汽轮机论文01978

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1、 汽轮机的运行及设计目前，我国大型火电机组经常处于低负荷工况运行，在此状况下机组的能耗特性和控制特性发生显著变化，原有的运行方式及控制系统已不能适应长时间在较低负荷下的变工况安全经济运行的需要。针对这种情况，建立高精确度机组耗差分析模型，有效地解决火电厂热力系统经济性分析中的主要难题，保证各项经济指标在线计算的准确性和机组能耗偏差的找出率。开发出汽轮机最优运行初压计算模型和锅炉经济性分析模型，为实现机组低负荷经济运行奠定理论基础。在机组耗差分析的基础上，针对串级控制系统不确定性模型研究鲁棒整定问题，提出鲁棒性指标应介于35之间以取得较好的鲁棒性，实现宽负荷范围内控制的稳定性与快速性【摘要】：在

2、能源短缺、厂网分家的大环境下,提高锅炉和汽轮机的经济运行水平,越来越受到电厂的重视。良好的燃烧状态和热传导性能,都能减少锅炉的各种热损失,使其保持高效率的经济运行;同时采取保温措施,也可有效降低燃油锅炉的运行成本。而汽轮机运行的经济性是与诸多方面有关的综合性问题。本文从多个方面探讨了锅炉和汽轮机经济运行的影响因素。汽轮机的经济运行,就是要做到节省燃料、减少电力消耗、提高发电厂的净效率,即每发1千瓦时电所消耗的蒸汽量为最少,这对节约能源、降低发电成本、完成燃料消耗指标都具有重要意义。关键词：汽轮机 热力计算 热力系统1 引言随着我国电力工业装机容量的增加和用电侧负荷峰谷差的增大，大型火电机组经常

3、处于低负荷工况下运行。随之而来的问题是：变负荷工况下机组的能耗特性和控制特性发生了显著变化，以机组额定工况条件为主设计的运行及控制系统不能适应长时间在较低负荷下的变工况安全经济运行的需要。当前火电机组的自动控制一般是基于给定的参数定值和跟踪负荷指令运行的，因此机组变负荷运行时不一定处于最优状态。研究机组在当前较宽变工况范围(100%40%额定负荷)内的能耗特性与节能优化控制方法，设计机组在更宽负荷范围内的在线性能分析系统和节能优化控制系统具有深远的理论意义和应用价值。为此，我们承担了国家电力公司的重大科技项目“火电机组变负荷特性及优化控制系统研究”的研究任务，项目的意义在于深入揭示火电机组变负

4、荷工况下的内在特性变化规律，并以此为依据，监测其能耗经济性，设计和选择最佳运行方式，确定相应的节能优化控制系统，以达到机组能够在更宽负荷范围内安全经济运行的要求。2 当前研究现状及存在的问题随着国内用电市场的变化，各研究机构开始重视火电机组节能耗差及优化控制的研究，但这个领域中仍存在一些问题或需要做进一步的工作：1)研究都是定性的，还不能定量描述。在实用负荷范围内，运行方式对能耗影响的规律尚无准确的方法确定。2)机组额定初压不同，运行方式对能耗影响的规律就不同。一般来说超临界机组滑压运行的优势较明显。机组初压越低，定压运行的优势越明显。不同设计参数的机组运行方式对能耗的影响需要定量研究1。3)

5、滑压运行优势的另一方面在于汽轮机的内效率能保持较高的数值，但不同的机组、不同负荷其内效率也不同，这不仅需要理论分析，而且需要实验才能测定。4)运行方式不同，还会影响再热汽温。再热器欠温、再热器喷水减温对能耗的影响较大。此项能耗偏差仍属运行方式对能耗影响，但是再热汽温特性是锅炉设备的固有特性，理论分析非常困难，只能对具体机组用实验方法解决，在目前的一些分析中该项能耗偏差未计入运行方式对能耗率影响的因素，因此，得出的结论是不全面的。5)当前机组控制设备性能已经大大提高，广泛使用集散控制系统(DCS)，为机组优化控制提供了物质基础1。如何将机组能耗分析结果与控制相结合，如提供合理的控制定值等，是节能

6、优化控制的目的之一。6)当前控制系统还广泛采用PID控制方式，但研究表明，很多控制回路都处于非优化整定状态。如何准确辨识被控对象特性，并进行控制器参数优化整定，是提高控制系统性能的有效途径 2。3 关键问题的研究及处理3.1 蒸汽初压对热经济影响的原因在同一负荷下，以较低初压运行方式对热经济性影响为例3：1)选用较低初压，使理论循环热效率降低，热耗率增大。2)选用较低的初压，调节级压比变化较小，使调节级能保持较高的内效率，使热经济性提高。3)选用较低的初压，使高压缸排汽温度降低不多，再热器不容易欠温，可使中低压缸保持较高的效率。并由此使汽轮机排汽干度增加，使汽轮机尾部内效率提高。4)选用较低的

