第四章 透平控制系统.docx
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1、4.透平掌握系统4.1总体描述透平掌握系统操作透平机组给它的子系统,系统产生电气掌握信号给透平机组,用于起动、停止负载、卸载、手动或自动及本地掌握或远控。本章描述为一般描述,特别应用可能与本章描述有所不同。使用本章节内容时可以参照随装置一并供应的软件文档、规律图表及电气图表。4.2功能描述基于微处理器的掌握系统依据每项使用的输入/输出模块组合的应用而定制。系统掌握扫描、监视及数据接收。数据在可编程掌握器中处理并发送到输出模块,用于传输到装置的掌握单元。掌握系统功能如下:# 挨次# 掌握# 爱护# 显示掌握盘由电气开关组成,允许命令的输入和状态指示。同时包括显示设施,用于反映掌握参数。透平装置包
2、括将操作状况报告给掌握系统的仪表及接受来自主或备用掌握系统的掌握设施。掌握单元为PLC掌握的电气的、电磁的及电动液压机械装置。掌握系统单元如图4.2.1所示OPERATOROPERATORCOMMANDSCOMMANDS# .2.I挨次挨次功能掌握掌握系统的规律单元,规律单元是与开关、电磁阀、继电器和比较器等设施有关的大事(开/关、启动/停止、是/否)。挨次功能监视与感应大事,进行与操作系统组件的有关计算。挨次单元包括:#起动#负载#停止#后润滑规律图描述了挨次功能。本章使用这些规律图进行说明。起动:手动起动涡轮机械挨次如下#系统上电#故障发位#选择操作模式#开头起动在手动起动开头后,系统完成
3、如下工作:#燃料阀与润滑压力检查#吹扫曲柄#点火#起动器跳脱#润滑监视系统上电掌握系统通过打开电源上电,复位任何报警和关断故障。更位故障在起动前,全部的关断故障必需清除,未解决的关断故障将使装置不能起动。“BACKUPRESET”开关给电,按mACKNOWLEDGE,及“RESET”开关来复位。选择操作模式将OFFLOVALREMOTE开关扳到LoCAL或REMOTE位置来选择操作模式。开头起动一旦起动开头,掌握系统执行润滑与驱动装置系统检查,起动装置风扇,执行燃料关断阀测试与预前曲柄状态检查。按“START”开关开头起动程序。燃料阀与润滑压力检查。预前曲柄检查预前曲柄检查包括润滑完成与密封系
4、统检查,润滑油压力确定,燃料阀检查程序的完成。当完成预前曲柄检查,起动器马达使发动机盘车。泵测试与预润滑当起动/运行锁定后,后润滑备用泵及前/后润滑油泵启动,使之处于测试周期。预润滑定时器开头定时。当运行定时器激活时,假如执行热重启,则预润滑泵测试不能执行。气体燃料阀及检查在预润滑检查后,当起动使能锁定,则掌握系统执行气体燃料阀的压力测试。每一个阀都将进行测试,确保正确的开关、燃料压力开关及变送器信号可变正常。压气机系统检查与清洁干气密封系统当起动/运行锁定,或者假如压气机机壳加压,密封延迟定时器起动。密封气体电磁阀得电,允许给压缩机密封件加压。在密封延迟定时器超时前,假如密封气体差压没有超过
5、报警设定点,则产生密封气体差压报警。假如密封气体压力小于低关断设定点,同时密封延迟定时器己超时,则产生密封气体低差压快停锁定关断。当压缩机机壳压力超出压力开关设定点,机壳压力定时器启动,假如压缩机入口或出口密封气流超出“密封气体流量高”报警设定点,机壳压力定时器超时,产生密封流量高报警。假如压缩机入口或出口密封气流超出“密封气体流量高”关断设定点,同时机壳压力定时器超时,则产生“密封气体流量高”快停锁定关断。假如由于密封气体系统压力超限而产生关断,则产生附加的密封气体系统失败关断,密封系统失败关断重定位阀门到快停位置。缓冲空气系统当起动/运行锁定,或者假如气体压缩机机壳加压,密封延迟定时器重启
6、,缓冲空气允许给压缩机密封件加压。假如在润滑油压力达到设定点之前,缓冲空气差压没有超出低报警设定点,则产生缓冲空气差压“压力低”报警。假如缓冲空气压力小于低关断设定点,则产生“缓冲空气低”差压快停锁定关断。气体压缩机吹扫与加压气体压缩机单元用于传送吹扫空气及给气体压缩机机壳管线加压当压缩机吹扫定时器定时时,压缩机放空阀打开,旁通阀关闭,用于吹扫压缩机及出口管线。当压缩机吹扫定时器超时,压缩机入口、压缩机出口及压缩机旁通阀打开,当这些阀达到全开位置,压缩机负载阀打开。气体压缩机阀检查程序用于阀的定位。在阀挨次周期完成时,假如阀位置不正确,单元阀挨次失败,产生故障关断,起动程序被放弃。吹扫曲柄在起
