汽輪機DEH原理jh演示文稿

汽輪機DEH原理jh演示文稿當(dāng)前第1頁\共有76頁\編于星期一\5點優(yōu)選汽輪機DEH原理jh當(dāng)前第2頁\共有76頁\編于星期一\5點

以計算機或微機作為主要控制裝置以模擬電氣系統(tǒng)作為手操后備,采用液壓執(zhí)行機構(gòu)的汽輪機控制系統(tǒng)。汽輪機數(shù)字電液系統(tǒng)的定義當(dāng)前第3頁\共有76頁\編于星期一\5點一、汽輪機控制系統(tǒng)的發(fā)展當(dāng)前第4頁\共有76頁\編于星期一\5點第一代機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)

組成:離心飛錘,油動機,錯油門、

閥門等。

缺點:

遲緩大,響應(yīng)速度低,故障幾率高。當(dāng)前第5頁\共有76頁\編于星期一\5點

第二代模擬式電液控制系統(tǒng)(AEH)

組成:

模擬電路,電液轉(zhuǎn)換器,油動機、閥門等。

特點:

遲緩較小,可調(diào)性較好

當(dāng)前第6頁\共有76頁\編于星期一\5點

組成:

數(shù)字控制器,電液轉(zhuǎn)換器及油動機,

閥門等

特點:

遲緩小,控制靈活,精度高

第第三代數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)當(dāng)前第7頁\共有76頁\編于星期一\5點二、DEH的基本原理當(dāng)前第8頁\共有76頁\編于星期一\5點轉(zhuǎn)子運動方程

-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量-反力矩

-蒸汽主力矩

穩(wěn)定

=>↑<↓當(dāng)前第9頁\共有76頁\編于星期一\5點汽輪發(fā)電機組的特性曲線當(dāng)前第10頁\共有76頁\編于星期一\5點汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是對汽輪機的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷進行調(diào)節(jié)，同時還應(yīng)參與電網(wǎng)的一次調(diào)頻，而且要求靜態(tài)和動態(tài)調(diào)節(jié)具有足夠的穩(wěn)定性。速度變動率δ是指汽輪機空負(fù)荷時所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速和額定負(fù)荷時所對應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速之差，與汽輪機額定轉(zhuǎn)速之比，即

當(dāng)前第11頁\共有76頁\編于星期一\5點速度變動率與機組運行特性的關(guān)系

1.機組間負(fù)荷的自動分配與一次調(diào)頻對并列運行的機組，當(dāng)外界負(fù)荷變動引起電網(wǎng)頻率變動時，電網(wǎng)中各機組的調(diào)速系統(tǒng)動作、負(fù)荷就自動增減，以適應(yīng)外界負(fù)荷變化的需要。這種由調(diào)速系統(tǒng)自動控制機組負(fù)荷的增減，以減小頻率變化幅度的方式，稱為一次調(diào)頻。當(dāng)前第12頁\共有76頁\編于星期一\5點遲緩率ε在調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中,存在著遲緩現(xiàn)象,使得調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性線不再是一根,而是一條帶狀區(qū)域。通常用遲緩率ε來表示遲緩程度的大?。寒?dāng)前第13頁\共有76頁\編于星期一\5點二次調(diào)頻在機組并網(wǎng)運行時，通過改變負(fù)荷給定可以改變汽輪機的功率，使各臺機組承擔(dān)給定負(fù)荷，調(diào)整電網(wǎng)頻率，以維持電網(wǎng)周波穩(wěn)定—二次調(diào)頻。當(dāng)前第14頁\共有76頁\編于星期一\5點中間再熱機組的調(diào)節(jié)特點當(dāng)前第15頁\共有76頁\編于星期一\5點（1）外界負(fù)荷變化時,中低壓缸功率延遲,使機組一次調(diào)頻能力變差。