7、初压，使给水泵压升减小，节省泵功。3.2 高准确度机组耗差分析模型建立由于传统火电机组节能在线监测系统存在流量参数测量不准、修正曲线准确性差、以静态系统为基础的火电机组节能在线监测不适用宽负荷调峰等不足4 5 6，我们新开发了如下三个数学模型：1)电厂热经济性状态方程包括三个基本方程7：电厂热力系统汽水分布标准方程、系统内部功率输出方程和锅炉吸热量方程，能耗指标是这三个方程联合求解的结果。系统的能耗率只与当前的热力系统结构、运行状态下的热力学参数和辅助系统的小汽水流量份额有关，与主蒸汽流量的绝对值并无直接关系。由于热经济状态方程是解析的，它为系统节能分析提供了新的有力工具。2)凝汽式汽轮机末级

8、流动状态判别定理及弗留格尔公式的改进8。用我们课题组研究的“斯陀托拉流量实验部分结论的证明和弗留格尔公式的改进”，可迅速判别末级所处的流动状态，在变工况理论基础上对处于湿蒸汽区末一、末二级进行变工况计算，无需迭代可一次算出处于湿蒸汽区的抽汽焓和排汽焓值(保证误差在0.5%以内)。3)耗差分析中的顺序扰动解除法9。当前运行状态可以看作是系统由设计工况经一系列扰动得到的，因而可以按一定顺序逐渐解除扰动。每解除一个扰动重新进行变工况计算，扰动解除后，计算其能耗率。解除前后能耗率之差即为该项扰动造成的能耗差。该方法保证了能损原因查找率和单项能损偏差准确度。3.3 汽轮机及热力系统最优运行数学模型建立在

9、任意负荷下总存在着某一蒸汽初压和调节汽门开度满足当前负荷，即。若机组达到设计要求，在设计工况下，kF)(0kFPfN?=)(0kdddFPfN?=，若机组没有达到设计要求或运行时其它参数偏离设计值，则有。当负荷从额定出力逐渐降低时：若保持蒸汽初压不变，仅改变(减小)调节汽门开度，称为纯定压运行;若保持调节门开度不变，即，称为纯滑压运行。当纯定压运行降低到某一负荷时，设其对应的初压为，从此状态开始，当负荷再降低时，维持初压)(0kdddFPfN?=dPP00=kdFkdkFF=sP0sPP00=不变，仅改变调节门开度，这种运行方式称为定滑方式运行。定滑方式运行还存在从什么负荷开始滑和什么时候又开

10、始定的问题。总之，对应某一负荷，可选择的蒸汽初压在很大范围内可供选择。根据以上的原则，汽轮机的负荷与新蒸汽压力的最优值的关系应该由(1)式来dPP00确定，从而动态地确定汽轮机的最优初压与负荷的关系曲线。3.4 锅炉部分经济性分析模型建立传统计算锅炉效率的反平衡方法是从运行结果值出发，测定一系列运行状态参数进而计算得出各项损失，最终得出锅炉热效率。通过传统方法计算得出的最终结果不能定量反映造成各项损失的原因，不利于在线耗差分析与优化控制。我们通过对燃烧理论及锅炉运行原理的认真研究推理，综合考虑煤质特性及运行工况变化对锅炉效率的影响，推导出以下解析评估模型：1)锅炉机械不完全燃烧损失解析评估模型

11、; 4q2)锅炉排烟温度应达值解析评估模型;3)运用规划数学原理确定最佳炉膛出口过量空气系数;4)结合正、反平衡计算原理，经过推导验证，提出一套新的计算锅炉效率的计算方法，该方法只需根据DAS所采集的数据进行处理计算，从而实现了锅炉效率在线计算。3.5 300MW机组控制用数学模型建立我们采用机理法建立了常用热力设备及系统的通用动态数学模型，编制相应的Matlab自定义函数，在Simulink中建立了一套通用的热工过程动态模型算法库，包括汽机系统简化模型、汽机本体数学模型、除氧器数学模型、给水回热加热系统数学模型、锅炉系统蒸发区模型、炉膛换热模型等。由于模型是采用机理法建立的，从本质上反映了机

12、组的非线性，较当前控制系统设计中常用的传递函数模型更接近机组实际，为先进控制算法的设计仿真提供了一个通用平台。为了使模型适用于特定机组，我们研究开发了通过现场运行数据对数据进行修正的方法。模型建好后，应根据设计参数计算各热力设备及系统动态模型的系数，逐步组态出各子系统的模型，并进一步连接成更大的模型，最终形成火电机组整体动态模型。3.6 控制系统鲁棒性分析和参数整定由于模型的不精确性，所以要求所设计的控制系统应具有一定的鲁棒性10。为此，我们定义了一个表示鲁棒性的指标，它能够反映串级控制系统内环和外环的相互作用并清楚地表明每个环路的鲁棒性。与常规先内环后外环的整定方法不同，这里每个回路可以分别

