单元制机组的运行

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1、1,单元机组运行,浙江大学机械与能源工程学院,彭司华,2007.6,第三章 单元机组的控制和安全保护,2,第三章 单元机组的控制和安全保护,一、单元机组的负荷控制 二、机炉与电气系统的安全监控 三、汽轮机电液调节系统 四、单元机组连锁保护逻辑系统,3,一、单元机组的负荷控制,单元机组负荷控制的特点：单元机组负荷控制的主要功能也可以概括为自动检测，自动保护，顺序控制，连续控制。,p105,4,一、单元机组的负荷控制,5,一、单元机组的负荷控制,单元机组负荷控制的主要系统 计算机监视系统 机炉协调控制系统 锅炉自动控制系统 汽轮机自动控制系统 发动机和电气控制系统 辅助设备及各支持的自动控制系统,

2、6,计算机监视系统,包括厂级监视用计算机及分散控制系统的数据采集系统。其作用是对锅炉、汽轮机、发电机及电气系统生产过程参数和设备运行状态进行监视。,p106,7,机炉协调控制系统,常见的机炉协调控制方式有：以锅炉跟随为基础的协调控制方式，以汽机跟随为基础的协调控制方式，综合协调控制方式。,8,锅炉跟随方式,工作原理：当负荷指令改变，通过汽机主控模块，先发出改变汽机调门开度指令，改变进入汽机的蒸汽量，使机组输出电功率迅速与指令趋于一致。汽机调门开度的变化随即引起汽压变化。这时，锅炉主控模块根据汽压偏差发出控制指令，改变燃料量(及相应的调节量)，使汽压恢复到给定值。,9,锅炉跟随方式,这种方式中，

3、由汽轮机主控制器GT(s)控制机组输出功率，锅炉主控制器控制汽压PT.,图4.1-4,10,汽机跟随方式,工作原理：当负荷指令改变，通过锅炉主控模块，先发出改变燃烧率的指令。待燃烧率的变化引起了蒸汽量、蓄热量及汽压相继变化后，才通过汽机主控模块发出改变汽机调门开度指令，改变进入汽机的蒸汽量，使机组输出电功率相应改变。最终，电功率与负荷指令趋于一致，汽压也恢复到给定值。,11,汽机跟随方式,由锅炉主控制器通过控制燃烧率改变负荷，汽轮机主控制器通过控制调节阀开度稳定汽压。,12,以锅炉跟随为基础的协调控制方式,增加一个PD环节和一个带有死区的非线性环节。由于锅炉跟随方式的缺点是汽压波动大。增加两个

4、环节是加强了燃烧率的调节。 当负荷给定值变化时，通过PD环节可及时改变给煤量。 当主汽压的偏差超过非线性环节的死区后，将输出一个信号直接作用至主汽门来限制汽压的偏差。,13,以汽机跟随为基础的协调控制方式,增加一个PD环节和一个上下限幅的非线性环节。 给定值rN的变化通过PD环节直接提前改变给煤量，以克服锅炉的惯性，增加机组的负荷适应能力。 负荷偏差除了作为功率调节回路的输入信号外，还通过非线性环节作用于汽压调节器，以提高跟踪负荷的能力。,14,锅炉自动控制系统,包括的调节系统和炉膛安全保护监控系统,15,燃烧控制系统(锅炉跟随)总原理图,16,三冲量前馈反馈给水控制系统,前馈反馈给水控制系统

5、如下图所示。图中 分别为水位，蒸汽流量和给水流量测量和变送装置的传递函数，分别为给水流量和蒸汽流量扰动下对汽包的传递函数。GPI(s)为PI调节器的传递函数，GBW(s)和GBD(s)为两个补偿装置的传递函数，给水流量W看作两部分之和，W1由调节器决定，W2为其它扰动的影响。KZ为执行器放大系数。,17,三冲量串级给水控制系统,串级给水调节系统时在前述的前馈反馈调节系统的基础上增加了一个调节器构成。其主调节器Gc1(s)采用PI作用，副调节器Gc2(s)采用P作用。系统的整定同一般的串级系统。由于主副回路速度差别很大，故可分别整定。蒸汽流量前馈通道的整定方法同前馈反馈给水控制系统。,18,过热

