燃机IGV进口导叶工作原理介绍.doc
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IGV系统说明书
n进口可转导叶系统(IGV=Inletguidevanes)
n一)概述:
n燃气轮机进口可转导叶(I.G.V)主要有两方面的作用:
1)在燃机启动,停机过程低转速过程中,起到防止压气机发生喘振的作用;2)当燃机用于联合循环部分负荷运行时,通过关小IGV的角度,减小进气流量,使燃机的排烟温度保持在较高水平,以提高联合循环装置的总体热效率.
n根据压气机进口可转导叶的上述两个作用,可转导叶的控制一般有两种不同的方式:
n
(1)对于简单循环燃气轮机发电机组来说,可转导叶被控制在两个固定位置上,称为双位置控制方式.在启动和停机过程中,IGV处在关小的位置(34度),目的是避免压气机出现旋转失速现象,从而防止压气机在低转速下发生喘振.当机组达到运行转速时,进口导叶被调整到全开角度的位置(84度或86度),加大了通过压气机的空气流量,改善燃气轮机的热效率.该种控制方式的燃气轮机IGV的角度检测一般使用了个位置开关,一个用于指示关位置,一个用于指示开位置;该方式控制的燃机在联合循环时,降负荷运行能力较差,部分负荷时整体热效率下降较多,油耗率上升较大;不具备IGV温控功能.
n
(2)第二种控制方式我们称作可调式压气机进口导叶控制方式.在该种方式下,在起动和停机过程种,按修正转速TNHCOR以一定的速率来开大或关小IGV的角度,从而达到防止压气机发生喘振的目的.在带负荷时,对于联合循环中的燃气轮机,则根据负荷的大小(或透平排烟温度)来调整进口导叶的位置,以维持在该负荷下有较高透平排烟温度,使总体热效率得到改善.该种控制方式的燃气轮机IGV的角度位置是作为修正转速得函数或根据透平排烟温度来进行调整,为此,该系统需配置电液转换器(伺服阀90TV)及配套的位置反馈装置(LVDT线性可变差动变压器96TV-1,-2);该方式控制的燃机在联合循环时,降负荷运行能力较强,部分负荷时整体热效率下降较少,油耗率上升不大,具备IGV温控功能.
n二)系统的组成及保护动作描述:
nIGV系统的工作油源取自两路:
一路为来自液压油母管(103BARG),主要作为电液伺服阀90TV-1的控制油及IGV动作油缸的工作压力油;另一路是来自跳闸油系统的入口(6.5BARG,54℃)经20TV-1电磁阀控制,作为IGV跳闸放油切换阀VH3-1的工作压力油.
n1)IGV控制电磁阀20TV-1:
常开电磁阀;燃机在零转速以上(14HR失电)时,该电磁阀上电,切断泄油通路,IGV处可调状态;燃机在零转速后(14HR上电),该电磁阀失电,接通泄油回路,IGV处不可调状态,直接在液压油的作用下关小至物理最小角度(31.6度);
n2)IGV伺服液压控制油供油油滤FH6-1:
带压差指示器(弹出式红点)金属滤,孔径40µ,红点弹出后需更换,不可在线更换;
n3)IGV跳闸放泄切换阀VH3:
(7WAY2POSITION)当20TV-1不带电时,它在来自液压油系统的液压油的作用让液下,油压不经过伺服阀90TV而直接进入油动机去关小IGV至机械最小位置.当20TV-1带电时,它接通伺服阀90TV与油动机之间的液压油路,使IGV处于可以被调整的状态,在这种状态下,液压油只能经过伺服阀90TV进入油动机,开大或关小IGV.
n4)IGV控制电液伺服阀90TV-1:
伺服阀(电液转换器)
n5)线性可变差动变压器96TV-1,-2:
检测IGV的角度,作为控制系统对IGV角度的反馈信号,取二者中间的高值.
