1、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,單元機組的控制與調(diào)節(jié),鍋 爐,發(fā)電機,DCS,電網(wǎng),燃料,水,空氣,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,第一節(jié) 單元機組的負荷控制,一、單元機組負荷控制的特點,機組熱控技術(shù)已達到了一個嶄新的水平,隨著機組參數(shù)和容量的提高,隨著計算機的采用和控制儀表的進步,以 DCS 為手段的自動控制系統(tǒng)有效地實現(xiàn)機組安全經(jīng)濟運行,擔負著：,主、輔機參數(shù)控制、,回路調(diào)節(jié)、,聯(lián)鎖保護、,順序控制、,參數(shù)顯示、,異常報警、,性能計算、,趨勢記錄、,報表輸出等功能。,是一個功能齊全的綜合體系,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,單元機組負荷控制系統(tǒng)有27種功能，如圖：,（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）,（2）模擬量控制系

2、統(tǒng)（CCS）,（3）爐膛安全保護系統(tǒng)（FSSS）,（4）汽輪機控制系統(tǒng)（DEH）,（5）汽輪機監(jiān)測儀表（TSI）,（6）汽輪機旁路控制系統(tǒng)（BPCS）,（7）發(fā)電機氫水油監(jiān)測系統(tǒng),（8）輔機順序控制系統(tǒng)（SCS）,（9）給水泵小汽輪機控制系統(tǒng)（MEH）,主要功能有：,2020/7/14,遼電大連培訓中心,4,功能構(gòu)成示意圖,大型機組控制系統(tǒng) -功能構(gòu)成示意圖,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,主要功能可以概括為,自動檢測,自動保護,順序控制,連續(xù)控制,管理和信息處理,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,二、單元機組負荷控制的主要系統(tǒng),這些系統(tǒng)用以實現(xiàn)機組負荷控制的功能,包括：,計算機監(jiān)視（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng),機爐協(xié)調(diào)主

3、控制系統(tǒng),鍋爐自動控制系統(tǒng),汽輪機自動控制系統(tǒng),發(fā)電機和電氣控制系統(tǒng),旁路控制系統(tǒng),輔助設(shè)備及支持系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng),就地控制系統(tǒng),為一系列的自動化系統(tǒng),汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,1、計算機監(jiān)視系統(tǒng),包括：廠級監(jiān)視用計算機及分散控制系統(tǒng)的數(shù)字采集系統(tǒng),作用：對鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電氣系統(tǒng)生產(chǎn)過程參數(shù)一 和設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視,主要功能：數(shù)字采集處理、越限報警、屏幕顯示、性能計一 算、操作指導、打印制表、事故追憶打印和事一 件順序記錄和歷史數(shù)據(jù)存儲等,特點：,1）增強了各儀表控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系,2）取代了大部分常規(guī)儀表,3）提高了對機組的監(jiān)視能力,4）存貯了大量的歷史數(shù)據(jù),5）增強了數(shù)據(jù)處理能力

4、,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,2、機爐協(xié)調(diào)主控制系統(tǒng),兩個功能：,調(diào)節(jié)功能,邏輯判斷功能（異常時聯(lián)鎖保護動作）,作用：根據(jù)負荷調(diào)度命令和電力系統(tǒng)頻率，在一 單元機組所能承擔負荷的情況下，對汽一 輪機自動控制系統(tǒng)和鍋爐自動控制發(fā)出一 指揮和控制指令,另：按負荷需求和機組運行狀態(tài)采用不同的一 運行方式,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,3、鍋爐自動控制系統(tǒng),包括：,1）鍋爐的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)（或稱鍋爐主控制器）,給水調(diào)節(jié)；,燃料量調(diào)節(jié)；,送風量調(diào)節(jié)；,爐膛負壓調(diào)節(jié)；,過熱汽溫和再熱汽溫調(diào)節(jié)；,為單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成部分,2）爐膛安全保護監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）,又稱：“鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)”,包括燃燒器管理和安全保

5、護兩大部分,主要功能包括鍋爐運行安全功能、操一 作功能、和火焰檢測,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,4、汽輪機自動控制系統(tǒng),汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)（調(diào)速系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)速和負荷連續(xù)調(diào)控）,汽輪機保護系統(tǒng)（保護動作時自動關(guān)閉主汽門，停機）,超速保護,低真空保護,其執(zhí)行機構(gòu)是自動主汽門,汽輪機監(jiān)視系統(tǒng)（固有保護裝置之外的安全監(jiān)視、保護）,包括：,汽輪機轉(zhuǎn)速；,軸向位移；,相對膨脹；,軸承振動；,轉(zhuǎn)子撓度；,推力軸瓦和支持軸瓦溫度；,汽輪機自啟停控制系統(tǒng)（保證機組安全短時啟、停）,控制熱應(yīng)力、延長機組壽命、實現(xiàn)壽命管理,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,5、發(fā)電機和電氣控制系統(tǒng),圖,（1）發(fā)電機組自動控制系統(tǒng),勵磁系統(tǒng)控制發(fā)電機電

