【水一发】133MW汽轮机组的电气系统大概讲解一下
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level 13
KOF2002FANS 楼主
先开坑占着再说,出去办个事儿
写不写到时再说
2014年08月08日 15点08分 1
level 12
坐等
2014年08月08日 15点08分 2
主要部分写完了。。。好像一不小心信息又过量了[揉脸]
2014年08月10日 01点08分
level 15
坐在坑里
2014年08月08日 15点08分 4
有什么意见可以提一下,有什么问题可以试着问我
2014年08月09日 04点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主
然后我再说点儿一般人我不告诉他的事儿:
这个贴子讲的是凝气式汽轮机,意思就是说进入汽轮机的蒸汽做功完毕以后会排入凝气器(Condensor),凝结成水,然后这些水再泵回锅炉里继续烧。
但是如果这些蒸汽从锅炉出来,只在汽轮机里做一次功就排入凝汽器的话,其实很浪费。比如说一般的中压机组每1kg蒸汽含热量约3223kJ,这些热量中只有837 kJ左右是做了功的,凝结水中约有126 kJ热量,约2240 kJ热量是被冷却排汽的冷却水带走了(数据来源:http://wenku.baidu.com/view/cba4cb7b31b765ce050814b2
为了提高机组的经济性,我们决定:把汽轮机分成高压(HP),中压(IP),低压(LP)三个段。
因为CAD坏了,我手残在画图程序里花了个蒸汽管道的简图,图里那些沙漏一样的符号是阀门的意思,英文的,将就着看吧:
首先,高压蒸汽从锅炉里出来,经过控制阀去汽轮机的高压段,在高压段里做完一部分功的蒸汽通过cold reheat那条管道回锅炉再加热;然后中压蒸汽从hot reheat那条管道出来进汽轮机的中压段做功;与此同时,锅炉出来的低压蒸汽也通过LP steam管道进入中压段;中压段和低压段之间有一条cross over pipe,低压蒸汽通过这条管道进入汽轮机低压段,推动低压段叶片做功
最终,做功完的蒸汽从低压段里出来,排入凝汽器,准备凝结成水,泵回锅炉继续烧。
我们管这叫作中间再热式汽轮机
另外,各位应该注意到hp steam, hot reheat以及LP steam三条管道都有个bypass支路
这三条支路的作用主要有两个:
- 汽轮机启动阶段用支路上的bypass阀门来调节主蒸汽管道的压力,使得主蒸汽管道压力符合启动曲线的要求
- 在汽轮机突发跳机(trip)的情况下(比如说发电机出现接地故障,出厂主变压器突发故障或者是润滑油油压过低什么的),汽轮机各段的进气阀会迅速关闭,但是锅炉的燃烧不能立即停止,蒸汽这时仍然在源源不断地从锅炉里出来,怎么办呢?堵住当然是不行的。这个时候三个旁路(bypass)阀门就会迅速打开,蒸汽直接被排入凝汽器,凝汽器隔膜因压力破裂,将蒸汽排出厂外
2014年08月08日 16点08分 5
这些是稍微细节一点的东西,了解一下也是好的
2014年08月08日 16点08分
为啥分级做功效率变大?
2014年08月08日 17点08分
回复 甲基红橙黄绿蓝 :其实也不是高特别多,上面的数据来源说大概也就提高4%左右,具体的热力学我不是很懂,回去问我老板一下
2014年08月08日 17点08分
@KOF2002FANS 也就是回收热质再循环后加热至同压同温作功蒸汽会少消耗煤量。
2014年08月09日 16点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主
其实我手上有蒸汽系统的P&ID(管道仪表流程图)图纸,画得比我好多了。可惜因为上边细节的东西太多,出于保密规则不能清楚地公开 =A=
P&ID看上去感觉大概是这样的:
这个乙烯精馏塔的P&ID算是比较简单的,蒸汽系统是要比这个复杂很多的。。
2014年08月08日 16点08分 6
level 12
工科必须顶,以后就没机会学了
2014年08月08日 16点08分 7
level 13
KOF2002FANS 楼主
好了,说完这些汽入门级的东西之后,下面就是汽轮机组的电气系统了:
机组的电气系统可以分两个部分:一次回路以及I&C(Instrumentation & Control)回路
一次回路,简而言之就是实际承受高电压高电流的那部分电路,比如说发电机定子绕组,出厂主压变器,主断路器,高压开关等
I&C回路是用来保护,监视,测量,控制一次回路设备的那部分相对低压的电路。其组成相当复杂,比如说有各种乱七八糟的水泵油泵,散热风扇,加热器,微机保护装置,通信信道,隔离开关,浪涌保护器,励磁变压器,励磁晶闸管柜,MCC,蓄电池,接地柜,电流/电压互感器,PLC,DCS。。。等等等等[喷]
2014年08月08日 17点08分 8
东西太多了,下次再回来讲
2014年08月08日 17点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主
LZ站在某电厂的监测&控制panel前面,顶上的黄灯是各种各样的警报,下面的仪表显示发电机频率,电压,电流等参数,还有synchroscope等等。。再底下那些有玻璃罩东西就是乱七八糟继电保护装置,电磁的那种(现在新建的厂子都用微机保护装置代替了,最右边的panel就有个GE的微机保护装置)
2014年08月09日 00点08分 9
这算爆照不?
