汽轮机调节控制系统试验导则.docx
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汽轮机调节控制系统试验导则
中华人民共和国电力行业标准
汽轮机调节控制系统试验导则
DL/T711－1999
中华人民共和国国家经济贸易委员会
E54
备案号：
6791—2000
中华人民共和国电力行业标准
DL/T711－1999
汽轮机调节控制系统试验导则
Testguideofsteamturbinegoverningsystem
2000－02－24发布2000－07－01实施
中华人民共和国国家经济贸易委员会发布
前言
本导则是根据原电力工业部下达的1998年电力行业标准计划项目（综科教［1998］28号文）的安排制定的。
该导则规定了汽轮机调节控制系统的性能标准，提出了统一的静态、动态和保安系统的试验方法，以及对试验仪器、仪表的要求。
为电站驱动发电机的汽轮机机械型、液压型、电液型调节控制系统的调整试验、验收试验和考核试验的标准和方法提供依据。
导则中的规定与要求，根据我国的国情，综合了国内外有关标准，力求与国际标准接轨。
调节控制系统的基本术语、专业术语和技术规范，参照了IEC标准。
试验方法以我国有关规程的规定为基础进行编制，增加了试验项目，使导则内容更加规范化、标准化和实用化。
本导则的附录A、附录B、附录C都是标准的附录。
本导则的附录D、附录E都是提示的附录。
本导则归口单位：
电力行业电站汽轮机标准化技术委员会。
本导则起草单位：
国家电力公司热工研究院。
本导则主要起草人：
房德明。
本导则由电力行业电站汽轮机标准化技术委员会负责解释。
中华人民共和国电力行业标准
汽轮机调节控制系统试验导则DL/T711—1999
Testguideofsteamturbinegoverningsystem
1范围
本标准规定了汽轮机调节控制系统的性能标准和试验方法。
本标准适用于电站中驱动发电机的汽轮机机械型、液压型、电液型调节系统的调整试验、验收试验和考核试验。
其他类型汽轮机的调节控制系统也可以参照执行。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
在标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
—1983电工名词术语汽轮机及附属装置
DL5011—1992电力建设施工及验收技术规范汽轮机组篇
JB37—1990汽轮机调节系统技术条件
JB1273—1986汽轮机控制系统性能试验规程
IEC1064Firstedition1991－04Acceptancetestsforsteamturbinespeedcontrolsystems
3术语、符号、定义和单位
3.1在本标准中未列入的术语，均应符合国家标准—1983的规定。
3.2基本名称、符号和单位列于表1。
3.3专业名称、定义列于表2。
表1基本名称、符号和单位
序号
基本名称
符号
单位
1
功率或负荷powerorload
P
MW、kW
2
转速rotationalspeed
n
r/min、Hz
3
角速度angularspeed
ω
l/s
4
压力pressure
p
MPa、kPa
5
温度temperature
θ
℃、K
6
电压voltage
U
V
7
电流current
I
A
8
油动机位移或行程positionorstrokeofservo－motors
S
mm、rad
9
调节部套位移或行程positionorstrokeofpilots
X
mm、rad
10
阀门位移或行程positionorstrokeofvalves
h
mm、rad
11
时间常数、部件特征时间timeconstantcharacteristictimeorelement
T
s
12
独立变量时间timeasindependentvariable
t
s
13
转速或负荷的设定值speedorloadsettingpoint
y
%或其他
注：
符号标注见附录A
表2专业名称、符号、定义和单位
序号
专业名称
符号
定义
单位
1
额定功率ratedpower
P0
