背压式的抽汽背压式汽轮机电液调节系统
目 录
1. 背压式汽轮机调节 . ...................................................... 1
1.1 背压式汽轮机工作过程 .............................................. 1 1.2 背压式汽轮机液压调节系统 .......................................... 2 1.3 背压式汽轮机电液调节系统（DEH ） ................................... 3
1.3.1 背压式汽轮机电液调节系统构成 . ................................ 4 1.3.2 背压式汽轮机电液调节系统的基本原理 . .......................... 7 1.3.3 背压式汽轮机电液调节系统的主要功能 . .......................... 8 1.3.4 背压式汽轮机电液调节系统的性能指标 . ......................... 11 1.3.5 DEH控制系统设计要求 ........................................ 12 1.3.6 调节保安系统 . ............................................... 12
2. 抽背式汽轮机调节 . ..................................................... 14
2.1 抽背式汽轮机工作过程 ............................................. 14 2.2 抽背式汽轮机电液调节系统 ......................................... 15
2.2.1 工作原理 . ................................................... 15 2.2.2 基本功能 . ................................................... 17 2.2.3 性能指标 . ................................................... 17 2.2.4 DEH控制系统要求 ............................................ 17 2.2.5 调节保安系统 （见图11） ................................. 17
哈尔滨汽轮机厂控制工程有限公司
1. 背压式汽轮机调节
1.1 背压式汽轮机工作过程
背压式汽轮机是一种既供电又供热的电热联供的汽轮机，背压式汽轮机工作原理示意图如图1所示
从锅炉来的新蒸汽经过主汽门TV 和调节阀门GV ，进
入背压式汽轮机中膨胀做功。从背压式汽轮机排出的具有一定压力的蒸汽通过阀门V2进入热用户的热网。这种以电热联供的背压式汽轮机，可以提高循环效率，降低煤耗，达到充分利用能源的目的。
图 1
由于热用户对所需蒸汽的质量有一定的要求，即要求背压保持一定，而流量是变化的。但因背压式汽轮机排汽的压力是基本保持不变的，所以蒸汽流量的改变必将引起发电量的变化。因此，电用户和热用户之间如何协调工作
是背压式汽轮机调节系统的任务
背压式汽轮机通常有两种运行方式，一种是按电负荷进行工作，另一种是按热负荷进行工作，根据不同的运行方式，对调节系统的要求也不尽相同。
按电负荷工作的背压式汽轮机通常与其它热源共同向热用户供汽。热用户所需要的蒸汽量除了由背压式汽轮机提供外，还应有其它汽源。例如：抽汽式汽轮机，低压锅炉或锅炉的高压蒸汽经减温减压器等方案。汽轮机供给热用户的蒸汽量取决于电负荷的要求，供汽量的变化由其它汽源加以补偿。在这种情况下，背压式汽轮机按照满足电用户需要的运行方式工作，其调节系统和凝汽式汽轮机没有差别, 即转速或负荷调节。调速器的作用是调节背压式汽轮机的转速。热用户所需的一定蒸汽压力的蒸汽是通过调节其他汽源供汽量来保证。这时背压式汽轮机的调压器实际上是不起作用的。
大多数情况下，背压式汽轮机是按热负荷特性进行工作的，这时通过汽轮机的蒸汽量随热负荷变化而变化，汽轮机的功率由热负荷决定，电能的需要由并列运行的其他机组来承担。
按热负荷运行的机组，所需的蒸汽量由调压器进行调节。当热用户所需用蒸汽量
增加时，蒸汽管道中流出的蒸汽流量增加，因此流量平衡破坏，蒸汽压力降低，调压器测量到压力变化信号，经放大器传给执行元件，由执行元件开大调节阀门，增加进汽量，达到新的蒸汽流量平衡，保持背压基本不变。当用户所需的蒸汽量减少时，各元件作用原理相同，但方向相反，同样可达到背压基本不变的目的。
在热负荷变化时，背压式汽轮机的电负荷也将引起相应的变化。因此，必定引起电网的平衡状态被破坏，导致电网周波的变化，这时电网中所有的机组根据各自调节系统的静态特性进行负荷分配，即一次调频，改变各台机组的输出功率，建立起电网新的平衡关系。
背压式汽轮机中装有调速器，它的作用是在机组并网时使机组与电网同步，在机组并网后，按调节系统的静态特性曲线参加电网的一次调频，在机组甩负荷时进行转速调节，避免机组超速。
1.2 背压式汽轮机液压调节系统
