汽輪機原則性熱力系統(tǒng)資料

1、汽輪機原則性熱力系統(tǒng)根據熱力循環(huán)的特征，以安全和經濟為原則，將汽輪機與鍋爐本體由管道、閥門及其輔助設備連接起來，組成發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)。汽輪機熱力系統(tǒng)是指主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)，旁路系統(tǒng)，軸封系統(tǒng)，輔助蒸汽系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)等。下面著重介紹主蒸汽系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。第一節(jié) 主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)鍋爐與汽輪機之間的蒸汽管道與通往各用汽點的支管及其附件稱為主、再熱蒸汽系統(tǒng)。本機組的主蒸汽及再熱蒸汽采用單元制連接方式，即一機一爐相配合的連接系統(tǒng)，如圖3-1所示。該連接方式結構簡單、閥門少、管道短而阻力小，便于自動化的集中控制。一、主蒸汽系統(tǒng)主、再熱蒸汽管道均為單元雙單雙管制系統(tǒng)，主蒸汽管道上不裝設隔斷閥，主蒸

2、汽可作為汽動給水泵及軸封在機組啟動或低負荷時備用汽源。主蒸汽從鍋爐過熱器的兩個出口由兩根蒸汽管道引出后匯合成一根主蒸汽管道送至汽輪機，再分成兩根蒸汽管道進入2只高壓自動主汽閥、4只調節(jié)閥，然后借助4根導汽管進入高壓缸，在高壓缸內做功后的蒸汽經過2只高壓排汽逆止閥，再經過蒸汽管道（冷段管）回到鍋爐的再熱器重新加熱。經過再熱后的蒸汽溫度由335升高到538，壓力由3.483MPa降至3.135MPa，由于主、再熱蒸汽流量變化不多蒸汽比容增加將近一倍。再熱后蒸汽由兩根蒸汽管道引出后匯合成一根再蒸汽管道送至汽輪機，再分成兩根蒸汽管道經過2只再熱聯合汽閥（中壓自動主汽閥及中壓調節(jié)閥的組合）進入中壓缸。它

3、設有兩級旁路，I級旁路從高壓自動主汽閥前引出，蒸汽經減壓減溫后排至再熱器冷段管，采用給水作為減溫水。II級旁路從中壓缸自動主汽閥前引出，蒸汽經減壓減溫后送至凝汽器，用凝結水泵出口的凝結水作為減溫水。帶動給水泵的小汽輪機是利用中壓缸排汽作為工作汽源（第4段抽汽，下稱低壓蒸汽）。由于低壓蒸汽的參數隨主機的負荷降低而降低，當負荷下降至額定負荷的40時，該汽源已不能滿足要求，所以需采用新蒸汽（下稱高壓蒸汽）作為低負荷的補充汽源或獨立汽源。當低壓蒸汽的調節(jié)閥開足后，高壓蒸汽的調節(jié)閥才逐步開啟，使功率達到新的平衡。主蒸汽管道上還接出軸封備用及啟動供汽管道。主蒸汽管道設計有通暢的疏水系統(tǒng)，在主蒸汽管道主管末

4、端最低點，去驅動給水泵的小汽輪機的新蒸汽管道的低位點，以及靠近給水泵汽輪機高壓主汽閥前，均設有疏水點，每一根疏水管道分別引至凝汽器的熱水井。主蒸汽管道主管及支管的疏水管道上各安裝一只疏水閥，不再裝設其它隔離閥。疏水閥在機組啟動時開啟，排除主蒸汽管道內暖管時產生的凝結水，避免汽輪機進水，并可加速暖管時的溫升。待機組負荷達到10%時，疏水閥自動關閉；當汽輪機負荷降至10%時或跳閘時，疏水閥自動開啟，也可以在單元控制室手動操作。 冷再熱蒸汽管道從汽輪機高壓缸排汽接出，先由單管引至靠近鍋爐再熱器處，再分為兩根支管接到再熱器入口聯箱的兩個接口上。在再熱蒸汽冷段管道上接出2號高壓加熱器抽汽管道。汽輪機主汽

