透平自动调节第一部分

1、 透平自动调节固有调节特性固有调节特性二、主要内容二、主要内容 自动调节使被调量或被调参数按要求规律变化； 自动检查连续地或巡回地监督生产过程并进行必要的自动记录； 安全保护设备及讯号设备； 自动操纵及程序控制设备(机床、发射架) ； 远距离集中控制(卫星、航天飞机) 。三、发展状况三、发展状况20世纪30年代，军用无线电技术，频率特性和稳定性判据，经典控制理论50年代，计算机技术，现代控制理论理论：系统：安全保护设备发展最早最快，自动检查监督设备发展最慢。在电厂中，转速控制是必须的，超速保护是不可缺少的，但锅炉、燃料的调节在自动调节失灵时可以用人工调节来代替。透平自动调节主要分析透平调节系统

2、的工作原理、特点、运行要求和对象特性。v0.2 0.2 透平自动调节透平自动调节 一、固有特性和运行要求一、固有特性和运行要求1. 运行要求 电压不变； 频率不变； 功率等于负荷（电能不可储存）2. 固有特性03600oiDHND蒸汽流量，kg/h；H0透平的绝热焓降，kJ/kg；oi透平的相对内效率。(kW)NMnM透平转矩；n转速。3. 固有特性的改变我国工业用电：50Hz0.5Hz机组转速要求3000r/min，偏离越多，供电品质越差。固有静态特性AA线：一定进汽量时透平转矩M1和转速n的关系（输入特性、透平特性）BB线：一定负载时发电机的电磁阻力矩M2和转速n的关系（输出特性、负载特性

3、）转矩变化时，转速不能维持恒定，因此需要改变机组的固有静态特性固有特性的改变通过阀门开度的改变，AA线移到了AA，转矩下降时，通过调节阀门开度，改变机组的固有特性，从O点到O点，使得转速变化较小。c. 直接调节与间接调节喷嘴调节、节流调节、旁通调节a. 透平自动调节的方式b. 透平自动调节的本质固有特性的改变直接调节（杠杆） 间接调节（放大器）d. 透平自动调节的方式M MH AEH DEH4. 调节对象分析冷凝式、中间再热式、抽汽透平、发电、压缩机、鼓风机静态特性与电网要求静态特性与电网要求v系统及其主要部件系统及其主要部件 小透平轴承的润小透平轴承的润滑一般采用甩油环，滑一般采用甩油环，没

4、有专门的供油系统。没有专门的供油系统。调节系统也无需供油，调节系统也无需供油，因此凡是可采用直接因此凡是可采用直接调节的地方都普遍采调节的地方都普遍采用。用。基本的汽轮机调节装置调速器调速器对应每个转速对应每个转速n，调速器套均有一个具体的相应位置，调速器套均有一个具体的相应位置Z，这种一一对应关系就是这种一一对应关系就是nZ曲线，又叫调速器的静特性。曲线，又叫调速器的静特性。执行机构执行机构直接调节的执行机构就是杠杆组，调速器套筒（位置直接调节的执行机构就是杠杆组，调速器套筒（位置Z）通过杠杆组使调节阀（开度通过杠杆组使调节阀（开度h）按相应比例变动。如果杠）按相应比例变动。如果杠杆传动比是

5、常数，杆传动比是常数，Zh特性线是直线。特性线是直线。调节阀调节阀结构特性：结构特性：阀门开度阀门开度h与其流通面积与其流通面积f之间的关系。之间的关系。工作特性：工作特性：阀门开度阀门开度h与介质流量与介质流量G之间的关系。之间的关系。 结构特性决定阀门的一定上行线，但我们更关心结构特性决定阀门的一定上行线，但我们更关心工作工作特性，因为它关系到机组的静态特性特性，因为它关系到机组的静态特性，今后把阀门工作特，今后把阀门工作特性称为性称为阀门特性阀门特性。 阀门开度不大时，通过阀门开度不大时，通过阀门的流量为临界流量，随阀门的流量为临界流量，随开度增加而增加。开度增加而增加。 当阀门开度当阀

