專利名稱：汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽輪機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種汽輪機(jī)的速度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的任務(wù)是正常運行時，通過改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使汽輪機(jī)的功率輸出滿足外界的負(fù)荷要求，且使調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速偏差在允許的范圍內(nèi)；在危急事故工況下，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門或主汽門，使機(jī)組維持空轉(zhuǎn)或快速停機(jī)?？科啓C(jī)的自調(diào)節(jié)運行，一定會引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速很大的波動，無法滿足運行的要求。這樣就必須有調(diào)速系統(tǒng)，利用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化的信號對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由于汽輪機(jī)的蒸汽壓力很高，開啟主汽門和調(diào)節(jié)汽門需要很大的驅(qū)動力。為滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求，必須要求調(diào)節(jié)汽門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)有較好的響應(yīng)靈敏性和較快的響應(yīng)速度。特別是在機(jī)組甩負(fù)荷等危急工況下，要求主汽門和調(diào)節(jié)汽門能在極短的時間內(nèi)全行程關(guān)閉。因此，對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門和主汽門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)提出慣性小、驅(qū)動功率大的特殊要求。目前，電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)尚不能滿足這一特殊要求，故汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)總是以油動機(jī)(即液壓伺服馬達(dá))為調(diào)節(jié)汽門和主汽門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的變化信號對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常運行時，使汽輪機(jī)的功率輸出滿足外界的負(fù)荷要求，且使調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速偏差在允許的范圍內(nèi)；在危急事故工況下，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門或主汽門，使機(jī)組維持空轉(zhuǎn)或快速停機(jī)的汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案可依如下方式實現(xiàn)汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)、同步器、啟動裝置、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)接收汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號并將其轉(zhuǎn)變成一次控制信號；所述中間放大器對轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)發(fā)出的一次控制信號作功率放大，并按調(diào)節(jié)目標(biāo)作控制運算；所述油動機(jī)按中間放大器的控制信號產(chǎn)生帶動配汽機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置；所述配汽機(jī)構(gòu)將油動機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，使汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；所述同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的控制信號，單機(jī)運行時改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運行時改變機(jī)組的功率；所述啟動裝置在機(jī)組啟動時用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動作轉(zhuǎn)速。
作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還配有保護(hù)系統(tǒng)；所述保護(hù)系統(tǒng)采用機(jī)械液壓調(diào)節(jié)、模擬電液調(diào)節(jié)或數(shù)字電液調(diào)節(jié)模式。