5、閥及調節(jié)汽閥的閥桿漏汽、高壓旁路的排汽均送入本系統(tǒng)。在再熱器入口的兩根支管上各裝一個噴水減溫裝置，當事故時，噴水減溫以防止再熱器超溫。減溫水來自給水泵中間抽頭。由于汽輪機高壓旁路排汽接入再熱蒸汽冷段上，為防止高壓旁路排汽在運行期間倒流入汽輪機，故在高壓缸出口裝設一逆止閥。冷再熱蒸汽管道內的積水為暖管、沖轉、停機時的蒸汽凝結水。此外事故噴水減溫器的減溫水系統(tǒng)故障時，也會有大量未霧化的水進入冷再熱蒸汽管道。2號高壓加熱器管束破裂時也可能有給水進入冷再熱蒸汽管道。為防止2號高加的給水倒流入汽輪機，冷再熱蒸汽管道靠近汽輪機處設置了逆止閥，并設有疏水點。從鍋爐再熱器兩個出口接出兩根再熱蒸汽管道匯合成一根

6、主管后通往汽輪機中壓缸，在進入中壓缸前分為兩路通往高中壓缸中部左右兩側的再熱聯合汽閥。再熱聯合汽閥的作用是當汽輪機跳閘時，快速切斷從鍋爐再熱器到中壓缸的熱再熱蒸汽，以防止汽輪機超速。在熱再熱蒸汽管道還裝有4只安全閥，并設計了通暢的疏水系統(tǒng)。第二節(jié) 旁路系統(tǒng)汽輪機旁路系統(tǒng)是熱力系統(tǒng)的一個重要組成部分。它在機組啟動、停機和事故情況下起調節(jié)及保護作用。中間再熱式汽輪機一般都裝有旁路系統(tǒng)。旁路系統(tǒng)是指高參數的蒸汽不進入汽輪機的通流部分做功，而是經過該汽輪機并聯的減溫減壓器，降壓降溫后，進入低一級參數的蒸汽管道或凝汽器的連接系統(tǒng)。本機組的旁路系統(tǒng)如圖參見圖3-1。一、旁路系統(tǒng)的作用1加快啟動速度、改善啟

7、動條件 大容量單元再熱機組普遍采用滑參數啟動方式，為適應這種啟動方式，應在整個啟動過程中不斷地調整汽溫、汽壓和蒸汽流量，以滿足汽輪機啟動過程中不同階段（暖管、沖轉、暖機（升速、帶負荷）的要求。如果單純調整鍋爐燃燒或調整汽壓是很難適應上述要求的，因此一般都要設置旁路系統(tǒng)來配合解決這一問題。在機組熱態(tài)啟動時也可以用來提高主蒸汽或再熱蒸汽汽溫，從而加快了啟動速度，改善啟動條件。2保護鍋爐再熱器機組在啟、停和甩負荷時，再熱器內無蒸汽或中斷了蒸汽，此時可經旁路把新蒸汽減溫減壓后送人再熱器，使再熱器不至于因干燒而損壞。 3回收工質與消除噪聲 機組在啟、停和甩負荷過程中，有時需要維持汽輪機空轉，由于機、爐蒸

8、汽量不匹配，鍋爐最低負荷一般為額定蒸發(fā)量的30左右，而對大容量汽輪機而言，汽輪機維持空轉的空載汽耗量一般為額定汽耗量的710。因此需要將多余的蒸汽及時排掉。如果排人大氣，不但損失了工質和熱量，而且制造排汽噪聲和熱污染，設置旁路系統(tǒng)則可以達到既回收工質又保護環(huán)境的目的。 此外，當汽輪機組快速減負荷或甩負荷時，利用旁路系統(tǒng)可以防止鍋爐超壓，減少鍋爐安全閥動作的次數。二、旁路系統(tǒng)的型式及功能 1旁路系統(tǒng)的型式本機組配置了一套德國西門子公司制造的汽輪機旁路系統(tǒng)，該旁路為30%MCR高低壓串聯旁路系統(tǒng)。旁路熱力系統(tǒng)原理示意圖如圖3-2所示，每臺機組配置1套高壓旁路裝置及2套低壓旁路裝置。旁路系統(tǒng)參數見表

