汽輪機控制復習資料第一頁，共41頁。～高壓缸中壓缸低壓缸低壓缸高壓旁路閥鍋爐過熱器再熱器高壓主汽閥TV高壓調節閥GV中壓主汽閥SV中壓調節閥IV低壓旁路閥反流閥高壓排汽止回閥真空閥給水泵凝汽器發電機斷路器圖3-1機組熱力系統簡圖2021/1/42第二頁，共41頁。第一節汽輪機控制系統

一、控制任務1自動監測汽輪機監測儀表（,）2自動保護(1)超速保護系統（,）:超速時關閉高、中壓缸調節閥。(2)危急遮斷系統（,，又稱緊急跳閘系統）:用于參數嚴重超標、危及機組安全時，緊急關閉所有的主汽閥和調節汽閥，立即停機。(3)機械超速保護和手動遮斷系統2021/1/43第三頁，共41頁。3自動調節調節汽門開度（%）0204060801001中壓調節汽門2高壓調節汽門功率

(100%)100圖3-2調節汽門開度與功率關系汽輪機的主要控制參數是功率、轉速和主蒸汽壓力調節汽輪機的進汽量可控制汽輪發電機組的輸出電功率（有功功率）。2021/1/44第四頁，共41頁。４汽輪機自動啟停控制從啟動準備到帶滿負荷或從正常運行到停機整個過程汽輪機全部實現自動控制。汽輪機控制系統都設有（）功能，即具有汽輪機自動盤車、自動升速、自動并網到自動帶負荷功能。2021/1/45第五頁，共41頁。二、控制系統構成目前汽輪機控制系統廣泛采用數字電液控制（，）技術，同時將汽輪機和發電機構成的汽輪發電機組作為被控對象進行控制，因此汽輪機控制系統實際上是汽輪發電機組控制系統。2021/1/46第六頁，共41頁。AST4AST3AST2IMP調節級壓力主汽壓PTAST油路高壓調節閥GV高壓主汽閥TV中壓主汽閥SV高壓缸中壓缸低壓缸發電機再熱器油斷路器高壓主汽閥油動機高壓調節閥油動機中壓主汽閥油動機中壓調節閥油動機中壓調節閥IV汽輪機數字控制器（DCS）閥位反饋閥位指令測量信號系統連接信號TD，AS，RB等并網BR掛閘ASLOPC油路EH高壓抗燃油供油系統排油超速保護OPC（1）OPC（2）圖3-3汽輪機控制系統構成原理圖轉速nIEP功率PE緊急跳閘ETS隔膜閥潤滑油供油系統機械遮斷手動遮斷AST12021/1/47第七頁，共41頁。三、控制原理ATC自動給定N負荷控制投入NOA手動給定軸出旋轉機械功率＋高壓缸功率中、低壓缸功率YNY調頻投入功率調節器－K2K1K3調節級壓力控制投入閥門管理發電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率轉速勵磁電流圖3—4汽輪機控制原理圖電液轉換、油動機及閥門調節級壓力調節器頻率校正＋－給定處理回路并網YK4轉速調節器＋－CCS的TD指令同期信號調節級壓力測量功率測量轉速測量3000r/min＋－＋＋汽輪機2021/1/48第八頁，共41頁。2021/1/49第九頁，共41頁。順序閥系數單閥系數順序閥系數00閥門試驗邏輯閥門試驗邏輯%%轉速∑3000r/min轉速調節器操作員設定其它給定信號給定值處理回路f(x)T調頻投入∑∑T主汽壓限制值設定值0V≯主汽壓限制動作功率調節器功率T功率控制切除0∑T調節級壓力控制投入調節級壓力調節器調節級壓力T＜閥位限制T手動手動回路手動增手動減T0跳閘或超速T快卸指令快卸動作K×f(x)T閥門試驗邏輯T閥門試驗到IV1伺服到IV4伺服中壓缸啟動為0高中壓啟動為1f(x)Tf(x)圖3-5汽輪機控制原則方案到GV1伺服T主汽壓限制投入脫網閥門試驗××單閥系數∑閥門試驗邏輯f(x)Tf(x)到GV4伺服閥門試驗××∑T運行-3%T運行-3%T復位運行-3%T-3%2021/1/410第十頁，共41頁。第二節閥門管理1閥門配置與作用高壓調節閥GV3高壓主汽閥TV1高壓調節閥GV2過熱器蒸汽高壓缸配汽高壓主汽閥TV2高壓調節閥GV1高壓調節閥GV4ⅠⅡⅢⅣ圖3—7汽輪機閥門布置圖2021/1/411第十一頁，共41頁。