2014年08月09日 00点08分
回复 甲基红橙黄绿蓝 :应该不算
2014年08月09日 00点08分
回复 甲基红橙黄绿蓝 :接下来的东西我要好好想想。。I&C回路的破玩意儿太多太杂了
2014年08月09日 02点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主
先从相对简单的一次回路说起吧。
其实也没太多好说的,先上个图吧
上图就是个典型的汽轮机组的一次回路图,虽说励磁部分一般不属于一次回路,不过我还是画上了。图里的额定值我都是凭感觉写的,差不多应该就是那样。
其中THY是励磁晶闸管整流柜,给转子绕组通直流电,调整转子绕组的电流可以控制发电机的输出电压。
值得注意的是,发电机与接地点之间有个接地变压器,接地变压器的另一端接一个电阻以及微机保护装置。该变压器的目的主要有二:
- 限制发电机接地故障的电流,不至于故障发生时立刻就烧毁什么东西,起码在什么东西烧毁之前继保装置就应该动作,切断电路
- 另一个就是降压,然后把这个电压提供给微机保护装置判断是否应当作出保护动作
另外一点值得注意的是,出厂主变压器低压侧是三角接线,高压侧是星形接线。这主要是为了压制发电机波形中的谐波,尤其是三次谐波。。至于说为什么嘛,那就要涉及到什么正序负序零序分量之类的专业知识,就略过不讲了。
最后再解释一下断路器旁边的sym st cct(symmetrical short circuit)额定值的意思:
如果线路上出现了故障,断路器经常需要快速断开电路以求保护设备。一般来讲,故障电流都是非常大的,经常是上万A,这就对断路器的灭弧能力提出了很高的要求。比如说图中高压侧断路器的额定值就是63kA sym.st.cct,意思就是说在对称型故障的情况下,断路器最大可以断开63000A的电流,超过63000A的话电弧可能灭不掉,断路器就起不到保护作用了。
现在的断路器常用高压SF6气体作为灭弧介质。
2014年08月09日 01点08分 10
至于发电机为什么会发出谐波来,那又是一个需要专业知识的点了。。简单来说,因为转子齿槽的存在,发电机气隙的磁动势分布不太平滑,导致电流波形中锯齿的出现。。具体请参考电机学的相关书籍
2014年08月09日 01点08分
level 8
调节励磁电流也可以调节功率因素哦
2014年08月09日 02点08分 11
对,忘记说了
2014年08月09日 02点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主
接下来讲汽轮机的I&C系统,这个部分本身技术难度不是很高,但是东西很多很杂,学习并且掌握全局有一定的难度。我想了想,还是先给个清单,然后再画张简图把各个部分连接起来,这样应该有利于对机组电气系统的全局理解。
2014年08月09日 14点08分 12
level 13
KOF2002FANS 楼主
不同厂家的汽轮机,设备功能的划分也略有不同,但总体知识是相通的,下面这个电气设备清单是以我现在接触的汽轮机组为模板的:
1) 汽轮机DCS系统
DCS是Distributed Control System(分散控制系统)的缩写。这个控制系统是统领大局用的,主要是收集汽轮机的各种实时运行参数以及接收电厂工作人员的操作指令,不会负责太多控制细节方面的东西。这就好比一个人放一堆的风筝,手里抓的一大把线陀就是DCS,风筝就是DCS底下的各种DEH,AVR等负责具体控制计算的PLC。
它的主要职责有:
- 汽轮机组辅助设备(辅助设备包括润滑油泵,润滑油缸抽气机,控制油泵,风扇,热泵,加热器,盘车装置,逆止阀,轴封抽气机,疏水阀,破真空阀,蒸汽喷水阀等)互相之间的逻辑联锁
- 汽轮机轴封蒸气压力,润滑油压以及发电机冷却空气温度的闭环控制
- 接收汽轮机组主机以及辅助设备的各种传感器输入,决定各种参数是否在正常范围以内,是否需要显示警报,并且把这些信息都显示在电厂计算机的屏幕上
- 汽轮机的启动与停止都有一套复杂的严格程序来管理,比如说哪个阀门什么时候开什么时候关,开多少,哪些启动/停止条件需要满足等等都是有讲究的;汽轮机组启停的自动程序也是DCS管理的
- 与电厂内负责其他部分(锅炉,BOP,电气室等)的DCS通过工业网络交流信息
【这段里面没详细解释的名词太多了。。我会在附录里解释一下它们的[哈哈]
2014年08月09日 15点08分 13
DCS通过MCC(Motor Control Center)来控制对辅助设备的电机进行控制
2014年08月10日 01点08分
level 1
133MW的机组上班,月收入多少啊?我们原来是2x220MW的,现在修4x660MW的,上班还发帖,你零点的关口表不抄吗?
2014年08月09日 16点08分 14
我不是搞运行的。。是坐在办公室里慢慢画图的那种人
2014年08月09日 16点08分
level 1
133MW的机组上班,月收入多少啊?我们原来是2x220MW的,现在修4x660MW的,上班还发帖,你零点的关口表不抄吗?