n6)IGV叶片助动及旋转系统HM3-1:
角度设定范围:
34-2°TO86+2°
7)液压缸前节流孔板:
防止IGV位置变换过快
三)IGV控制过程简述:
当机组启动后,高压液压油经过40微米过滤器FH6-1后流向90TV-1伺服阀和VH3-1进口可转导叶遮断器;由于20TV-1在燃机零转速继电器14HR带电前时失电状态,因此图中OLT-1油处于回油状态,所以遮断器VH3-1的油缸在弹簧力的作用下处于左边的工作状态。
液压油经VH3-1后通过2mm的限流孔板进到HM3-1的油缸活塞下部腔室,活塞上部腔室经过VH3-1接通回油管路,在此情况下,HM3-1关闭到最小位置,即34度开度。
可转导叶IGV处于初始状态;当机组在启动电机带动下使14HR动作时,20TV-1带电,从跳闸油系统来的OLT-1油压建立,推动VH3-1阀向左移动,使该阀处于右边位置,这时将液压油OH-4接通伺服阀90TV-1和HM3-1的油缸的液压油路,使可转导叶IGV处于可调节状态。
当我们所要求的可转导叶角度位置信号和可转导叶的位置反馈信号(来自96TV-1,2)相加结果不为零时,90TV-1伺服阀将接受来自控制系统(R)(S)(T)这三个控制器的经过运算放大的直流电流,90TV-1线圈中有电流流过,扭力器在磁场力的作用下发生偏转,偏转角度的大小与通过电流的大小成比例,偏转方向则取决于线圈中电流的方向。
扭力器的射流管随着随着扭力器一起偏转。
液压油从射流管高速喷出。
射流管正对面有两个对称布置的扩压通道,如果扭力器不发生偏转(即线圈中无电流通过),射流管处于中间位置,则左右两个扩压通道中相同。
二级滑阀两端油压相等,从而处于中间位置,它的凸肩盖住两个经VH3-1通向HM3-1油缸的油口(1与2),这时没有液压油进入油缸,可转导叶静止不动。
当线圈中有电流流过时,使射流管偏离中间位置,则在两个扩压通道中形成不同的油压,从使二级滑阀两端受力不同,二级滑阀就会离开自己的中间位置,使液压油经油口1(或2),再经过VH3进入HM3-1的油缸的左侧(或右),而油缸的右侧(或左)的液压油经油口则经VH3-1,再经过油口2(或1)与回油接通,这样就可以使可转导叶关小或开大。
射流管与二级滑阀之间有一根反馈弹簧,它的作用是增加调节过程的稳定性:
一是保证调节过程中二级滑阀不至于移动过快;二是保证调节结束时二级滑阀能够回到中间位置。
90TV-1伺服阀示意图如下:
n四)IGV部分报警控制描述:
n1)燃机启动前需对IGV的反馈角度CSGV检查,若CSGV<31度或CSGV>35度,则燃机不容许启动,并在MARK-V上会发出“INLETGUIDEVANEPOSITIONSERVOTROUBLE”报警;
控制逻辑图如下:
n2)若IGV反馈角度CSGV与IGV控制角度参考值(要求值)CSRGV的差值>7.5度,持续5秒后,MARK-V上会发出“INLETGUIDEVANECONTROLTROUBLEALARM”报警;
n3)若燃机转速在运行转速以上(14HS上电)时,IGV反馈角度CSGV<50度或燃机转速在运行转速以下(14HS失电)时,IGV反馈角度CSGV超过设定角度CSRGV达7.5度以上,持续5秒,MARK-V上会发出“INLETGUIDEVANECONTROLTROUBLETRIP”报警,燃机跳闸.
n上述第1)项说明IGV位置反馈部分有故障,第2),3)项说明IGV控制部分有故障.
五.IGV部分转速时的算法介绍:
上面时IGV部分转速也就是说在燃机到达空载满速前的算法控制图,通过上面的逻辑计算,我们可以简化为以下的计算公式:
CSRGVPS=[TNHCOR-(CSRGVPS1)]*CSRGVPS2――
(1)
其中:
CSRGVPS为IGV部分转速基准
TNHCOR:
为燃机实际转速校正
_________________
其可由公式:
TNHCOR=TNH*√540F/(460F+CTIM)――
(2)
CSRGVPS1=76.5%TNHCSRGVPS2=6.76度
通过公式
(2)我们可以计算出在空载满速前燃机大约多少转速时IGV可以开始由34度打开直至57度。
下面有一个IGV启动过程,选择温控以及不选温控曲线图:
n
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