四  汽轮机安全控制系统

　　(一)   汽轮机监控任务

　　汽轮机是火力发电厂最重要的设备之一。对它的监控包括以下内容。

　　(1)自动检测  随着汽轮机组容量的不断增大，新蒸汽的温度和压力越来越高，需要监视的项目在不断增多。目前，大容量汽轮机的自动检测项目已经包括：发电机功率、新蒸汽的压力与温度、真空度、监视段抽气压力、润滑油压、转速、油动机行程、转子轴向位移、定子和转子内温度、转子与汽缸的相对膨胀、汽缸的热膨胀、汽缸与转子的热应力、汽轮机振动、主轴挠度、轴承温度与润滑油温度、推力瓦温度、推力轴承油膜压力、油箱油压、上下汽缸温差等许多项目。对于抽汽供热机组，则还要增加抽气压力和抽气流量等监测项目。

　　(2)自动保护  汽轮机是处在高温高压下工作的高速旋转机械。为了在故障情况下保护设备的安全，需要有完善的自动保护设备。当汽轮机的运行参数超出正常范围时，自动保护设备将根据情况及时动作，或者发出警报提醒运行人员及时采取措施，或者自动采取一定措施。当参数超过机组安全允许的范围，自动保护装置就及时动作，使汽轮机自动停机，避免事故的进一步扩大。目前，大功率汽轮机自动保护装置的内容主要有：超速保护、低油压保护、轴向位移保护、差胀保护、低真空保护、振动保护等。为了能够可靠地对汽轮机进行保护，对某些参数还采取了双重甚至多重保护。

　　(3)自动控制  电力用户要求汽轮发电设备提供足够数量的电力和保证供电的质量。供电的频率是供电质量的主要标志之一，为了使供电频率维持在一定的精度范围之内，要求汽轮机具有高性能的转速自动控制系统。另外，使汽轮机转速自动保持在一定的范围之内，对汽轮机本体的安全也是重要的保障。

　　对于既供电又供热的汽轮机，例如抽气式汽轮机和背压式汽轮机，为了保证供给用户足够数量和一定质量(压力)的蒸汽，这些机组必须有压力自动控制系统。

　　除了转速和压力自动控制系统之外，大功率汽轮机一般还具有汽封气压、旁路系统、凝汽器水位等辅助自动控制系统。

　　(4)程序控制  汽轮机的程序控制主要是指汽轮机的自动启动和停机。采用自动启停不但可以节约劳动力和减轻工人的劳动强度，而且还可以缩短启动时间，避免误操作，提高汽轮机安全运行的经济性和可靠性。

　　(二)  转速自动控制

　　当汽轮机用于拖动交流发电机时，所发交流电的频率应保持不变，也即在电负荷变化时，汽轮机的转速应保持不变。因为对于双极的工作转速"＝3000r／min的发电机，交流电的频率  

　　而对于四极的工作转速n＝1500r／min的发电机，交流电的频率

　　虽然在额定转速下运行时，发电频率都是50Hz，而当转速偏离额定值时，其电频率也会发生变化。

　　图18—17是汽轮机转速控制系统的示意图。它是由具有一级放大的机械液压系统实现的。当汽轮机负荷减少而导致转速升高时，离心调速器1的重锤向外张开。滑环A向上移动，通过杠杆2带动错油门5向上移动，这时错油门滑阀套上的油口m和自油泵来的压力油管连通，而下部的油口n则和排油口相通。压力油经过油口／n流人油动机3活塞的上腔，在上腔中形成高的压力，而油动机活塞下腔则通过错油门下部的油口n和排油口相通，在下腔中形成低的压力。油动机活塞上下的油压力之差推动活塞向下移动，关下控制阀4。转速降低时，则相反动作，最终会开大调节阀。

　　以上仅是机械液压系统的一个简单例子。它只有一级放大，而目前汽轮机控制系统已有很大改进，放大次数往往不止一次，而且除了机械液压系统外，还有电子液压系统。图18—18即是用电液系统实现的汽轮机转速控制系统示意图。由图可见，被控对象，液压放大及执行元件与机械液压系统完全相同。只是用电子测速元件代替机械调速器。给定信号改用可调的直流电压。偏差信号的校正可由电动控制器完成。控制器的输出信号经功率放大后再经电液转换器，将电信号转换成液压信号。该液压信号控制油动机，进而开大或关小控制阀，达到控制转速的目的。电液控制系统和机械液压系统相比，容易实现各种控制规律。

　　下面介绍的中间再热式汽轮机的控制系统就是基于电液系统的。