6、壓和無功功率,調(diào)速系統(tǒng)控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速和有功功率,自動同期并列裝置和斷路器控制同期并列,自控系統(tǒng)控制經(jīng)濟運行組合和分配,（2）廠用電控制系統(tǒng),確保廠用電不致中斷,廠用電包括備用電源和緊急直流電源,設(shè)有備用電源自動投入裝置、蓄電池、UPS,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,6、輔助設(shè)備及各支持系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng),火電廠輔助系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng),大多屬于順序控制系統(tǒng),作用：保證這些系統(tǒng)的安全運行,包括：,輸煤控制系統(tǒng)；,鍋爐吹灰控制系統(tǒng)；,鍋爐補給水處理控制系統(tǒng)；,給水啟?？刂?；,風機啟停控制；,鍋爐啟停系統(tǒng)控制；,煤粉制備系統(tǒng)控制；,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,火電廠電氣自動控制：,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,三、汽

7、輪發(fā)電機組負荷的調(diào)節(jié),（一）有功負荷與頻率調(diào)節(jié)概述,通過控制發(fā)電機有功出力來跟蹤電力系統(tǒng)負荷變化，從而維持頻率等于額定值，同時滿足互聯(lián)電力系統(tǒng)之間按計劃要求交換功率,通常稱為：,電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制,或：,電力系統(tǒng)負荷與頻率控制,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,有功功率和頻率自動控制主要任務(wù)：,一次調(diào)頻使系統(tǒng)的總發(fā)電出力滿足系統(tǒng)一 總負荷的要求,主要由汽輪機的調(diào)速控制實現(xiàn),二次調(diào)頻使電力系統(tǒng)運行頻率與額定頻一 率之間的誤差趨于零,由調(diào)節(jié)發(fā)電機的頻率特性實現(xiàn),合理分配發(fā)電出力在電力系統(tǒng)各成員之一 間使聯(lián)絡(luò)線交換的功率滿一 足預(yù)先商定的計劃值,以此保證運行水平和各方利益,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,另外：,有

8、功功率和頻率的調(diào)節(jié)控制還涉及：,機組調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和工作原理；,調(diào)速系統(tǒng)的工作特性；,電力系統(tǒng)負荷的頻率特性；,電力系統(tǒng)的調(diào)頻方法；,有功功率和頻率的調(diào)節(jié)控制還與電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度控制（電力系統(tǒng)運行方式）密切相關(guān),汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（二）單元機組的有功功率控制,電力系統(tǒng)綜合負荷,（1）隨機分量,（2）脈動分量,（3）持續(xù)分量,時間,負荷,PL,PL3,PL2,PL1,1、電力系統(tǒng)的有功功率平衡,系統(tǒng)負荷功率變化是隨機的,PL1是持續(xù)負荷分量，變化緩慢、幅一 度大，取決于生產(chǎn)和生活規(guī)律,PL3是隨機負荷分量，變化快、幅 一 度很小，引起頻率偏移很小，可一 有一次調(diào)頻來調(diào)節(jié),PL2是脈動負荷分

9、量，變化幅度大，一 引起的頻率偏移較大，須通過二一 次調(diào)頻來調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的機組功率與PL2、PL3一 之和相平衡的,須有足夠的“熱備用”,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,2、電力系統(tǒng)頻率特性,與頻率變化基本無關(guān)的負荷，如：照明、電熱、整流,與頻率成正比的負荷，如：機床、球磨機、往復水泵,負荷特點是阻力矩為常數(shù),與頻率2次方成正比的負荷，如：鐵心渦流；份額小,與頻率3次方成正比的負荷，如：泵與風機,與頻率更高次方成正比的負荷，如：特殊泵,將上述各類負荷綜合，可得有功功率與頻率的關(guān)系為：,其相對值：,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,3、發(fā)電機組的功率調(diào)節(jié)控制特性,負荷變化與轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系,總框圖：,PD,PG,