7、动器的带动下,吹扫曲柄使发动机盘车,通过透平压缩机的渐强空气流吹扫发动机的空气入口及排气管线的积聚气体。在一个可扩展的非激活周期内,吹扫曲柄削减旋转,在热重启时,吹扫曲柄强冷却气体透平部件。当开头吹扫曲柄时,透平起动器激活,曲柄定时器启动,起动器使发动机旋转,发动机速度增加超过预设定值,典型为1018%。在曲柄定时器超时前,假如发动机没有达到预置值,典型为1015%,则起动程序放弃,产生曲柄失败报警。在发动机达到预设定值后(大于曲柄失败速度值),发动机吹扫定时器起动,吹扫周期开头,液体吹扫定时器超时,液体吹扫阀关闭。发动机加速。吹扫发动机入口及排出管道,吹扫时间由排放量打算,在吹扫曲柄过程中,
8、燃料阀关闭,不点火。当发动机吹扫定时器超时,起动周期连续。气体燃料的燃烧燃烧包括火炬点火。燃烧及加速到自我维持速度。火炬点火(气体燃烧)发动机T5温度必需小于400F(204C),气体火炬关断点火变压器、点活塞、燃料关断电磁阀,燃料掌握命令才可激活。来自火炬的燃料由点活塞点燃,并进入到发动机。当T5温度超过400F(2040而NGP低于起动器脱离速度时,起动计数器增加一次起动计数。留意透平设计寿命与第一阶喷嘴(T3)的温度有关。然而,为了提高热电偶的牢靠性,测量较低的第三阶喷嘴(T5)。在发动机测试过程中,打算T5及T3值,用于修正所测温度。运行在T3温度下的发动机所测的T5温度称为“Base
9、T5,这一温度在发动机铭牌上有所描述。燃烧(气体燃料)依据修正的发动机(压气机)速度及温度,燃料掌握阀渐渐打开,入口导叶打开,泄放阀渐渐关闭。泄放阀及导叶掌握通过透平发动机的空气流量,防止发生喘振。燃料流量增加,T5温度增加,透平动力增加。假如T5温度在点火定时器超时之前没有超过燃烧温度设定点,则产生点火失败故障,起动程序终止。加速(气体燃料)对速度及负载监视,调整掌握燃烧阀,以加速发动机,增加T5温度。在加速期间。犹如发动机的速度增加一样,压缩机出口压力(PCD)也在增加。气体燃料压力必需增加,用以克服PCD压力的增加。随着燃料压力及流量的增加,发动机加速。燃料阀由所选模式、温度及它们之间的
10、关系掌握。装置的掌握模式包括:#最小燃料量#超前加速#T5#NGP(压气机速度)起动器脱离与加速当透平速度超过起动器速度,离合器将起动器置于活轮状态。当发动机达到起动器脱离速度时,起动器失去动力,发动机在自己的动力下加速。在燃烧后,起动失败定时器开头定时,假如在起动失败定时器超时之前,没有达到起动器脱离速度,则产生起动失败关断,发动机关停。达到起动器脱离速度时,负载失败定时器开头定时。假如在定时器超时之前,发动机没有达到负载设定点,则产生负载失败故障关断。当NGP大于起动器脱离速度时,检查T5温度传感器。假如个别的T5温度传感器测得的温度超出200F(IIlC),也就是超出了T5平均温度5秒钟
11、,则产生高差T5故障报警。假如任意一个T5温度传感器测得的温度低于T5平均温度,则产生热电偶故障报警。依据发动机类型,假如两个或者三个T5热电偶测得200F(IllC),也就是在预设时间内,持续低于T5平均温度,则产生多T5热电偶故障关断,发动机关闭。润滑监视当发动机速度增加时,轴承油压要求增加。为了确保由充分的润滑油,将连续监视油压。当发动机速度高于起动器脱离速度时,每隔24个小时,由PLC测试后润滑备用泵,使之能够正确操作。假如备用泵不能供应足够的油压的话,则产生备用润滑油泵失败故障报警。负载负载功能加速发动机到负载速度,给气体压缩机或者其他驱动设施负载,并掌握装置过渡到稳定状态。通过增机
12、NGP设定点,使发动机加速,动力增加,发动机速度增加。当动力透平速度(NPT)增加超过预置值,典型为60%,NPT锁定。假如NPT降到低于预置值,典型为51%,则产生动力透平低速故障,透平关断。导叶及泄放阀从起动过渡到基于修正的NGP的操作位置。处于负载速度时,气体压缩机旁通阀关闭,反喘振掌握开头。气体压缩机出口压力增加停止透平可在冷却或者快停状态下手动或者自动关断。在关闭燃料前,冷却停止操作压气机空转,使透平冷却。快停马上关闭燃料阀而无冷却周期。通过激活停止开关或者急停开关,进行气体透平的手动关断。停止开关供应冷却停止,急停开关供应快停,气体压缩机或者其他驱动设施,一旦停止则卸载。对于正常关
