汽轮机控制系统简介2.22

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开关型油动机工作原理
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AST/OPC电磁阀
自动停机遮断油AST 高压安全油，接受ETS指令，控制高压主汽门 /再热主汽门油动机 带电工作，失电停机 ，四只电磁阀，串并联 布置 超速保护控制油OPC 103%超速保护，接受DEH指令，控制高压 调门/再热调门油动机。两只电磁阀，冗余配置。
全开，完成主汽门-调门阀切换。

高调门开启控制机组至3000r/min，并网带负荷。
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高中压联合启动
启动时高中压调门同时控制汽轮机转速，高旁控制主蒸 汽压力，低旁控制再热汽压力。高排逆止门关闭，高压缸排 汽通过高排通风阀进凝汽器。在机组并网后，通风阀关闭，

nmax nmin no
100100
p
转速不等率是衡量调节系统 品质的一个重要指标，它反应了 汽轮机由于负荷变化所引起转速 变化的大小：转速不等越大，反 映在静态特性上越陡；反之静态 特性曲线越平。
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一次调频
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高压缸启动
启动时，旁路切除，高压缸冲转，中调门全开。主蒸 汽从高调门进入高压缸，做功后经高排逆止门进入再热汽 加热，再进入中低压缸做功。
暖机时间较长，汽水损失较大。因启动初期不进汽，
冷段逆止门未打开的情况下，有摩擦鼓风损失，造成高压
转子加温，高差增加，控制不好对启动不利。
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发展过程
• 第一阶段 机械液压调节 • 第二阶段：60年代 模拟电调 • 第三阶段：80年代 引进西屋技术，数字电液调节 • 第四阶段：2005年 引进西门子技术
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自动停机2
压力油 回油 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂自控中心 Shanghai Turbine Plant
AST/OPC电磁阀块
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机械超速保护
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Shanghai Turbine PlaBaidu Nhomakorabeat
DEH系统
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DEH组成
DEH是汽轮机控制系统的核心，由控 制柜(包含分散控制单元DPU、通讯模件、 I/O模件、阀位控制模件、电源模件等)、人 机接口（操作员站、工程师站）及网络系 统等组成，完成对现场信号的采集，接受 运行人员的指令，通过相应的控制回路运 算、逻辑功能运算，将控制指令送到相关 设备。
汽轮机辅助系统
• • • • • • • • 润滑油系统 疏水系统 轴封系统 抽汽系统 盘车系统 低压缸喷水 高排逆止门 高排通风阀
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汽轮机分类
按汽轮机的热力特性分
凝汽式汽轮机、调整抽汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽背式汽轮 机、及中间再热式汽轮机
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迟缓率

△n
n no
100100
由于调节部套间的间隙、摩擦力等原因引 起的机组在加减转速和负荷时存在不灵敏区， 不灵敏区的转速差和额定转速之比为调节系统 的迟缓率。迟缓率对汽轮机的正常运行是十分 不利的，因为它延长了汽轮机从负荷发生变化 到调节阀开始动作的时间，造成汽轮机不能及 时适应外界负荷的变化，使调节系统不稳定。
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控制系统内容
EH：液压控制系统
DEH：电子控制系统 ETS：保护系统危急
TSI：监测仪表
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EH系统
低压透平油系统 油动机控制油采用润滑油，油源和润滑油系统供用。 压力1-2MPa，采用力矩马达或DDV阀，结构简单，成 本低，维护方便，多用于小机组。 高压抗燃油系统
适用于亚临界机组汽包炉。
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启动过程
机组挂闸，建立安全油压。 高压主汽门关闭，中压主汽门，高中压调门全开。 高压主汽门打开控制机组转速到2900r/min。

高压调门关闭，至转速下降到2870r/min保持，主汽门
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AST/OPC原理
AST油
63 OPC S 20-1 AST S 20-2 AST
OPC油
20-1 OPC S
S 20-3 AST 20-2 OPC S
63-1 ASP
63-2 ASP
S 20-4 AST
自动停机1
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并网运行
机组并入电网后，频率由电网决定，一般认为电 网频率是稳定不变的，功频调节实际成为单一的功率 调节。汽轮机的实发功率功率给定信号在 PID 校正单
元内比较，综合后，输出控制信号，再经电液转换器
去控制油动机动作，改变机组负荷。
高排压力超过再热汽压力后将高排逆止门打开。
适用于超临界机组直流炉，再热器不允许干烧 。
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启动过程