10、+,發(fā)電機及負荷,原動機,調(diào)速器,PR,+,傳遞函數(shù),汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（1）發(fā)電機組特性,轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速 0 運行時：,輸入的機械轉(zhuǎn)矩 TG = 輸出的電磁轉(zhuǎn)矩 Te,輸入功率PG（= 0 TG） = 輸出功率Pe （ = 0 Te）,有擾動時，加速轉(zhuǎn)矩、角速度偏移和相位的關(guān)系為：,轉(zhuǎn)動慣量,= - 0,若轉(zhuǎn)速變化不大，可以近似地認為：,則：,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,發(fā)電機特性框圖：,其中：,衡量負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小,為負荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù),PG,PD,+,-,-,PG,PD,+,-,即：,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（2）發(fā)電機組的調(diào)速特性,轉(zhuǎn)速測量（離心飛錘）,錯油門,油動機,同步器,蒸汽

11、,壓力油,由調(diào)速器實現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)速（頻率）的調(diào)整,如圖：為一液壓調(diào)速器，包括測量、放大、執(zhí)行和整一 定環(huán)節(jié),其調(diào)節(jié)原理為：,為“有差調(diào)節(jié)”,反饋系數(shù)為：,模型框圖為：,-,P,-,即：,P,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（3）發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性,PGa,PGb,a,b,f,PG,PG,f,f0,fa,fb,發(fā)電機輸出功率和頻率的靜態(tài)關(guān)系,如圖：可用調(diào)差系數(shù)（調(diào)差率）表示其傾斜程度。其定義為：,又,或,相對值,調(diào)差率：表示機組負荷變化時相應(yīng)一 的頻率（轉(zhuǎn)速）偏差。,其倒數(shù)：,其相對值：,2020/7/14,遼電大連培訓中心,24,（4）電氣液壓調(diào)速器,即：“電調(diào)”，如下圖：,為一功頻電液調(diào)速器，有三

12、部分組成：,若設(shè)置汽壓給定和真空給定，可改善調(diào)節(jié)性能,2020/7/14,遼電大連培訓中心,25,調(diào)差特性的實現(xiàn)：,有多種不同的方法,可將油動機行程經(jīng)位移傳感器反饋到頻率偏差的輸入端,或用功率變送器的輸出信號作為調(diào)差反饋環(huán)節(jié)的輸入信號，如圖：,大功率機組必須采用直接功率反饋控制,因為蒸汽壓力對機組處理的影響很大,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（5）調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū),也稱：“遲緩率”,如圖：存在一個“失靈區(qū)”，其寬度為“fw”，可用表示：,即：,稱之為調(diào)節(jié)器的 “遲緩率”,與調(diào)差率（速度變動率）的關(guān)系為：,注意：,1）* 不能取得太小，否一 則功率分配誤差大,2）失靈區(qū)太小對機組不一 利，應(yīng)適當,汽輪

13、機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（6）原動機的特性,汽容量影響：由于調(diào)節(jié)閥門與第一級噴嘴之間存在一定的空間，當閥門開度變動時，進汽兩的變化不能促使汽壓立即改變，形成機械功率滯后于閥門開度變化的現(xiàn)象。,機組容量越大，汽容影響越大。,可用一個 慣性環(huán)節(jié) 來表示,其時間常數(shù)為 TCH，一般為 0.2 0.3 s,再熱式汽輪機還要考慮再熱段一 的充汽時延,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,（三）電力系統(tǒng)頻率控制,1、頻率的一次調(diào)整：,當電力系統(tǒng)負荷變化引起系統(tǒng)頻率變化時，系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機組的調(diào)速器會根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化自動調(diào)節(jié)進入它所控制的原動機的動力元素，改變輸入原動機的功率，使系統(tǒng)頻率維持在某一值運行，,一次調(diào)頻：電力

14、系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機組的調(diào)速器在沒一 有手動和自動調(diào)節(jié)裝置參與調(diào)節(jié)的情況一 下，自動調(diào)節(jié)原動機的輸入功率與系統(tǒng)一 負荷功率變化相互平衡來維持電力系統(tǒng)一 頻率的一種調(diào)節(jié),即：圖中由 A 點到 D 點 再到 C 點的過程,汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)培訓課件,一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)過程：,PG（f）為電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組靜態(tài)調(diào)節(jié)特性曲線,PL（f）為電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性曲線,兩條曲線的交點即為系統(tǒng)的運行點,PT為原動機輸入功率,若：PTA= PGA= PLA ，則系統(tǒng)穩(wěn)定 A 點運行,若電力系統(tǒng)負荷突然增加 PL，則開始頻率不變，機組將轉(zhuǎn)子中儲存的一部分動能轉(zhuǎn)換成電能；達到 A 點。同時轉(zhuǎn)速下降，又到 C 點。,圖,若沒有調(diào)速器調(diào)節(jié)，負荷增加完全由負荷頻率特性調(diào)節(jié)，則系