高壓主汽閥具有危急狀態時快速關閉、截斷進汽和啟動時調節汽輪機轉速兩個功能。當高壓調節閥失效時能提供一個額外的保護。高壓主汽閥在汽輪機全速旋轉時和正常工況下保持全開。當汽輪機發電機組正常運行時，通過調節高壓調節閥門開度，改變進汽流量，達到速度和負荷控制的目的。中壓主汽閥的作用是在緊急情況下快速地關閉以便切斷進入中壓缸的再熱蒸汽。中壓調節閥的基本作用是在將要發生突發事故時起保護作用。它在汽輪機保護系統動作時進行關閉。第二個作用是在汽輪機啟動和升負荷時，控制再熱蒸汽流量。2021/1/412第十二頁，共41頁。2汽輪機進汽方式汽輪機進汽方式可分為：全周進汽方式和部分進汽方式兩種方式。這時對應的高壓調節閥運行方式為單閥方式（節流調節）與和順序閥方式（噴嘴調節）。2021/1/413第十三頁，共41頁。單閥方式是將所有調節閥同時開大或關小來調節負荷，這種方式為全周進汽方式，該進汽方法可減少機組的熱應力，但節流損失大，對機組經濟性是不利的。在機組冷態啟動或變負荷過程中希望選用這種方式，因為這樣能使汽輪機高壓缸第一級汽室的溫度變化比較均勻，使汽輪機轉動部分與靜止部分之間的溫差減少，因而使調頻機組能承受更大的負荷變化率。2021/1/414第十四頁，共41頁。順序閥方式是隨著機組負荷的增加（減少）逐個開啟（關閉）調節閥，開啟閥門的總數是隨負荷變化而變化的，負荷增開啟閥門的總數也增，即實現噴嘴調節，這種方式為部分進汽方式。該進汽方式可減少節流損失，因而使機組有較高的熱效率，但機組受熱不均，熱應力大，這種方式適于定壓運行或額定負荷工況。由于這種方式可能存在金屬受熱不均和葉片受到沖擊產生應力，而使機組變負荷速度受到限制。2021/1/415第十五頁，共41頁。圖3-7中的高壓調節閥的順序閥開啟順序可設計為12，34，即1和2同時開啟，然后是3，4最后開啟。關閉順序與此相反。高壓調節閥GV3高壓主汽閥TV1高壓調節閥GV2過熱器蒸汽高壓缸配汽高壓主汽閥TV2高壓調節閥GV1高壓調節閥GV4ⅠⅡⅢⅣ圖3—7汽輪機閥門布置圖2021/1/416第十六頁，共41頁。3閥門管理

（1）線性化總流量需求值Q÷調節閥數目單閥流量需求值f(x)閥位開度L流量閥門開度L圖3-8單閥控制時閥位計算2021/1/417第十七頁，共41頁。在順序閥控制方式下10203040506070809010012閥門開度L圖3-9順序閥控制各閥位計算f(x)34總流量需求值1020304050607080901002021/1/418第十八頁，共41頁。高壓調節閥閥位指令及閥切換在單閥／順序閥方式切換時，一個很重要的問題是盡量避免閥門的抖動和負荷的波動，做到均衡平穩地切換。為此，要求閥門管理回路在實現方式切換期間，保持通過閥門的總流量不變。為此，把整個切換分成若干步進行，經過若干個有限的控制周期完成切換。2021/1/419第十九頁，共41頁。－控制偏差大于4%T0順序閥方式T手動系統復位圖3—11單閥系數、順序閥系數形成原理TV≯單閥系數kSIN11&汽輪機復位&閥轉換在進行≥10.00167∑1＋順序閥系數kSEQ≥1總流量需求值≥99.9%總流量需求值≤0.1%（１）單閥／順序閥切換正常進行時，其切換需要經過若干個有限的控制周期才能完成，切換時間可通過調整限速模塊的速率來確定。當總流量需求值大于99.9%（對應閥門全開）或小于0.1%關）時，（對應閥門全切換瞬間完成。2021/1/420第二十頁，共41頁。第三節汽輪機運行方式操作員自動（，）汽輪機自啟動（）自動同期（）協調控制（）由運行人員根據汽輪發電機機組運行情況選擇運行方式。2021/1/421第二十一頁，共41頁。一、操作員自動（）1、操作員直接控制２、轉速自動控制３、功率自動控制４、主汽壓力自動控制2021/1/422第二十二頁，共41頁。二、汽輪機自啟動（）程序根據機組運行需要，能自動完成：（1）變更轉速；（2）改變升速率；（3）產生轉速保持；（4）改變負荷變化率；（5）產生負荷保持。