措施:設(shè)動態(tài)校正器使高壓調(diào)門動態(tài)過調(diào)（2）甩負(fù)荷時汽輪機易超速

措施:設(shè)中壓調(diào)門（IV）和中壓主汽門(RSV)，甩負(fù)荷時,高壓調(diào)門（GV）中壓調(diào)門同時關(guān)閉。中間容積對調(diào)節(jié)的影響(再熱器容積)當(dāng)前第16頁\共有76頁\編于星期一\5點（1）啟動及低負(fù)荷時,機爐流量不匹配爐機再熱器啟動30%D0(7-10%)D0>14%D0措施:設(shè)旁路系統(tǒng)，30%D0前旁路閥開（2）機爐動態(tài)響應(yīng)速度不同措施:采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用單元制的影響當(dāng)前第17頁\共有76頁\編于星期一\5點三、DEH系統(tǒng)的基本概念當(dāng)前第18頁\共有76頁\編于星期一\5點DEH的組成

1、計算機控制系統(tǒng)

主要包括數(shù)字計算機、混合數(shù)模插件，接口和電源設(shè)備等，均集中布置在6個控制柜內(nèi)。主要用于給定、接受反饋信號、邏輯運算和發(fā)出指令進行控制等。

當(dāng)前第19頁\共有76頁\編于星期一\5點

2、操作員站主要設(shè)置有操作盤、圖像站的顯示器和打印機等，為運行人員提供運行信息、監(jiān)督、人機對話和操作等服務(wù)。

3、油系統(tǒng)系統(tǒng)的高壓控制油一般與潤滑油分開。高壓油(EH系統(tǒng))采用三芳基磷酸脂抗燃油，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動力用油。潤滑油泵由主機拖動，為潤滑系統(tǒng)提供透平油。DEH的組成當(dāng)前第20頁\共有76頁\編于星期一\5點

4、執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服放大器、電液轉(zhuǎn)換器和具有快關(guān)、隔離和逆止裝置的單側(cè)油動機組成，負(fù)責(zé)帶動高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)汽閥和中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)汽閥。

5、保護機構(gòu)設(shè)有6個電磁閥，其中2個(OPC)用于超速時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽閥，其余4個(AST)用于嚴(yán)重超速(110％no)、軸承油壓低、EH油壓低、推力軸承磨損過大、凝汽器真空過低等情況下危急遮斷和手動停機之用。DEH的組成當(dāng)前第21頁\共有76頁\編于星期一\5點1調(diào)節(jié)---轉(zhuǎn)速\負(fù)荷\主汽壓2保護---緊急停機(ETS)超速保護(OPC)3自動汽輪機控制ATC4閥門管理（高壓調(diào)閥）高、中壓主汽調(diào)節(jié)閥活動試驗

5監(jiān)視（TSI)6具有TPC主汽壓力低保護功能。7可與CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）配合，完成機爐協(xié)調(diào)功能。DEH主要功能當(dāng)前第22頁\共有76頁\編于星期一\5點

1、手操

手動備用操作（硬手操）是一種應(yīng)急處理方式，用作一級手動和二級手動的備用。這種操作方式是在電位器的兩端加上的電壓，通過調(diào)整操作盤上的“手動備用”電位器獲得控制信號,使被調(diào)閥門按預(yù)定的要求開啟或關(guān)閉

二級手動運行方式是跟蹤系統(tǒng)中最低級的運行方式

一級手動是一種開環(huán)運行方式，運行人員在操作盤上按鍵就可以控制各閥門的開度DEH的運行方式當(dāng)前第23頁\共有76頁\編于星期一\5點

2、自動（AUTO）

（1）操作員自動（OA）操作員自動方式是DEH控制系統(tǒng)最基本的運行方式在該方式下，系統(tǒng)接受操作員輸入的目標(biāo)負(fù)荷及其速率，并進行控制。