2014年08月09日 16点08分 15
实习学生。。没多少,刷经验而已
2014年08月09日 21点08分
level 1
别教坏小朋友了。电厂才不好,远离城市买了房子住不了,家人照顾不了。运行倒班健康不好,几十亿的设备,运行考核多,压力山大。电厂一般都在荒郊野外,有钱也消费不了。况且钱也不算多比网公司同学只有1/2,图什么啊。混了十来年早烦了。
2014年08月09日 16点08分 16
电网两头吃嘛。。天然垄断
2014年08月09日 16点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主

3)DEH&AVG系统
这是Digital Electro-Hydraulic Governer Control & Automatic Voltage Regulator(数字电液控制系统&自动电压控制)的缩写,是汽轮机平时控制的核心部分。这破玩意儿的逻辑太TM复杂了[汗]。。。而且还涉及到众多非常专业的知识,就不详细讲了。
出去办点儿事,以后回来再继续写这部分。
2014年08月09日 16点08分 18
level 13
KOF2002FANS 楼主
DEH,数字电液控制系统。
还记得5楼那个图里有三个阀门没有标明吗?那些就是汽轮机的进气阀门。这些阀门都是液压驱动的,液压系统的液体叫做控制油(control fluid)。通过控制这些阀门的位置,可以调节机组的转速和功率,使其满足电网的要求。在需要跳机的情况下,ETS会指示该系统迅速关闭进气阀。
更详细的内容可以参见:http://wenku.baidu.com/view/431d1e9a51e79b896802266b.html
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AVR,自动电压控制。
这个系统通过控制发电机转子绕组的DC励磁电流来调节发电机的电压以及功率因数。
10楼图里的那个THY(励磁晶闸管整流柜)就是转子绕组的电源,AVR系统通过控制这些晶闸管的导通角来控制转子励磁电压。
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这两个东西的逻辑都非常复杂,不适合详细文字说明,最好的表现形式是逻辑流程图,只不过出于保密规定我不好直接公开图纸,总之就是各种奇怪的函数以及PID控制模块什么的,有些地方我也没看出名堂来。。。以后要是进设计单位或者作为一个汽轮机用户的时候可以见到这些文件。。。
2014年08月09日 18点08分 19
level 13
KOF2002FANS 楼主
4)汽轮机控制系统操作界面(CRT)
这个没什么好讲的,就是电厂操作员对着的电脑屏幕,上面有各种花花绿绿的图案,各种实时监测的参数啊,警报啊什么的,点几下鼠标就可以对机组进行各种操作。
类似于下面这样的。。
话说最后这张里面的什么FSR,IGV其实是燃气轮机的术语来着 = =
2014年08月09日 18点08分 20
FSR=Fuel Stroke Reference(燃料冲程基准),IGV=Inlet Guide Vane(进气导叶)
2014年08月09日 21点08分
level 13
KOF2002FANS 楼主

5)EOP starting cubicle(紧急备用泵启动装置)
在交流润滑油泵出于某种原因失去电力时需要启用125VDC的备用润滑油泵。只要汽轮机还要转,轴承润滑油就不能停。
2014年08月09日 23点08分 21
level 13
KOF2002FANS 楼主

6)发电机&主变压器监测与继电保护装置(GPR)
这个系统主要起到监测与保护发电机,出厂主变以及励磁变压器的作用,另外还带有同步继电器,自动同步并网的相关控制就是在这里完成的。
这里面的东西主要就是继电保护装置以及电表。。。继电保护就是发现电力线路上出了什么问题之后,如有必要,立刻采取需要的自动化措施来保护设备的一门学问。继电保护在电力系统这个学科里是一门很专的课程,难度不小,堪比电子的模电课,多多少少都像是一门艺术,花一辈子也未必能研究完的那种。。。
一般来说,系统里都会配两套功能相似的发电机微机保护装置,保护功能可能包括:
- 电压/电流平衡继电器(ANSI/IEEE #60)
- 距离/阻抗继电器(ANSI/IEEE #21)
- 逆功率保护(ANSI/IEEE #32)
- 失励磁保护(ANSI/IEEE #40)
- 延时过流继电器(ANSI/IEEE #51)
- 发电机失步保护(ANSI/IEEE #78)
- 频率过低/过高保护(ANSI/IEEE #81)
- 低电压保护(ANSI/IEEE #27)
- 差动保护(ANSI/IEEE #87)
- 过励磁保护(ANSI/IEEE #24)
- 负序电流过流保护(ANSI/IEEE #46)
- 过电压保护(ANSI/IEEE #59)
- 100%定子接地保护
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两个变压器保护功能种类与发电机的有一定的相似之处,不过一般来说没发电机这么麻烦,相当于是一个简化版。。
不过变压器保护需要监测一些非电气量,比如说绕组温度,绝缘油温度,热点温度,油液面高度之类的
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由于继电保护是非常专业的学问,这里不太好展开,所以只抛几个名词就算了,附录也不解释了。。。
2014年08月10日 00点08分 22
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