2021/1/423第二十三頁，共41頁。三、自動同期（）采用自動同期方式一般須滿足下列條件：控制在“操作員自動方式”或“汽輪機自啟動”方式；機組的轉速由高壓調門控制；發電機變壓器組斷路器斷開（未并網）；自動同期允許；汽輪機轉速在同步范圍。2021/1/424第二十四頁，共41頁。四、協調控制（）協調控制方式一般須滿足下列條件：（1）機組已并網；（2）收到協調允許信號。2021/1/425第二十五頁，共41頁。第四節控制功能與控制系統特性一、控制功能1.轉速控制OA手動給定ATC自動給定閥門管理轉速圖3—14汽輪機轉速控制圖電液轉換、油動機及閥門給定處理回路轉速調節器－同步信號轉速測量＋汽輪發電機組2021/1/426第二十六頁，共41頁。2.負荷控制汽輪發電機組一般滿足以下條件時可投入負荷控制：（1）機組已并網，控制系統在“操作員自動”方式（2）功率信號正常，且負荷在合適范圍；（3）控制系統未參加單元機組協調控制；（4）主汽壓力控制未投入。等。2021/1/427第二十七頁，共41頁。＋Y機械功率OA手動給定N調頻投入功率調節器－K1K3調節級壓力控制投入閥門管理發電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率負荷擾動圖3—15汽輪機功頻控制系統圖電液轉換、油動機及閥門調節級壓力調節器頻率校正＋－給定處理回路調節級壓力測量功率測量轉速測量n0=3000r/min＋－＋P0PEn2021/1/428第二十八頁，共41頁。一般當以下情況發生時負荷控制被切除：（1）油開關跳閘；（2）汽機已跳閘；（3）操作員自動方式下，操作員直接控制，即“手動”方式；（4）功率信號故障；（5）實際功率不在合適范圍，負荷小于低負荷限制值或大于高負荷限制值；（6）閥位限制動作；等。2021/1/429第二十九頁，共41頁。一次調頻的投入條件如下：機組已并網；控制系統在“操作員自動”狀態；負荷大于10％額定負荷。2021/1/430第三十頁，共41頁。3.協調控制汽輪發電機組一般滿足以下條件時可投入協調控制：機組已并網；接收到請求信號；由來的給定信號正常；等。2021/1/431第三十一頁，共41頁。－從CCS來TD指令機械功率調頻投入K1閥門管理發電機蒸汽容積高壓缸中間再熱器中、低壓缸＋電功率負荷擾動圖3—16參加機組協調控制時的汽輪機控制系統結構電液轉換、油動機及閥門頻率校正＋給定處理回路轉速測量3000r/min＋＋2021/1/432第三十二頁，共41頁。在協調控制方式下，禁止負荷控制投入和做閥門試驗。當有以下條件產生時協調控制方式被切除：請求信號消失；從來的給定信號故障；油開關跳閘；汽機已跳閘；操作人員將控制切除；等。2021/1/433第三十三頁，共41頁。第五節汽輪機旁路控制系統1旁路系統及控制方案2021/1/434第三十四頁，共41頁。

鍋爐～高旁減壓閥高壓旁路系統噴水隔離閥噴水調節閥低壓旁路系統凝汽器高壓缸低壓缸發電機低旁減壓閥噴水調節閥低壓減溫水高壓減溫水中壓缸過熱器再熱器圖16－1高低壓串級旁路系統低旁減壓閥壓2021/1/435第三十五頁，共41頁。二、旁路系統作用：（1）加快啟動速度、減小啟動時間。（2）機組啟動、停止和甩負荷時，可以回收工質，減少對空排放，提高運行的經濟性。（3）正常運行時，起超壓保護作用。（4）機組啟動、停止和甩負荷時，保護再熱器。（5）當汽輪發電機組或電網短時故障時，旁路系統的存在可使鍋爐處于獨立運行狀態，從而使單元機組轉入停機不停爐運行方式或帶廠用電運行。2021/1/436第三十六頁，共41頁。三、旁路控制系統1、控制任務旁路控制系統的控制任務可分為以下兩部分：1、機組起停過程中的控制任務（1）保證主蒸汽壓力按起動曲線變化；（2）保證高旁后蒸汽溫度在再熱器安全運行所允許的溫度范圍內；