背压式汽轮机液压调节系统示意图见图2，在该系统中有两个敏感元件，即转速调节器1和压力调节器2，当汽轮机按热负荷工作时，汽轮机并入电网，转速保持不变，因此调速器滑环的位臵也不变。
热负荷的增大将引起排汽管道中的压力下降，由于压力调节器2的作用，通过杠杆使错油门4下移高压油P 0经错油门4进入到油动机5活塞下油室，使调节阀门开大，增加汽轮机的进汽量，从而使背压升高，建立新的平衡状态，当油动机活塞上移时，错油
门4滑阀也上移，堵住了高压油P 0到油动机的通路，油动机维持当前开度。 当热负荷减少时，调压器的动作方向与上述相反。
图 2
从图2所示的背压式汽轮机调节系统原理可见，当调速器滑环不动时，不同的调节阀位臵，对应不同的调压器活塞的位移，因而压力调节系统是有差调节系统。根据各元件的静态特性，可以做出调压系统的静态特性曲线，见图3。它的绘制方法与转速调节系统的静态特性曲线相似，图中第II 象限的曲线表示压力调节器的位移△X 与汽轮机背压P 之间的关系。第Ⅲ象限的曲线表示压力调节器的位移△X 与油动机位移△Z 之间的关系。第Ⅳ象限的曲线表示蒸汽流量与油动机位移△Z 之间的
图 3
关系。由这三条曲线可用作图法求出第Ⅰ象限中压力调节系统的静特性曲线。 调压系统的不等率的定义和调速系统相似，它定义为最高压力P MAX 与最低压力P MIN 之差与平均压力Pa 之比。在实际应用中，为方便起见通常用额定压力P 0带替平均压力Pa 。因此压力不等率可表示为：
δp =
P max -P min ∆P max
≥
Pa Po
改变调压器弹簧的预紧力，可以平移调压器静态特性曲线，使压力调节系统的静态特性平移。改变调压器弹簧的刚度，可以改变调压器静态特性曲线的斜率，使压力调节系统的不等率值改变。
当几台背压式汽轮机并列运行时，压力不等率决定各机组之间的热负荷分配。压力不等率除了影响压力调节系统的静态特性以外，还与调压系统的动态过程有密切联系，它将影响系统的稳定性及过渡过程的品质。
由于热负荷对调压系统的静态精度要求较低，压力不等率δP 取的较大，通常为10%～20%，有利于压力调节系统的稳定性。
1.3 背压式汽轮机电液调节系统（DEH ）
通常背压式汽轮机容量较小，一般在25MW 、50MW ，因此在系统油源的选择上基本上都选择低压透平油系统，这里只以透平油系统为例，介绍背压式汽轮机DEH 控制系统。
1.3.1 背压式汽轮机电液调节系统构成
背压式汽轮机DEH 控制系统的结构如图4所示。
图 4
图中：1、自动关闭器 2、危急遮断错油门 3、启动滑阀 4、调节阀油动机 5、电液转换器
背压式汽轮机DEH 系统可分为调节和保安两部分。
保安部分由自动关闭器1，危急遮断器2，启动滑阀3，跳闸电磁阀S1等部件组成，其核心部件是危急遮断器，它接受机械超速，手动打闸，跳闸电磁阀的跳闸指令和启动滑阀的挂闸指令，完成机组快速打闸停机以及挂闸开主汽门等任务。
调节部分由电液转换器5，油动机4组成，用于机组的调节控制。根据所选设备的不同，可以构成伺服型，也可以构成比例型执行机构，对伺服型执行机构，油动机，电液转换器和控制装臵中的伺服卡一起构成阀门伺服控制系统，实现阀门的定位控制，而对比例型执行机构，电液转换器接受控制装臵的电信号并按比例确定阀门开度。
背压式汽轮机DEH 的核心是电控装臵，各过程信号的测量、监视、操作、控制、逻辑运算等都在电控装臵中完成。
系统还有超速保护电磁阀S2，当机组甩负荷时，通过S2电磁阀快速泄掉油动机错
油门下脉动油，使调节阀门迅速关闭，防止汽轮机超速。
背压式汽轮机的控制特性由计算机软件实现。 DEH 控制装臵
DEH 控制装臵包括机柜，工程师站，操作员站。
控制机柜装有计算机，模拟量，开关量和脉冲量的输入/输出组件，通讯接口组件和电源等，完成数字运算和逻辑运算，输出控制与保护指令。
工程师站：建立和管理数据库，用于DEH 系统开发，调试和维护，当该站处于在线状态时，可监视操作员站全部功能等，有时与操作员站合二为一。
操作员站：可选择DEH 系统控制方式，修改设定值和控制参数，操作控制系统，显示和确认报警等。
电液伺服机构
透平油电液调节系统的供油是由汽轮机主油泵提供，压力是20kg/c㎡(1.96Mpa)它为液压系统提供压力油，调节油和保安油，电液伺服机构主要是指电液转换器和油动机，在小容量机组中，电液转换器多采用进口的TM25和DDV 型，TM25（TA10）是美国WOODWARD 公司生产，它是一个输出位移型的电液转换器，双线圈，输入电流20～200mA ，输出位移是25.4mm ，
这种类型电液转换器在实际应用中需要加装转换阀，并需配臵专门的油源。
TM25电液转换器与油动机组成伺服控制回路如图5所示。
由图5可知，电液转换器，即TM25，它加了一个转换阀，控制油动机错油门下的脉动油，错油门下的恒定油压由油动机反馈滑阀的排油来维持，油动机压力油由主油泵供给。
TM25的供油是由专用的供油系统供给，以使其不易卡涩, 能可靠的工作。
图 5
目前用的最多的电液转换器是DDV ，它是MOOG 公司的产品，它与油动机组成的电液伺服控制回路见图6
油动机的压力油是由主油泵输出的P 0直接供给，而电液转换器用油，为了防止卡涩，提高可靠性，需将P 0经过精密滤油器，当然也可以采用独立油源，只是价格昂贵。
油动机反馈滑阀取消了，取而代之的是测量油动机活塞杆的位
图 6
移，用线性差动位移传感器（LVDT ），作为伺服控制回路的位移反馈信号。图中可调节流孔D 用来调整初始位臵及满足从全关到全开的关系。