13、整定，因此更加灵活10。在串级系统设计或整定中，给定一个鲁棒性限制条件m，解决式(2)的最优化问题： 0)(min21dttedyts mM300MW汽轮机电液控制系统 洛阳首阳山电厂二期2x汽轮机300MW汽轮机为日立公司TCDF-335亚临界压力、中间再热、双缸双排汽、冲动、凝汽式汽轮机，于1995年12月和1996年3月投产。汽轮机调节系统为数字电液调节(DEHG)，采用低压汽轮机油电液调节。执行机构的设置为1个高压油动机带动4个高压调速汽门，2个中压油动机带动2个中压调速汽门。每个油动机由一个电液伺服阀控制，1台汽轮机的3个油动机(CV、左右侧ICV)的电液伺服阀均为日本制造的Abex

14、415型电液伺服阀。控制油和润滑油均采用同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油，在控制油路上安装一精密滤网(精度为51m)。12 存在问题 首阳LU电厂3、4号机组从1995年试运开始，机组启动冲转过程中经常出现油动机突然不动的现象，经检查控制系统正常，信号传输正常，均为伺服阀故障所致，伺服阀更换后调节系统恢复正常。机组在带负荷稳定运行和中压调节门活动试验日寸，也出现油动机不动的情况及油动机全开或全关的现象， 检查均为伺服阀故障。 伺服阀出现故障必须进行更换，而这种调节系统设计形式伺服阀无法隔离，只能被迫停机更换。首阳山电厂3、4号机组由于伺服阀原因造成的停机：2000年分别为8次、5次，2

15、001年分别为1次、2次；截止到2002年6月仅3号机组由于伺服阀原因造成的停机就达4次。对拆下来的故障伺服阀进行检查，发现其内部滤芯堵塞、喷嘴堵塞、滑阀卡涩。伺服阀内部滤芯堵塞引起伺服阀前置级控制压力过低，不能控制伺眼阀的第2级滑阀运动，致使油动机拒动(对控制信号不响应)；喷嘴堵塞油动机关闭；伺服阀卡涩，使油动机保持在全开或全关位置。油质污染是造成上述故障的主要原因，油质污染造成伺阀卡涩的故障占伺服阀故障的851。13 油质状况及防止伺服阀卡涩的措施 由于3、4号机组试运时就经常发生伺服阀卡涩，移交生产后首阳山电厂对油质就非常重视，1996年成立了滤油班加强滤油管理，提高油质清洁度。伺服阀卡

16、涩频率比试运时降低了许多，但次数还比较多。 日立汽轮机维护手册标明，伺服阀可在等于或低于NASl638第7级污染程度的油质中良好工作。二期油系统管路设计为套管形式，滤网后向伺服阀供油的控制油管位于润滑油回油管中无法取样监测，只能监视润滑油的清洁度。根据旧的电厂用运行中汽轮机油质量标准2中对油中机械杂质的要求是外观目视无杂质，1996年至今，每周化验3、4号机润滑油，油样透明、无杂质(有一段时间含少量水分，极少检查有杂质)。新的电厂用运行中汽轮机油质量标准3除要求外观目视油中无机械杂质外，对油质提出了更高要求：250MW及以上机组要求测试颗粒度，参考国外标准极限值NASl638规定8-9级或MO

17、OG规定6级；有的汽轮机300MW汽轮机润滑系统和调速系统共用一个油箱，也用矿物汽轮机油，此时油中颗粒度指标应按制造厂提供的指标，测试周期为每6个月1次。2001年对3、4号机组汽轮机油取样讲行颗粒度分析，运行油颗粒度均合格(见表1)。 伺服阀卡涩引起停机，对机组安全性影响非常大，且伺服阀卡涩引起机组非计划停运影响电厂的经济性。首阳山电厂采取了以下临时措施： (1)定期更换伺服阀，超过3个月后遇到机组停机进行更换；(2)定期切换控制油滤芯，并对其清洗；(3)滤油机连续运行时提高油质清洁度；(4)加强油质检验。 从运行看，因伺服阀卡涩引起停机次数有所减少。但尚无从根本上解决问题，为此经分析、研究

18、提出一系列改造设想，如“采用独立的控制油源”、“不停机更换伺服阀”等，但由于系统改造量大、改造费用高或技术上不可行而均放弃。经多方分析、调研，提出将伺服阀改型，选用抗污染性能较强的DDV阀的方案。二、Abex415型电液伺服阀21 工作原理 电液伺服阀是电液转换元件，又是功率放大元件，它把微小的电气信号转换成大功率的液压能输出，控制调速汽门的阀位。它的性能优劣对电液调节系统影响很大，是电液调节系统的核心和关键。该伺服阀为射流管式力反馈二级电液伺服阀，为四通阀门，其作用是控制进出液压系统的油量，使其与输入的电信号成比例，主要由阀体、转距电动机(线圈、电枢)、永久性磁铁、第1级射流管、压力反馈弹簧