（2）遙控方式（REMOTE）自動調(diào)度（ADS）方式協(xié)調(diào)控制（CCS）方式在該方式下，系統(tǒng)接受協(xié)調(diào)控制（CCS）或負(fù)荷調(diào)度中心（ADS）輸入的目標(biāo)負(fù)荷及其速率，并進行控制。

當(dāng)前第24頁\共有76頁\編于星期一\5點（3）電廠計算機控制（PC）在該方式下，系統(tǒng)接受廠級計算機輸入的目標(biāo)負(fù)荷及其速率，并進行控制。

（4）自動控制汽輪機（ATC）

這是一種聯(lián)合控制方式，其組合形式有OA-ATC、CCS-ATC、ADS-ATC和REMOTE-ATC等幾種。此時，由前者給定目標(biāo)負(fù)荷和速率，ATC負(fù)責(zé)監(jiān)控，并從下面的速率中選取一個最小的速率作為當(dāng)前執(zhí)行速率：

當(dāng)前第25頁\共有76頁\編于星期一\5點1）由ATC軟件計算轉(zhuǎn)子應(yīng)力所確定的負(fù)荷速率；2）發(fā)電機限制的負(fù)荷速率；3）外部輸入負(fù)荷速率，包括OA、REMOTE和PLANTCOMP等；4）電廠內(nèi)部允許的負(fù)荷速率，如TPC和RUNBACK限制等。當(dāng)前第26頁\共有76頁\編于星期一\5點（5）自動同步方式（AS）

在發(fā)電機并網(wǎng)前，自動同步控制回路通過對電網(wǎng)頻率和發(fā)電機頻率的偏差比較，自動校正汽輪機轉(zhuǎn)速設(shè)定值，使發(fā)電機頻率始終隨電網(wǎng)頻率變化且保持大于電網(wǎng)頻率0.05Hz，直至并網(wǎng)完成。一旦機組并網(wǎng)，帶5%的額定負(fù)荷。當(dāng)前第27頁\共有76頁\編于星期一\5點（6）電廠限制控制方式采用此方式時，DEH系統(tǒng)受電廠內(nèi)部運行條件所制約，其具體形式有：1）主汽壓力控制方式（TPC）

主要是限制高壓調(diào)節(jié)門前的主蒸汽壓力不低于一個要求的限制值，當(dāng)主汽壓力值小于限制值時，TPC動作開始減負(fù)荷，負(fù)荷一旦減至20%閥位或主汽壓力再次大于限制值后停止減負(fù)荷.當(dāng)前第28頁\共有76頁\編于星期一\5點2）外部負(fù)荷返回控制方式(快卸負(fù)荷)（RUNBACK,RB）。該方式主要是考慮輔機故障，例如，在給水泵和風(fēng)機等跳閘的情況下，系統(tǒng)將以一定的速率去關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥，直到故障消除為止。

3、維護調(diào)試方式系統(tǒng)仿真及求取最佳控制參數(shù)、計算機系統(tǒng)維修當(dāng)前第29頁\共有76頁\編于星期一\5點DEH的工作過程1、計算給定值（轉(zhuǎn)速或負(fù)荷）2、給定值與被控量比較并進行邏輯運算3、計算出閥門的開度信號4、液壓伺服系統(tǒng)接受閥門開度信號進行調(diào)節(jié)當(dāng)前第30頁\共有76頁\編于星期一\5點

DEH的基本原理方框圖當(dāng)前第31頁\共有76頁\編于星期一\5點功頻電液控制特點1、可消除新（主，初）蒸汽壓力變化對功率的影響(功率反饋)2、可補償功率的滯后（PID調(diào)節(jié)器特性）當(dāng)前第32頁\共有76頁\編于星期一\5點四、DEH的轉(zhuǎn)速控制原理當(dāng)前第33頁\共有76頁\編于星期一\5點1、測頻（轉(zhuǎn)速）的設(shè)備設(shè)齒盤齒數(shù)為Z，汽輪機軸的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/分，則輸出信號的頻率為(東汽134齒)