本發(fā)明所述機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括調(diào)速器、配于調(diào)速器下部的滑環(huán)、同步器、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明所述模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括主控部分、PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器、中間放大器、油動機(jī)、壓縮機(jī)；所述主控部分的信號輸出端依次經(jīng)PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器及中間放大器接油動機(jī)的輸入端；所述油動機(jī)的工作端接汽輪機(jī)的工作端。
本發(fā)明所述數(shù)字電液控制系統(tǒng)包括電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)。
本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)有較好的響應(yīng)靈敏性和較快的響應(yīng)速度。在正常運行時，通過改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使汽輪機(jī)的功率輸出滿足外界的負(fù)荷要求，且使調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速偏差在允許的范圍內(nèi)；在危急事故工況下，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門或主汽門，使機(jī)組維持空轉(zhuǎn)或快速停機(jī)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)原理框圖；圖2為本發(fā)明械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理框圖。
具體實施例方式
如圖所示，汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)、同步器、啟動裝置、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)接收汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號并將其轉(zhuǎn)變成一次控制信號；所述中間放大器對轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)發(fā)出的一次控制信號作功率放大，并按調(diào)節(jié)目標(biāo)作控制運算；所述油動機(jī)按中間放大器的控制信號產(chǎn)生帶動配汽機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置；所述配汽機(jī)構(gòu)將油動機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，使汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；所述同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的控制信號，單機(jī)運行時改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運行時改變機(jī)組的功率；所述啟動裝置在機(jī)組啟動時用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動作轉(zhuǎn)速。上述系統(tǒng)還配有保護(hù)系統(tǒng)；所述保護(hù)系統(tǒng)采用機(jī)械液壓調(diào)節(jié)、模擬電液調(diào)節(jié)或數(shù)字電液調(diào)節(jié)模式。所述機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括調(diào)速器、配于調(diào)速器下部的滑環(huán)、同步器、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)。所述模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括主控部分、PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器、中間放大器、油動機(jī)、壓縮機(jī)；所述主控部分的信號輸出端依次經(jīng)PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器及中間放大器接油動機(jī)的輸入端；所述油動機(jī)的工作端接汽輪機(jī)的工作端。所述數(shù)字電液控制系統(tǒng)包括電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)。
汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理性構(gòu)成如附圖一所示。轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變成一次控制信號；中間放大器對一次控制信號作功率放大，并按調(diào)節(jié)目標(biāo)作控制運算，產(chǎn)生油動機(jī)的控制信號；油動機(jī)是一種液壓位置伺服馬達(dá)，按中間放大器的控制信號產(chǎn)生帶動配汽機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置；配汽機(jī)構(gòu)是將油動機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，通過配汽機(jī)構(gòu)的非線性傳遞特性，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的控制信號，單機(jī)運行時改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運行時改變機(jī)組的功率；啟動裝置在機(jī)組啟動時用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動作轉(zhuǎn)速。
