6汽轮机控制系统

0
A N
主蒸汽压力 高压旁路压 力设定值
压力跟踪 高压旁路自动
&
T1 Y △P A ∑
－ △ K ∫
＋
手动 N Ymin A Y 最小阀位控制 T2 N A 0% ＞ N 高压旁路快关 T3 N 高压旁路快开 T4 Y A 100% Y A 0% A T
高旁减压阀开度指令
图16－4 高旁旁路压力控制 －
高压旁路控制系统的运行方式有“启动” 高压旁路控制系统的运行方式有“启动” 方式、 压力控制”方式、 压力跟踪” 方式、“压力控制”方式、“压力跟踪” 方式和“快速开关”方式等4种 方式和“快速开关”方式等 种。 启动方式: 最小阀位控制、 启动方式 最小阀位控制、最小压力控制 升压控制。 升压控制。
三、旁路控制系统
1、控制任务 、 旁路控制系统的控制任务可分为以下两部分： 旁路控制系统的控制任务可分为以下两部分： 1、机组起停过程中的控制任务 、 （1）保证主蒸汽压力按起动曲线变化； ）保证主蒸汽压力按起动曲线变化； （2）保证高旁后蒸汽温度在再热器安全运行所允许的温 ） 度范围内； 度范围内； （3）保证再热蒸汽压力在与机组出力相适应的数值上； ）保证再热蒸汽压力在与机组出力相适应的数值上； （4）保证低压旁路后蒸汽温度在凝结器安全运行所允许 ） 的范围内。 的范围内。 2、正常运行时的保护 、 在正常运行时的保护包括：当蒸汽压力过高危及安全时， 在正常运行时的保护包括：当蒸汽压力过高危及安全时， 进行超压保护；汽轮机急甩负荷时的工质回收； 进行超压保护；汽轮机急甩负荷时的工质回收；保护凝结 保护再热器。 器；保护再热器。
满足下列任一条件， 满足下列任一条件，高压旁路减压阀快速 关闭，并且自动切手动： 关闭，并且自动切手动： 1）高压旁路阀后温度太高； ）高压旁路阀后温度太高； 2）凝汽器真空低； ）凝汽器真空低； 3）低压旁路阀故障； ）低压旁路阀故障； 4）汽机 超速。 ）汽机110%超速。 超速
高压旁路温度控制系统
再热机组的旁路系统型式主要有一级大旁 二级串联旁路系统、三级旁路（ 路、二级串联旁路系统、三级旁路（高压 旁路串联低压旁路，再并联大旁路）。 ）。目 旁路串联低压旁路，再并联大旁路）。目 前，大型单元机组多采用高低压二级串联 的旁路系统。 的旁路系统。
高旁减压阀
高压减温水
高 压 旁 路 系 统
发电机 高 压 缸 中 压 缸
低旁喷水阀开度 (b)
2 600MW机组旁路控制系统 机组旁路控制系统
以往的旁路控制系统均采用专用的电子控 制装置进行旁路控制，但这一情况在 600MW机组上有所改变， 一些机组已开始 机组上有所改变， 机组上有所改变 采用DCS实现旁路控制功能 实现旁路控制功能。 采用 实现旁路控制功能
一、高压旁路控制系统
高压旁路控制系统主要由高压旁路压力控 制系统、 制系统 、 高压旁路温度控制系统和喷水隔 离阀控制系统三部分组成。 离阀控制系统三部分组成。
高压旁路压力控制系统
1、高压旁路系统的启动方式和运行方式 、 • 1）冷态启动。按下“启动”键，若pT < pmin（最 ）冷态启动。按下“启动” 小主蒸汽压力设定值），即进入冷态启动方式。 ），即进入冷态启动方式 小主蒸汽压力设定值），即进入冷态启动方式。 • 2）热态启动。按下“启动”键，若pmin < pT < ）热态启动。按下“启动” psync（汽轮机冲转压力），即进入热态启动方式。 汽轮机冲转压力），即进入热态启动方式。 ），即进入热态启动方式 • 3）重启动。按下“启动”键，若pT > psync，即 ）重启动。按下“启动” 进入重启动方式。 进入重启动方式。这种方式适用于汽轮机短时间 停机，而锅炉仍维持一定压力时的重新启动。 停机，而锅炉仍维持一定压力时的重新启动。
1、低压旁路压力控制系统 、
压力设定值 中压安全门动作设定值
pmax pmin
△p
0
p1
低压旁路压力控制系统
汽轮机调节级压力 f(x) N 汽轮机未冲转 N 低旁两侧 减压阀均关 A T2 ∑1 T1 Y A pmax Y pmin A
高旁喷水阀开度 (b)