13、断,压缩机或者其他驱动装置,在停止之前,负载应减小。当驱动设施负载状态下发生故障,掌握系统将卸载驱动设施,关闭到透平的燃料,掌握系统供应冷却停止(锁定或者非锁定)及快速停止(锁定或者非锁定)两种方式。通过探测诸如超温、通风失败。透平低速、低润滑油压等故障,产生故障关断。当速度降到低于预置值,典型为65%,发动机时间表停止计时。冷却停止冷却停止减小发动机的操作速度到空转速度,并起动冷却定时器。当NGP降到低于负载速度时,驱动设施卸载。发动机在空转下运行,直到冷却定时器超时。当冷却定时器超时,到发动机的燃料关闭,一旦发动机停止,溢流定时器超时,起动后润滑周期。假如在冷却期间再起动,则放弃关断。快速
14、停止快速停止负载驱动设施,关闭燃料关断阀,无冷却周期的停止透平。一旦发动机停止,溢流定时器超时,启动后润滑周期。应急停止当探测到火焰、备用超速系统失效、PLC失效或者操作员按动ESD开关,都可以激活应急停止(ESD)。ESD停止卸载驱动设施,关闭燃料关断阀,无冷却周期的停止透平。润滑油掌握用于透平溢流,后润滑由备用继电器系统掌握。假如启动一个ESD停止,则在重启之前,备用系统必需复位。可通过按动“BACKUPRESErr开关”及“ACKNOWLEDGE”及“RESET”开关实现。后润滑当发动机减慢速度时,透平驱动润滑油泵压力减小,沟通润滑油泵启动。当发动机停止时,溢流定时器超时,后润滑定时器启
15、动。假如沟通润滑泵不能供应最低压力,备用泵启动。当后润滑定时器超时时,后润滑泵失电。4.2.2掌握掌握功能监视及调整速度、压力和温度过程变量。在起动、停止和负载期间,功能掌握对负载的变化作出反应并掌握执行器。在起动期间,调整燃料流量,确保平滑燃烧及加速。燃料掌握调整发动机动力以维持负载要求、掌握发动机速度及T5温度。在负载瞬变期间,燃料掌握调整减速及加速,以反应负载条件的变化。在起动期间,调整泄放阀及导叶位置,减小透平压缩机出口压力(PCD),以避开透平喘振。泄放阀和导叶位置调整发动机和T5温度。在负载瞬变期间,泄放阀和导叶位置调整PCD以避开透平喘振并掌握速度。可选的掌握功能包括气体压缩机反
16、喘振和过程掌握,这些功能调整气体压缩机速度和输出以满意要求,避开气体压缩机喘振。燃料掌握透平燃料流量掌握调整压力和燃料流量。燃料流量由阀位置掌握。通过调整燃料压力和流量,燃料系统建立燃料流量范围,燃料压力被掌握到一个比PCD大的值,且处于最大和最小阀位之间。在燃烧、加速、稳定状态和负载状况瞬变期间,掌握系统定位阀位,调整燃料流量,以调整发动机速度、动力、T5温度。起动在起动期间,燃料流量掌握燃料/空气比例,以平滑燃烧及加速到操作速度。维持T5温度及加/减限制,以避开发动机喘振及燃烧室熄火。图4.2.3说明白起动期间,燃料流量的增加预NGP和PCD增加的比较。图4.2.3起动燃料流量燃烧燃烧由燃
17、烧提升方案掌握,它渐渐打开燃料阀以增加到发动机的燃料流量。Combustion燃烧Efficientcombustionandaccelerationareprovidedbythestartrampandfuelcontrolschedule,whichcontrolengineacceleration.起动斜率及掌握发动机加速的燃烧掌握方案供应有效的燃烧及加速。Thefuelcontrolaccelerationscheduleprovidesfueltoacceleratetheengineandmaintainasafemarginfromenginesurge,flameout,an
18、dmaximumT5temperature.FuelscheduleisbasedonPcdandenginespeed.燃料掌握加速方案供应燃料,以加速发动机及维持一个平安边界,而不产生发动机喘振、熄火和T5温度最大化。燃料方案基于PCD及发动机速度而定。SteadyState稳定状态Duringsteadystate,fuelregulationoperatesthegasturbineattherequestedpowerlevelwithinoperatingrangeIimitS.在稳定状态期间,燃料调整操作气体透平运行在要求的动力下,且在操作范围内。Theminimumpowerl