19、、第2级滑阀、“O”形环、外壳等组成(见图1)。 其工作原理：少量液压油从油源流经滤网，然后流经连接在力矩马达转子上的软管，最后从喷油嘴流出。从喷嘴出来的油喷到2根集油管上，2根油管分别连于滑阀的两端。无偏移时，每个集油管产生约二分之一的管道压力，因而无差压产生，所以滑阀平衡。电流流过力矩马达时即产生一定力矩，使力矩马达的转子转动一个小角度。若转子为反时针转动，则喷油管向右移动，引起更多的油喷到右边的集油管上，即产生压力，而左边集油管产生较小的压力。这样滑阀上出现压差，引起滑阀向左移动。滑阀一直向左移动直到回位弹簧产生的反力与力矩马达产生的力相等为止。这时滑阀处于一新的平衡位置。第2级电流成正

20、比。如电流极性相反，则滑阀移到另一侧。22 主要特点 (1)该阀为射流管式力反馈二级放大电液伺服阀；(2)低滞环，高分辨率；(3)灵敏度高，线性好且控制精度高；(4)控制油采用润滑油同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油，对油质要求高且抗污染能力差。 23 主要技术规范 伺服阀的型号、。 三、DDV伺服阀技术介绍3.1 工作原理 DDV伺服阀由集成块电子线路、直线马达、阀芯、阀套等几部分构成(见图2)。其工作原理为：一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上，电子线路在直线马达产生一个脉宽调制(PWM)电流，震荡器使阀芯位置传感器(LVDT)励磁。经解调后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较

21、，阀芯位置控制器产生一个电流输出给力矩马达，力矩马达驱动阀芯，一直使阀芯移动到指令位置。阀芯的位置与指令信号大小成正比。伺服阀的实际流量Q是阀芯位置与通过阀芯计量边的压力降的函数。 永磁直线马达结构。其工作原理：直线马达是一个永磁的差动马达，永磁提供部分所需的磁力，直线马达所需的电流明显低于同量级的比例电磁线圈所需的电流。直线马达具有中性的中位，因 为它一偏离中位就会产生力和行程，力和行程与电流成正比，自线马达在向外伸出的过程巾必须克服高刚度弹簧所产生的对中力与外部的附加力(即液动力及由污染引起的摩擦力)。在直线马达返回中位时，对中弹簧力是和马达产生的力同方向的，等于给阀芯提供了附加的驱动力，

22、因此使DDV伺服阀对污染的敏感性大为降低。直线马达借助对，卜弹簧回中，不需外加电流。停电、电缆损坏或紧急停机情况下，伺服阀均能自行回中，无需外力推动。32 主要特点 DDV阀是MOOG公司最新研制成功的新型电液伺服阀，目前已由MOOGGmbH(德国)公司进行批量生产。它是一种直接驱动式伺服阀，用集成电路实现阀芯位置的闭环控制。阀芯的驱动装置是永磁直线力马达，对中弹簧使阀芯保持在中位，直线力马达克服弹簧的对中力使阀芯在2个方向都可偏离中位，平衡在一个新的位置，这样就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产：生力的不足之处。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制(PWM)驱动电子线路固化为一块集成块，用特殊

23、的连接技术固定在伺服阀内，因此该伺服阀无需配套电子装置就能对其进行控制。 DDV阀与“射流管式伺服阀”(或“双喷嘴力反馈两级伺服阀”)相比，其最大特点是：(1)无液压前置级；(2)用大功率的直线力马达替代丁小功率的力矩马达；(3)用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置一力反馈杆与弹簧管；(4)低的滞环，高的分辨率；(5)保持了带前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标；(6)对控制油质抗污染能力大大提高；(7)降低运行维护成本。33 主要技术参数 DDV伺服阀的型号、参数 四、技术改造方案及设备安装调试 通过技术改造实现的目标：(1)彻底解决伺服阀卡涩；(2)不改变调节系统的

24、调节特性；(3)具有高的可靠性、安全性；(4)改造量小。 改造方案：(1)将汽轮机的CV、左右侧ICV伺服阀均改为DDV型伺服阀。(2)机械方面：因2种伺服阀形状、开孔尺寸及安装尺寸不同，在伺服阀与执行器间加装连接用的油路集成块，并在集成块上安装进油滤网。(3)热工方面：安装电源及信号转换箱，接受HITASS的D-EHG控制信号(8mA)和2路220V交流电源(一路UPS，一路保安段)，将控制信号(8mA)变为电压信号(10V)作为DDV的控制信号，交流220V转换为直流24V作为DDV的电源。 通过静止试验表明，调节系统静态特性达到与改型前试验数值基本一致，表明伺服阀改为DDV阀后，整个控制

