控制阀、回油过滤器、电加热器、止回阀、仪表(包括油箱测温测压一次仪表)等与润滑油箱集装在一起,顶轴油泵散装在润滑油箱的一侧,主润滑油泵位于机头前轴承箱内,电加热器可将油箱内润滑油加热到40℃。
(3) 润滑油箱容量能保证当厂用交流电失电、冷油器断冷却水的情况下停机时,仍能保
证机组安全惰走。此时,润滑油箱中的油温不大于80℃,并保证有安全的循环倍率,润滑油箱不漏油。
(4) 润滑油箱上配有由两台交流电动机驱动的排烟风机和一台油烟分离器,排氢设施。
汽轮机油系统所用管道及附件有足够强度,按两倍以上的工作压力进行设计。应尽量减少法兰及管接头连接。
(5) 所有润滑油系统的泵组设计均能满足自动启动、遥控及手动启停的要求。设有停止
—自动—运行按钮和用电磁操作的启动试验阀门。
3
(6) 有两台冷油器,每台冷油器根据汽轮发电机组轴承润滑耗油量215.4 m/h(3590升
3
/分)、冷却水最高进口温度33℃、设计冷却水量205 m/h、污垢热阻0.000049 2
m·h·℃ / kcal和允许堵管10%情况下的最大负荷设计。冷油器的设计和管路布置方式应允许在一台运行时,另一台停用的冷油器能排放、清洗或调换。
(7) 在有可能聚集油气的腔室,如轴承箱、回油母管等设有排放油气的设施。 (8) 汽轮机结构和系统的设计,应防止汽水由于轴封漏汽等原因而进入油中。 五、转子的应力监控装置
汽轮机是高温状态下工作的转动机械,它在工作时所受的机械应力因转速稳定基本不变,可以事先计算确定。但是工作时所受的热应力却是随着工况不同而随时变化的,且工作总应力中,热应力的变化幅度最大,所占的比例大,为了保证汽轮机各个部件所受的工作应力不超过容许值,必须监视它的热应力,才能在热应力过大、可能使材料所受的工作应力超过应力容许值时,采取有效措施降低。
汽轮机转子是高速旋转的部件,它本身已经承受巨大的离心力所造成的机械应力。因此热应力更容易使工作应力超过容许值。对于双层汽缸的机组,转子是汽轮机部件中热应力最大的,必须注意监视转子金属温升率和转子内外表面温差,控制热应力,保证转子使用寿命。
汽轮机启动和变负荷过程中,各部分热应力大小不同,在汽轮机的高压缸中,由于调节级焓降最大、作功最多、加上工况变化引起部分进汽度变化等因素,所以调节级汽室的压力、温度随负荷的变化最大。汽轮机的高压缸调节级在启动和变负荷过程中的热应力最大,对于再热式汽轮机,因再热蒸汽温度高,与主蒸汽温度相同,中压缸进汽部分在启动和变负荷过程的热应力也很大,所以对应这些部位的转子热应力最危险。因此,在启动和变负荷时,只要监视控制住高压缸调节级转子处及中压缸第一级转子处的热应力不超过容许值,其余部分自然不会出现应力超限了。
为了更好地满足机组起停安全,缩短起停时间,本机组设置了汽轮机热应力监视器,它是一套微处理机系统。它预先按照热力学和热弹性力学方程,编号程序,接受开关量和模拟量形式给出的如阀门位置、压力、温度的数值等输入信号,实时计算转子热应力值。应力监视器作用主要表现在以下几个方面: (1)启动监视指导
汽轮机制造厂给出了四种典型工况,冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动曲线,既升压、升温曲线,转速、负荷变化曲线。显然这四种工况不能包括所有的启动,且由于燃料影响加上其他因素,实际的参数变化与曲线上的理论值总是存在偏差,而且参数的变化过程也难保持长期连续和稳定。为了在汽轮机起停全过程特别是负荷和温度发生较大变化时,向运行人员提供安全指导,本监控系统设计了一个安全指标,应力裕度系数K。
K=(σ极限-σ计算)/σ极限
其中,σ极限为应力极限;它决定于转子材料和工作温度。σ计算为计算工作应力,计算所得热应力加上机械应力就是计算工作应力σ计算,即应力计算器实时计算值。应力裕度系数K表明了在许用应力的范围内机组有多少许用应力的余量可供使用。
当应力裕度系数K=1时,表示计算工作应力为零,这种情况只有汽轮机停止且完全冷却后才会出现。在汽轮机运行时,即使热应力很小,也会有机械应力,所以K<1。应力裕度K=0时,表示计算工作应力已经达到最大容许值。而K<,则说明计算工作应力超过了许用应力。