19、imitiszeroloadandoccurswhenthedrivenequipmentisnotloaded.ThemaximumpowerlimitisestablishedbyT5temperature,enginespeedorifsoequipped,thegascompressorsurgemargin.WhentheT5temperatureorenginespeedlimitisreached,fuelflowregulationpreventshigherpoweroutput.最小动力限值为0负载,这时驱动设施不负载。最大动力限值由T5温度、发动机速度或者气体压缩机喘振边
20、界建立。当达到T5温度和发动机速度限制值时,燃料流量调整防止更高的动力输出。TransientLoads瞬变负载Fuelflowcontrolrespondstotransientloads.Theresponsemustrestorestableoperationwithoutsurge,flameout,orexcessiveenginespeed.QuickresponseandstabilityareprovidedbythefuelControL燃料流量掌握反应瞬变负载。这种反应必需是非喘振、熄火或者过渡超速的稳定操作。燃料掌握供应快速反应及稳定性。Duringatransientl
21、oadcondition,thefuelcontrolvalvemayreachthemaximumorminimumposition.Asthecontrolsystemfuellimitmaynotprovidesufficientflameoutmarginunderallconditions,aminimumfuelfunctionisused(Figure).在瞬变负载状态期间,燃料掌握阀可能达到最大或者最小位置。当在全部条件下,掌握系统燃料限制可能不能供应充分的熄火边界裕量时,则使用最小燃料功能。Theminimumfuelfunctionlimitsfuelcontrolvalv
22、eclosingbasedonflameoutcharacteristicsoftheengineasafunctionoffuelmode,Tl,andenginespeed.基于燃料模式功能之一的发动机熄火特性、T5及发动机速度等因素,最小燃料功能限制燃料掌握阀的关闭。HIGHSTD.22204.0图4.2.4燃料流量限制BLEEDVALVES泄放阀BleedvalvepositioncontrolregulatesPcdbyroutingairflowtotheexhaust,bypassingcombustorandturbine.通过建立到排出口的空气流路径,旁通燃烧室及透平,泄放阀
23、阀位掌握压缩机出口压力PCD。Duringstartandacceleration,thebleedvalveavoidsenginesurge.Duringstartandacceleration,thebleedvalveisopenedtoallowairflowtobypasscombustorandturbine.AnopenbleedvalvereducesturbinecompressorbackpressureandavoidsengineSUrge.在起动及力速期间,泄放阀避开发动机喘振。在起动及加速期间,泄放阀打开以允许空气流旁通掉燃烧室及透平,打开的泄放阀将减小透平压缩机
24、的背压力,避开发动机喘振。GUIDEVANESYSTEMS导叶系统Airflowthroughtheturbinecompressorisregulatedbycontrollingangularpositionofvariablegeometryinletguidevanes.掌握可变外形的入口导叶系统的角度,来掌握通过透平压缩机的空气流。Guidevanesmaximizegasturbinecompressorperformanceandavoidsurgeduringstartandacceleration.导叶系统使透平压缩机性能最大化,避开在起动和加速期间喘振。Duringstar
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