9、3-1。圖3-2 旁路系統(tǒng)原理圖高壓旁路：鍋爐出口蒸汽，繞過汽機高壓缸，經過減壓減溫進入再熱器冷段。在此過程中，通過調節(jié)旁路門開度，來控制鍋爐出口汽壓和再熱器冷段蒸汽溫度。低壓旁路：再熱器出口蒸汽，繞過中低壓缸，經過減壓減溫器進入凝汽器?？捎脕砜刂圃贌崞鞒隹谄麎杭斑M入凝汽器的汽溫。2旁路系統(tǒng)的功能（1）使鍋爐具備獨立運行條件：當發(fā)電機負荷減小或解列只擔負廠用電負荷，或當汽機王汽門關閉汽機停運時，旁路系統(tǒng)能在幾秒鐘內完全打開，使鍋爐逐漸地調整負荷，并保持在最低燃煤負荷下穩(wěn)定運行而不必停爐，同時在故障消除后可快速恢復發(fā)電，減少停機時間，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。表3-1 旁路系統(tǒng)設備參數閥門介質參數名稱單位

10、極熱態(tài)啟動VWO工況強度設計參數高壓旁路閥入口蒸汽壓力MPa.a1016.6717.6入口蒸汽溫度525538546入口蒸汽流量Q1t/h220610出口蒸汽壓力MPa.a1.123.9654.545出口蒸汽溫度253.5326.8332.74高壓噴水減溫閥入口減溫水壓力MPa.g17.3420.4328入口減溫水溫度135.1178.5200計算流量Q2t/h45.6696.95入口減溫水最低壓力MPa.g7.612.0入口減溫水最低溫度110110低壓旁路閥入口蒸汽壓力MPa.a13.5694.148入口蒸汽溫度510538546入口蒸汽流量Q3t/h 2 x 132.832 x 353.

11、48出口蒸汽壓力MPa.a0.800.8出口蒸汽溫度180180出口流量t/h2 x 167.842 x 451.38低壓噴水減溫閥入口減溫水壓力MPa.g3.433.434.6入口減溫水溫度31.531.549.5計算流量Q4t/h2 x 35.012 x 97.9（2）實現機組滑參數啟動：機組采用滑參數啟動時，先以低參數蒸汽沖轉汽輪機，然后在啟動過程中隨著汽輪機的暖機和帶負荷的要求，不斷提高鍋爐的汽壓，汽溫和蒸汽流量，使鍋爐產生的蒸汽參數與汽機金屬溫度相適應。采用旁路系統(tǒng)既可滿足上述要求又可改善起動條件，尤其在機組熱態(tài)啟動時，能控制鍋爐汽溫，減小由于溫差引起汽機轉子的熱應力，從而縮短啟動時

12、間，延長汽機使用壽命。（3）在汽機跳閘鍋爐帶最小穩(wěn)定負荷運行時，保護鍋爐再熱器不致過熱燒壞：在正常運行工況下，汽機接納鍋爐產生的蒸汽，高壓缸的排汽通過再熱器加熱至額定溫度，在這一過程中，再熱器得以冷卻。而在汽輪機跳閘時，汽機不接納鍋爐產生的蒸汽，高壓缸也沒有蒸汽排出，再熱器未能冷卻，加了旁路系統(tǒng)后就可以使蒸汽構成新通流回路，使再熱器能得到足夠的冷卻。（4）高壓旁路系統(tǒng)能起到協助機組可靠運行的作用，亦可避免鍋爐側安全門頻繁起座。（5）機組負荷變化時旁路系統(tǒng)具有調節(jié)蒸汽流量的作用，并滿足汽機滑壓運行的要求。（6）旁路系統(tǒng)在完成自身的功能同時，考慮了接受協調控制系統(tǒng)和DEH系統(tǒng)的信一號和監(jiān)督，并向協

13、調控制系統(tǒng)，DEH系統(tǒng)和BMS系統(tǒng)提供信號仁包括模擬信號和投入切除信號）。3旁路系統(tǒng)的控制（1）高壓旁路的控制原理高壓旁路站的降壓部分包括了一個蒸汽轉換閥和一個安裝于其上的電動執(zhí)行機構。減溫水通過噴水閥被送到蒸汽轉換閥，然后使蒸汽得到冷卻。噴水閥也安裝了一個電動執(zhí)行機構。兩個閥的執(zhí)行機構均由快速執(zhí)行方式開啟閥門。蒸汽轉換閥的執(zhí)行機構是由一個單獨的電機提供快速動作的，此時噴水閥的雙速變極電動機將與之相適應。 高壓旁路站安裝在汽輪機高壓級的旁路管線上，并在鍋爐啟動、減負荷及故障情況下，將蒸汽旁通到再熱器。對于不同的故障情況，旁路閥的動作速度及其開度是不同的，這要由內部程序決定。 在操作臺上，設有選