由于汽輪機(jī)的蒸汽壓力很高，開啟主汽門和調(diào)節(jié)汽門需要很大的驅(qū)動力。為滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求，必須要求調(diào)節(jié)汽門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)有較好的響應(yīng)靈敏性和較快的響應(yīng)速度。特別是在機(jī)組甩負(fù)荷等危急工況下，要求主汽門和調(diào)節(jié)汽門能在極短的時間內(nèi)全行程關(guān)閉。因此，對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門和主汽門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)提出慣性小、驅(qū)動功率大的特殊要求。目前，電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)尚不能滿足這一特殊要求，故汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)總是以油動機(jī)(即液壓伺服馬達(dá))為調(diào)節(jié)汽門和主汽門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)其轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)及中間放大器的結(jié)構(gòu)不同，可分為機(jī)械液壓調(diào)節(jié)、模擬電液調(diào)節(jié)和數(shù)字電液調(diào)節(jié)三種型式。
1、機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由杠桿、曲柄等機(jī)械機(jī)構(gòu)作信號放大和液壓流量控制閥作功率放大，其原理性系統(tǒng)如附圖二所示。飛錘感受轉(zhuǎn)速的變化，并轉(zhuǎn)變?yōu)榛h(huán)的位移；斷流式錯油門控制油動機(jī)活塞腔室的進(jìn)、排油，當(dāng)錯油門滑閥偏離居中位置時，分別開啟油動機(jī)活塞上、下腔室的進(jìn)、排油口，使油動機(jī)活塞帶動調(diào)節(jié)汽門開啟或關(guān)閉；在油動機(jī)活塞移動時，又帶動杠桿運動，使錯油門滑閥向著居中位置移動。當(dāng)油動機(jī)活塞的位移復(fù)現(xiàn)調(diào)速器滑環(huán)位移的變化規(guī)律時，錯油門滑閥回到居中位置，調(diào)節(jié)過程結(jié)束。隨著機(jī)組容量的增大，開啟調(diào)節(jié)汽門驅(qū)動力要求的提高，特別是中間再熱機(jī)組高壓調(diào)節(jié)汽門動態(tài)校正要求的提出，機(jī)械液壓調(diào)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓控制回路變得十分復(fù)雜。機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)曠動間隙的存在，液壓控制部件易受油液污染的影響，使調(diào)節(jié)品質(zhì)和運行穩(wěn)定、可靠性不很理想。因機(jī)組的功率信號無法由機(jī)械或液壓機(jī)構(gòu)來感受，故機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅能起到調(diào)速系統(tǒng)的作用。另一方面，配汽機(jī)構(gòu)采用較為固定的機(jī)械機(jī)構(gòu)，無法實現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運行方式的靈活切換。
2、模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是基于模擬電路的連續(xù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它將電子技術(shù)與液壓控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，綜合了電子元件檢測靈敏、精度高、線性好、遲緩小、傳輸速度快、調(diào)整方便、能實現(xiàn)復(fù)雜調(diào)節(jié)規(guī)律，以及液壓元件驅(qū)動功率大、慣性小的優(yōu)點。檢測、運算采用電子元件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓部件，兩者中介的核心部件是電液伺服閥(俗稱電液轉(zhuǎn)換器)。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率經(jīng)傳感器或變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)電子線路放大、運算，產(chǎn)生油動機(jī)行程的控制信號，輸?shù)絇ID(比例、積分和微分)凋節(jié)回路，然后經(jīng)模擬電路功率放大作用于電液轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的液壓信號，經(jīng)中間放大后使油動機(jī)按調(diào)節(jié)指令動作。
