汽轮机调节保安系统分析

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1、1.1汽机调节系统的基本任务锅炉、汽轮机和发电机是火电厂的三大主设备，汽轮机及其控制系统在火电厂中对保证电力品质（电压与频率）和整套设备的经济运行起着重要的作用。随着火电厂的装机容量的不断增大，需要控制的参数数量也越来越多和分散，这就要求控制系统功能更先进、强大和智能化。调节系统的主要功能是调节汽轮机的功率，使之与外界负荷相适应。1.2汽轮机发电机组的自调节特性汽轮机发电机组在运行中，其其转子上受到三个力矩的作用，一个是蒸气作用在汽轮机转子上的主动力矩Mt，另一个是发电机转子在磁场中旋转时受到的电磁阻力

2、Me，第三个是转子旋转时的摩擦阻力矩Mf。在高负荷下，Mf比Mt、Me小的多，可忽不计，则转子的运动方程为Ipdw/dt=Mt-Me式中Ip—转子的转动惯量w—转子的转动角速度，即转速；dw/dt—转子的角加速度。蒸气作用在汽轮机转子上的主动力矩Mt可以用式表示Mt=9555pi/n由式（6—2）可知，在汽轮机功率一定时，汽轮机转子上的主动力矩Mt与转速成反比，如图6-1所示。随着转速的升高，主动力矩逐渐减少。电磁阻力矩与转速的关系取决于外界负载的特性，电网中负载大致可以分为三类：（1）频率变化对有功功

3、率没有直接影响的负载，（2）有功功率与频率成正比变化的负载，（3）有功功率与频率呈三次方或高次方变化的负载。由式（6-1）可知，当Mt=Me时，dw/dt=0，则w=常数，即n=常数；Mt>Me时，dw/dt>0，则n升高；Mt

4、控制系统（DEH）。机械液压式控制系统，国内汽轮机厂生产的200MW级汽轮机大部分都采用机械液压式控制系统，采用高速弹性调速器或调速泵作为感应机构，由调速器错油门组，同步器，中间错油门等组成；125MW和300MW级汽轮机，调节系统采用旋转阻尼作为感应机构，并和同步器、放大器、高中压油动机等一起，组成液压调节系统。电液并存式控制系统，汽轮机电液并存控制系统，大多用于对原机械液压式调节系统进行改进。DEH的控制信号通过电液转换器变换成液压控制信号，取代液压调节系统中的脉冲油压信号去控制油动机，原液压控制系

5、统可以作为备用，使电调和液调之间能相互无扰动切换，相互跟踪。模拟电路构成的电液系统（AEH），汽轮机模拟电液控制系统的控制器由电子电路组成，有法国阿尔斯通公司的REC-70型，美国GE公司的MARLK-A型，意大利ANSALDO公司的ESACOV型电调。数字式电调控制系统（DEH），汽轮机数字式电调控制系统可以分为通用型和专用型两种。通用型数字式电调系统采用分散控制系统（DCS）构成，常用的有日立公司的HIACS-3000型、新华电站控制工程公司的DEH-A型、瑞士ABB公司的PROCONTROL-P型

6、、美国西屋用WDPF组成的DEH型、美国ETSI公司的INF-90（贝利公司产品）和美国MCS公司的MAX1000。专用型数字式电调控制系统有法国阿尔斯通公司的MICRO-REC型、美国西屋公司的DEH型、英国GEC公司的MICRO-GOVERNOR型、新华电站控制工程公司的DEH型。1.4各种调节系统的比较从发展的观点看，调节系统从液压系统、功频模拟电液调节系统到数字电液调节系统，是从低一级向高一级的调节系统的发展，一般而言，后一种调节系统优于前一种调节系统。功频模拟电液调节系统与液压调节系统的比较，

7、其优点是：（1）功频模拟电液调节系统的电气部分，具有快速、准确和灵密度高的特点，系统调节精度高，迟缓率为0.1%，而一般的液压调节系统，迟缓率则高达0.3%~0.5%。（2）功频模拟电液调节系统多为回路多变量调节系统，PID的综合运算能力强，具有较强的适应外界负荷变化和抗内扰的能力，而液压调节系统仅为单变量的比例调节系统，调节性能差。（3）功频模拟电液调节系统的转速或功率实际值能准确地等于给定值，静态特性良好；在动态特性方面更为突出，机组甩负荷时，由于功率给定切除可以防止反调，转速稳定在3000rmi

8、n上，系统的动态升速比液压调节系统减少一个速度变动率值，动态特性很好。（4）功频模拟电液调节系统可提供调频、带基本负荷和单向调频等不同的运行方式。在机组启动过程中，有大小范围测速可供选择，大范围测速从100~200rmin起就能精确地对转速实行闭环控制，即使蒸气参数波动，也能保持给定转速，升速稳定，精确度可达±2#~3rmin;转速达到2850rmin左右，改小范围测速系统，调节精确度更有所提高，便于并网。而一般液压调节系统，转速达到