汽轮机调速系统

速度变动率
• 速度变动率是指汽轮机由满负荷到空负荷的转速变 化与额定转速之比,其计算公式为: • δ=(n1 - n2)/n×100% • 式中n1汽轮机空负荷时的转速, n2: 汽轮机满负荷时 的转速, n汽轮机额定转速。对速度变动率的解释如 下:汽轮机在正常运行时,当电网发生故障或汽轮发电 机出口开关跳闸使汽轮机负荷甩到零,这时汽轮机的 转速先升到一个最高值然后下降到一个稳定值,这种 现象称为"动态飞升"。转速上升的最高值由速度变动 率决定,一般应为4～5 %。若汽轮机的额定转速为 3000转/分,则动态飞升在120～150转/分之间。速度 变动率越大,转速上升越高,危险也越大。
调速系统应满足下列要求：
1、当主汽门全开时，调速系统应能维持汽轮机空 负荷运行。 2、当汽轮机由满负荷突然甩负荷时，调速系统应 能维持汽轮机的转速在危急保安器的动作转速 以下。 3、主汽门和调速汽门阀杆、错油门、调速系统连 杆上的各连接装配应没有卡涩和松动现象，当 负荷改变时，调门应平均而平稳地移动，当系 统负荷稳定时，负荷不应晃动。 4、当危急保安器动作时，应保证主汽门关闭严密。
人机接口
• 人机接口通常是指DEH系统中的工程师站和操作员站，它 是由工作站、键盘、CRT、打印机等组成。 • 运行人员通过操作员站可获取汽轮机运行的各种参数和信 息，并发出指令通过电子控制器对汽轮机进行控制。
• 工程师站是用作改变电子控制器内部参数、进行调试、软 件装载、修改、备份等。 • 显示屏幕（CRT）通常位于运行人员操作盘旁，借助CRT， 可观察到故障报警、汽机信息以及诸如温度和压力等各种 汽机参数的测量值。
速度变动率的必要性
• 机组突然甩往负荷时，汽轮机转速将迅速 上升，此时调速系统应能将汽轮机转速控 制在危急保安器动作数值以下。否则将造 成危急保安器动作，使汽轮机停机或转速 下降，增加重新并网前的操作，延长事故 处置时间甚至致使事故扩大。更危险的情 况是万一危急保安器不动作，可能引发飞 车事故。
二、DEH系统的组成部分
• 汽轮机数字电液控制系统 (Digital Electric Hydraulic control system)简称DEH。汽轮机 数字电液调节系统的主要任务就是调节汽 轮发电机组的转速、功率，使其满足电网 的要求。汽轮机控制系统的控制对象为汽 轮发电机组，它通过控制汽轮机进汽阀门 的开度来改变进汽流量，从而控制汽轮发 电机组的转速和功率。在紧急情况下其保 安系统迅速关闭进汽阀门，以保护机组的 安全。
调速系统的动作过程
Байду номын сангаас
四、危急遮断系统的构成
• 电磁阀及控制块
• 机械超速保护与手动遮断
危急遮断系统
自动停机危急遮断系统（AST） 超速保护控制系统 （OPC）
危机跳闸控制装置 （ETS）
机械超速和手动停机
AST系统的作用：
AST是汽轮机紧急停机保护,它通过四个 AST电磁阀实现.当汽轮机的某个参数达到停机值 时,AST电磁阀失电打开,泄去安全油,汽轮机各汽门 迅速关闭。四个AST电磁阀分两组,分别为一通道和 二通道,这样既可以防止误动也可以防止拒动。
危急遮断系统
• 位于前轴承座上的隔膜阀，提供了高压抗燃油系统的AST （自动停机遮断）部分和润滑油系统的机械超速和手动停 机部分之间的接口。通过泄去隔膜阀上部的润滑油压，会 使弹簧开启隔膜阀，泄去AST油而停机。润滑油和抗燃油 彼此相互不接触。 • 四个自动停机遮断电磁阀（20/AST）,正常运行时励磁关闭。 当电磁阀打开，总管泄油，导致所有蒸汽阀关闭而停机。 通过串并联布置，具有多重保护性。 • 两个超速保护控制电磁阀（20/OPC），受DEH控制器控制， 布置为并联。正常运行时失磁关闭，转速超过103%时打开， 使调节汽阀和再热调节汽阀立即关闭。
蒸汽阀执行机构
• 各个蒸汽阀的位置是由各自的执行机构来控制的。执行机 构是由一个液压油缸所组成。其开启由抗燃油压力控制， 而关闭是靠弹簧力。 • 再热主汽门的执行机构仅能控制阀门的全开或全关。依靠 关闭快速卸载阀建立油压开启。另有一个供试验用的电磁 阀，可开启快速卸载阀并使油液经节流管道泄放，从而慢 慢关下汽阀。 • 主汽阀、调节汽阀和再热调节汽阀的执行机构可以将汽阀 控制在任意的中间位置上，成比例地调节进汽量以适应需 要。执行机构上装有一个伺服阀和一个线性位移变送器 （LVDT）。
