杭汽轮机调速系统的特点及调整

汽轮机调速系统的特点及调整

摘要：介绍了杭州汽轮机厂引进德国西门子技术生产的抽汽凝汽式汽轮机，该机采用日本西仪－横河电机公司提供的µXL分散控制系统。该机调速系统多采用模块方式，将各电磁阀、电液转换器、试验装置等集于一体，系统简单明了。同时速关油、启动油、二次油等油管路上大量采用节流孔板、可调式节流阀等使系统减少震荡，更趋于稳定。消除了以往小汽轮机调速系统存在的调速机构卡涩、迟缓率高、变动负荷时波动大、停降负荷不及时、油系统泄漏等问题。

我公司1＃汽轮机是杭州汽轮机厂引进德国西门子技术生产的，它的调速系统与国产机组的调速系统有很大不同，现简述如下，以利于互相促进、借鉴。

一、调节和控制系统概述

◆调节系统供油

调节系统为液压系统，系统供油由主油泵提供，该油泵由汽轮机主轴直接驱动，另备有辅助油泵供启动、停机和故障状态时使用。

◆转速调节系统

转速调节系统是汽轮机调节系统的基本环节，该系统主要有SRⅣ型调节器、转速发送器、油动机和调节汽阀、调节隔板组成。调节器主要部件是：压力变送器、给定值调节器、传动机构及放大器。

◆转速发送器

转速发送器由汽轮机主轴驱动，它产生一个与汽轮机转速平方成正比例的一次油压，该油压不受供油变化波动的影响，一次油输给压力变送器。

◆压力变送器

压力变送器将一次油压转换成比例力，在比例杠杆上，比例力与给定值弹簧力是平衡的，如果平衡破坏就立即引起比例杠杆位置变化，同时带动放大器随活塞位移改变。

◆放大器

放大器随动活塞位移改变引起二次油压变化，放大器有两个通道的二次油输出，通过油动机作用，一个操纵高压调节汽阀，另一个操纵低压调节隔板，放大器供油是压力油经过高精度滤油器单独提供的。

◆油动机

油动机通过杠杆来操纵汽轮机高压调节阀和低压调节隔板，放大器来的二次油经单向节流阀进入油动机，机械反馈系统保证了二次油压和阀升程之间的线性关系。

◆转速调节系统的功能

汽轮机转速升高直接导致了一次油压升高，比例杠杆根据一次油压升高量向上相应移动，这种移动在放大器输出端引起二次油压下降，高压调节汽阀和低压调节隔板因二次油压下降而关小，由此汽轮机转速下降，并达到新的平衡状态。汽轮机转速降低时，调节过程则相反。

◆启动系统

启动系统由启动装置和速关阀组成，它和转速调节系统紧密连接，启动装置借助速关油开高

速关阀。同时它也限制放大器输出，以保证任何情况下，在速关阀开启过程中调节汽阀不得开启。

◆抽汽压力调节系统

抽汽压力调节器隶属于汽轮机调节系统，电动压力调节器（PC）按抽汽量要求输出相应电信号给电动执行机构，执行机构的行程输出与信号压力成正比例，通过放大器杠杆作用，在电信号变化时，导致两路二次油压按相反方向变化，这时高压调节汽阀和低压调节隔板开度按规定比例反方向改变，在抽汽量增加时，高压阀开大低压隔板关小，以保证抽汽量变化时，汽轮机功率基本保持不变。同样，在抽汽量减小时，过程则相反。

上述调节过程也可以用手操作来完成。

◆保护装置

保护装置是调节油系统中的另一重要组成部分。危急遮断油门是和危急遮断器及轴向位移遮断器－汽轮机转子上的凸肩组合在一起。危急遮断油门与用于遥控快速关闭的电磁阀之间用油路相连。另一电磁阀用于甩负荷不停机保护。它与液压给定值继动器相匹配，当抽汽调节器投入运行而汽轮机甩负荷时，发电机与电网解列信号触以电磁阀动作，从而控制液压给定值继动器动作，最终使汽轮机在空负荷工况运转。

