汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

基礎(chǔ)知識講座

2009年6月第一頁，共21頁。目錄汽輪機(jī)的由來與發(fā)展方向1.汽輪機(jī)的基本概念2.汽輪機(jī)的歷史與發(fā)展方向汽輪機(jī)的應(yīng)用與分類汽輪機(jī)裝置及系統(tǒng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)DEH日常維護(hù)（*）第二頁，共21頁。汽輪機(jī)的由來與發(fā)展方向

汽輪機(jī)的基本概念

汽輪機(jī)是一種以蒸汽為工質(zhì)，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械。汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)的同時，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了電能。高壓高溫的蒸汽具有相當(dāng)高的能量，熱力學(xué)上稱之為焓，當(dāng)蒸汽依次通過汽輪機(jī)的通流級時，汽輪機(jī)的焓逐漸減少，當(dāng)蒸汽從汽輪機(jī)排出時，蒸汽所具有的焓已經(jīng)基本不具備作功能力了。在汽輪機(jī)級內(nèi)蒸汽減少的焓部分地轉(zhuǎn)變成了機(jī)械功。

汽輪機(jī)的歷史與發(fā)展方向

自從瓦特?zé)_水時發(fā)現(xiàn)蒸汽汽泡具有能量以來，僅過去了短短的百余年。汽輪機(jī)設(shè)計與制造技術(shù)已經(jīng)取得了飛躍的發(fā)展。1883年，瑞典工程師拉伐爾（Laval）創(chuàng)造出第一臺軸流式汽輪機(jī)，單級沖動式汽輪機(jī)；1884~1894年，英國工程師巴森斯（）相繼創(chuàng)造出了軸流式多級反動式汽輪機(jī)、輻流式汽輪機(jī)、和背壓式汽輪機(jī)；1900年前后，美國工程師寇蒂斯（Curtis）創(chuàng)造出了正在通常所謂的寇蒂斯（復(fù)速級）單級汽輪機(jī)；1903年至1907年間，出現(xiàn)了熱電聯(lián)合生產(chǎn)的汽輪機(jī)，即背壓式與調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)；1920年左右，隨著蒸汽動力循環(huán)裝置的改進(jìn)，出現(xiàn)了給水回?zé)崾狡啓C(jī)；1925年，出現(xiàn)了第一臺中間再熱式汽輪機(jī)；至此，今天所能見到的電站汽輪機(jī)的主要類型差不多已經(jīng)齊備。上世紀(jì)40年代以來，汽輪機(jī)發(fā)展特別迅速。各種新技術(shù)與新材料層出不窮。材料科學(xué)的發(fā)展使得汽輪機(jī)向高參數(shù)發(fā)展成了可能；計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，全三維理論的出現(xiàn)，使得汽輪機(jī)通流級效率的提高成了各大制造廠家在市場競爭中制勝的法寶。目前，汽輪機(jī)發(fā)展的方向是以提高單機(jī)功率為中心線索的。單MW的制造工時與運(yùn)行成本(汽輪機(jī)效率)在此基礎(chǔ)上各種特型汽輪機(jī)也可以很好地占領(lǐng)市場。第三頁，共21頁。汽輪機(jī)的應(yīng)用與分類按熱力作功原理分類a.沖動式汽輪機(jī)b.反動式汽輪機(jī)按進(jìn)汽參數(shù)分類按用途分類a.電站汽輪機(jī)b.工業(yè)汽輪機(jī)c.船用汽輪機(jī)按熱力特性分類凝汽式汽輪機(jī)、調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、抽汽背壓式汽輪機(jī)、中間再熱式汽輪機(jī)、混壓式汽輪機(jī)、空冷汽輪機(jī)。參數(shù)超臨界亞臨界超高壓高壓次高壓中壓低壓壓力MPa23.5416.6713.248.834.93.431.27溫度℃565535535535435(475)435350第四頁，共21頁。汽輪機(jī)裝置及系統(tǒng)熱力系統(tǒng)主蒸汽系統(tǒng)汽封系統(tǒng)疏水系統(tǒng)凝汽設(shè)備、真空系統(tǒng)油系統(tǒng)第五頁，共21頁。油系統(tǒng)主要設(shè)備油箱（體積）冷油器（換熱面積）濾油器溢油閥主油泵射油器啟動油泵交流潤滑油泵直流潤滑油泵排油煙裝置頂軸油系統(tǒng)油凈化裝置油管路EH裝置第六頁，共21頁。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保安系統(tǒng)，它們分別控制如下閥門：第七頁，共21頁。主汽門作用：在事故情況下，快速關(guān)閉汽輪機(jī)的主蒸汽而停機(jī)。主汽門一般由安全油控制，保安系統(tǒng)動作后，安全油泄壓，主汽門在主汽門操縱座（自動關(guān)閉器）的彈簧力作用下快速關(guān)閉。主汽門要求有自鎖功能，保安系統(tǒng)復(fù)位后主汽門需要在人為的操作下才能打開調(diào)節(jié)汽閥超高壓機(jī)組調(diào)節(jié)閥主汽閥和高壓調(diào)節(jié)閥組合在一體（一拖二），閥蓋自密封結(jié)構(gòu)，再熱主汽閥、調(diào)節(jié)閥組成聯(lián)合汽閥，采用高壓抗燃油電調(diào)高溫高壓機(jī)組調(diào)節(jié)閥四只獨(dú)立的調(diào)節(jié)閥直接座在前汽缸上，凸輪配汽（部分機(jī)組采用高壓抗燃油電調(diào)）次高壓及以下機(jī)組采用球型閥和梨型閥（1#），提板配汽第八頁，共21頁。