600MW汽轮机控制系统浅析

【摘 要】本文讲述了汽轮机控制系统的组成，重点分析了低压保安油系统和转速控制系统，对广大读者有参考价值。

【关键词】汽轮机；低压保安油；转速控制

由EHG（电液调节器）、HITASS（自动汽轮机控制器）、ETS（危急遮断系统）三部分组成。DEH与汽轮机相关组成部分（高压主汽门、高压调节汽门、中压联合汽门、高低压旁路、主机调节保安油系统、汽机TSI等）共同实现汽机转速控制、负荷控制、自并网、试验、在线监视和跳闸等功能。

图1 控制系统框架图

1 低压保安油系统

低压保安系统由危急遮断器、危急遮断装置、危急遮断装置连杆、手动停机机构、复位试验阀组、机械停机电磁铁（3YV）和导油环等组成。

油分两路进入复位电磁阀，一路经复位电磁阀（1YV）进入危急遮断装置活塞腔室，接受复位试验阀组1YV的控制；另一路经喷油电磁阀（2YV），从导油环进入危急遮断器腔室， 接受喷油电磁阀阀组2YV的控制。手动停机机构、机械停机电磁铁、高压遮断组件中的紧急遮断阀通过危急遮断装置连杆与危急遮断器装置相连，高压保安油通过高压遮断组件与油源上高压抗燃油压力油出油管及无压排油管相连。

1.1 挂闸

系统设置的复位试验阀组中的复位电磁阀（1YV），机械遮断机构的行程开关ZS1、ZS2供挂闸用。挂闸程序如下：当汽轮机满足挂闸条件时，（机械跳闸电磁铁3YV已断电复位）按下挂闸按钮（设在DEH操作盘上）， 复位试验阀组中的复位电磁阀（1YV）带电动作，将油引入危急遮断装置活塞侧腔室，活塞上行到上止点，通过杠杆带动危急遮断装置连杆左移使危急遮断器装置的撑钩复位，联动的紧急遮断阀滑阀左移接通高压保安油的进油同时将高压保安油的排油口封住；DEH发出挂闸指令同时使主遮断电磁阀5YV、6YV带电，主遮断电磁阀中滑阀右移，建立高压安全油，当高压安全油压力开关PS2、PS3、PS4的常开触点闭合，三取二后，向DEH发出信号，使复位电磁阀（1YV）失电，危急遮断器装置活塞回到下止点.过程中DEH检测行程开关ZS1的常开触点由断开转换为闭合，再由闭合转为断开，ZS2的常开触点由闭合转换为断开，DEH判断挂闸程序完成。

1.2 汽轮机电气保护

包含了ETS保护和硬接线（操作台手动脱扣、DEH后备超速BUG等），保护出口使机械停机电磁铁（3YV）得电、主跳闸电磁阀（5YV、6YV）失电，主机丧失安全油，汽机遮断。

1.3 汽轮机机械超速

保护指汽轮机转速为额定转速的110-111%（3300～3330r/min）。达到危急遮断器设定值时，危急遮断器的飞环击出，通过系列机械动作，切断高压保安油的进油并泄掉高压保安油，快速关闭各进汽阀，遮断机组进汽。

1.4 汽机就地手动脱扣

系统在机头设有手动停机机构供紧急停机用。手拉手动停机机构按钮，通过危急遮断装置连杆使危急遮断装置的撑钩脱扣，后续过程同机械超速保护。

低压保安系统遮断过程，当机械停机电磁铁（3YV）接受ETS来停机信号得电动作，或手拉手动停机机构按钮，通过危急遮断装置连杆左移使危急遮断装置的撑钩脱扣；或汽轮机转速达到危急遮断器设定值时，危急遮断器的飞环击出打击危急遮断装置的撑钩，使撑钩脱扣，危急遮断装置遮断活塞在弹簧力作用下右移通过连杆带动高压遮断组件中的紧急遮断阀中滑阀右移，滑阀移动到图示白框处，切断高压保安油的进油并泄掉高压保安油，快速关闭各进汽阀，遮断机组进汽。部件ZS3行程开关监视就地手动脱扣和机械停机电磁铁（3YV）跳闸信号。向DEH送出信号，使高压遮断组件失电，遮断汽轮机。

2 转速控制

系统采用转速闭环无差调节系统。其设定点为给定转速。给定转速与实际转速之差，经PID调节器运算后，通过伺服系统控制油动机开度，使实际转速跟随给定转速变化。按启动方式的不同，此油动机为中压调节阀ICV或CV和ICV。在设定目标转速后，给定转速自动以设定的升速率向目标转速逼近。

2.1 目标转速的设定

除操作员通过OIS设置目标转速外，在下列情况下，DEH自动设置目标转速：汽机刚挂闸时，目标为当前转速：油开关刚断开时，目标为3000r/min；手动状态，目标为当前转速；汽机已跳闸，目标为零。目标超过上限时，将其改变为3060或3360r/min（后者为超速试验状态）；自启动方式下，目标由ATC来，分别为0、500、1200、2000、3000r/min；自动同期时，目标随自同期增减信号变化（变化率60r/min/min）。

2.2 升速率的设定

操作员设定，速率在（39、800）r/min/min内。自启动方式下，冷态启动时速率为100r/min/min，温态启动时速率为150r/min/min，热态、极热态启动时速率为300r/min/min。机组过临界转速区时，速率不变（500r/min/min）。

轴系临界转速计算值为：第一阶：1000r/min电机转子一阶；第二阶：1700r/min高中压转子一阶；第三阶：1730r/min A低压转子一阶1750r/min B低压转子一阶；第四阶：3465r/min 电机转子二阶；为避开临界转速，DEH设置了二个临界转速区，其边界与临界转速计算值相差大约±50r/min。若实际测量的临界转速值与计算值比较偏离较大，必须修改临界转速区值及临界转速平台值。

2.3 暖机

汽机暖机转速通常定为1200/2000/3000r/min，故目标值通常设为500、1200、

2000、3000r/min，到达目标转速值后，可自动停止升速进行暖机。在ATR方式下时，须退出ATR方式后发保持指令，在临界转速区内时，无法暖机

1.1 3000r/min定速

汽轮机转速稳定在3000±2r/min上，各系统进行并网前检查。一切正常以后，自动同期装置投入，通过DEH、发电机励磁系统改变发电机频率和电压。当满足同期条件时，油开关闭合，机组并网加初负荷。