低压旁路控制系统主要由低压旁路压力控 制系统和低压旁路温度控制系统组成。 制系统和低压旁路温度控制系统组成。
调速级压力 再热蒸汽压力 低旁出口温度
函数 运算模块
低旁汽压 力调节器
设定值
低旁汽温 调节器
低旁流量
乘法器
低旁减压阀开度 (a) 图16-3 低压旁路控制原则性方案 -
2）最小压力控制：这时主蒸汽压力的设定值 最小压力控制： 最小压力控制 为最小压力设定值p 随着锅炉的燃烧， 为最小压力设定值 min，随着锅炉的燃烧， 主蒸汽压力会上升， 主蒸汽压力会上升，为了维持主蒸汽压力 等于最小压力设定值p 等于最小压力设定值 min，减压阀门开度逐 渐开大，直至预先设定的开度Y 渐开大，直至预先设定的开度 m（由锅炉 启动期间所期望的蒸汽流量确定）。 ）。这一 启动期间所期望的蒸汽流量确定）。这一 阶段属于定压运行。 阶段属于定压运行。
主蒸汽温度
主蒸汽压力 A N 高压旁路关闭 × A A ∑1 × T1 Y △ K ∫ A 再热器入口温度
∑2 手动 N A T
N 高压旁路阀门关闭或 高旁快关 T2 N 高压旁路快开 T3 Y A 100% Y A 0%
高旁减温水控制阀指令
图16－7 高旁减温控制系统 －
二、低压旁路控制系统
低压旁路控制系统由低压旁路压力控制系 统 、 低压旁路温度控制系统和喷水隔离阀 控制系统三部分组成。 控制系统三部分组成。
低压缸
～
喷水隔离阀 喷水调节阀
过 热 器
再 热 器
低压旁路系统
低旁减压阀
低压减温水 锅炉
喷水调节阀
凝汽器
低旁减压阀
压 图16－1 高低压串级旁路系统 －
旁路系统作用： 二 、旁路系统作用： （1）加快启动速度、减小启动时间。 加快启动速度、 加快启动速度 减小启动时间。 （2）机组启动、停止和甩负荷时，可以回 ）机组启动、停止和甩负荷时， 收工质，减少对空排放，提高运行的经济 收工质，减少对空排放， 性。 （3）正常运行时，起超压保护作用。 ）正常运行时，起超压保护作用。 （4）机组启动、停止和甩负荷时，保护再热 ）机组启动、停止和甩负荷时， 器。 （5）当汽轮发电机组或电网短时故障时，旁 ）当汽轮发电机组或电网短时故障时， 路系统的存在可使锅炉处于独立运行状态， 路系统的存在可使锅炉处于独立运行状态， 从而使单元机组转入停机不停炉运行方式 或带厂用电运行。 或带厂用电运行。
＜ N 重启动 T7 Y ∨≯
闭锁增
＜ N 关闭 T8 ＞ ＜ A A ∨≯ Y
闭锁增
pmin pmax
高压旁路压力设定值 图16－5 高压旁路压力设定值形成回路 －
1）最小阀位控制：这时主蒸汽压力的设定值 最小阀位控制： 最小阀位控制 为最小压力设定值p 由于刚启动， 为最小压力设定值 min，由于刚启动，虽然 主蒸汽压力低于最小压力设定值p 主蒸汽压力低于最小压力设定值 min，但由 于切换器T2接 端 于切换器 接Y端，故使得减压阀开度为最 小阀位开度Y 小阀位开度 min。以保证锅炉启动时蒸汽能 进入过热器和再热器， 进入过热器和再热器，此后随着主蒸汽压 力上升，减压阀保持最小开度， 力上升，减压阀保持最小开度，直到主蒸 汽压力上升到p 这一阶段属于滑压运行。 汽压力上升到 min。这一阶段属于滑压运行。
汽轮机控制
第一节 汽轮机控制系统
一 系统构成
DEH系统构成 （Digital Electric-Hydraulic Control System)
第二节 汽轮机旁路控制系统
1 旁路系统及控制方案
一、旁路系统 旁路系统
旁路系统是为汽轮机提供的一条旁路通 它是由蒸汽管路及减温减压装置组成。 道，它是由蒸汽管路及减温减压装置组成。 其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机 而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或直 接引入凝汽器， 接引入凝汽器，这样可平衡锅炉的产汽量 和汽轮机的耗汽量， 和汽轮机的耗汽量，稳定锅炉和汽轮机的 运行。 运行。
最小阀位控制 最小压力 控制 压力/ 负荷 升压控制 压力控制 压力跟踪