制造厂给定的汽轮机输出功率，机组在规定的终端参数，且不超过规定的寿命条件下无限期地运行，调节汽阀不一定全部开启。
额定功率也称额定出力或额定负荷（调节控制系统试验时的额定负荷是在设计背压下的考核工况）。
MW或kW
2
最大容量maximumcapability
Pmax
在规定的终端参数下，调节汽阀全部开启，汽轮机能输出的最大功率，也称阀门全开容量和最大负荷。
MW或kW
3
最大过负荷容量maximumoverloadcapability
PH
调节汽阀全开，在过负荷时规定的终端参数（如最终给水加热器旁路或提高新蒸汽压力）下，汽轮机能输出的最大功率
MW或kW
4
额定转速ratedspeed
N0
规定汽轮机在额定负荷下的汽轮机工作转速
Hz、r/min
5
空负荷时的最低控制转速minimumcontrolledspeedatno－load
ni
在空负荷时对应于同步器（转速给定值）下限时的转速
Hz、r/min
6
空负荷时的最高控制转速maximumcontrolledspeedatnoload
nH
在空负荷时对应于同步器（转速给定值）上限时的转速
Hz、r/min
7
瞬时飞升转速temporaryspeedrise
Δnmax
汽轮机在调节系统控制下甩负荷后，转速的瞬时最大升高值。
若在额定转速甩去额定负荷时，为额定瞬时飞升转速
Hz、r/min
表2（续）
序号
专业名称
符号
定义
单位
8
瞬时最高转速maximumtransientspeed
nmax
汽轮发电机组甩负荷后，汽轮机在调节系统控制下的瞬时最高转速。
若在额定转速甩去额定负荷时，为额定瞬时最高转速；若在额定转速甩去最大负荷时，为最大瞬时最高转速
Hz、r/min
9
危急超速飞升转速temporaryoverspeedrise
ΔnW,max
汽轮机在调节系统失控的条件下甩负荷后，汽轮机转速的最大升高值。
若在额定转速甩去额定负荷时，为额定危急超速飞升转速
Hz、r/min
10
危急超速最高转速maximumtran－sientoverspeed
nW,max
汽轮发电机组甩负荷之后，汽轮机在调节系统失控条件下的最高转速。
若在额定转速甩去额定负荷时，为额定危急超速最高转速；若在额定转速甩去最大负荷时，为最大危急超速最高转速
Hz、r/min
11
危急保安器设定转速overspeedtripsetting
nW
危急保安器脱扣动作转速
Hz、r/min
12
转速不等率steady－statespeedregulation
（speedgoverningdroop）
δ
调节系统给定值不变，机组负荷由零至额定值，对应的转速变化，以额定转速的百分率表示
%
（无量纲）
13
局部转速不等率steady－stateincre－mentalspeedregula－tion（incrementalspeeddroop）
δj
假定没有迟缓率，在某一给定的稳态转速和负荷下，稳态转速相对于负荷的变化率。
该值为调节系统静态特性转速负荷曲线上在给定负荷处的斜率
%
（无量纲）
14
调节系统迟缓率deadbandofthespeedgovemingsys－tem
ε
不会引起调节汽阀位置改变的稳态转速变化的总值，以额定转速的百分率表示
%
（无量纲）
15
调节系统稳定性stabilityofthespeedgovemingsystem
调节系统通过其控制作用，来衰减转速或负荷振荡到在可接受范围内的能力
16
蒸汽流量指令steamflowdemand
dc
在汽轮机调节系统中，发出的表征汽轮机所需要的蒸汽流量信号
MPa、V、A
17
流体压力（油压）fluidpressureincontrolsystem
pc
控制系统和润滑系统中的流体工质（抗燃油或透平油）压力
MPa、kPa
18
负荷最大偏差或非线性maximumloaddeviationsornonlinearity
在控制装置规定的环境和动力源条件下运行时，转速负荷曲线与相应于总不等率直线相比的负荷最大偏差，以额定负荷的百分率表示
%
（无量纲）
19
短期稳定性shorttermstability
环境条件在规定的范围内，设定值、参数和转速不变，在任何30min的时间间隔内，以额定负荷的百分率表示的负荷变化
%
（无量纲）
20
