汽轮机调节保安系统系统(1)

什么是调速系统
在外界负荷变化时,机组的转速将发生较大的变化, 进而引起电力系统的频率大幅度波动,不能满足优良供电 品质的要求,为此,在汽轮机上必须设置调节系统,以保证 汽轮发电机组根据用户要求，供给所需电力，并保证电 网频率稳定在一定范围之内。
这样,在电力系统负荷增大,频率下降时,汽轮机的调 节系统能根据转速偏差的大小改变调节汽阀的开度,调节 汽轮机的进汽流量,改变发电机的有功功率输出,由于是 以机组转速为调节对象,故也称之为调速系统。
汽轮机调节保安系统
制作：王亚天 2013年7月
• 一、汽轮机调节系统的任务。 • 二、调速系统的基本原理。 • 三、本厂汽轮机调速系统。 • 四、抽汽压力控制。 • 五、ETS保护系统工作原理。
一．汽轮机调节系统的任务
汽轮机是发电厂的原动机,驱动发电机旋转产生电能 ,向电力系统输送符合数量和品质要求的电力。电能不 能大量储存，发电机发出的电力必须随时满足用户要求 ，即数量、质量要同时满足用户要求。
（1）数量要求：用户对发电量的要求。这就是要求电负 荷根据用户要求来调整，以满足用户要求。
（2）供电质量要求：供电质量就是指频率和电压。其中Baidu Nhomakorabea发电机的端电压主要决定于无功功率,而无功功率又决 定于发电机的励磁,由发电机的励磁系统调节。电网频 率主要决定于有功功率,即决定于原动机的驱动功率,它 直接取决于汽轮机的转速。转速高则频率高，转速低则 频率低。
当外界负荷N增加时，机组转速n下降，调速系统各 部套调节过程相同，而动作方向相反。
图中所示的由调节器直接控制调节汽阀开度的系统 没有实际意义，因为在调节汽阀阀体上作用有很大的蒸 汽力，调速器的驱动力很难开启调节汽阀并保持其开度, 在实际中主要采用液压执行机构。
当外界负荷减小，引起机组转速上升时，调速器滑环 A向上移动，B点带动错油门滑阀上移，滑阀凸肩偏离遮 断油口的居中位置，上凸肩开启油动机活塞上腔室的进 油油口，来自油泵的压力油经该油口进入油动机活塞的 上腔室，上腔室中液压油的压力升高，同时错油门滑阀 下凸肩接通油动机活塞下腔室的回油口，下腔室中液压 油压力下降，在活塞上、下两侧油压差的作用下，推动 油动机活塞向下移动，关小调节汽阀的开度，减少汽轮 机的进汽量。
油动机活塞下移，带动杠杆绕A点旋转，使错油门滑 阀下移，对应油动机活塞上、下腔室油口的开度变小，
降低了油动机活塞的运动速度，随着油动机活塞的下移 ，错油门的油口进一步减小，直到回复到油口被完全遮 断的居中位置，调节过程结束。
油动机活塞的运动由错油门滑阀偏离居中位置引起 的，而油动机活塞运动通过杠杆反作用于错油门滑阀， 减小错油门滑阀的偏移量，这种作用称为反馈。
三．我厂汽轮机的调速系统
DEH-NTK汽轮机数字电液控制系统，由数字控制部分 和EH液压执行机构组成。能实现升速（手动或自动）， 配合电气并网，电负荷控制，抽汽热负荷控制，并与DCS 通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等。
振动大、差胀大等危及机组安全的故障，因此除要求调 节系统快速响应和动作外,还需设置保护系统.在危急工 况下,保护系统快速动作,使主汽门和调速汽门快速关闭, 切断汽轮机的进汽,保证机组快速停机。
调速系统应符合的条件
汽轮机调速系统性能应符合下述要求： 1、当汽温、汽压、真空正常和自动主气门完全开启时 调速系统应能维持汽轮机的空负荷运行。 2、当汽轮机瞬间自额定负荷甩至零时，调节系统应能维持
汽轮机调节系统原理性框图
根据转速感受和中间传动放大器的结构不同,汽轮机 调节系统可分为机械液压调节、数字电液调节两种形式 。
机械液压调节系统正逐步从汽轮机控制领域退出， 故此处不作介绍。
电液调节系统的检测，运算采用电子元件，驱动调 节汽阀为液压伺服执行机构，电子与液压控制的接口部 件为电液转换器，或称电液伺服阀，汽轮机的转速和功 率由传感器或变送器转变为电信号，经电子线路放大、 运算，产生液压伺服机构的控制信号，输到PID调节回路 ，然后经功率放大作用于电液转换器，产生控制油动机 行程的液压信号。汽轮机的数字电液调节系统已广泛应 用于发电厂汽轮机中。
汽轮机空转转速不超过危急保安器的动作转速。 3、调速系统带负荷应稳定，控制负荷波动应小±0.6MW。 4、危急保安器动作后，应保证自动主汽门、调速汽门及抽
汽逆止门应迅速关闭并关闭严密。 5、调节系统速度变动率应满足要求（一般在4%~6%），迟
缓率越小越好，一般应在0.5%以下。
二．调速系统的基本原理
简单的汽轮机调速系统示意图
当外界负荷N减少，机组转速n升高，离心式调速器的 飞锤因离心力增大而向外扩张，带动滑环A上移，杠杆 ABC以C点为支点带动滑阀B点上移，高压油Po通过滑阀油 口进入油动机上油室，油动机下油室与排油Pn相通，活 塞下移，关小调节阀5，减小进汽量，机组功率减小,与 外界负荷建立起新的平衡。同时，杠杆以A点为支点带动 滑阀B点下移，滑阀回中，切断窗口，高压油停止流动。 调速系统达到新的平衡状态。
电厂自身安全的需要
汽轮机是高温、高压、高速旋转机械，转子的惯性 相对于汽轮机的驱动力矩很小。机组运行中一旦从电力 系统中解列甩去全部负荷，汽轮机巨大的驱动力矩作用 在转子上，使转速快速飞升，转子、叶轮、叶片等承受 很大的离心力，而且离心力与转速的平方成正比，转速 增加，离心力将迅速增加。当转速超过一定限度时就会 使部件破坏。如不及时可靠的切除汽轮机的蒸汽供给， 就会使转速超过安全许可的极限转速，造成毁机的恶性 事故。此外在机组运行中还存在真空低、润滑油压低、
错油门、油动机、杠杆组成一个以调速器滑阀位移 为输入量，具有负反馈的闭环调节回路，油动机活塞在 任意稳定状态下，错油门滑阀总是处于中间遮断位置， 将此具有负反馈的闭环调节系统称为液压伺服执行机构 。
汽轮机调速系统由转速感受机构、传动放大机构、
配汽机构和反馈机构四部分构成。其中转速感受机构是 将转子的转速信号转变为一次控制信号；传动放大机构 则对一次控制信号作功率放大，并按调节目的作控制运 算，产生油动机的控制信号；配汽机构是将油动机的行 程转变为各调节汽门的开度，通过配汽机构的非线性传 递特性，汽轮机的进汽量与油动机行程间校正到近似线 性关系。