6、门开度h达到达到d/4时，时，流量受阀座尺寸限制，几乎流量受阀座尺寸限制，几乎不再随不再随h增大而增加。原因：增大而增加。原因：42ddh所以所以4dh 阀门特性阀门特性minnmaxn不均匀度不均匀度：空载时的转速。：空载时的转速。cpnnn)(minmaxcpn：满载：满载 时的转速。时的转速。：一般为：一般为 和和 的平均值。的平均值。但透平发电机组中因转速变化但透平发电机组中因转速变化范围不大，为方便起见，在任范围不大，为方便起见，在任何情况下均采用额定转速何情况下均采用额定转速 来计算。来计算。maxnminncpnHN透平发电机组静态特性透平发电机组静态特性v静态特性与四象限图静态

7、特性与四象限图四象限图四象限图 四象限图清楚地表明四象限图清楚地表明了元件特性和透平发电机了元件特性和透平发电机组静态特性之间的相互关组静态特性之间的相互关系。系。N：功率。：功率。n：转速。：转速。Z：调速器套筒位置。：调速器套筒位置。h: 阀门开度。阀门开度。 运行要求合理的静态特运行要求合理的静态特性形状，就是通过合理设计性形状，就是通过合理设计元件特性来达到的。元件特性来达到的。四象限图四象限图不灵敏度不灵敏度 在调节系统中，由于存在摩擦、间隙等原因（间接调节中在调节系统中，由于存在摩擦、间隙等原因（间接调节中还可能存在滑阀和滑阀套油口间的重叠度），不可避免的要产还可能存在滑阀和滑阀套

8、油口间的重叠度），不可避免的要产生一不灵敏区域。不灵敏区越大，灵敏度越差，单值对应性的生一不灵敏区域。不灵敏区越大，灵敏度越差，单值对应性的破坏越严重，且可能导致机组稳定性的破坏和动态超速的激增，破坏越严重，且可能导致机组稳定性的破坏和动态超速的激增，对机组运行非常不利。对机组运行非常不利。 不灵敏度越小越好，但工艺，结构和成本方面存在困难，不灵敏度越小越好，但工艺，结构和成本方面存在困难，目前一般取不灵敏度目前一般取不灵敏度 。00nnnnnAB取额定转速。取额定转速。0n%5 . 03 . 00n不灵敏区不灵敏区不灵敏区的叠加不灵敏区的叠加 和和 的关系的关系NH ：NHNN假定机组假定机

9、组 =5%， =0.5%。单机运行单机运行时，机组功率与电负荷平时，机组功率与电负荷平衡，机组转速在衡，机组转速在 =0.5%范围内随意范围内随意不定。不定。机组在电网中并列运行机组在电网中并列运行时，转时，转速与电网频率严格保持同步，转速基速与电网频率严格保持同步，转速基本恒定，机组功率将在较大范围内随本恒定，机组功率将在较大范围内随意不定。意不定。如果将如果将 ， 代入上式，代入上式， 将达将达10% 。%5%5 . 0NHN和和 的关系的关系 对并列运行的影响对并列运行的影响机组的并列运行机组的并列运行v并列运行对静态特性的要求并列运行对静态特性的要求重要结论重要结论电负荷改变，因而引起

10、电网频率变化时，并列机组间负电负荷改变，因而引起电网频率变化时，并列机组间负荷根据各自静态特性自动分配。荷根据各自静态特性自动分配。 越大，则分配给该机组越大，则分配给该机组的负荷越小。的负荷越小。电负荷改变，因而引起电网频率变化时，电网中的全部电负荷改变，因而引起电网频率变化时，电网中的全部并列运行的机组均自动按其静态特性承担一定的负荷变化并列运行的机组均自动按其静态特性承担一定的负荷变化以减小频率的改变，这叫做一次调频。一次调频为有差调以减小频率的改变，这叫做一次调频。一次调频为有差调节，不能精确维持电网频率不变。节，不能精确维持电网频率不变。并列运行的机组，他们的并列运行的机组，他们的

