汽輪機安全控制技術

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　　四? 汽輪機安全控制系統

　　(一)?? 汽輪機監控任務

　　汽輪機是火力發電廠最重要的設備之一。對它的監控包括以下內容。

　　(1)自動檢測? 隨著汽輪機組容量的不斷增大，新蒸汽的溫度和壓力越來越高，需要監視的項目在不斷增多。目前，大容量汽輪機的自動檢測項目已經包括：發電機功率、新蒸汽的壓力與溫度、真空度、監視段抽氣壓力、潤滑油壓、轉速、油動機行程、轉子軸向位移、定子和轉子內溫度、轉子與汽缸的相對膨脹、汽缸的熱膨脹、汽缸與轉子的熱應力、汽輪機振動、主軸撓度、軸承溫度與潤滑油溫度、推力瓦溫度、推力軸承油膜壓力、油箱油壓、上下汽缸溫差等許多項目。對于抽汽供熱機組，則還要增加抽氣壓力和抽氣流量等監測項目。

　　(2)自動保護? 汽輪機是處在高溫高壓下工作的高速旋轉機械。為了在故障情況下保護設備的安全，需要有完善的自動保護設備。當汽輪機的運行參數超出正常范圍時，自動保護設備將根據情況及時動作，或者發出警報提醒運行人員及時采取措施，或者自動采取一定措施。當參數超過機組安全允許的范圍，自動保護裝置就及時動作，使汽輪機自動停機，避免事故的進一步擴大。目前，大功率汽輪機自動保護裝置的內容主要有：超速保護、低油壓保護、軸向位移保護、差脹保護、低真空保護、振動保護等。為了能夠可靠地對汽輪機進行保護，對某些參數還采取了雙重甚至多重保護。

　　(3)自動控制? 電力用戶要求汽輪發電設備提供足夠數量的電力和保證供電的質量。供電的頻率是供電質量的主要標志之一，為了使供電頻率維持在一定的精度范圍之內，要求汽輪機具有高性能的轉速自動控制系統。另外，使汽輪機轉速自動保持在一定的范圍之內，對汽輪機本體的安全也是重要的保障。

　　對于既供電又供熱的汽輪機，例如抽氣式汽輪機和背壓式汽輪機，為了保證供給用戶足夠數量和一定質量(壓力)的蒸汽，這些機組必須有壓力自動控制系統。

　　除了轉速和壓力自動控制系統之外，大功率汽輪機一般還具有汽封氣壓、旁路系統、凝汽器水位等輔助自動控制系統。

　　(4)程序控制? 汽輪機的程序控制主要是指汽輪機的自動啟動和停機。采用自動啟停不但可以節約勞動力和減輕工人的勞動強度，而且還可以縮短啟動時間，避免誤操作，提高汽輪機安全運行的經濟性和可靠性。

　　(二)? 轉速自動控制

　　當汽輪機用于拖動交流發電機時，所發交流電的頻率應保持不變，也即在電負荷變化時，汽輪機的轉速應保持不變。因為對于雙極的工作轉速"＝3000r／min的發電機，交流電的頻率??

　　而對于四極的工作轉速n＝1500r／min的發電機，交流電的頻率

　　雖然在額定轉速下運行時，發電頻率都是50Hz，而當轉速偏離額定值時，其電頻率也會發生變化。

　　圖18—17是汽輪機轉速控制系統的示意圖。它是由具有一級放大的機械液壓系統實現的。當汽輪機負荷減少而導致轉速升高時，離心調速器1的重錘向外張開。滑環A向上移動，通過杠桿2帶動錯油門5向上移動，這時錯油門滑閥套上的油口m和自油泵來的壓力油管連通，而下部的油口n則和排油口相通。壓力油經過油口／n流人油動機3活塞的上腔，在上腔中形成高的壓力，而油動機活塞下腔則通過錯油門下部的油口n和排油口相通，在下腔中形成低的壓力。油動機活塞上下的油壓力之差推動活塞向下移動，關下控制閥4。轉速降低時，則相反動作，最終會開大調節閥。

　　以上僅是機械液壓系統的一個簡單例子。它只有一級放大，而目前汽輪機控制系統已有很大改進，放大次數往往不止一次，而且除了機械液壓系統外，還有電子液壓系統。圖18—18即是用電液系統實現的汽輪機轉速控制系統示意圖。由圖可見，被控對象，液壓放大及執行元件與機械液壓系統完全相同。只是用電子測速元件代替機械調速器。給定信號改用可調的直流電壓。偏差信號的校正可由電動控制器完成。控制器的輸出信號經功率放大后再經電液轉換器，將電信號轉換成液壓信號。該液壓信號控制油動機，進而開大或關小控制閥，達到控制轉速的目的。電液控制系統和機械液壓系統相比，容易實現各種控制規律。