汽輪機(jī)控制系統(tǒng)

基礎(chǔ)知識(shí)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(dòng)發(fā)電機(jī)的同時(shí)，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(jí)時(shí)，汽輪機(jī)的焓逐漸減少，當(dāng)蒸汽從汽輪機(jī)排出時(shí)，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(jí)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(shí)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(jì)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(tái)軸流式汽輪機(jī)，單級(jí)沖動(dòng)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(jí)反動(dòng)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(jí)）單級(jí)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(dòng)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(tái)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(jì)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(jí)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(shí)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(dòng)式汽輪機(jī)b.反動(dòng)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(dòng)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(dòng)作后，安全油泄壓，主汽門在主汽門操縱座（自動(dòng)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(dòng)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(tái)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(duì)所需要的控制信號(hào)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(dòng)機(jī)、LVDT（位移傳感器）共同組成一個(gè)伺服油動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)換為可控制的液壓信號(hào)，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(dòng)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(duì)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(duì)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(dòng)機(jī)行程的實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)，F(xiàn)M146A伺服模塊通過它的反饋信號(hào)和主控單元的指令進(jìn)行比較從而調(diào)整輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油動(dòng)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(gè)站A主控單元切為主，B為從，以方便主控單元自動(dòng)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(bào)警日志及機(jī)柜內(nèi)模塊狀態(tài)；在線更換模塊時(shí)應(yīng)先清楚此模塊是否有重要信號(hào)，應(yīng)做安全處理后方可更換，當(dāng)檢修現(xiàn)場設(shè)備時(shí)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(jí)。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(duì)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(dòng)部件的連接件是否松動(dòng)。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