DEH的轉(zhuǎn)速測量當(dāng)前第34頁\共有76頁\編于星期一\5點DEH系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制原理圖

當(dāng)前第35頁\共有76頁\編于星期一\5點

轉(zhuǎn)速A（WSA）首先經(jīng)過上、下限的判斷，得出其是否在合理的工作區(qū)內(nèi)，然后通過與轉(zhuǎn)速B和轉(zhuǎn)速C比較，看兩者的差是否在合理的范圍內(nèi)，如果轉(zhuǎn)速A上、下限的工作區(qū)而且與轉(zhuǎn)速B或轉(zhuǎn)速C的差在合理的范圍內(nèi)，則認(rèn)為轉(zhuǎn)速A正常（WSAOK）。同理可以判斷轉(zhuǎn)速B和C是否正常。在A、B、C均正常時，轉(zhuǎn)速的實際信號以A信號為控制、監(jiān)視信號；在A故障，B正常時，選B作為輸出；在A、B、C中有兩路故障時，得到WSFAIL信號，此時轉(zhuǎn)速信號WS＝0。轉(zhuǎn)速信號的三選二邏輯判斷

當(dāng)前第36頁\共有76頁\編于星期一\5點轉(zhuǎn)速控制原理圖當(dāng)前第37頁\共有76頁\編于星期一\5點五、DEH負(fù)荷控制原理當(dāng)前第38頁\共有76頁\編于星期一\5點測功環(huán)節(jié)

對于一定長度和寬度的材料，且磁場和霍爾元件平面相垂直時，霍爾電勢可按下式計算：

式中：——霍爾常數(shù)；

——磁感應(yīng)強度；

——控制電流。當(dāng)前第39頁\共有76頁\編于星期一\5點負(fù)荷控制系統(tǒng)的主要任務(wù)

當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速，并成功并網(wǎng)后，將汽輪機所帶的初始負(fù)荷(5％P0)升至額定負(fù)荷P0，并參與電網(wǎng)的發(fā)電任務(wù)。

當(dāng)前第40頁\共有76頁\編于星期一\5點負(fù)荷設(shè)定值形成負(fù)荷設(shè)定值形成的功能

指定工作方式下的目標(biāo)負(fù)荷和負(fù)荷變化率被轉(zhuǎn)換成能被機組接受的設(shè)定值，是通過GV控制的設(shè)定值形成邏輯完成。當(dāng)前第41頁\共有76頁\編于星期一\5點二、高壓調(diào)節(jié)汽閥的負(fù)荷控制原理當(dāng)前第42頁\共有76頁\編于星期一\5點DEH系統(tǒng)的靜態(tài)特性定義：穩(wěn)態(tài)下汽輪機轉(zhuǎn)速與功率間的關(guān)系

：發(fā)電機功率

MW

：功率給定值：經(jīng)頻率校正環(huán)節(jié)后的功率偏差

當(dāng)前第43頁\共有76頁\編于星期一\5點

上式為DEH系統(tǒng)的靜態(tài)特性方程

特點：（1）ＰＥ與n間為線性關(guān)系（2）改變可平移靜態(tài)特性曲線（3）改變k可使轉(zhuǎn)速不等率變化DEH系統(tǒng)的靜態(tài)特性方程當(dāng)前第44頁\共有76頁\編于星期一\5點六、DEH的閥門管理當(dāng)前第45頁\共有76頁\編于星期一\5點

