汽輪機噴水減溫裝置的自動控制分析

許 濤，王 晗，周云瑞，蔡愿平

（上海船舶設備研究所，上海 200031）

0 引言

汽輪機在啟動和低負荷工況以及甩負荷后的空載運行時，蒸汽通流量很小，不足以帶走低壓缸內由于鼓風摩擦而產生的熱量，從而排汽溫度升高，致使末級葉片及低壓缸溫度升高甚至過熱，可能產生機組差脹、振動和軸承溫度等異常情況甚至引起強迫停機[1-3]。由此，為為低壓缸安裝了噴水降溫裝置。

1 噴水減溫系統工作原理

2 噴水減溫系統工作原理、組成

2.1 噴水減溫裝置

通過電機傳動齒輪控制調節閥桿上下移動，來實現汽輪機排汽溫度的平衡。CVL-500電動執行機構具備2個獨立的位置傳感器，齒輪間隙誤差和位置誤差可以減至最低；采用高效、無刷的直流電機，保證了連續無限制調節下的自由動作；采用簡單、耐用的高效直齒輪傳動，具有較高的可靠性；具有反轉保護可承受來自閥門125%額定的任何反轉推力；“雙密封”設計的接線終端為動力、控制和反饋指示提供了緊湊的連線接口。

電動執行機構的相關參數見表1所示。

表1 電動執行機構參數

2.2 溫度變送器

溫度變送器用于測量低壓缸的排汽溫度，采用的是SBWZ系列熱電阻、熱電偶作為測溫元件，它具有高精度的冷端溫度自動補償功能，全溫度范圍內補償精度為±0.5 ℃，獨創的非線性校正電路，輸出信號與被測溫度成線性關系，內帶漂移的校正（見圖4），在整個工作溫度范圍內保證精度，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經過穩壓濾波、運算放大、非線性校正、V/I轉換、恒流及反向保護等電路處理后，轉換成與溫度成線性關系的4～20 mA電流信號輸出，送至控制箱顯示排汽溫度。

圖4 溫度變送器原理圖

該溫度變送器選用的量程為0～100 ℃，同時作為一體化溫度變送器在工業現場可直接輸出4～20 mA信號，這樣既省去昂貴的補償導線，又提高了信號長距離傳送過程中的抗干擾能力。變送器部件精度高，功耗低，使用環境溫度范圍寬，工作穩定可靠；同時，由于采用硅橡膠密封結構，變送器耐震、耐濕，適宜于惡劣現場環境中使用。溫度變送器外形圖如圖5所示。

圖5 溫度變送器外形圖

2.3 噴水減溫裝置自動控制系統

圖6為噴水減溫裝置控制邏輯圖，低壓缸內的排汽溫度主要通過溫度變送器進行測量。通過測取低壓缸的排汽溫度信號，將溫度信號轉化為4～20 mA的電信號并輸出至控制箱。控制箱根據排汽溫度實際溫度與設定溫度之差進行邏輯運算，向執行機構發出模擬量指令信號，使執行機構通過傳動機構帶動滑閥上下移動，從而開啟或關閉噴水閥，實現降低溫度的功能。同時，排汽溫度信號將實時反饋至控制箱，電動執行機構閥位信號也反饋至控制箱，控制箱根據此2路反饋并進行邏輯運算，再次輸出模擬信號，控制電機的正轉、反轉，進而維持低壓缸內的溫度。

圖6 噴水減溫系統控制邏輯圖

3 噴水減溫裝置試驗及分析

4 結論