25、系统调节方法、调节性能无变化。改型前后静态试验数据 为检验伺服阀改为DDV阀后是否安全，能否保证失电状况下执行器关闭，进行了失电试验：加一开启信号，执行器开启；就地拔去信号接头，执行器自行关闭。五、运行实践及经济分析 4号机组自2001年9月运行至今，机组启停多次，调节系统可靠稳定，没有发生一次因伺服阀卡涩而造成机组的非计划停运。技术改造后对机组安全、经济方面的影响。安全性：避免了伺服阀卡涩，极大地提高了机组的安全性、可靠性且机组非计划停运次数大大减少；经济性：技术改造除增加发电量外，每年约可节约费用74万元。技术改造费为每台机20万元，2台机组共40万元。1台机组1年就可收回2台机组的全部投

26、资，经济效益显著。实际运行情况表明：该项技术改造在于汽轮机电液控制系统与润滑油系统同用一个油源，提高了适用性及抗污染能力，解决了电液伺服阀卡涩问题，大大减少了机组非计划停运次数，有明显的经济效益。可在同类日立00MW汽轮机的电液控制系统推广、实施。 目前国内机组电液控制系统工作液采用磷酸酯抗燃油的较多，而磷酸酯抗燃油与透平油相比理化性能要求严格、价格昂贵且维护复杂，尤其是磷酸酯抗燃油废液目前不能处理，其污染等同核污染，对人体健康有一定的危害。考虑到这些因素，机组电液控制系统工作液由抗燃油向汽轮机油系统发展是大趋势。 虽然DDV阀对油质污染的敏感性大为降低，但油质清洁度下降，会降低伺服阀计量边使

27、用寿命，所以加强油质化学监督一点也不能放松。同时建议机组进行一次甩负荷试验，以进一步检验DDV阀的甩负荷特性。汽轮机振动监测保护装置分析与改进一、TSI概述 珠海金湾发电有限公司#3、#4号汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N600/24.2/566(538)/566引进型超临界600 MW三缸四排汽中间再热凝汽式汽轮发电机组,于2007年2月投产。 #3、#4号机组汽轮机振动监测装置使用的是美国本特利内华达(BentleyNevada)公司的3500系列产品。主汽轮机监测的有:偏心、键相、零转速、振动、轴向位移、高压缸胀差、低压缸胀差、缸胀等。除低压缸胀差、缸胀采用LVDT以外,其余监测均采用

28、涡流传感器。 自2007年投产以来,多次出现汽轮机振动监测信号故障,甚至导致汽轮机误跳。使得主机振动保护监测保护装置的可靠性大大下降。提高振动监测保护装置的运行可靠性成为机组安全运行中亟待解决的问题。(具体缺陷见表一) 二、原因分析 经过分析发现,造成测量回路不可靠的原因有以下三点: (一)振动测量回路的屏蔽效果不好,造成雷电信号干扰测量信号而误跳汽轮机;同时振动保护逻辑设置不合理,存在安全隐患。 (二)振动监测卡件的参数设置存在不合理的地方,存在安全隐患 (三)探头安装没有充分考虑到周围温度对其造成的不利影响。 三、改进方法 (一)主汽轮机的TSI系统共有九路振动信号,分别来自汽轮机侧的六个

29、和发电机侧的三个测点。九路通道任意一通道达到高高遮断值(254%em)则会触发汽轮机保护遮断主汽轮机。这种保护方式虽然能很大程度地保护机组不损坏,但没考虑到保护装置可能存在的误动情况给机组稳定运行带来的负面影响。从这个角度分析改进跳机逻辑是必要的。 从轴系振动机理上分析,高速旋转的轴系振动式一个整体的稳定状态,不大可能出现某一点突然变化而其他点没有变化的情况,通常是当某点振动异常时,整个轴系的动平衡被打破,整个轴系振动幅度都会多少发生变化,距离不平衡点越近,变化幅度越大。因此,在保护逻辑上可以考虑进行改进以达到既能够及时发现振动异常迅速停机又不会由于测点失灵而造成保护误动的目的。 通过以上分析

30、,将振动保护跳机逻辑改为以下方式:汽轮发电机组九个轴承任意一轴承任意一方向振动高高值(254%em)与上相邻轴承任意一方向振动高值(127%em)才发出振动高高信号(延时3s)遮断汽轮机,这样就有效的避免了轴承振动测量出现误信号而误跳汽轮机事故。 (二)我厂#3、#4机组TSI振动保护装置采用本特利3500-32继电器卡件。查阅本特利3500-32继电器卡件相关内容,知道该卡件对于AND VOTING SETUP 有以下两种选择方式(见图一): 1、Use Normal AndVoting当选择这种方式时,3500监测系统不会将卡件NOT OK状态或者旁路状态剔除掉,所以当测量通道NOT OK