当应力计算器计算出汽轮机高压缸和中压缸的应力裕度系数KHP和KLP后,再进行比较,选择两者的较小值,作为应力限制回路的输入量,应力限制回路根据其数值控制可以使汽轮机在最佳状态下运行,且在保证实际应力不超过许用应力情况下,使汽轮机以最快的速度启动和变负荷。在应力监控系统的指导下,控制汽轮机使它的应力裕度系数K尽量接近零而不小于零。理想状态所对应的最快启动,就是让应力裕度系数K始终接近与零的启动。 (2)安全经济运行控制
尽管应力裕度系数K十分有效,本系统同时还可以向运行人员显示其它安全指标,以便对锅炉进行最有效的操作,当运行人员根据电网指令给出目标负荷速度时,应力监视器显示实时动态的实际温升率,同时显示高压缸和中压缸中进汽部分的最大容许温升速度,运行人员对比两种数据可决定如何对锅炉实行最有效的操作,既保证安全,又快速实现预定目标。利用应力裕度系数K和对应计算温升速度的指导功能,可以使运行人员最充分地挖掘设备潜力,实现机组的安全经济控制。 (3)应力限制保护
本监控装置采用应力限制回路,可以起到自动负荷限制器的作用,能够自动保护汽轮机安全。当应力裕度系数K在0.2以上时,限制回路不起作用,当应力裕度系数K低于0.2时,限制回路会按比例降低汽轮机负荷变化率,当K等于零时,保持负荷不变,负荷变化率降到零,而由于传热的惯性,应力裕度系数也可能降到小于零,可是由于负荷不在上升,应力过了一段时间又开始下降,其效果相当于暖机,使应力裕度系数K回升。当应力降到低于许用应力后,即K>0后,应力限制回路使汽轮机以较低的负荷变化率升负荷,使应力裕度系数K保持在0~0.2之间,维持安全经济工况,这时转子的应力不会超过许用应力,而汽轮机又能以较高的负荷变化率升负荷。当计算出的应力裕度系数KHP和KLP任一为零时,监视系统能发出报警信息,而当裕度系数K在1~2分钟时间内下降到-0.2时,监控系统提供跳闸信息给汽轮机危机遮断系统,使汽轮机跳闸。为了保证可靠性,汽轮机跳闸信息必须在应力监控系统本身无故障,而测量数据无异常时才能送出。
另外,当运行人员不能有效地控制过热汽温和再热汽温时,或者增负荷太快、应力裕度系数K下降过快发生危险时,应力监视器可以超越运行人员起作用,限制负荷或自动减负荷暖机。
六、汽轮机DEH调节系统
汽轮机组采用由纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统(DEH系统),并能在下列任何一种机组运行方式下安全经济地运行: 一一锅炉跟随 ——汽机跟随 ——协调控制 ——变压(滑压)运行
一一定压运行 一一手动方式
此外,DEH系统还应能充分适应其它的包括机组事故工况(如RB)和工艺系统要求的各种方式在内的起停运行要求。为此,DEH系统具有转速控制、负荷控制、超速保护、汽机发电机参数监视、热应力计算、以及起停顺序控制等功能。
整套DEH系统包括微机处理单元,过程输入输出通道,数据通讯系统,人——机接口,液压伺服系统和必要的就地仪表等。
通过采用冗余技术和可诊断到模件级的自诊断技术来保证DEH系统的高可靠性。所有进入控制系统的重要模拟量(转速、功率、压力等)应三重冗余,重要开关量有三重冗余或双重冗余。控制和保护控制器所用的重要模拟量和开关量均应分别设置I/O通道及发送器等。对操作员输入命令有适当的规则进行检查。任何个别元件故障不会影响整个系统的工作。 对机组的起停运行监控和系统的自诊断信息高度集中在CRT画面和键盘上。通过键盘和CRT画面,应能完成DEH所有被控对象的操作并获取系统手动、自动运行的各种信息。
所有控制信号应有防干扰措施。系统应能承受距敞开柜门的控制系统机柜1.5米处,频率高达500兆赫,输出功率5瓦的电磁和射频干扰。
DEH系统与电厂DCS系统的有各种接口,并能接受和发送为综合整个机组运行工况所要求的信息和指令,DEH还提供与AVR系统和SIS(厂级信息监控系统,暂定以太网TCP/IP)的接口。对于汽机的一般信息,DEH系统应能与DCS系统通过数据通讯线路连接,实现信息共享。对于控制信号,采用硬接线连接。DEH系统提供的接口应确保完善、可靠。 1、基本的控制功能
DEH系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷控制功能。对于特定的机组还可以包括其它一些参数的控制。 (1) 转速控制 a 基本要求和指标