模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理性框圖如附圖三所示，系統(tǒng)中設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路、功率調(diào)節(jié)回路和功-頻調(diào)節(jié)回路，在機(jī)組單機(jī)運行時控制轉(zhuǎn)速；并網(wǎng)非調(diào)頻工況時調(diào)節(jié)機(jī)組功率；并網(wǎng)調(diào)頻運行時實現(xiàn)功-頻調(diào)節(jié)，克服″內(nèi)擾″和再熱器中間容積時滯效應(yīng)的影響。功率設(shè)定可遠(yuǎn)方遙控設(shè)置，便于電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)。蒸汽壓力輸入可實現(xiàn)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制。模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制功能和調(diào)節(jié)品質(zhì)較機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)有了很大的提高，改善了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的甩負(fù)荷動態(tài)特性，增強(qiáng)了機(jī)組運行的安全性。
3、數(shù)字電液控制系統(tǒng)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(Digital Electro-Hydraulic Control System，簡稱DEH)是以計算機(jī)替代模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中控制運算的模擬電路，發(fā)揮計算機(jī)控制運算、邏輯判斷與處理能力強(qiáng)及軟件組態(tài)靈活、方便的優(yōu)勢，將汽輪機(jī)運行的狀態(tài)監(jiān)測、順序控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)融為一體。特別是液壓系統(tǒng)采用高壓抗燃油(三芳基磷酸脂)后，簡化了液壓控制回路，提高了油動機(jī)的推動力。調(diào)節(jié)汽門由各自油動機(jī)驅(qū)動，可使機(jī)組實現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運行方式靈活切換，增強(qiáng)了機(jī)組運行控制的靈活性。由于數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活，維修調(diào)試方便，冗余控制、多層保護(hù)和自檢、自診斷功能使調(diào)節(jié)品質(zhì)、運行可靠性和機(jī)組的安全性均較模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)有了很大提高。數(shù)字電液控制系統(tǒng)是由電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)組成，它實現(xiàn)的主要功能是(1)汽輪機(jī)自動程序控制(ATC)。通過監(jiān)測高、中壓汽缸溫度和蒸汽溫度，計算出轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力。在汽輪機(jī)允許的應(yīng)力范圍內(nèi)，以最大的速率、最短的時間實現(xiàn)機(jī)組由盤車、沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)到帶負(fù)荷的全自動程序化操作。
(2)汽輪機(jī)功率的自動調(diào)節(jié)。汽輪機(jī)功率的自動調(diào)節(jié)設(shè)有操作員自動、遠(yuǎn)方控制和電廠計算機(jī)控制三種模式。根據(jù)電網(wǎng)的要求，可選擇調(diào)頻運行方式或基本負(fù)荷運行方式。在機(jī)組冷、熱態(tài)啟動中，能自動地根據(jù)啟動狀態(tài)控制調(diào)節(jié)汽門的開度。
(3)汽輪機(jī)的自動保護(hù)。設(shè)有三層超速保護(hù)，即超速保護(hù)控制(OPC)、危急遮斷控制(ETS)和機(jī)械超速保護(hù)與手動遮斷脫扣。超速保護(hù)控制是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過103％n0時，OPC電磁閥動作，快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)汽門；ETS是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到110％n0時，自動停機(jī)遮斷(AST)電磁閥動作，快速關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門。此外，當(dāng)出現(xiàn)低潤滑油壓、推力軸承磨損、低真空、高壓排汽溫度高等危急事故時，ETS通過AST電磁閥使機(jī)組快速停機(jī)；機(jī)械超速保護(hù)是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至112％n0時動作，關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門。
(4)機(jī)組和DEH系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)視和顯示機(jī)組及DEH系統(tǒng)的重要參數(shù)、運行曲線、歷史趨勢和故障，以及指示操作按鈕的狀態(tài)。TSCS調(diào)速控制系統(tǒng)描述及功能1.轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的組成TSCS調(diào)速控制系統(tǒng)具有兩個獨立的控制通道，控制回路。這兩個回路的輸出與另一個通道-----閥位限制器進(jìn)行信號低選(LSS)。LSS的輸出將直接設(shè)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動器的輸出。除了這兩個通道外，轉(zhuǎn)速/負(fù)荷回路還能受控于另一個控制回路，即串級控制回路。串級控制回路“串接”在轉(zhuǎn)速回路中，因此串級控制回路的輸出能直接改變轉(zhuǎn)速控制回路的給定值。另外，輔助控制回路可作為控制通道也可作為限制通道。所有這三個PID控制回路都可以選擇模擬輸入信號來遠(yuǎn)程調(diào)整它們的給定值。