11、一般应该很相近。一般应该很相近。电网的容量越大，电网特性越平，同样电负荷的变化时，电网的容量越大，电网特性越平，同样电负荷的变化时，分配给每台机组的负荷变化就越少，电网的频率变动也越分配给每台机组的负荷变化就越少，电网的频率变动也越小。小。并列运行对静态特性移动范围的要求并列运行对静态特性移动范围的要求当电网频率为当电网频率为50Hz时，所有并列机时，所有并列机组转速均为组转速均为3000r/min，由于静态，由于静态特性是特性是单值对应单值对应的，所以静态特性的，所以静态特性必须能在必须能在A范围范围内移动。内移动。为了在为了在电网频率降低的情况下电网频率降低的情况下机组机组能方便的并入电网

12、，静态特性必须能方便的并入电网，静态特性必须向下向下移动移动B，目前一般取，目前一般取B=5%。同样，为了机组可能的同样，为了机组可能的过载或在略过载或在略高于高于50Hz的频率及低参数高背压的频率及低参数高背压下下仍能发出额定功率仍能发出额定功率 ，静态特性还，静态特性还必须向上必须向上移动移动C。一般取。一般取C=12%。静态特性的移动范围静态特性的移动范围HN实现同步器的方法实现同步器的方法运行的要求，静态特性必须在运行的要求，静态特性必须在一定范围内移动，实现这种特一定范围内移动，实现这种特性线移动的装置，通常叫做性线移动的装置，通常叫做同同步器步器。静态特性是由各元件静态特性静态特性

13、是由各元件静态特性联合组成的，只要移动敏感元联合组成的，只要移动敏感元件或执行机构中的任一元件的件或执行机构中的任一元件的静态特性，就可以达到移动静静态特性，就可以达到移动静态特性的目的。态特性的目的。辅助弹簧同步器的工作辅助弹簧同步器的工作弹簧紧力放松，静弹簧紧力放松，静态特性向下移动。态特性向下移动。v同步器同步器同步器的功用同步器的功用单机运行单机运行时，如果发电机的负载不变，则阀门位置几乎时，如果发电机的负载不变，则阀门位置几乎不变，当旋紧同步器的辅助弹簧提高转速给定时机组转不变，当旋紧同步器的辅助弹簧提高转速给定时机组转速必然增加。实际调节阀开度略有增加。速必然增加。实际调节阀开度略

14、有增加。并列运行并列运行时，转速几乎不变，当旋紧同步器的辅助弹簧时，转速几乎不变，当旋紧同步器的辅助弹簧提高功率给定时，调速器套筒必然左移，因而增加调节提高功率给定时，调速器套筒必然左移，因而增加调节阀开度，使机组功率增加，如果电网的负荷不变，实际阀开度，使机组功率增加，如果电网的负荷不变，实际频率会略有提高。频率会略有提高。单机运行时调整机组的转速，即同步器一定位置规定单机运行时调整机组的转速，即同步器一定位置规定了机组的一定转速，叫做了机组的一定转速，叫做“转速给定转速给定”；并列运行时调整机组的功率，即同步器一定位置规定并列运行时调整机组的功率，即同步器一定位置规定了机组的一定功率，叫做

15、功率给定。了机组的一定功率，叫做功率给定。当电网频率正常时，可通过同步器调整各机组间的功当电网频率正常时，可通过同步器调整各机组间的功率分配（负载的总功率并不改变）。率分配（负载的总功率并不改变）。当电网频率不正常时（即电网输出输入的能量不相适当电网频率不正常时（即电网输出输入的能量不相适应），可通过同步器增加或者降低某些机组的功率以恢应），可通过同步器增加或者降低某些机组的功率以恢复电网的正常频率，这叫做二次调频。复电网的正常频率，这叫做二次调频。从电网的角度看从电网的角度看调节阀实际受双重作用控制调节阀实际受双重作用控制调节系统的自动控制，即通过调速器控制调节阀以保调节系统的自动控制，即通