14、擇“定壓和滑壓”以及手動按鈕。 鍋爐啟動時，高旁閥的初始位置應是全關的，當壓力增加到大約0.2MPa時，高旁閥開始打開，并保持現壓力。高旁閥的開度應能校正，一旦設定值定了，開度也就定了。 壓力設定值的增加速率實際上取決于產生的蒸汽量。在全部蒸汽量都被汽機吸收的情況下，在選擇滑壓或是定壓運行前，高旁站的壓力設定值應高于汽機壓力大約0.6MPa，這是通過一個可調的P（大約0. 4MPa）來完成。 1）當在操作臺上選擇：“滑壓”方式時，壓力設定值形成如下，參見圖3-3。 當存貯器模件(65)通過手操(66)切到滑壓操作方式時，傳感器（1）測得的蒸汽壓力通過大值選擇器(53)和基準點（19）作為設定點

15、主模件(20)的輸入。在基準點（19），通過調整器(21)使實際壓力增加大約0.2MPa。在接點(22)斷開時，在設定值主模件(20)的輸入處測得的蒸汽壓力將比實際壓力高出0.2Mpa。 設定值主模件（20）總有讓輸出信號跟蹤輸入信號的趨勢，只有當正向限幅器(23）也是正值時，模件在正方向才能做到這一點。只有當負值限幅器（24）也是負值時，才能在負向做到這一點。例如在鍋爐冷態(tài)的情況下： 在沒有蒸汽的情況下，傳感器(25）的測量值為0，此時調整器（26)的定值約為15，而小值選擇器(27)的輸出，接點(37)的基準點以及限幅器(24)的輸入都是負的。 為使設定值主模件(20)的輸出信號能在負的方

16、向依據實際壓力值(1)跟蹤緩慢冷卻的鍋爐，因此增加（21）值。經過小值選擇器(28)和模擬量存貯器(29)，將設定值加到基準點(30)，該設定值比實際壓力值（l）高出0. 2MPao在鍋爐冷卻期間這套控制將使高壓旁路關閉，并且，大值選擇器（55）的輸出信號總是比定值主模件（20)的輸出信號高。 在鍋爐點火以后，蒸汽壓力開始逐漸上升，一旦傳感器(1)的最大測量信號超過。2M Pa,基準點(30)的輸出就從負變?yōu)?。，然后高旁裝置就由壓力控制器(3)打開。 因此，電子位置測量位置（6）的輸出信號將隨之改變。只有當此信號和可調壓力信號的和，通過放大器(62)，比調節(jié)器(31)值高（例如40）時；正向輸

17、入限幅器(23)通過大值選擇器(32)，放大器(33)和小值選擇器(34)獲得一個正信號。設定值將隨之增加。壓力增加的最大值在調節(jié)器(35)上選擇。圖3-3 高壓旁路控制原理圖 切換開關(36)和(37)以及調節(jié)器(38)和(39)，在手動時用作快速平衡時，“與”門(40)在汽機并網并帶滿負荷時才有輸出。 “與”信號使接點（22)和（41）斷開。 通過接點(22)設定值的差異將增加到0. 6MPao在高旁關閉時，接點(41)釋放，主控設定值增加，主汽機入口壓力高0. 6MPa,允許的最大壓力值由調整器（42）設定。 在鍋爐啟動期間和達到放大器(56)，調整器(57)，設定值主模件(58)，大值

18、選擇器(55）設定的滑壓運行條件后，設定值主模件(20)將通過繼電器dl切換到跟蹤。 如果大值選擇器(55)比小值選擇器(28）先起主導作用，那么予調節(jié)滑壓特性就達到了。繼電器d1被存貯器模件(63)勵磁。 為了使設定值主模件(20)的輸出總是高于滑壓運行條件。將通過調節(jié)器(64)給設定值主模件（20)的輸入加一個值，從而達到給實際設定值加一個值的目的。 模擬量存貯器能在自動情況下跟蹤，而在手動時經過操作臺(43)操作。 在手動操作情況下，壓力設定值能經過操作臺（13）進行調節(jié)。調節(jié)的值能從指示器上看到。 2）當在操作臺上選擇“定壓”運行方式時，壓力設定值形成如下： 通過操作臺(66)和存貯器

