四? 汽輪機(jī)安全控制系統(tǒng)

　　(一)?? 汽輪機(jī)監(jiān)控任務(wù)

　　汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠最重要的設(shè)備之一。對它的監(jiān)控包括以下內(nèi)容。

　　(1)自動檢測? 隨著汽輪機(jī)組容量的不斷增大，新蒸汽的溫度和壓力越來越高，需要監(jiān)視的項目在不斷增多。目前，大容量汽輪機(jī)的自動檢測項目已經(jīng)包括：發(fā)電機(jī)功率、新蒸汽的壓力與溫度、真空度、監(jiān)視段抽氣壓力、潤滑油壓、轉(zhuǎn)速、油動機(jī)行程、轉(zhuǎn)子軸向位移、定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)溫度、轉(zhuǎn)子與汽缸的相對膨脹、汽缸的熱膨脹、汽缸與轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力、汽輪機(jī)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(jī)組，則還要增加抽氣壓力和抽氣流量等監(jiān)測項目。

　　(2)自動保護(hù)? 汽輪機(jī)是處在高溫高壓下工作的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。為了在故障情況下保護(hù)設(shè)備的安全，需要有完善的自動保護(hù)設(shè)備。當(dāng)汽輪機(jī)的運行參數(shù)超出正常范圍時，自動保護(hù)設(shè)備將根據(jù)情況及時動作，或者發(fā)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(dāng)參數(shù)超過機(jī)組安全允許的范圍，自動保護(hù)裝置就及時動作，使汽輪機(jī)自動停機(jī)，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。目前，大功率汽輪機(jī)自動保護(hù)裝置的內(nèi)容主要有：超速保護(hù)、低油壓保護(hù)、軸向位移保護(hù)、差脹保護(hù)、低真空保護(hù)、振動保護(hù)等。為了能夠可靠地對汽輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)，對某些參數(shù)還采取了雙重甚至多重保護(hù)。

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

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

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

　　(4)程序控制? 汽輪機(jī)的程序控制主要是指汽輪機(jī)的自動啟動和停機(jī)。采用自動啟停不但可以節(jié)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(jī)安全運行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

　　(二)? 轉(zhuǎn)速自動控制

　　當(dāng)汽輪機(jī)用于拖動交流發(fā)電機(jī)時，所發(fā)交流電的頻率應(yīng)保持不變，也即在電負(fù)荷變化時，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)保持不變。因為對于雙極的工作轉(zhuǎn)速"＝3000r／min的發(fā)電機(jī)，交流電的頻率??

?

　　而對于四極的工作轉(zhuǎn)速n＝1500r／min的發(fā)電機(jī)，交流電的頻率

?

　　雖然在額定轉(zhuǎn)速下運行時，發(fā)電頻率都是50Hz，而當(dāng)轉(zhuǎn)速偏離額定值時，其電頻率也會發(fā)生變化。

?

　　圖18—17是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的示意圖。它是由具有一級放大的機(jī)械液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的。當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷減少而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速升高時，離心調(diào)速器1的重錘向外張開?；h(huán)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(jīng)過油口／n流人油動機(jī)3活塞的上腔，在上腔中形成高的壓力，而油動機(jī)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(jī)活塞上下的油壓力之差推動活塞向下移動，關(guān)下控制閥4。轉(zhuǎn)速降低時，則相反動作，最終會開大調(diào)節(jié)閥。

　　以上僅是機(jī)械液壓系統(tǒng)的一個簡單例子。它只有一級放大，而目前汽輪機(jī)控制系統(tǒng)已有很大改進(jìn)，放大次數(shù)往往不止一次，而且除了機(jī)械液壓系統(tǒng)外，還有電子液壓系統(tǒng)。圖18—18即是用電液系統(tǒng)實現(xiàn)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)示意圖。由圖可見，被控對象，液壓放大及執(zhí)行元件與機(jī)械液壓系統(tǒng)完全相同。只是用電子測速元件代替機(jī)械調(diào)速器。給定信號改用可調(diào)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(jīng)功率放大后再經(jīng)電液轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)換成液壓信號。該液壓信號控制油動機(jī)，進(jìn)而開大或關(guān)小控制閥，達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。電液控制系統(tǒng)和機(jī)械液壓系統(tǒng)相比，容易實現(xiàn)各種控制規(guī)律。

?

　　下面介紹的中間再熱式汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)就是基于電液系統(tǒng)的。