DEH閥門管理的功能1、節(jié)流調(diào)節(jié)（單閥）噴嘴（順序閥）的轉(zhuǎn)換節(jié)流噴嘴

單閥順序閥（多閥）部分負(fù)荷下經(jīng)濟性差節(jié)流調(diào)節(jié)的特點負(fù)荷變化時，金屬溫度變化小，熱應(yīng)力小

單閥控制用于啟動、負(fù)荷變化時，順序閥控制用于穩(wěn)定在某一負(fù)荷時。當(dāng)前第46頁\共有76頁\編于星期一\5點

單閥出力順序閥出力

y：汽輪機出力

x：閥門開度

f：閥門開度與流量關(guān)系轉(zhuǎn)換閥門管理的原理當(dāng)前第47頁\共有76頁\編于星期一\5點七、汽輪機自啟停控制（ATC）當(dāng)前第48頁\共有76頁\編于星期一\5點汽輪機自啟?？刂疲ˋTC）原理一、ATC的基本原理

應(yīng)力裕度系數(shù)：

式中

——

材料在使用溫度下的許用應(yīng)力

σ——實際應(yīng)力

應(yīng)力裕度系數(shù)K一般控制在0.2左右當(dāng)前第49頁\共有76頁\編于星期一\5點八、DEH的EH抗燃油系統(tǒng)當(dāng)前第50頁\共有76頁\編于星期一\5點供油裝置組成

供油裝置的主要功能是為執(zhí)行機構(gòu)提供所需的液壓動力，同時保持液壓油的正常理化特性。它由如下幾部分組成：EH油箱油泵-電機組件控制塊組件蓄能器磁性過濾器自循環(huán)冷卻-濾油系統(tǒng)抗燃油再生過濾系統(tǒng)壓力開關(guān)、溫度開關(guān)及電磁閥、EH油箱加熱器和油溫控制抗燃油當(dāng)前第51頁\共有76頁\編于星期一\5點油源照片1當(dāng)前第52頁\共有76頁\編于星期一\5點油源圖片2當(dāng)前第53頁\共有76頁\編于星期一\5點控制塊當(dāng)前第54頁\共有76頁\編于星期一\5點活塞式蓄能器當(dāng)前第55頁\共有76頁\編于星期一\5點EH抗燃油再生裝置再生裝置是用來儲存吸附劑,使抗燃油得到再生的裝置（保持中性、去除水份）。主要由硅藻土濾器和精密濾器（即波紋纖維濾器）組成。精密過濾器與硅藻土濾器串聯(lián)，獨立安裝在自循環(huán)濾油的管路上。當(dāng)前第56頁\共有76頁\編于星期一\5點油加熱器

油加熱器由安裝在油箱底部的兩只管式加熱器組成。當(dāng)油溫低于設(shè)定值時，啟動加熱器給EH油加熱，此時，循環(huán)泵同時（自動）啟動，以保證EH油受熱均勻。當(dāng)EH油被加熱設(shè)定溫度時，溫度開關(guān)自動切斷加熱回路，以避免由于人為的因素而造成油溫過高。當(dāng)前第57頁\共有76頁\編于星期一\5點回油過濾器

本裝置的回油過濾器內(nèi)裝有精密過濾器，為避免當(dāng)過濾器堵塞時過濾器被油壓壓變形，回油過濾器中裝有過載單向閥，當(dāng)回油過濾器進出口間壓差大于設(shè)定值時，單向閥動作，將過濾器短路。本裝置有兩個回油過濾器，一個串連在有壓回油路；另一個安裝在循環(huán)回路，在需要時啟動系統(tǒng)，過濾油箱中的油液。當(dāng)前第58頁\共有76頁\編于星期一\5點九、DEH液壓伺服系統(tǒng)當(dāng)前第59頁\共有76頁\編于星期一\5點調(diào)節(jié)閥工作原理圖當(dāng)前第60頁\共有76頁\編于星期一\5點調(diào)節(jié)閥工作過程