• 调速系统应满足下列要求：
1、当主汽门全开时，调速系统应能维持汽轮机空 负荷运行。 2、当汽轮机由满负荷突然甩负荷时，调速系统应 能维持汽轮机的转速在危急保安器的动作转速以 下。 3、主汽门和调速汽门阀杆、错油门、调速系统连 杆上的各连接装配应没有卡涩和松动现象，当负 荷改变时，调门应平均而平稳地移动，当系统负 荷稳定时，负荷不应晃动。 4、当危急保安器动作时，应保证主汽门关闭严密。
EH供油系统
• EH供油系统的功能是提供高压抗燃油并由它来驱 动伺服执行机构。该执行机构响应从电子控制器 来的电指令信号，以调节汽机各蒸汽阀开度。EH 油是一种三芳基磷酸脂，具有良好的抗燃性能和 流体稳定性。 • EH油经EH控制块、滤油器、逆止阀和溢流阀，进 入高压集管和蓄能器，以建立14MPa的表压力， 回油经一个方向控制阀引导流经一组冷油器。当 系统油压增加到16.4～16.8MPa表压时，则经高压 溢流阀回入油箱。
• 汽轮机数字电液控制系统DEH分为电子控制 部分和液压调节保安部分。电子控制主要 由分布式控制系统 DCS及DEH专用模件组成， 它完成信号的采集、综合计算、逻辑处理、 人机接口等方面的任务。液压调节保安部 分主要由电液转换器、电磁阀、油动机、 配汽机构等组成，它将电气控制信号转换 为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进 汽阀门的开度。
（2）自动停机危急遮断（AST）电磁阀
• AST:Automatic Shift Trip,自动危急遮断。 • 四个电磁阀串并联布置 • 两个阀并联组成一个通道， AST-1 通道一和通道二串联。 • 通道中任何一个电磁阀打 开，该通道泄放。 AST-3 • 必须两个通道同时处于泄 放状态，AST油路的油才会泄放。
（1）感受元件：在发电机电热负荷变化时，感受到汽轮机的转速变 化或抽汽压力变化，并将此变化转变成其他物理量变化。 （2）传动放大机构：当汽轮机的转速发生变化时，调速器或调压器 发出的位移和油压的变化信号值是很小的，而大容量机组中，调 速汽门的自重及其受到的蒸汽作用力却比较大，因而用此信号直 接操纵调速汽门是不可能的，需将信号加以放大后，再去控制调 速汽门，这个任务则由传动放大机构来完成。 （3）配汽机构：配汽机构包括传动装置和调速汽门，其作用是接受 传动放大机构放大后的信号，使调节汽门开度变化，调节汽轮机 的进汽量。 （4）反馈装置：在调节过程中，当油动机活塞因错油门滑阀动作而 动作时，又通过一定的装置反过来影响错油门滑阀的动作，使错 油门滑阀回到中间位置。这种油动机对错油门的反作用称为反馈。 反馈是调节系统不可缺少的环节之一，因为只有反馈才能使调节 过程较快的稳定下来，不致在调节过程中产生振荡，从而使调节 系统具有很大的稳定性。
OPC电磁阀( 两只)
AST电磁阀( 四只)
单向阀（逆止阀，两只）
（1）超速保护（OPC）电磁阀
S
OPC
• 两个电磁阀并联布置， 一路拒动，另一路仍可动作
S
•正常：关闭状态 － 当n＞103%n0时 ，励磁打开， OPC油管泄放，相应的快速 卸荷阀开启，使GV、IV关闭。 － 当n＜103% n0时，DEH控制器的OPC控制又使电磁 阀关闭，GV、IV重新开启。
汽轮机调速系统
目 录
• 一、汽轮机调速系统简介 • 二、DEH系统的组成部分 • 三、调速系统 • 四、危急遮断系统
一、汽轮机调速系统简介
• 调速系统发展经历了三个阶段，早期的机 械调节系统，中期的液压调速系统，现在 的电液调节系统也就是DEH。用于汽轮发电 机组的DEH数字电液控制系统综合固态电子 学和高压液压系统的优点，用来控制汽轮 机的蒸汽流量。
（4）单向阀
AST
OPC
OPC
• 安装在AST和OPC之间 • 当OPC油路泄压时，维持AST的油压，主汽门全开， GV、IV关闭。 • AST电磁阀动作，则OPC油压也下跌，关闭所有阀门。
AST与OPC动作关系
