礦山機械

[拼音]：qilunji kongzhi xitong

[英文]：steamturbinecontrol systems

對汽輪機進行調節和監測保護的系統。汽輪機是火力發電廠的主要裝置之一，體積大、旋轉快。當它由常溫常壓的靜止狀態下轉入高溫高壓高速執行時，操作或控制稍有不慎,就會釀成重大事故,因此汽輪機的自動控制具有重要的意義。汽輪機控制系統包括自動起停、穩速或調速、引數檢測和裝置保護等系統。控制系統的內容和複雜程度依機組的用途和容量大小而異。

自動起停系統

要把一臺在常溫常壓靜止狀態下的汽輪機投入併網執行，首先要起動，轉入高溫高壓高速再併網，然後才能進入正常的執行狀態。這一過程稱為起動。在這個過程中，汽缸內蒸汽壓力和溫度急劇上升。由常溫常壓變成高溫高壓，必然存在著溫差。如果升溫太快，溫差太大，金屬熱應力超過材料極限就可能在區域性地方引起殘餘變形，甚至破裂，造成重大事故。因此必須對起動升速過程加以控制，以保證汽輪機金屬熱應力不超過允許值。為此目的，還要有一些輔助裝置的起動和投入。一臺大型汽輪機的起動過程非常複雜，人工操作很難奏效，必須採用自動起動裝置或由計算機控制的程式起動系統(圖1)。在大型汽輪機中，產生熱應力最嚴重的部位是高壓和中壓轉子。但是要直接測量這兩部位的應力又不可能，只能用溫差電偶測量某些固定點的溫差，根據物理規律匯出的數學模型來計算受力最大斷面所承受的熱應力，隨後根據熱應力情況向汽輪機發出升速率的指令。

調速系統

完成起動控制之後，汽輪機進入正常執行狀態。它產生的機械輸出功率經發電機轉換成電磁功率，提供電網負荷。電網負荷經常處於變化狀態，而且電功率變化速率遠比機械功率快得多。當機械輸出功率不能及時調節時，汽輪機的轉速便隨著變化，破壞電網頻率的恆定。因此，為了保證發電機負荷在空載至滿載的整個範圍內汽輪機總是在額定轉速下穩定執行，汽輪機必須裝設調速系統。最早使用的是瓦特離心式機械調速器，它是根據反饋控制原理工作的。當汽輪機轉速上升時，離心式調速器的飛錘上升，通過反饋槓桿和功率放大機構，把汽輪機進汽調節閥關小,減小輸入功率,使轉速下降，恢復到額定值；反之，飛錘下降，進汽閥開大，輸入功率增加，轉速上升，也回到額定值，實現自動穩速。為保證裝置安全可靠執行，汽輪機的最高轉速不允許超過額定轉速的10～12％。因此調速系統必須有超速保護環節，以保證當發電機突然跳閘或者全甩額定負荷時，最高轉速不會超過極限值。

隨著大容量中間過熱機組的發展，20世紀60年代開始採用模擬式電液調速系統。這種系統運算能力強、速度快、精度高。中國製造的20萬千瓦汽輪機就採用這種調速系統。這種調速系統的原理示於圖2。當實際輸出功率等於給定功率時，機組的實際轉速也等於給定值，頻差放大器和PI(比例積分)調節器的輸入輸出均為零，進汽調節閥處於與給定值相對應的靜止狀態；當電網實際功率變化時，轉速也發生相應的變化，頻差放大器、PI調節器、功率放大器、電－液轉換器等都有相應的輸出，它們驅動油動機去調節進汽調節閥的開度，以增減發電機的輸出功率。這是一個雙輸入通道的控制系統。調整給定功率值可以改變汽輪機的負荷能力。在起動升速過程中發電機空載，功率反饋通道沒有反饋資訊，這時調節轉速給定值可以改變汽輪機的轉速。

70年代開始採用數字電液控制系統，70年代末期進一步採用以微處理機為基礎的數字電液控制系統，使調速系統功能更加靈活和完善。它們都需要有可靠的超速保護。