫度太高； 2）凝汽器真空低；）凝汽器真空低； 3）低壓旁路閥故障；）低壓旁路閥故障； 4）汽機(jī)）汽機(jī)110%超速。超速。 高壓旁路溫度控制系統(tǒng)高壓旁路溫度控制系統(tǒng) Y主蒸汽溫度主蒸汽溫度主蒸汽壓力主蒸汽壓力AK再熱器入口溫度再熱器入口溫度2手動手動高壓旁路閥門關(guān)閉或高壓旁路閥門關(guān)閉或高旁快關(guān)高旁快關(guān)高旁減溫水控制閥指令高旁減溫水控制閥指令圖圖167 高旁減溫控制系統(tǒng)高旁減溫控制系統(tǒng)ANY高壓旁路快開高壓旁路快開0%T2NY100%T3AAN1T1AT高壓旁路關(guān)閉高壓旁路關(guān)閉AAN二、低壓旁路控制系統(tǒng)二、低壓旁路控制系統(tǒng) 低壓旁路控制

55、系統(tǒng)由低壓旁路壓力控制系低壓旁路控制系統(tǒng)由低壓旁路壓力控制系統(tǒng)、低壓旁路溫度控制系統(tǒng)和噴水隔離閥統(tǒng)、低壓旁路溫度控制系統(tǒng)和噴水隔離閥控制系統(tǒng)三部分組成?？刂葡到y(tǒng)三部分組成。 1、低壓旁路壓力控制系統(tǒng)、低壓旁路壓力控制系統(tǒng)p10 低壓旁路壓力控制系統(tǒng)壓力設(shè)定值ppmin pmax 中壓安全門動作設(shè)定值YK 再熱器出口壓力再熱器出口壓力汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級壓力汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級壓力BALANCER23低壓旁路快開低壓旁路快開低壓旁路快關(guān)低壓旁路快關(guān)手動手動手動手動100%0%4A低旁低旁A、B均自動均自動低旁壓力減壓閥低旁壓力減壓閥A開度指令開度指令低旁壓力減壓閥低旁壓力減壓閥B開度指令開度指令 低旁壓力控制系

56、統(tǒng)低旁壓力控制系統(tǒng)1AT2低旁兩側(cè)低旁兩側(cè)減壓閥均關(guān)減壓閥均關(guān)pmaxT1汽輪機(jī)未沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)未沖轉(zhuǎn)YpminT3Yf(x)T4AAAT5A低壓旁路快開低壓旁路快開低壓旁路快關(guān)低壓旁路快關(guān)100%0%T6AT7A+NNATAT（）在啟動和低負(fù)荷階段：這時蒸汽未達(dá)（）在啟動和低負(fù)荷階段：這時蒸汽未達(dá)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件，壓力設(shè)定值為最小值到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件，壓力設(shè)定值為最小值pmin，在鍋爐點(diǎn)火剛后，由于壓力小于，在鍋爐點(diǎn)火剛后，由于壓力小于pmin，調(diào)節(jié)器入口偏差為負(fù)，控制輸出最小值，調(diào)節(jié)器入口偏差為負(fù)，控制輸出最小值，這時低壓旁路閥保持在關(guān)閉狀態(tài)。隨著再這時低壓旁路閥保持在關(guān)閉狀態(tài)。隨著再熱汽壓的不斷升高，當(dāng)壓力大于熱汽壓的不斷升高，當(dāng)壓力大于pmin，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器入口偏差為正，調(diào)節(jié)器控制輸出逐漸增器入口偏差為正，調(diào)節(jié)器控制輸出逐漸增大，低壓旁路減壓閥逐漸開大，使得有