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)第九頁，共21頁。DEH組成硬件：I/O控制站、操作員站、工程師站、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次（底層的控制網(wǎng)，協(xié)議為:Profibus-DP；和上層的管理網(wǎng)，協(xié)議為TCP/IP）；軟件：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件（控制方案）；液壓伺服系統(tǒng)：DDV電液轉(zhuǎn)換器、EH裝置、OPC電磁閥、LVDT位移傳感器、油動機(jī)。DEH含義數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）：（DigitalElectricHydraulicControlSystem,DEH）,簡稱數(shù)字電調(diào)。第十頁，共21頁。第十一頁，共21頁。I/O模塊第十二頁，共21頁。EH裝置第十三頁，共21頁。雙聯(lián)可切換濾油器第十四頁，共21頁。DEH構(gòu)成各部分功能操作員站：主要完成的是人機(jī)接口，運(yùn)行人員通過操作員站完成能夠利用DEH完成的正常操作。任意一臺操作員站可以定義成工程師站，工程師和DEH軟件維護(hù)人員可以通過工程師站進(jìn)行組態(tài)等修改算法和配置的功能。交換機(jī)：實(shí)現(xiàn)上層網(wǎng)絡(luò)的通訊物理接口。控制柜：實(shí)現(xiàn)I/O模塊的安裝布置和接線端子的布置，I/O模塊通過DP通訊線和主控單元連接構(gòu)成底層的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，I/O模塊主要實(shí)現(xiàn)對所需要的控制信號的采集轉(zhuǎn)換工作。通過工程師站將DEH控制算法下裝到控制柜，控制柜中的主控單元實(shí)現(xiàn)DEH控制算法的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)算。FM146A：DEH專用的伺服模塊，實(shí)際上是控制柜中的一部分。主要實(shí)現(xiàn)的功能是該模塊和電液轉(zhuǎn)換器（DDV閥）、油動機(jī)、LVDT（位移傳感器）共同組成一個伺服油動機(jī)，實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)的控制。第十五頁，共21頁。電液轉(zhuǎn)換器：是DEH最為重要的環(huán)節(jié)，主要完成的是將電信號轉(zhuǎn)換為可控制的液壓信號，DDV閥是直流力矩馬達(dá)伺服閥解決了困繞DEH多年的電液轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定和卡澀的問題。油動機(jī)：最終液壓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過機(jī)械杠桿、凸輪、彈簧等機(jī)械連接實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)的進(jìn)入蒸汽和抽汽等的流量控制。從而實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、汽壓等最終目標(biāo)的控制。LVDT（位移傳感器）：是油動機(jī)行程的實(shí)時反饋系統(tǒng)，F(xiàn)M146A伺服模塊通過它的反饋信號和主控單元的指令進(jìn)行比較從而調(diào)整輸出信號，實(shí)現(xiàn)對油動機(jī)的穩(wěn)定快速控制。DEH構(gòu)成各部分功能第十六頁，共21頁。DEH日常維護(hù)日常檢查與維護(hù)及注意事項(xiàng)環(huán)境溫度的重要，為了保證所有模塊工作工作正常，電子間的溫度盡量控制在22℃以下；將每個站A主控單元切為主，B為從，以方便主控單元自動切換后容易發(fā)現(xiàn)；定期檢查主控單元狀態(tài)，操作員站顯示狀態(tài)與機(jī)柜顯示狀態(tài)是否一致，記錄工作狀態(tài)是否正常；工程師站所有的修改、下裝全部要求詳細(xì)記錄，包括修改詳細(xì)內(nèi)容；工程師站、操作員站禁止安裝其它軟件；定期檢查模塊工作狀態(tài)，包括設(shè)備報警日志及機(jī)柜內(nèi)模塊狀態(tài)；在線更換模塊時應(yīng)先清楚此模塊是否有重要信號，應(yīng)做安全處理后方可更換，當(dāng)檢修現(xiàn)場設(shè)備時與模件有聯(lián)系的電纜連接應(yīng)解開，F(xiàn)M146A模塊禁止在線更換；第十七頁，共21頁。主控單元第十八頁，共21頁。DEH日常維護(hù)1.

低壓透平油純電調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)透平油在進(jìn)入調(diào)節(jié)系統(tǒng)前，其清潔度要求必須達(dá)到MOOG4（或NAS7）級。其它檢查維護(hù)項(xiàng)目有：

正常維護(hù)檢查項(xiàng)目定期檢查DDV閥閥芯位置：對于DDV閥芯位置（量程0～100％）偏離平衡位置（例如60%位置）超過10％后，應(yīng)尋找原因解決。定期檢查管路是否存在密封不嚴(yán)漏油的情況。定期檢查LVDT等活動部件的連接件是否松動。第十九頁，共21頁。機(jī)組大修要做的工作檢查測速傳感器是否磨損嚴(yán)重需要更換；重新整定各