調(diào)速系統(tǒng)的附加功能包括頻率控制，同步負(fù)荷分配(采用DCLS)，避開臨界轉(zhuǎn)速，暖機(jī)/額定轉(zhuǎn)速控制和順序自動起動。
2.轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制回路接受來自電磁式傳感器或非接觸式轉(zhuǎn)速探頭的轉(zhuǎn)速信號。轉(zhuǎn)速PID控制放大器將該信號與轉(zhuǎn)速給定值相比較并給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出輸出信號(通過信號低選總線)。
轉(zhuǎn)速回路的給定值可以通過上位機(jī)輸入，遠(yuǎn)程觸點輸入。此外，也能夠?qū)⒛M輸入用于遠(yuǎn)程調(diào)整轉(zhuǎn)速給定值。
遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值其中一個4-20mA輸入能組態(tài)用于控制轉(zhuǎn)速給定值。一般一個外部過程控制器與這個輸入相連接，用于調(diào)整轉(zhuǎn)速或負(fù)荷控制相關(guān)過程的運行。
遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值輸入將直接作用于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速給定值。遠(yuǎn)程輸入信號改變轉(zhuǎn)速給定值的最大速率是可編程的。當(dāng)投入遠(yuǎn)程給定值時，轉(zhuǎn)速給定值以很慢的速率變化直到兩個設(shè)定值一致。此時，將允許轉(zhuǎn)速給定值以最大速率變化。
3.輔助控制輔助控制通道能用來控制或者限制一個參數(shù)。輔助PID控制回路能用來控制或限制機(jī)組的負(fù)荷/功率，電廠的輸入/輸出值，進(jìn)口壓力，排汽壓力，溫度或其它與負(fù)荷直接相關(guān)的過程參數(shù)。
輔助輸入是一個4-20mA的電流信號。輔助PID控制放大器將這個輸入信號與給定值相比較，并產(chǎn)生一個控制輸出信號至LSS(信號低選總線)。LSS總線將最小的信號送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動器回路。
遠(yuǎn)程輔助給定值其中一個4-20mA的輸入用于過程調(diào)整輔助給定值。遠(yuǎn)程輔助給定值輸入直接作用于輔助給定值。遠(yuǎn)程輸入信號改變輔助給定值的最大速率是可編程的。當(dāng)投入遠(yuǎn)程給定值時，輔助給定值以很慢的速率變化直到兩個給定值一致。此時，將允許給定值以最大速率變化。
4.負(fù)荷分配輸入TSCS調(diào)速系統(tǒng)能利用一個模擬輸入接受來數(shù)字式同步器和負(fù)荷控制器的負(fù)荷分配信號。這個和負(fù)荷控制器相連的信號允許調(diào)速系統(tǒng)與任何其它使用負(fù)荷控制器的系統(tǒng)進(jìn)行同步負(fù)荷分配。TSCS調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)部“和接點”將這個信號與轉(zhuǎn)速/負(fù)荷基準(zhǔn)相加。除了負(fù)荷分配外，TSCS的負(fù)荷控制器輸入還能用于使機(jī)組與工廠電網(wǎng)外部電網(wǎng)的同步。
5.串級控制串級控制能被組態(tài)用于控制與轉(zhuǎn)速或負(fù)荷有關(guān)或受其影響的任何系統(tǒng)過程。通常，該控制回路用于控制進(jìn)汽或排汽壓力。
串級控制是一個PID控制回路，它將4-20mA的過程信號與串級給定值相比較。PID控制回路調(diào)整轉(zhuǎn)速控制回路的給定值直到過程信號與給定值達(dá)到一致。
6.遠(yuǎn)程串級給定值其中一個4-20mA的輸入能被組態(tài)成用于遠(yuǎn)程調(diào)整串級給定值。遠(yuǎn)程串級給定值輸入直接作用于調(diào)速系統(tǒng)的串級給定值。遠(yuǎn)程輸入信號改變串級給定值的最大速率是可編程的且能在運行方式中加以改變。當(dāng)投入遠(yuǎn)程給定值時，串級給定值以很慢的速率變化直至兩個給定值達(dá)到一致，此時，允許給定值以最大速率變化。能夠根據(jù)需要通過鍵盤，遠(yuǎn)程觸點輸入或通信線路投入和退出遠(yuǎn)程串級功能。
7.閥位限制器閥位限制器限制了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號或閥門斬位置，有助于起動和停機(jī)。閥位控制器的輸出與轉(zhuǎn)速/負(fù)荷和輔助控制通道的輸出為信號低選。要求最小閥位的控制或限制器通道控制了閥門的位置。于是，閥位限制器就限制了最大閥門位置。能通過鍵盤，外部觸點調(diào)整閥位限制。
閥位限制器還能用于系統(tǒng)的動態(tài)故障查尋。如果認(rèn)為是TSCS調(diào)速系統(tǒng)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)整閥位限制器以手動控制閥門的位置。當(dāng)以這種方式使用閥位限制器必須注意，不得讓系統(tǒng)達(dá)到危險的運行點。
8.起動特性TSCS調(diào)速系統(tǒng)提供了三種不同起動方式的選擇自動，半自動和手動起動。組態(tài)時必須選擇這三種起動方式的一種，以便使從停機(jī)狀態(tài)達(dá)到最低轉(zhuǎn)速控制。組態(tài)的起動方式和調(diào)速系統(tǒng)最低控制轉(zhuǎn)速將取決于工廠的起動程序和制造廠的建議。