當(dāng)給定或外界負(fù)荷變化時，計算機輸出開大或關(guān)小汽閥的電壓信號，經(jīng)伺服放大器轉(zhuǎn)換成電流信號并進行功率放大，電液伺服閥將電信號轉(zhuǎn)換成彈簧片的位移信號，經(jīng)噴嘴控制使伺服閥活塞產(chǎn)生位移，輸出高壓油對油動機進行控制。增加負(fù)荷時，高壓油使油動機活塞向上運動，通過連桿帶動，使汽閥開啟；當(dāng)負(fù)荷降低時，彈簧力的作用使壓力油自油動機活塞的下腔泄出，油動機活塞向下運動而關(guān)小汽閥。當(dāng)前第61頁\共有76頁\編于星期一\5點

調(diào)節(jié)閥工作過程當(dāng)油動機活塞移動時，用于反饋的線性位移變送器（LVDT），將油動機活塞的機械位移轉(zhuǎn)換成電信號，該信號經(jīng)解調(diào)器與計算機輸入的信號比較，伺服放大器的輸入偏差為零時，電液伺服閥的活塞回到中間位置，從而切斷油動機的進油通道，油動機停止運動，系統(tǒng)在新的工作位置上達到平衡。主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥的油動機旁，各設(shè)有一個快速卸載閥，用于汽輪機故障需要停機時，通過安全油系統(tǒng)使遮斷油總管失壓，快速泄去油動機下腔的高壓油，依靠彈簧力的作用，使汽閥迅速關(guān)閉，以實現(xiàn)對機組的保護。在快速卸載閥動作的同時，工作油還可排入油動機的上腔室，從而避免回油旁路的過載。當(dāng)前第62頁\共有76頁\編于星期一\5點電液轉(zhuǎn)換器當(dāng)前第63頁\共有76頁\編于星期一\5點

線性位移傳感器是由芯桿、線圈、外殼等所組成。當(dāng)鐵芯與線圈間有相對移動時，例如鐵芯上移，次級線圈感應(yīng)出電動勢經(jīng)過整流濾波后，便變?yōu)楸硎捐F芯與線圈間相對位移的電氣信號輸出，作為負(fù)反饋。在具體設(shè)備中，外殼是固定不動，鐵芯通過杠桿與油動機活塞桿相連，輸出的電氣信號便可模擬油動機的位移，也就是汽閥的開度，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，每個執(zhí)行機構(gòu)中安裝二個位移傳感器。線性位移傳感器(LVDT)當(dāng)前第64頁\共有76頁\編于星期一\5點

油動機又稱液壓伺服馬達，是一個典型的反饋控制位置隨動系統(tǒng)，主要由油動機活塞(或稱油缸)及反饋機構(gòu)等組成，是汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中驅(qū)動調(diào)節(jié)汽門的執(zhí)行機構(gòu)。它能自動、連續(xù)、精確地復(fù)現(xiàn)來自中間放大環(huán)節(jié)輸入信號的變化規(guī)律，使調(diào)節(jié)汽門的開度達到并保持在預(yù)定的控制狀態(tài)。油動機具有慣性小、驅(qū)動力大、動作快、能耗低的突出優(yōu)點，這是目前電磁式驅(qū)動機構(gòu)不可比擬的。油動機當(dāng)前第65頁\共有76頁\編于星期一\5點

安裝在油動機液壓塊上，它主要作用是當(dāng)機組發(fā)生故障必須緊急停機時或在危急脫扣裝置等動作使危急遮斷油泄油失壓后，可使油動機活塞下腔的壓力油經(jīng)快速卸荷閥快速釋放，這時不論伺服放大器輸出的信號大小，在閥門彈簧力作用下，均使閥門關(guān)閉?？焖傩逗砷y當(dāng)前第66頁\共有76頁\編于星期一\5點汽輪機的保護系統(tǒng)當(dāng)前第67頁\共有76頁\編于星期一\5點十、OPC-超速保護系統(tǒng)當(dāng)前第68頁\共有76頁\編于星期一\5點系統(tǒng)故障

汽輪機組超速保護系統(tǒng)的一個重要特性是，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠快速地降負(fù)荷（即快