31、或者旁路时,仍然会被认为是True AND Voting,容易发生误跳汽轮机故障(我厂#3、4号机组汽轮机TSI振动监测继电器卡件原来就采用这种方式) 2、Use True AndVoting 当选择这种方式时,当测量通道NOT OK或者旁路时,通道不会发出报警值,从而避免发生误跳汽轮机的故障出现。 根据#3、4号机组运行实际情况,经过多方分析考察、了解和研究,将我厂 #3、#4号机组汽轮机TSI振动监测继电器卡件的模式改为第二种状态,有效的提高了汽轮机振动监测的稳定性和安全性,避免了振动监测发出误信号跳闸汽轮机,保证了机组的经济运行。 (三)我厂振动监测采用美国本特利内华达(bentlyne

32、vada)公司的3500系列产品,该系统主要由卡件、前置器、延伸电缆、振动传感器组成,其中振动传感器分为位移传感器和速度传感器。位移传感器测量的是轴相当于轴承的相对振动,而速度传感器与位移传感器组成的复合传感器测量的是轴的绝对振动。由于轴的振动几乎能完全传到轴承壳上,因此通过轴承外壳测量绝对振动实际上测量的是轴振动与轴承振动的矢量和。 我厂TSI振动监测采用本特利3500-42M振动监测卡件,该卡件设置如下:该卡共用四个通道,我们使用了其中的第一、第二、第四通道,第一通道测量每一轴承的X向振动、第二通道测量每一轴承的Y向振动、第四通道测量每一轴承的绝对振动(第四通道选项选择:SHAFTAbso

33、lute Direct)。第一、二通道X、Y轴承相对振动用于保护汽轮机,第四通道的绝对振动并没有引入DCS显示。在DCS画面实时显示汽轮机19号轴承X、Y方向相对振动的基础上,将汽轮机轴承瓦振引入DCS画面,并设定相应的报警值(68%em),同时监测汽轮机轴承的相对振动和轴瓦振动,便于运行人员更直观的实时监测#3、4号机组汽轮机19号轴承的振动情况。 为了更好的监测汽轮机轴的振动(瓦振),我们需要监测每一轴承的瓦振(方法:将3500-42M第四通道选项选为:Direct Amplitude即可)(见图二) (四)探头的引线、延伸电缆加装热缩管及耐磨高温保护套管,对电缆走向及敷设进行整理,加强了

34、电缆绝缘,避免破损;对于汽轮发电机七、八号轴承振动传感器安装接头特别采用耐磨绝缘性好的聚甲醛PET塑料接头,防止出现接头松动导致测量故障。 (五)在停机检修中,在拆除前做好各个探头的间隙电压的测量与记录;对探头、前置器、延伸电缆的拆除做好保护措施、做好记录、归好类、不混乱摆放,以免造成探头的碰伤及安装不配套。在回装中,发现探头、延时电缆破损的药进行更换。同时要用振动检测装置模拟运行振动信号,分别检查报警值、跳闸值的动作情况。 四、实施效果 经过以上分析与整改,优化振动逻辑优;更改振动继电器卡件NOT OK状态判断方式以及探头的引线、延伸电缆等的整改,有效的避免了轴承振动测量出现误信号而误跳汽轮

35、机事故,有效提高了汽轮机振动监测的稳定性和安全性,保证了机组的经济运行。按照技术监督的要求,大型机组的主机振动保护必须长期投入。而由于机组振动保护装置的复杂性以及测点按照不规范等等,往往使振动测量数据不准确,从而失去了保护的意义。经过对我厂振动保护系统的认真分析,很好地解决了振动保护装置从测量到逻辑判断的全过程监控问题,确保了测量的准确性和装置的可靠性。五、汽轮机的启动与停机是汽轮机运行中的两个重要阶段，它影响汽轮机的可靠性、经济性和使用寿命。由于各部件所处的条件不同，它们被加热或冷却的速度也不同，故在各部件之间或各部件沿壁厚方向产生明显的温差。温差的存在，导致产生热应力、热膨胀、热变形、震动

36、等。1、汽轮机的受热特点 汽轮机在启机和负荷变化过程中，各部件的金属温度都将发生变化，尤其在启动过程中，温度变化最为剧烈。如高参数大容量的汽轮机在冷态启动时，进汽部分的金属温度将由原来的室温升高到500以上，所以启动过程就其零部件而言是加热过程。由于各部件的受热条件不同，从而在汽轮机各部件内部产生温度梯度，进而产生热应力、热变形。当热应力、热变形超出允许范文时，这些部件将产生水久变形甚至更严重的损坏。为保证汽轮机的启动安全性，必须了解并掌握汽轮机在启动过程中的受热情况。 当汽轮机冷态启动时，温度较高的蒸汽与冷的金属部件接触，这时主要以凝结换热的方式将蒸汽的热量传给壁面。由于凝结放热系数很高，且