6、汽温控制,19,串级过热汽温控制系统,串级过热汽温调节系统是广泛采用的方案，如下图所示。KA为执行器放大系数, KD为喷水阀比例系数。 ， 分别为导前汽温和过热汽温出口测量元件和变送器的传递函数。,20,炉膛安全保护监控系统,又称为燃烧器管理系统。主要功能包括锅炉运行安全功能、操作功能和火焰检测。,21,汽轮机自动控制系统,汽轮机调节系统； 汽轮机保护系统； 汽轮机监视系统； 汽轮机自启停控制系统；,p107,22,发电机和电气控制系统,23,辅助设备及各支持的自动控制系统,输煤控制系统； 锅炉除灰控制系统； 锅炉补给水处理控制系统； 给水启停控制； 锅炉点火系统控制； 锅炉制粉系统控制。,2

7、4,一、单元机组的负荷控制,25,一、单元机组的负荷控制,26,一、单元机组的负荷控制,27,一、单元机组的负荷控制,28,电力系统的频率控制,一次调频 电力系统内并联运行机组的调速器在没有手动和自动调频装置参与的情况下，自动调节原动机的输入功率与系统系统负荷变化相互平衡来维持电力系统频率的一种自动调节。,29,电力系统的频率控制,二次调频 用手动或自动装置改变调速器频率（或功率）给定值，调节进入原动机的动力元素来维持电力系统频率的调节方法，称为二次调频。,30,单元机组无功负荷和电压的调节,详见p117,31,二、机炉与电气系统的安全监控,锅炉炉膛安全监控系统（FSSS） 汽轮机监视仪表（T

8、SI）与振动检测； 电气系统的监控与保护系统； 与机组运行有关的电力系统安全控制。,32,二、机炉与电气系统的安全监控,锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）它是大型锅炉机组必备的一种安全监视保护系统。在锅炉启动、停止及正常运行时，连续监视燃烧系统的有关参数和设备，必要时发出动作指令，通过各种连锁装置，使燃烧设备的有关部件按照既定的程序完成必要的操作或处理未遂性事故，以保证操作人员和设备的安全。,33,二、机炉与电气系统的安全监控,锅炉炉膛安全监控系统（FSSS） 锅炉炉膛安全监控系统包括下列功能： （1）锅炉点火前和燃烧后的炉膛吹扫； （2）油系统和油层的启停控制； （3）制粉系统和煤层的启停控制

9、； （4）炉膛火焰监测； （5）辅机的启停控制和连锁保护； （6）二次风挡板控制； （7）主燃料跳闸（MFT）； （8）机组快速甩负荷（FCB）； （9）辅机故障减负荷（RB）； （10）机组运行监视和自动报警。,34,二、机炉与电气系统的安全监控,汽轮机监视仪表（TSI）与振动检测 转子振动信号的测量与处理； 汽轮机监视保护系统； TSI参数检测简介。,35,二、机炉与电气系统的安全监控,转子振动信号的测量与处理 1.转子基频信号与相位的测量 1.轴心运动轨迹的检测 3.轴心平均位置的测定,p129,36,二、机炉与电气系统的安全监控,汽轮机监视保护系统,37,二、机炉与电气系统的安全监控,

10、TSI参数检测简介 转轴径向振动的监测；,38,二、机炉与电气系统的安全监控,39,二、机炉与电气系统的安全监控,转轴轴向位置监测；,40,二、机炉与电气系统的安全监控,转轴偏心与偏心度峰峰的监测；,41,二、机炉与电气系统的安全监控,转轴与壳体的差涨监测；,42,二、机炉与电气系统的安全监控,壳体膨胀检测； 转速监测； 零转速监测； 相角监测； 温度监测； 阀位监测。,43,三、汽轮机电液调节系统,电液调节系统的基本工作原理与结构：,44,三、汽轮机电液调节系统,Flash演示,45,三、汽轮机电液调节系统,：ATC：automatic turbine control。,46,三、汽轮机电液

11、调节系统,DEH的三种运行方式： 手动方式当控制器故障时，通过手动直接控制阀门开度，以维持汽轮机运行，因此它是一种备用方式。 操作员自动方式DEH在CRT上为操作员提供操作指导，但转速的升降及速度的变化均由运行人员通过键盘输入DEH. 汽轮机自动方式(ATC)DEH根据汽轮机高、中压转子热应力、涨差、轴向位移、振动等情况自动控制汽轮机的升速、待速、并网、升负荷及跳闸等。,47,三、汽轮机电液调节系统,DEH的基本功能 转速和功率控制； 阀门试验和阀门管理； 运行参数监视； 超速保护； 手动控制。,p142,48,三、汽轮机电液调节系统,DEH自动调节系统： 转速调节系统； 负荷调节系统； 主汽