主蒸汽压力
蒸汽流量 汽轮机负荷 时间 0 psync 压 力 设 定 值
pmin
0时间Biblioteka 阀位 Ym Ymin 时间 0 图16－6 － 高压旁路控制系统的冷态启动曲线
• 为防止锅炉超压或减少安全门动作，旁路 为防止锅炉超压或减少安全门动作， 系统设计了高压旁路快开功能， 系统设计了高压旁路快开功能，发生下列 情况之一，高压旁路减压阀快速开启， 情况之一，高压旁路减压阀快速开启，并 投自动方式： 投自动方式： 1）汽轮机跳闸； ）汽轮机跳闸； 2）发电机断路器跳开； ）发电机断路器跳开； 3）锅炉主燃料跳闸； ）锅炉主燃料跳闸； 4）主汽压太高； ）主汽压太高； 5）压力变化率大于设定值； ）压力变化率大于设定值； 6）接收到甩负荷信号 ）接收到甩负荷信号。
主蒸汽压力设定 运算模块（ 运算模块 （ 含 ： 运行方式、 运行方式 、 阀位 反馈 、 最大最小 阀位限制等信号， 阀位限制等信号 ， 以及速率限制 、 比例运算等） 比例运算等）
高旁主蒸汽 压力调节器
设定值
高旁后汽温 调节器
高旁流量
乘法器
高旁减压阀开度 (a) 图16-2 高压旁路控制原则性方案 -
N 压力控制 最小压力控制 最小阀位控制 ≥1 T1 N T2 N 升压控制 压力跟踪 重启动 关闭 ≥1 T3 Y Y Y A A psync Ym pmin － △ K ∫ 减压阀开度Y 减压阀开度 + PID
Y
T4
f(x)
主蒸汽压力
∨≯ N 最小压力控制 T5 Y
∨≯
闭锁减 ＞ N 升压控制 T6 ∨≯ Y
3）升压控制：随着锅炉的燃烧，主蒸汽压力 ）升压控制：随着锅炉的燃烧， 会上升，减压阀开度Y会开增大 会开增大， 会上升，减压阀开度 会开增大，当Y大于 大于 设定开度Y 调节器PID的输出增加， 的输出增加， 设定开度 m时，调节器 的输出增加 这样主蒸汽压力的设定值增加， 这样主蒸汽压力的设定值增加，于是减压 阀开度Y将减小 一直减小到Y＝ 将减小， 阀开度 将减小，一直减小到 ＝Ym。主 。 蒸汽压力的设定值增加的速率将受到中切 换器T6的 端速率限制器的限制 端速率限制器的限制。 换器 的Y端速率限制器的限制。随着锅炉 燃烧率的继续增加， 燃烧率的继续增加，主汽压力上升至汽轮 机冲转压力psync，这一阶段属于滑压运行。 机冲转压力 这一阶段属于滑压运行。
2、旁路控制系统方案 、
高低压二级串联的旁路系统来说， 高低压二级串联的旁路系统来说，旁路 控制系统主要由高压旁路控制系统和低压 旁路控制系统构成。 旁路控制系统构成。
高压旁路控制系统主要由高压旁路压力 控制系统和高压旁路温度控制系统组成。 控制系统和高压旁路温度控制系统组成。
主蒸汽压力 高旁出口温度
4）压力控制：这时主蒸汽压力的设定值为冲 压力控制： 压力控制 转压力psync，控制系统将维持主蒸汽压力 转压力 pT = psync，汽轮机开始冲转升速。 汽轮机开始冲转升速。
• 5）压力跟踪：当锅炉产生的蒸汽量全部进入汽轮 压力跟踪： 压力跟踪 高旁阀完全关闭时， 机，高旁阀完全关闭时，旁路系统进入压力跟踪 方式。在该方式下， 方式。在该方式下，高旁主蒸汽压力设定值跟踪 主蒸汽压力p 信号经切换器T1后 主蒸汽压力 T，压力偏差△p信号经切换器 后 信号经切换器 与主蒸汽压力p 相加（ 与主蒸汽压力 T相加（ps =pT +△p），构成高旁 ） 主蒸汽压力设定值，这样设定值p 主蒸汽压力设定值，这样设定值 s始终大于主蒸 汽压力p 于是压力控制器的输入始终为负偏差， 汽压力 T，于是压力控制器的输入始终为负偏差， 以保证旁路在机组正常运行时能可靠地关闭。 以保证旁路在机组正常运行时能可靠地关闭。这 一阶段属于滑压运行。 一阶段属于滑压运行。跟踪方式是旁路关闭后的 正常运行方式。 正常运行方式。 如果主蒸汽压力超过设定值一定值时， 如果主蒸汽压力超过设定值一定值时，减压阀 立即开启，直到主蒸汽压力实际值小于设定值时， 立即开启，直到主蒸汽压力实际值小于设定值时， 高压旁路阀再次进入关闭状态。 高压旁路阀再次进入关闭状态。