如果設(shè)置了暖機(jī)轉(zhuǎn)速(暖機(jī)/額定或順序自動起動方式)，TSCS調(diào)速系統(tǒng)將提供自動轉(zhuǎn)速控制并避開臨界轉(zhuǎn)速?？梢酝ㄟ^TSCS調(diào)速系統(tǒng)的鍵盤，遠(yuǎn)程觸點輸入。此外，也能組態(tài)一個“允許起動”觸點輸入。例如，若跳閘節(jié)流或截止閥沒有關(guān)閉阻止起動。
9.暖機(jī)/額定暖機(jī)/額定功能使操作人員能以組態(tài)的速率在設(shè)置的暖機(jī)轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速之間改變轉(zhuǎn)速。暖機(jī)/額定功能還能組態(tài)成僅作為自動升至額定轉(zhuǎn)速功能。
10.自動起動順序自動起動功能使操作人員能從設(shè)定的低暖機(jī)轉(zhuǎn)速起動并停留在該轉(zhuǎn)速下直至設(shè)定的暖機(jī)時間結(jié)束，然后升至設(shè)定的高暖機(jī)轉(zhuǎn)速并停留直至設(shè)定主高暖機(jī)時間結(jié)束，最后升至設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速給定值。在暖機(jī)轉(zhuǎn)速下的停留時間和加速率取決于是“熱態(tài)起動”還是“冷態(tài)起動”。“熱態(tài)”和“冷態(tài)”由的停機(jī)時間來確定。當(dāng)處于熱態(tài)和冷態(tài)條件之間時，調(diào)速系統(tǒng)使用熱態(tài)和冷態(tài)數(shù)據(jù)點的內(nèi)插值來確定合適的起動速率和停留時間。
如果必要，能通過編程和采用順序自動起動的暫停/繼續(xù)指令來終止和繼續(xù)順序自動起動程序。可以通過TSCS調(diào)速系統(tǒng)的鍵盤，遠(yuǎn)程觸點輸入來選擇暫?；蚶^續(xù)。此外，順序自動起動能夠組態(tài)成自動暫停在每個暖機(jī)給定值處。
11.避開臨界轉(zhuǎn)速由于過分振動或其它原因，要求避開某些轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速范圍(或者盡可能快地通過)。在編程組態(tài)時可以選擇兩個臨界轉(zhuǎn)速避開帶。這兩個轉(zhuǎn)速帶可以小于調(diào)節(jié)器下限轉(zhuǎn)速的任意轉(zhuǎn)速范圍。必須對暖機(jī)/額定或順序自動起動功能進(jìn)行組態(tài)以執(zhí)行臨界轉(zhuǎn)速避開功能。在臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，TSCS調(diào)速系統(tǒng)以設(shè)定的臨界轉(zhuǎn)速率改變轉(zhuǎn)速給定值并不允許轉(zhuǎn)速給定值停留在臨界轉(zhuǎn)速避開帶內(nèi)。如果在加速通過臨界轉(zhuǎn)速避開帶時出現(xiàn)強(qiáng)烈的運動，選擇降轉(zhuǎn)速給定值指令將使機(jī)組轉(zhuǎn)速回復(fù)到該轉(zhuǎn)速避開帶的下限處。
12.超速保護(hù)功能超速保護(hù)功能用三個獨立的轉(zhuǎn)速傳感器防止蒸汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)或其他類型的原動機(jī)超速。該系統(tǒng)可以取代機(jī)械超速保護(hù)裝置，特別是在高速＞10000rpm應(yīng)用場合，因為機(jī)械超速保護(hù)裝置在高速情況下往往表現(xiàn)得不可靠。系統(tǒng)采用的是三選二停機(jī)方式，確保不會因三個單元其中的一個發(fā)生瞬時故障造成誤停機(jī)。每個單元與其他兩個單元除選項繼電器輸出連接外，其他都是完全隔離的。為了進(jìn)一步防止誤停機(jī)發(fā)生每個速度感應(yīng)單元所用的電源也是獨立的。
由于系統(tǒng)不存在機(jī)械運動件，因而不會像機(jī)械超速保護(hù)裝置那樣出現(xiàn)與主機(jī)運轉(zhuǎn)工況有關(guān)的機(jī)械磨損、磁化溫度或其他運轉(zhuǎn)溫度等問題。
系統(tǒng)可以長時間的連續(xù)保持設(shè)定的停機(jī)速度值不變。
當(dāng)發(fā)生超速停機(jī)時，系統(tǒng)可記錄、顯示原動機(jī)所達(dá)到的峰值轉(zhuǎn)速。
13、調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率機(jī)械液壓型調(diào)速器最好的遲緩率ε＝0.3～0.4％，采用電液壓式數(shù)字型調(diào)速器靈敏度很高，遲緩率(人工死區(qū))可以調(diào)節(jié)到接近于零。
14、速畫面的常規(guī)設(shè)計附圖8內(nèi)容僅僅作為基本的參考，根據(jù)實際情況我們可以提供更為詳盡的內(nèi)容可控制功能。
15、調(diào)速控制系統(tǒng)工藝描述本項目上所用機(jī)組為加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)，加氫處理裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)，加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)。這三臺機(jī)組從汽輪機(jī)調(diào)速控制原理的角度來看，是相同模式的。在系統(tǒng)流程圖上反映出的初步調(diào)速方案見附圖9。
16、每個調(diào)速控制實現(xiàn)所需要的I/O數(shù)量輸入量轉(zhuǎn)速輸入 AI 4點其中三個用于超速保護(hù)，一個用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輔助輸入 AI 1點遠(yuǎn)程輔助給定值 AI 1點串級輸入 AI 1點遠(yuǎn)程串級給定值 AI 1點負(fù)荷輸入 AI 1點遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值 AI 1點停機(jī) DI 1點復(fù)位 DI 1點升轉(zhuǎn)速給定值 DI 1點降轉(zhuǎn)速給定值 DI 1點其它開關(guān)量輸入 DI 16點根據(jù)現(xiàn)場的實際情況編程組態(tài)。