长期稳定性longtermstability
设定值、参数和转速不变的情况下，在12个月中的两次30min时间间隔内，以额定负荷百分率表示的平均负荷变化。
在这两次试验间隔中环境条件应在要求范围内，但并不要求精确一致
%
（无量纲）
4技术规范和要求
4.1调节系统转速不等率δ
调节系统转速不等率δ为3%～6%，一般取4%～5%。
背压式汽轮机一般为4.5%～6.5%，用式
（1）计算：
δ=（n1－n2）/n0×100%
（1）
式中：
n1——油动机在空负荷位置S0对应的转速，r/min；
n2——油动机在额定负荷位置SN对应的转速，r/min。
4.2调节系统局部转速不等率δj
调节系统局部转速不等率列于表3，用式
（2）计算。
表3局部转速不等率
机组功率范围
机械、液压型调节系统
电液型调节系统
0%～90%
最大值无限制；最小值不应小于系统转速不等率的倍
3%～8%
90%～100%
最大值无限制；最小值不应小于系统转速不等率的倍
不大于12%
90%～100%
（平均局部转速不等率）
不大于15；最大值不应大于系统转速不等率的3倍（除最后一只调节阀外）
不大于10%
δj=（Δn/ΔP）（P0/n0）×100%
（2）
式中：
Δn——在某一给定负荷下的转速变化，r/min；
ΔP——在某一给定负荷下转速变化引起的负荷变化，MW。
4.3调节系统迟缓率ε
调节系统迟缓率列于表4，用式（3）计算。
表4迟缓率
机组额定功率MW
机械、液压型调节系统
电液型调节系统
≤100
＜0.4%
＜0.15%
100～200（包括200）
＜0.2%
＜0.10%
＞200
＜0.1%
＜0.06%
ε=（Δn/n0）×100%（3）
式中：
Δn——在同一油动机位置（或负荷）下的转速差，r/min。
4.4压力不等率δp
当用户无特殊要求时，可调整抽汽式汽轮机或背压式汽轮机的压力不等率列于表5，用式（4）计算。
可调整抽汽式汽轮机当热负荷在最大范围内变化时，电负荷的变化一般不大于20%额定负荷。
表5压力不等率和迟缓率
背压
MPa
抽汽压力
MPa
压力不等率
压力迟缓率
≥
≥
≤10%
≤1%
≤
≤
≤20%
≤2%
δp=（Δp/p0）×100%（4）
式中：
Δp——最大流量变化对应的抽汽压力或背压变化，MPa；
p0——额定流量下的抽汽压力或背压，MPa。
4.5同步器（转速、负荷给定）
同步器工作范围：
空负荷时同步器下限的最低控制转速应比额定转速低6%，空负荷时的同步器上限最高控制转速应比额定转速高6%。
在额定转速下，同步器行程由空负荷至满负荷位移所需要的时间，一般不超过50s。
电液调节系统同步器（功率给定）应能逐步调整负荷，每步不大于额定负荷的0.5%。
4.6瞬时最高转速nmax
汽轮发电机组甩负荷之后，汽轮机在调节系统控制下，其瞬时最高转速nmax
不应使危急保安器动作。
其转速的动差与静差之比β应小于～2（具有功率给定自动回零的电液调节系统除外），用式（5）计算。
β=（nmax－n0）/（nδ－n0）＜～2）（5）
式中：
nδ——甩负荷后的稳定转速，r/min。
4.7危急超速最高转速nW,max
汽轮发电机组甩负荷之后，在汽轮机调节系统失控的情况下，其危急超速最高转速nW,max，最高不得大于额定转速的18%。
汽轮机转子应在制造厂内进行超速试验，试验转速应超过危急超速最大计算转速的2%，当转速仅受危急保安器限制时，试验转速最高不得超过额定转速的20%。
4.8危急保安系统
危急保安器脱扣动作机组跳闸，脱扣动作设定转速为额定转速的110%±1%。
复位转速应高于额定转速。
超速限制保护动作关闭调节汽阀，不引起机组跳闸，动作整定转速一般为额定转速的3%～5%。
附加超速保护动作机组跳闸，动作转速应比危急保安器动作转速高1%～2%，最高不得大于额定转速的114%。
4.9稳定性
汽轮发电机组在单机孤立电网中运行，由调节系统引起的转速波动，不应大于下述值：
Δn＜εn0r/min（6）
汽轮发电机组在电网中运行，由调节系统引起的功率波动，不应大于下述值：
ΔP/P0＜1.1（ε/δj）×100%（7）
电液调节系统非线性和稳定性
电液调节系统非线性和稳定性的参考值列于表6。
表6电液调节系统的非线性和稳定性
机组额定功率
MW
非线性