机组挂闸，建立安全油压。 高压主汽门关闭，高压调门全开。中压主汽门全开，中压调门全 关。 中调门打开控制转速至600r/min ,保持并记忆开度。 高压主汽门和中压调门打开控制机组转速到2900r/min，中调门 维持。
△n △p1 △p2
当外界负荷发生变化时，将使电网频率发生变化，从而引起电网中各 机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率地改变。 转速不等率越大、机组的额定功率越小，分配给该机组地变化负荷量就越 小；反之则越大。因此带基本负荷的机组其转速不等率应选大一些，使电 网频率变化时负荷变化较小，即减少参加一次调频作用。而带尖峰负荷的 调频机组，转速不等率应选小一些调频能力更强。 转速不等率一般为3-6%，常用5%。
按汽轮机的用途分
电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机
按进汽压力分
低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机、亚临界汽轮机、超临界 汽轮机、超临界汽轮机
按冷却方式分
水冷汽轮机、空冷汽轮机
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转速不等率
n nmax nmin
调节汽阀油动机(4)
危急遮断控制块
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调节型油动机工作原理
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电液转换器
力矩马达将电流信号转变为挡 板的旋转机械运动；喷嘴－档 板作一级液压放大，由挡板两 侧的泄油间隙控制滑阀两端腔 室的油压，进而控制滑阀的位 移，即控制滑阀油口的开度， 也即控制通过滑阀油口的流量。 反馈弹簧管的弹性力与滑阀两 端所受的轴向液压力相平衡， 从而在线圈电流与滑阀油口间 建立起伺服控制关系。


主汽门升速至2950r/min。
高调门关闭，至转速下降到2920r/min保持，主汽门全开，完成主 汽门-调门阀切换。

调门开启控制机组至3000r/min，并网带负荷。
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中压缸启动
启动时,高压缸关闭。中调门开启控制机组转速。高排 逆止门关闭，高排通风阀打开将高压缸抽真空以防高压末级 叶片鼓风发热。在机组并网并带一定的负荷后，再开启高压
液压调节
通过安装在汽轮机轴上的旋转阻尼， 产生与汽轮机转速的平方成正比的一次 油压，经过放大器放大后形成二次油压， 送到控制阀门开度的油动机，从而控制 汽轮机的进汽量。
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数字电液控制系统
将汽轮机组的运行参数，如转速、功 率、主蒸汽压力、阀门开度、并网信号等 送到 数字计算机，通过人机接口接受运 行人员的指令，经过处理计算，输出电流 信号到电液转换器，电液转换器控制液压 油动机的开度，从而控制汽轮机的进汽量。
拖动其它机械-风机、给水泵、压缩机
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汽轮机主要部件
• • • • • 阀门-主汽门，调节汽阀 通流部分-汽缸，转子 轴承 辅助系统 监控系统
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蓄能器(2×2)
20 IV
伺服阀
解调器 有压力回油 高压油 无压力回 油1 无压力回 油2 再热主汽门油动机(2)
伺服放大器 DEH阀位信 号
再热调节汽阀油动机(2)
超速保护(OPC)油母管
低EH油压试验块
危急遮断(AST)油母管
20 TV
伺服阀
伺服阀
33 TV
解调 器
伺服放大器 DEH阀位信号
主汽门油动机(2)
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单机运行
机组在并网前或单机运行时，其功率由外界决定， 因而测功回路不起作用，功频调节变成单一的频率调节。 此时机组的转速信号和转速给定送入PID校正单元进行
运算放大，输出一控制信号再经电液转换器控制油动机
的动作，改变进汽量。从而改变机组的转速。
汽轮机控制系统简介
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• 汽轮机概述
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汽轮机是利用蒸汽热能来做功的旋转式原动机
工作原理：
蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向 喷射出来（将蒸汽的热能转变成动能），进入叶片推动叶 轮旋转（蒸汽的动能转变成转子的旋转机械能）。 拖动发电机旋转-发电。
EH供油系统
EH供油系统的主要功能是为执行机构提供所 需的液压动力，同时保持液压油的正常理化特性。 它由如下几部分组成： EH 油箱 油泵-电机组件 控制块组件 蓄能器 磁性过滤器 冷却系统 抗燃油再生过滤系统 压力开关、温度开关、EH油箱加热器等 抗燃油
• • • • • • • • •
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缸。启动前需对高压缸进行预暖。
适用于带旁路启动。
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控制/保护系统功能
• • • • 启动阶段，控制汽轮机组的转速 并网后，控制机组的功率或主蒸汽压力 监视汽轮机组运行的参数 当主要的参数超过运行限制值，发出停 机信号，使机组迅速停机。
油动机控制油采用高压抗燃油，压力14-16MPa，需
一套独立的供油系统。采用电液转换器。系统复杂，控 制精度高，反应灵敏，广泛采用。
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EH油动机原理
排大气 至逆止阀 空气进 油动遮断 阀 蒸汽
RSV
空气引导阀
机械超速及手动遮断油总管 隔膜阀
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中间再热汽轮机系统图
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启动方式
高压缸启动
高中压联合启动 中压缸启动
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