DEH系统应能保证汽轮机采用与其热状态,进汽条件和允许的汽机寿命消耗相适应的最大升速率,自动地实现将汽机从盘车转速逐渐提升到额定转速的控制。 ——转速调节范围 20~3600 r.p.m ——转速控制回路的控制精度 ±1转/分
一一最大升速率下的超调量 不大于0.15%额定转速
b 自动升速系统的设计应与汽轮机及其旁路系统的设计相配合,适应汽轮机带旁路通过
中压缸起动的升速方式。
系统应能根据不同热状态下的起动升速要求,实现高压主汽门、高压调节门和中压调节门三阀门之间在各个升速阶段的自动切换。
C 汽轮机升速过程中的升速率既能由DEH系统根据汽轮机的热状态自动选择,也可以由人工进行选择。
d 转速控制回路应能保证自动地迅速冲过临界转速区。
e DEH系统应具有与自动同期装置的接口,以便与自动同期装置配合实现发电机的自动同步并网。 (2) 负荷控制 a 基本要求和指标
DEH系统应能在汽轮发电机并入电网后实现汽轮发电机从接带初始负荷到带满负荷的自动控制。并根据电网要求,参与一次调频和二次调频任务。
系统应具备控制阀门开度和控制实发功率的两种控制方式去改变汽轮发电机的负荷。 ——功率控制精度不大于±1.5MW(在蒸汽参数稳定的条件下)
——静态特性转速不等率可调,其整定范围不小于3%~6% ——迟缓率小于0.06%
——在指定功率附近(功率变化在额定功率的±1.5%~±12%范围内),频率变化在 ±0.025 Hz~±0.25 Hz 的区域内的局部不等率整定范围应达到3%~20000%。 b 目标负荷设定
系统的目标负荷应能由运行人员设定,也可接受来自DCS系统的指令。指令形式为脉冲量信号或模拟量信号。
c 变负荷率可以由运行人员设定,也可由DEH系统根据热应力计算系统自动限制变负荷率的大小。 d 负荷限制
当机组的运行工况或蒸汽参数出现异常时,为避免损坏机组,并使机组的运行尽快恢复正常,控制子系统能对机组的功能或所带负荷进行限制,
? 功率反馈限制(切除)——当实测功率与功率定值的差值超过规定数值时,控制系统自
动切除功率反馈回路,将负荷控制的闭环控制方式切换为开环控制方式,同时降低功率定值,以免发电机甩负荷时产生不正确的汽阀动作,保证机组的安全。
? 变负荷率限制——根据在线热应力计算的结果,自动监督运行过程中机组应力裕度系数
的情况,裕度系数降至规定数值时,限制回路能自动按比例降低人工选定的变负荷率,使裕度系数稳定或回升,必要时,发出跳闸信号使机组退出运行。 ? 最高最低负荷限制——限值由人工给定,并可根据需要随时改变。
? 加速度限制——除负荷控制回路外,另设加速度限制回路,产生与转速加速度成反比的
阀门开度指令,以便在机组突然甩去部分负荷时,迅速减小阀门开度。
? 主汽压力限制——当主汽压力降低到规定限值时,主汽压力限值回路投入工作,输出减
小汽阀开度指令去限制负荷,协助锅炉尽快恢复主汽压力。此时,汽阀控制回路不再接受负荷回路的指令。主气压力限制值可由操作员、遥控、固定三种方式。 2、阀门管理
当汽轮机具有在不同运行工况下进行切换的两种进汽方式(全周进汽方式和部分进汽方式)时,DEH系统应设置对应于这两种进汽方式的调节汽阀阀门管理(选择和切换)功能,并防止在切换过程产生过大的扰动。
阀门试验为保证发生事故时阀门能可靠关闭,DEH系统应具备对高、中压主汽门及调节门逐个进行在线全行程和任意行程试验的功能。操作员通过操作键盘发出指令。在进行阀门在线试验时,汽轮机的运行和负荷应不受影响。
当采用中压缸启动方式时,应能按照预定的启动程序,有效地控制机组的转速和应力,自动完成机组的启动功能,直到机组带初始负荷。 3、汽机启停和运行中的监视和操作功能
(1)基本要求
a DEH系统应能连续采集和处理所有与汽轮机组的控制和保护系统有关的测量信号及设备状态信号。
b DEH的监视和操作系统有下列功能:
——显示,包括工艺流程及参数显示,成组显示,棒状图显示,趋势显示及报警显示等。 ——制表记录,包括定期记录,操作员请求记录等。 一一操作指导。 一一操作。 (2) 显示、报警
a操作员站CRT应能综合显示字符和图像信息。机组运行人员通过CRT/键盘实现对机组运行过程的监视和操作。
b操作员站CRT上的画面不少于28幅。每幅画面应能显示过程变量的实时数据和设备