浅析汽轮机自动调节系统

学术论文 2015-07-31 16:53:03
  1. 汽轮机自动调节理论的产生与发展 
  汽轮机自动调节理论的产生与发展,和其它理论的产生与发展一样,都是随着生产需要而产生,并且随生产的不断发展而逐渐完善与提高的。 随着汽轮机容量的增大和形式的变化,要求调节系统也不断地改进与提高。从本世纪六十年代开始,在汽轮机上应用功频电液调节系统,与原来的机械调节系统相比,它更加灵活,便于各种信号的综合与传递,便于实现机炉的综合调节,随着电子计算机技术的发展,计算机开始应用于过程控制,把计算机的数字系统与模拟系统相结合可以大大改善调节特性。利用它不仅可以实现机组启停的程序控制,又可以在正常运行时实现自动控制。这不但提高了机组的自动化水平,也便于实现全厂的自动化。 
  2. 运行对调速系统的要求 
  1)调速系统应能保证:当蒸汽参数和电网频率在允许范围内变化时,机组能从满负荷到空负荷范围内稳定运行,并保证机组能顺利并网和解裂。 
  2)当负荷变化时,调速系统应能保证机组从一稳定工况安全她过度到另一稳定工况,而不发生较大的长期的负荷摆动。 
  3)为了保证机组稳定运行,各种因素引起的负荷摆动应在允许范围内; 
  4)当机组突然甩电负荷时,调速系统应能保证机组转速最大升高值小于超速保护装置动作转速。 
  3. 中间再热机组调节系统的特点及种类 
  3.1中间再热机组调节系统的特点 
  由于中间再热容积的存在,在调节系统中采取相应措施的意义在于,既保证机组运行的安全性与经济性,又提高它对负荷的适应性。为了保证安全,中间再热机组除了设置高压缸调节阀外,还设置了中低压缸调节阀,以便在机组甩负荷时,该两个调节阀同时关闭,停止新汽和再热蒸汽的进入,并通过旁路排走中间容积的蒸汽以防止机组的超速。为了解决功率滞后的矛盾,提高机组对负荷的适应性,在调节系统中增设动态校正器,实现过调调节。由于中间再热式机组是采用单元制主蒸汽系统,汽轮机负荷对锅炉的影响比母管制系统敏感,所以需要汽轮机与锅炉之间的协调配合。 3.2中间再热机组调节系统的种类 
  汽轮机的调节保护系统根据其转速感受机构及中间放大器的结构不同,可以分为机械液压调节,模拟电液调节和数字电液调节三种型式。 
  3.2.1机械液压调节系统 
  机械液压调节系统是由杠杆,曲柄等机构作信号放大和液压流量控制阀作功率放大。机械传动机构旷动间隙的存在,液压控制部件易受油液污染的影响,使调节品质和运行稳定,可靠性不是很理想。 
  3.2.2模拟电液调节系统 
  模拟电液调节系统是基于模拟电路的连续控制调节系统,它将电子技术与液压控制技术有机地结合在一起,综合了电子元件检测灵敏,精度高,线性好,迟缓小,传输速度快,调整方便,能实现复杂调节规律,以及液压元件驱动功率大,惯性小的优点。模拟电液调节系统的控制功能和调节品质较机械液压调节系统有了很大的提高,改善了调节系统的甩负荷动态特性,增强了机组的安全性。 
  3.2.3数字电液控制系统 
  数字电液控制系统(简称DEH)是以计算机代替模拟电液调节系统中控制运算的模拟电路,以发挥计算机控制运算、逻辑判断与处理能力强及软件组态灵活、方便的优势,将汽轮机运行的状态监测、顺序控制、调节和保护融为一体。数字电液控制系统是由电子控制器、操作系统、执行机构、保护系统和供油系统组成,它实现的主要功能是:汽轮机自动控制程序(ATC);汽轮机功率的自动调节;汽轮机的自动保护;机组和DEH系统状态的监测。 
  4. 汽轮机调节系统的动态特性 
  4.1影响甩负荷动态特性的主要因素 
  影响汽轮机调节系统动态特性的因素来自于本体设备(如再热器等的中间容积、转子等)和调节系统部件两个主要方面。
  4.2本体设备对动态特性的影响 
  (一) 转子时间常数Ta。转子时间常数Ta表示了转子的转动惯量与额定转矩的相对大小; 
  (二) 蒸汽中间容积常数Tρ。蒸汽中间容积常数Tρ表示了中间容积内蒸汽的作功能力与机组额定功率的比值。 
  5. 调速系统的功能 
  蒸汽和发电机随转速的变化如图所示:当转速n增加明蒸汽主力矩减小,发电机反力矩增加;当转速n减小时,蒸汽主力矩增加,发电机反力矩减小。A点是两力矩平衡状态点:曲线1, 2之交点。 
  (1)当外界负荷减少时,反力矩由曲线2变到曲线2’,而主力矩曲线1不变。其工作点由A移到B,机组转速由(自平衡能力:当不考虑调速系统的功能作用下,负荷变动时,机组能自动保持平衡状态的能力)。 
  (2)当调速系统动作,减小进汽量,主力矩曲线由1变为1',与反力矩曲线2’交于C点,机组转速变为接近。
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