37、随压力升高而增大，所以汽轮机的通流部分金属表面包括气缸内壁和转子表面温度很快上升到该蒸汽压力下所对应的饱和温度。 当气缸内壁和转子表面温度高于蒸汽压力下对应的饱和温度后，蒸汽主要以对流换热方式向金属传热。蒸汽的对流放热系数远小于凝结放热系数且不断变化，其大小主要取决于蒸汽流速和比容。通常蒸汽流速越高，比容越大，放热系数越大，传热量越大，从而使接触金属表面的温升率越大。因此，在启动过程中可以通过改变蒸汽的压力、温度、流量、流速等方法控制蒸汽对接触金属表面的对流放热量，从而把金属温升率控制在允许范围内。 汽轮机各金属部件本身的换热过程是热传导过程。如气缸壁的传热过程是：内壁以热对流形式吸收蒸汽的热

38、量，然后通过热传导方式传给内壁。因为气缸内外壁之间存在热阻，所以由博立叶导热定律可知在汽缸壁内部存在温度梯度，因此产生气缸内外壁温差。 2、热应力如前面的分析知：汽轮机的启动与停机的过程。金属与蒸汽的温度差使各金属部件产生膨胀或收缩变形，受约束的热变形就产生热应力。由此可见，产生热应力的条件是：（1）存在温差；（2）受约束。另外材料不均也会导致热应力的产生。例如在启动过程中，气缸内壁面受热膨胀，由于受到较低温度外壁面的制约，从而内壁面产生压应力，外壁面产生拉应力，即热应力产生的规律是“热压冷拉”。停机过程与启动过程相反，因此汽轮机每启停一次，部件就受到压缩与拉伸的一次循环的交变应力。当启停频繁

39、时，就形成低频率的交变应力。当热应力超过金属的许用力值时，产生永久性的塑性变形。随着运行时间的增长，部件表面就会产生裂纹，使出现疲劳损伤，以致发生转子断裂事故。（1）气缸的热应力 运行实践证明，气缸出现裂纹，大多由拉引力所引起。因汽缸结构不同，不同的汽室换热情况不同，其中喷嘴调节汽轮机以高压缸调节级和中压缸进气处蒸汽温度变化最大，热应力为最高。当温差消失后，残留的拉应力再加上蒸汽压差所引起的静拉力，很容易使气缸产生裂纹。所以在启停过程中要严格控制调节汽室蒸汽温度的变化率，且汽轮机的快速冷却比快速加热更加危险。例如热态启动时若用低温蒸汽，使气缸内壁受到骤然快速冷却，所以是非常危险的。对某一汽轮机

40、而言，汽缸壁产生的产生的热应力与气缸内外温差t成正比，一般情况下，汽缸内外壁温差变化1，约能产生1.96MPa的热应力。在启停过程中应是热应力值不超过材料的许用应力，即严格控制汽缸内外壁温差t在允许范围内，最大允许温差t可由下式求得：t=【】（1-）/Ea1式中：【】材料的许应用力； 温度分布系数，对气缸内壁=2/3，外壁=1/3.例如，谋其钢材料为ZG20CrMoV，工作温度为535，帕松比=0.3，弹性模量E=1.7610火电厂输煤系统的任务是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质、保量为机组（原煤 仓）提供燃煤的目的。整个输煤系统是火电厂十分重要的支持系统。它是保证机组稳发满发的 重要条

41、件。 输煤系统是火电厂的重要组成部分，其安全可靠运行是保证电厂实现安全、高效不可缺少的环节。输煤系统的工艺流程随锅炉容量、燃料品种、运输方式的不同而差别较大，并且使用设备多，分布范围广。作为一种具有本安性且远距离传输能力强的分布式智能总线网络，lonworks总线能将监测点做到彻底的分散（在一个网络内可带32000多个节点），提高了系统的可靠性，可以满足输煤系统监控的要求。火电厂输煤系统一般都采用顺序控制和报警方式，为相对独立的控制单元系统，系统配备了各种性能可靠的测量变送器。通过运用Lonworks现场总线技术将各种测量变送器的输出信号接入对应的智能节点组成多个检测单元，然后挂接在Lonwo

42、rks总线上，再通过Lonworks总线与已有的DCS系统集成，实现了对输煤系统更加有效便捷的监控。 在输煤系统中，常用的测量变送器一般有以下几种： （1）开关量皮带速度变送器（2）皮带跑偏开关（3）煤流开关（4）皮带张力开关（5）煤量信号（6）金属探测器（7）皮带划破探测（8）落煤管堵煤开关（9）煤仓煤位开关。 每一种测量变送器和其相对应节点共同组成智能监测单元，对需要监测的工况参数进行实时的监控。监测单元通过收发器接入Lonworks总线网络进行通信，可根据监测到的参数进行控制和发出报警信号，系统的结构如图1所示。 3、 Lonworks总线智能节点的一般设计 智能节点是总线网络中分布在现

43、场级的基本单元，其设计开发分为两种：一种是基于neuron芯片的设计，即节点中不再包含其它处理器，所有工作均由neuron芯片完成。另一种是基于主机的节点设计，即neuron芯片只完成通信的工作，用户应用程序由其它处理器完成。前者适合设计相对简单的场合，后者适应于设计相对复杂的场合。一般情况下，多采用基于芯片的设计。由于智能节点不外乎输入/输出模拟量和输入/输出开关量四种形式，节点的设计也大同小异，对此本文只给出了节点设计的一般方法。 基于芯片的智能节点的硬件结构包括控制电路、通信电路和其它附加电路组成，其基本结构如图2所示。 图2 智能节点基本结构图 Fig 2 Basic Structur