19、模件(63)將在原狀態(tài)基礎上被激活。繼電器dl將失磁。 通過接觸器（67），調節(jié)器(68)上的設定值被切換為大值選擇器（55)的輸人。現在就保證了大值選擇器(55)的輸出總是高于小值選擇器(28)的兩個輸入值。在定壓操作方式中，通過調節(jié)器(42)壓力設定值升高的限值只決于設定值控制器（20）。 3）壓力控制 實際壓力值是在新蒸汽管道上適當地點用測量傳感器(1)測量。最大測量信一號從大值選擇器(53)獲得并與壓力設定值（2）相比較。實際壓力和壓力設定值之間的差送到壓力控制器(3)，它的脈沖輸出信號經過動力箱(4)去驅動蒸汽轉換閥(7)上的控制馬達（5）。 蒸汽轉換閥（7）的位置由電子位置傳感器(

20、6)測量并在控制臺上指示出來。 “手動”和“自動”方式用操作臺(8)選擇。在“手動”方式，蒸汽轉換閥(7)的位置可以通過手動操作臺(8)上的按鈕控制。閥門位置和控制偏差由雙刻度指示器指示。 4）溫度控制 減溫減壓后的蒸汽溫度是在高旁后的適當地點用傳感器(10)測量的，并與操作臺手動設置的設定值相比較。 差值送到溫度控制器(12)，它的脈沖輸出信號通過動力轉換開關(13)驅動噴水閥（15)上的控制馬達(14)0閥門電動頭(14)通過噴水閥(15)改變冷卻水量，直到蒸汽溫度達到要求。電子位置發(fā)送器，操作臺（17)和雙刻度指示器(18)完成和壓力控制器同樣的功能。 在蒸汽轉換閥關閉的情況下，冷卻水閥

21、也正好關閉。 5）高速驅動 在甩負荷或故瘴時，為了防止出現超壓，已制定了蒸汽轉換閥和噴水閥高速打開的預防措施。此種措施采用了以下依據：a.用積分器(50)反饋來求取發(fā)電機有功功率的微分。一旦負斜率超過限值監(jiān)視器(50)設定的值，高旁閥和噴水閥將通過高速驅動器立即打開。b.當負的壓力調節(jié)差值超過限值監(jiān)視器(52)的設定值時，控制信一號也將送到高速驅動器。c.用戶也可以經過接點給出脈沖，觸發(fā)高速驅動器。 （2）低壓旁路的控制原理 低壓旁路門安裝在汽機低壓段的管道上，此旁路裝置允許蒸汽在規(guī)定的運行狀態(tài)之下，比如啟動期間和甩負荷時，中間再熱器管路向凝汽器流通。 低壓旁路裝置的減壓部分包括有一個配有電動

22、頭的蒸汽轉換閥。蒸汽冷卻是通過減溫水噴入蒸汽轉換閥實現的，減溫水通過噴水閥噴射，此閥也配有電動頭。兩個閥門電動頭都有快動方式。快動是指兩個閥門快開和快關蒸汽轉換閥，而對于噴水閥只能是快開。蒸汽轉換閥的快速驅動單獨用一個馬達，而噴水閥是用多極變速馬達，控制圖見3-4。 1）壓力控制 實際壓力值在中間再熱器管道上的適當的地點，用變送器(1)測量的，并與大值選擇器(2)的輸出比較。大值選擇器（2)的輸出值是主調設定值，它主要來自汽機速度級壓力(3)，最小壓力設定值由調整器(26)和根據壓力對負荷設定的調整器(27)和乘法器(28）設置。 設定值這樣調整，在負荷正常的操作期間，壓力設定值比實際存在的壓力值高，這樣情況下低旁閥將保持關。 實際壓力值和主調設定值之差送到限幅器(6)和（7），同時也通過小值選擇器(31)送到壓力控制器(4)和限幅監(jiān)視器(5)。 壓力調整器（的的輸出信號控制動力轉換開關(8)，轉換開關(8)控制蒸汽轉換閥(l0)的電動頭。 在壓力偏差很大的情況下，快動馬達(12)由限值監(jiān)視器(5)通過動力轉換開關（11）控制在開方向。同時，快速驅動噴水閥(13)由限值監(jiān)視器(5)通過動力轉換開關(21)啟動。蒸汽轉換閥的位置用電子位置