12、压控制系统； 手动控制。 DEH自动调节系统的主要控制回路：TV回路，TV回路，IV回路，SV回路。,p142,49,三、汽轮机电液调节系统,DEHIII超速保护系统 快速阀门关闭； 失负荷预测； 超速控制。,p144,50,三、汽轮机电液调节系统,什么是阀门管理？大功率汽轮机有多只高压调节阀，每只调节阀有一个独立的伺服控制回路，阀门的开启需要一个专用程序进行管理，使阀门开启按预先设定的顺序进行。,51,三、汽轮机电液调节系统,阀门管理的两种方式： 单阀控制。所有高压阀门开启方式相同，各阀开度一样，其特点是节流调节，全周进汽。 多阀控制。调门按预先给定的顺序依次开启，各调门累加流量呈线性变化。

13、其特点是喷嘴调节，部分进汽。,52,三、汽轮机电液调节系统,实现ATC控制的依据是什么？ 通过DEH控制柜ATC I/O通道，检测机组的各点温度，计算机组的实际应力，并与许可应力进行比较。再将其转化为转速或负荷的目标值和变化率，通过DEH去控制机组升速和变负荷。 在整个启停或负荷变化过程中，进行闭环的自动控制，使转子应力保持在允许的范围内。 此外，ATC对盘车，暖机，阀切换，并网等具有完善的逻辑控制和闭锁回路。对汽轮机的偏心，涨差，振动、轴承温度、轴向位移及电机冷却系统等各安全参数也自动进行监控。,53,四、单元机组连锁保护逻辑系统,一、顺序控制的基本概念顺序控制是按照预先规定的顺序，逐步对各

14、阶段进行信息处理的控制方法。时间顺序控制系统又称为固定程序控制系统。,54,四、单元机组连锁保护逻辑系统,顺序控制分为三类： 时间顺序控制：又称为固定程序控制系统，它的执行指令是按时间排列固定不变的。即按照预先规定的每一步动作的时间长短进行程序控制。例如输煤系统。 逻辑顺序控制：按先后顺序排列，和时间无严格关系。 条件顺序控制：是以条件不同时执行不同过程。例如电梯控制。 另外还可以把以上三类组合为组合顺序控制系统。,55,四、单元机组连锁保护逻辑系统,p146,56,四、单元机组连锁保护逻辑系统,二、机组连锁保护逻辑 小连锁：备用设备的自启停； 大连锁：一台辅机跳闸将相应地引起一连串辅机连锁动

15、作。,57,四、单元机组连锁保护逻辑系统,什么是MFT？ 锅炉MFT是锅炉主燃料跳闸系统,是在锅炉发生设备故障或运行故障时,对锅炉主设备进行保护的手段，是FSSS系统重要组成部分，主要动作内容如下： 火力发电厂设计技术规程（DL 50002000）。 第1264条中之4 在运行中锅炉发生下列情况之一时，应发出总燃料跳闸指令，实现紧急停炉保护： 1）手动停炉指令； 2）全炉膛火焰丧失 3）炉膛压力过高过低 4）汽包水位过高过低 5）全部送风机跳闸 6）全部引风机跳闸 7）煤粉燃烧器投运时，全部一次风机跳闸 8）燃料全部中断 9）总风量过低 10）锅炉炉膛安全监控系统失电 11）根据锅炉特点要求的

16、其他停炉保护条件，如不允许干烧的再热器超温和强迫循环炉的全部炉水循环泵跳闸等,58,四、单元机组连锁保护逻辑系统,MFT通常动作以下设备： MFT继电器跳闸OFT继电器跳闸 所有制粉系统继电器跳闸 关闭来回油跳闸阀 关闭所有油角阀 停止所有磨煤机 停止所有给煤机 关闭所有磨煤机出口挡板 停止所有一次风机 关闭过热器、再热器减温水总门 跳吹灰器。,59,MFT现象,有功无功到零、工业电视火焰消失、水位异常变化、大量报警发出、机组参数发生急剧变化、火检消失、磨煤机给煤机跳闸、燃油速关阀关闭、一次风机跳闸、汽机跳闸、旁路打开、发电机解列、厂用电切换、汽泵跳闸、电泵联锁启动。,60,MFT处理原则,结合发生MFT的现象，查找MFT动作原因，并及时消除故障根源，必要时利用事故追忆及趋势图进行确认。 及时确认MFT动作后燃料全部切断。 注意厂用电切换成功，否则及时恢复厂用电。 如锅炉压力不超及时关闭旁路。 注意汽机转速，转子到零注意盘车联锁启动。 及时消除故障根源后，迅速进行锅炉点火，增加燃烧率，防止炉膛冷却。 极热态启动，必须增加燃烧率，加大疏水量，只有在过热器出口温度与导汽管温度相差不大时才能进行汽机冲转。,