速关油路中的下列装置也属于保护装置：

……速关阀

……抽汽速关阀和操纵座

速关阀、抽汽速关阀和调节阀的开启都是靠速关油起作用，一旦速关油降低到一定数值以下时，这些阀门立即关闭。

……压力控制器，调节弹簧使速关油高于0。35MPa时，接通去放大器的高压油，低于0。35MPa 时，切断去放大器的高压油。

二、调节隔板

◆功能

通过开启和遮断调节隔板中转动环与隔板体之间的窗口开度，可以控制进入低压缸蒸汽流量，在此保持抽汽量改变时抽汽压力不变。窗口全部遮断时抽汽量达到最大值。

◆工作方式

汽轮机停机时，旋转隔板窗口处于全关位置。投入运行时，调速器发出的控制脉冲使油动机操纵杠杆将隔板窗口分组开启，蒸汽流入低压缸。蒸汽流量大小按功率要求由调速器控制。当抽汽投运后，旋转隔板窗口开度也受调压器控制，抽汽量增大，旋转隔板窗口开度减小，反之开度增大。

低压缸冷却汽流是通过平衡环与转动环之间的环形间隙进入低压缸的。

三、启动装置

◆作用

利用启动装置可开启速关阀启动汽轮机，它是汽轮机从启动到调速器投入工作之前这段过程

中的操作单元。

◆作用原理：启动

松开锁紧手柄顺时针方向旋转启动调节器，这时连杆克服弹簧力向下移动，当连杆的凸肩与滑阀接触后。滑阀随同弹簧亦一起下移，同时通过比例杠杆使调速器处于“调节汽阀关闭”的状态。

在上述情况下，由E1接口引入的速关油通过接口F作为启动油通到速关阀活塞前，把活塞压向活塞盘。

当接着逆时针旋转启动调节器时，由于各弹簧的作用，连杆、滑阀向上移动，使E1与通向速关阀活塞盘后的速关油油口接通，随着滑阀的继续上移，活塞盘后油压升高，同时E1与F之间的通路面积减少进而启动油与回油接通，于是在活塞盘和活塞两侧油压差作用下，速关阀便逐渐开启。

节流螺钉可调节启动油经回油口的回油量，也就是可调整速关阀的开启速度和时间。

在速关阀开启后，由于连杆及与其相连的比例杠杆继续上移，使调速器处于“调节汽阀开启”的状态，这时二次油压已建立，调节汽阀开启，继续操作启动调节器使汽轮机升速直至调速器动作。

四、油动机

◆作用

油动机将由调速器输入的二次油信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节汽阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应。

油动机的错油门从二次油路中得到信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。

◆结构

油动机主要由错油门、连接体、油缸和反馈系统组成。

双作用油动机由油缸体、活塞、活塞杆及密封件组成，活塞杆上装有反馈导板及与调节汽阀杠杆相接的关节轴承。

断流式错油门的滑阀和套筒装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘，转动盘与弹簧座之间装有推力球轴承，弹簧的作用力取决与调节螺栓杠杆的位置◆作用原理

二次油压的变化使错油门滑阀产生上下运动。当二次油压升高时，滑阀上移，由接口通入的压力油进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节汽阀杠杆系统使调阀开度增大。与此同时，反馈导板、弯角杠杆将活塞的运动传递给杠杆，杠杆便产生与滑阀反向的运动使反馈弹簧力增加，于是错油门滑阀返回到中间位置。

通过活塞杆上调节螺栓调整反馈导板的斜度可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系。

反馈系统的作用是使油动机的动作过程稳定，它通过弯角杠杆、杠杆、活塞杆及错油门滑阀构成反馈环节。弯角杠杆一端的滚针轴承顶在反馈导板上，另一端和受弹簧作用的杠杆、调节螺栓连接。