輸出量執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號 AO 2點停機(jī)指示 DO 1點報警指示 DO 1點其它開關(guān)量輸入DO 6點根據(jù)現(xiàn)場的實際情況編程組態(tài)。
因此，本項目實際汽輪機(jī)調(diào)速需要點數(shù)總計AI 10點，AO 2點，DI 20點，DO 8點。
除上面硬件點數(shù)的要求外，DCS/ESD的軟件方面要求具有數(shù)學(xué)運算、PID、折線函數(shù)、計時器、計數(shù)器等基本編程組態(tài)功能。在此不一一累述。
權(quán)利要求
1.汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)、同步器、啟動裝置、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)接收汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號并將其轉(zhuǎn)變成一次控制信號；所述中間放大器對轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)發(fā)出的一次控制信號作功率放大，并按調(diào)節(jié)目標(biāo)作控制運算；所述油動機(jī)按中間放大器的控制信號產(chǎn)生帶動配汽機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置；所述配汽機(jī)構(gòu)將油動機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，使汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；所述同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的控制信號，單機(jī)運行時改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運行時改變機(jī)組的功率；所述啟動裝置在機(jī)組啟動時用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動作轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于還配有保護(hù)系統(tǒng)；所述保護(hù)系統(tǒng)采用機(jī)械液壓調(diào)節(jié)、模擬電液調(diào)節(jié)或數(shù)字電液調(diào)節(jié)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括調(diào)速器、配于調(diào)速器下部的滑環(huán)、同步器、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括主控部分、PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器、中間放大器、油動機(jī)、壓縮機(jī)；所述主控部分的信號輸出端依次經(jīng)PID、功率放大器、電液轉(zhuǎn)換器及中間放大器接油動機(jī)的輸入端；所述油動機(jī)的工作端接汽輪機(jī)的工作端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字電液控制系統(tǒng)包括電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)的速度控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大機(jī)構(gòu)、同步器、啟動裝置、油動機(jī)、配汽機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)接收汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號并將其轉(zhuǎn)變成一次控制信號；所述中間放大器對轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)發(fā)出的一次控制信號作功率放大；所述油動機(jī)按中間放大器的控制信號產(chǎn)生帶動配汽機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置；所述配汽機(jī)構(gòu)將油動機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，使汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；所述同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動機(jī)行程的控制信號，單機(jī)運行時改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運行時改變機(jī)組的功率；所述啟動裝置在機(jī)組啟動時用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動作轉(zhuǎn)速。
文檔編號F01D17/10GK1959067SQ20051004762
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者蘭國強(qiáng) 申請人:沈陽創(chuàng)思達(dá)自動化系統(tǒng)有限公司