短期稳定性
长期稳定性
≤100
＜2.5%
＜10%
100～200（包括200）
＜1.5%
＜10%
＞200
在0～100%MCR范围内不超过±3%
＜1.0%
＜10%
注：
MCR为最大连续负荷
调节系统动态过程应能迅速稳定，理想状态为非周期过程，实际多为衰减振荡过程，振荡次数不应超过2～3次，当转速波动的幅值小于δn0/20时，其所经历的时间为系统稳定时间。
4.10汽阀油动机关闭时间
高、中压调节汽阀和高、中压主汽阀油动机的总关闭时间t为关闭过程中的动作延迟时间t1和关闭时间t2之和，建议值列于表7。
表7汽阀油动机总关闭时间
机组额定功率
MW
调节汽阀
主汽阀
机组额定功率
MW
调节汽阀
主汽阀
＜100（包括100）
＜
＜
200～600（包括600）
＜
＜
100～200（包括200）
＜
＜
＞600
＜
＜
5试验准备
5.1拟定试验计划与组织分工
拟定试验计划、编写试验大纲，其内容包括：
试验目的、试验项目、试验方法、试验步骤、试验条件、注意事项、安全措施以及时间安排。
成立试验领导小组，试验过程由一人统一指挥，统一行动，分工要明确，任务要具体，岗位要严明。
.3参加考核、验收试验的各方，应对试验方法、标准和仪器仪表的精度等达成协议，对于进口机组也可以采用本方法以外的试验方法和标准。
参加试验的各方应明确职责，共同制定编写试验大纲和试验报告。
5.2仪器、仪表
试验所使用的记录（自动记录）仪器、仪表，其精度、频率响应和记录速度应能满足被测量对象的要求。
最好使用专用仪器、仪表。
试验所使用的监视（手抄记录）仪表，可以采用经过校验合格的常规运行表计。
进行汽轮机调节系统静态特性试验（包括静止试验、空负荷试验、带负荷试验）和保安系统试验时，其测量变量及所使用的仪表精度列于表8。
表8调节系统静态特性试验的测量变量和仪表精度
序号
测量变量
仪表精度
1
功率
±0.2%
2
转速
±0.1%
3
蒸汽流量
±0.5%
4
主蒸汽压力
±1%
5
再热蒸汽压力
±1%
6
主蒸汽温度
±5℃
7
再热蒸汽温度
±5℃
8
调节级后蒸汽压力
±1%
9
抽汽蒸汽压力
±1%
10
高压主汽阀油动机行程
±1%
11
再热主汽阀油动机行程
±1%
12
高压调节汽阀油动机行程
±1%
13
再热调节汽阀油动机行程
±1%
14
可调整抽汽调节阀油动机行程
±1%
15
抽汽逆止阀行程
±1%
16
调节系统控制流体的供给压力（主油压）
±0.5%
17
调节系统控制流体的工作压力（调节油压）
±0.5%
18
保护系统流体的工作压力（安全油压）
±0.5%
19
调节、保护系统流体温度
±1℃
20
负荷或转速给定指令（同步器）
±1%
进行汽轮机调节系统动态特性试验时，其测量变量及所使用的仪表精度列于表9。
表9调节系统动态特性试验的测量变量和仪表精度
序号
测量变量
仪表精度
1
发电机定子电流
±2%
2
发电机有功功率
±0.5%
3
转速
±0.1%
4
负荷给定指令
±1%
5
主蒸汽压力
±1%
6
汽轮机内的蒸汽压力
±1%
7
高压调节汽阀油动机行程
±1%
8
再热调节汽阀油动机行程
±1%
9
可调整抽汽调节阀油动机行程
±1%
10
抽汽逆止阀行程
±1%
11
调节系统控制流体工作压力（调节油压）
±0.5%
12
保护系统流体压力（安全油压）
±0.5%
对于大于200MW汽轮机的电液调节系统，测量迟缓率时，转速测量精度应为±0.02%，其死区要小于实际系统迟缓率的10%。
油动机和调节汽阀行程测量的精度应为±0.5%。
在进行试验之前，将试验所需要的专用仪器、仪表安装在试验机组上。
在进行试验之前，将所使用的仪器、仪表编号，并作好记录。
在进行试验之前，绘制好记录测量变量的表格和修正曲线。
6保安系统试验
6.1提升转速试验
提升转速试验也称超速试验，其目的是调整、校验危急保安器，设定转速。
试验是在汽轮机空负荷状态下进行的。
除被试验的危急保安器外，其他保护装置均应投入工作。
超速跳闸指示装置动作，指示应正确。
汽轮机冷态启动，应在带25%～30%额定负荷连续运行3～4h后再进行试验。
试验前应手操就地跳闸装置，主汽阀、调节汽阀油动机应能迅速关闭，转速立即下降，确认工作正常。