• EH 油泵出来的油经过每个油动机内部的一个 节流孔和一个逆止阀后来到 AST 母管（OPC 油 是经过调门油动机出来到 OPC 母管， AST 油是 经过主汽门油动机出来到 AST 母管，而且 OPC 母管到 AST 母管是有单向阀的，也就是说 OPC 这路能到 AST，但是 AST 这路不能到 OPC，所 以当 OPC 电磁阀动作，OPC 油卸压后调门关闭 而主汽门不动作。但是如果 AST 电磁阀动作， AST油卸压后，由于 OPC 的压力比 AST 高，所 以 OPC 也通过单向阀流到 AST 管路而同时卸压， 这时调门和主汽门同时关闭 。
• DEH控制系统是汽轮机的重要系统，可以说 是汽轮机的神经中枢系统，该控制系统由 下列五个主要部分组成： • 电子控制器、人机接口、蒸汽阀伺服执行 机构、EH供油系统、危急遮断系统
DEH电子控制器
• DEH电子控制器是将转速或负荷的给定值和 汽轮机各反馈信号进行基本运算，并发出 控制蒸汽阀门执行机构的输出信号。该控 制器硬件由数字计算机和一套装于框架上 的各种电路卡件、电源以及连接线的端子 排等组成。
调速系统的基本任务：
• （1） 汽轮机独立运行，当工况发生变化时 调节汽轮机的进汽量，使之转速保持在规 定范围内； • （2） 汽轮机并入电网运行，当电网周波变 化时，调整汽轮机负荷，使之保持在规定 范围内； • （3） 对于带调节抽汽的汽轮机来说，当汽 轮机工况发生变化时，调整抽汽压力在规 定范围内。
• 调节系统迟缓率过大造成对汽轮机运行的影 响有： • （1）在汽轮机空负荷时；由于调节系统迟 缓率过大，将引起汽轮机的转速不稳定，从 而使并列困难。 • （2）汽轮机并网后，由于迟缓率过大，将 会引起负荷的摆动。 • （3）当机组负荷骤然甩至零时，因迟缓率 过大、使调节汽门不能立即关闭，造成转速 突升，致使危急保安器动作。如危急保安器 有故障不动作，那就会造成超速飞车的恶性 事故。
AST-2
AST-4
• 不会因某个电磁阀拒动而妨碍AST油路的泄压，若有一只 电磁阀误动作，不会使AST油泄压。
（3）电磁阀的工作原理
S • 两级阀
- 第一级阀：电磁铁控 制 ETS 正常时带电关闭 - 第二级阀：油压控制， 安全油卸载阀 - 当参数超限时，ETS使电磁铁失电， 一级阀开启，二级阀左移，保安油泄压。 EH AST
OPC系统的作用：
OPC是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC 电磁阀实现.当汽轮机转速达到103%(即3090rpm)或 甩负荷时,OPC电磁阀打开,OPC动作,关闭高中压调门 和各抽汽逆止门。
（一）、
电磁阀及控制块
1、危急遮断控制块
2、空气引导阀
3、跳闸试验块组件
1、危急遮断控制块
危 急 遮 断 控 制 块
• 高压蓄能器：高压蓄能器防止油压的瞬时波动，当供油总 管油压下降时，高压蓄能器释放压力，维持系统压力。 • 低压蓄能器：低压蓄能器装在回油管路上，它作为一个缓 冲器，在负荷快速卸去时，吸收回油系统的消除排油压力 波动。 • 有压回油：机组运行中油动机正常调整的泄油以及机组跳 闸后油动机的泄油。 • 无压回油：保护动作后的危急遮断安全油，要求不能形成 压力，一路包括AST，OPC油通过电磁阀，另一路是通过隔 膜阀。 • AST油压：危急遮断油压，AST电磁阀组动作泄掉的油压。 • OPC油压：快速关闭调门和逆止门，防止甩负荷或其他原 因造成汽轮机超速。 • ASP油压:ASP油压一般为监视油压，是AST油压的一般左右， 用来监视AST电磁阀的好坏，或者做机组跳闸通道试验时 使用。
三、调速系统
• • • • • 调速系统的组成 调速系统的作用 调速系统的任务 调速系统的要求 调速系统的动作过程
调速系统最基本的组成部分包括：
• • • • （1）感受元件：调速器（或调压器） （2）传动放大机构：错油门，油动机 （3）配汽机构：调速汽门及传动装置 （4）反馈装置
调速系统最基本组成部分的作用
调速系统的迟缓率 • 汽轮机调速系统的迟缓率是指在调速 系统中由于各部件的摩擦、卡涩、不 灵活以及连杆等结合处的间隙、错油 门的重叠度等因素造成的动作迟缓程 度。机械液压型调速器最好的迟缓率 ε= 0.3～0.4 %。采用电液压式数字型调 速器灵敏度很高,迟缓率(人工死区)可 以调节到接近于零。
迟缓率过大的影响