44、e Of Node Based On The Neuron Chip 控制电路 神经元芯片：采用Toshiba公司生产的3150芯片，主要用于提供对节点的控制，实施与Lon网的通信，支持对现场信息的输入输出等应用服务。 片外存储器：采用Atmel公司生产的AT29C256（Flash存储器）。AT29C256共有32KB的地址空间，其中低16KB空间用来存放神经元芯片的固件（包括LonTalk协议等）。高16KB空间作为节点应用程序的存储区。采用ISSI公司生产的IS61C256作为神经元芯片的外部RAM。 I/O接口：是neuron芯片上可编程的11个I/O引脚，可直接与外部接口电路连接，其

45、功能和应用由编程方式决定。 通信电路 通信电路的核心收发器是智能节点与Lon网之间的接口。目前，Echelon公司和其他开发商均提供了用于多种通信介质的收发器模块。通常采用Echelon公司生产的适用于双绞线传输介质的FTT-10A收发器模块。 附加电路 附加电路主要包括晶振电路、复位电路和Service电路等。 晶振电路：为3150神经元芯片提供工作时钟。 复位电路：用于在智能节点上电时产生复位操作。另外，节点还将一个低压中断设备与3150的Reset引脚相连，构成对神经元芯片的低压保护设计，提高节点的可靠性稳定性。 Service电路：专为下载应用程序设计。Service指示灯对诊断神经元

46、芯片固件状态有指示作用 节点的软件设计采用Neuron C编程语言设计。Neuron C是为neuron芯片设计的编程语言，可直接支持neuron芯片的固化，并定义了34种I/O对象类型。节点开发的软件设计分为以下几步： （1）定义I/O对象：定义何种I/O对象与硬件设计有关。在定义I/O对象时，还可设置I/O对象的工作参数及对I/O对象进行初始化。 （2）定义定时器对象：在一个应用程序中最多可以定义15个定时器对象（包括秒定时器和毫秒定时器），主要用于周期性执行某种操作情况，或引进必要的延时情况。 （3）定义网络变量和显示报警：既可以采用网络变量又可以采用显示报警形式传输信息，一般情况采用网

47、络变量形式。 （4）定义任务：任务是neuron C实现事件驱动的途径，是对事件的反应，即当某事件发生时，应用程序应执行何种操作。 （5）定义用户自定义的其它函数 ：可以在neuron C程序中编写自定义的函数，以完成一些经常性功能，也将一些常用的函数放到头文件中，以供程序调用。 4、基于Lonworks总线的火电厂输煤系统与DCS的网络集成 现场总线技术与传统的系统DCS系统实现网络集成并协同工作的情况目前在火电厂中尚为数不多。进一步推动火电厂数字化和信息化的发展，逐步推行现场总线技术与DCS系统的集成是火电厂工业控制及自动化水平发展的趋势。就目前来讲，现场总线技术与DCS集成方式有多种，且

48、组态灵活。根据现场的实际情况，我们知道不少大型火电厂都已装有DCS系统并稳定运行，而现场总线很少或首次引入系统，因此可采用将现场总线层与DCS系统I/O层连接的集成，该方案结构简便易行，其原理如图3所示。从图中可以看出现场总线层通过一个接口卡挂在DCS的I/O层上,将现场总线系统中的数据信息映射成与DCS的I/O总线上的数据信息，使得在DCS控制器所看到的从现场总线开来的信息如同来自一个传统的DCS设备卡一样。这样便实现了在I/O总线上的现场总线技术集成。火电厂输煤系统无论是在规模上，还是在利用已有生产资源的基础上，采用该方案都是可行的，同时也体现了把火电厂某些相对独立控制系统通过现场总线技术

49、纳入DCS系统的合理性。由此可见，现阶段现场总线与系统的并存不仅会给生产用户带来大量收益，而且使用户拥有更多的选择，以实现更合理的监测与控制。六、结 论实际运行情况表明：该项技术改造在于汽轮机电液控制系统与润滑油系统同用一个油源，提高了适用性及抗污染能力，解决了电液伺服阀卡涩问题，大大减少了机组非计划停运次数，有明显的经济效益。可在同类日立00MW汽轮机的电液控制系统推广、实施。参考文献: 1华东六省一市电机工程(电力)学会.热工自动化M.北京:中国电力出版社,2006. 2舒乃秋.检测技术M.北京:中国电力出版社,2006. 3内华达本特利公司.本特利3500振动监测装置安装和使用手册S.北京:工业出版社,2002. 4杨晋萍,白建云.安全监测保护系统M.北京:中国电力出版社,2005.