若机组设有不提升转速也可以使危急保安器动作的装置（充油装置），可先用此装置进行试验，当确认危急保安器动作正常后，再进行提升转速试验。
用为提升转速而设置的超速试验装置提升转速，或用同步器升速到3150r/min后再用超速试验装置继续提升转速，直到危急保安器动作。
若转速达到危急保安器动作转速而未动作时，应立即手动停机。
提升转速过程应平稳、缓慢，不要在高转速下停留。
升速率不大于每秒0.2%额定转速。
试验过程记录危急保安器动作转速和复位转速。
每只危急保安器一般进行两次试验，两次动作转速差不应超过0.6%额定转速。
当机组为初次投运，应进行三次试验，第三次动作转速与前两次动作转速平均值之差不超过1%额定转速。
试验过程应严密监视汽轮机转速、轴承振动。
超过规定值应立即手动停机。
6.2汽阀严密性试验
为避免汽轮发电机组在突然甩负荷或紧急停机过程中转速的过度飞升，以及在低转速范围内能有效地控制转速、高、中压主汽阀和高、中压调节汽阀的严密性必须符合要求。
试验是在汽轮机空负荷状态下进行的。
蒸汽参数和真空应尽量保持额定。
主（再热）蒸汽压力最低不得低于额定压力的50%。
主汽阀或调节汽阀关闭后，汽轮机转速应能下降至式（8）的计算值。
n＜（p/p0）×1000r/min（8）
式中：
p——试验条件下的主蒸汽或再热蒸汽压力，MPa；
p0——额定主蒸汽或再热蒸汽压力，MPa。
对于中压机组阀门的最大蒸汽泄漏量应不致影响转子降速至静止。
对于主蒸汽压力为9MPa或以上的机组，其阀门最大蒸汽泄漏量不致影响转子降速至1000r/min以下。
要求每类阀门分别单独试验。
在额定转速下调节汽阀（或主汽阀）处于全开状态，迅速关闭主汽阀（或调节汽阀），记录降速过程时间和最低稳定转速。
汽阀严密性试验也可以按制造厂提供的方法和标准进行。
试验过程中应注意汽轮机胀差、轴向位移、机组振动和缸温变化。
试验过程中应注意保持锅炉汽压、汽温、汽包水位。
6.3汽阀油动机关闭时间的测定
机组甩负荷在调节系统控制下的瞬时最高转速，以及在调节系统失控情况下的危急超速最高转速应在允许的范围内，为此，调节汽阀油动机和主汽阀油动机的总关闭时间必须符合要求。
试验在汽轮机静止状态下进行。
调节、保安系统调试完毕，油质合格，油压、油温近于正常运行工况。
主汽阀油动机全开，调节汽阀油动机处于额定负荷位置，操作跳闸装置，迅速关闭高、中压主汽阀和调节汽阀油动机，自动记录由发出跳闸指令至油动机关闭的全过程时间。
分别采用机械式和电气式跳闸装置、就地和遥控等操作方式进行试验。
跳闸指令要与实际运行工况相符（包括指令发出的位置和过程时间等）。
在自动记录曲线上，查取由指令发出至油动机开始动作的延迟时间t1，以及油动机开始动作至全部关闭的时间t2。
汽阀油动机关闭时间，是在汽阀上无蒸汽作用力的情况下的测定结果，考虑蒸汽作用力的影响，需要用有蒸汽条件下的试验结果加以修正。
6.4危急超速最高转速的测定
机组甩负荷在汽轮机调节系统拒动失控的情况下，危急保安器动作，主汽阀关闭后的最高转速。
一般在不经历实际超速的条件下，采用计算或计算与试验相结合的方法进行预测。
危急超速最高转速的计算方法
.1计算公式
（r/min）（9）
.2参数确定的方法
a）最大加速度下危急保安器实际平均动作转速nw，由相对平均动作转速Δnp、相对动作转速长期偏差Δnc和动作转速的加速度偏差Δna组成。
nw=n0×（Δnp+Δnc+Δna）（r/min）（10）
式中：
Δnp——平均动作转速np为连续进行K（K≥5）次危急保安器提升转速试验，不计第一次的平均值。
其平均动作转速与额定转速n0之比，称相对平均动作转速Δnp；
Δnc——机组稳定运行后，在不同的运行时间内分别进行危急保安器提升转速试验，其最大值ncmax和平均动作转速np的差与额定转速n0之比，称相对动作转速长期偏差Δnc，一般为+1%～－0.5%；
Δna——当汽轮机突然甩负荷、转子被加速时，其最大加速度将会增加危急保安器动作后的转速，这一增加值为加速度偏差na，加速度偏差na与额定转速n0之比，称相对加速度偏差Δna。
可在制造厂提供的加速度偏差曲线中查取，一般约为0.5%。
b）加速功
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