16、过调速器控制调节阀以保证要求的静态特性形状证要求的静态特性形状。由运行人员就地控制或集中遥控同步器调整阀门开度由运行人员就地控制或集中遥控同步器调整阀门开度以移动静态特性，满足各种运行条件下的不同要求。以移动静态特性，满足各种运行条件下的不同要求。甩负荷：甩负荷：发电机组瞬间从电网解列，失去电负荷。发电机组瞬间从电网解列，失去电负荷。若从若从100负荷甩负荷到负荷甩负荷到0，称为甩，称为甩100负荷；负荷；若从若从50负荷甩负荷到负荷甩负荷到0，称为甩，称为甩50负荷；甩负荷；甩负荷后带厂用电称为小岛运行负荷后带厂用电称为小岛运行危急遮断器：危急遮断器：防止机组出现超速事故的装置，在防止机组出

17、现超速事故的装置，在机组转速达机组转速达到额定转速的到额定转速的110112%动作使得机组动作使得机组紧急停机。紧急停机。超速试验：超速试验：通过同步器的工作，使得机组转速达通过同步器的工作，使得机组转速达到额达转速的到额达转速的110112，以试验危急遮断器动，以试验危急遮断器动作转速是否正确的试验。作转速是否正确的试验。 静态特性静态特性 静态特性不仅对静态，而且对动态都有很大影响。因静态特性不仅对静态，而且对动态都有很大影响。因此我们不但要选择恰当的不均匀度此我们不但要选择恰当的不均匀度 ，而且要有正确的静，而且要有正确的静态特性形状。态特性形状。 从发展的趋势看，不均匀度应该逐渐减小。

18、因为从发展的趋势看，不均匀度应该逐渐减小。因为 小小说明了机组的静态特性调节偏差小，参与一次调频的能力说明了机组的静态特性调节偏差小，参与一次调频的能力强，更易维持电网的频率在较小范围内波动以保证较好的强，更易维持电网的频率在较小范围内波动以保证较好的供电品质；同时也增加了调节系统动作的快速性。供电品质；同时也增加了调节系统动作的快速性。v小结小结同步器同步器四象限图四象限图 单机运行时改变机组转速，并列运行时改变机组功率。单机运行时改变机组转速，并列运行时改变机组功率。 在电力系统中，主控室就是通过同步器来实现二次调频在电力系统中，主控室就是通过同步器来实现二次调频和合理分配电负荷以达到经济

19、运行的目的。为了满足各种不和合理分配电负荷以达到经济运行的目的。为了满足各种不同的运行条件，同步器必须有一定的工作范围，而且这个范同的运行条件，同步器必须有一定的工作范围，而且这个范围还要有再调整的可能。围还要有再调整的可能。 发电用冷凝式透平调节系统的工作，归根到底是控制阀发电用冷凝式透平调节系统的工作，归根到底是控制阀门开度，调节阀受到调节器和同步器的双重控制作用以满足门开度，调节阀受到调节器和同步器的双重控制作用以满足运行中的各种不同的要求，由静态特性的变换可以较清楚的运行中的各种不同的要求，由静态特性的变换可以较清楚的看出。从四象限图可进一步看出，静态特性与各元件特性都看出。从四象限图

20、可进一步看出，静态特性与各元件特性都是单值对应的，它的各种变换都是通过元件特性来保证的，是单值对应的，它的各种变换都是通过元件特性来保证的，调节系统中任一元件特性的改变都可能引起静态特性的改变。调节系统中任一元件特性的改变都可能引起静态特性的改变。因此，四象限图是调节系统静态设计和调整的主要根据。因此，四象限图是调节系统静态设计和调整的主要根据。典型系统分析典型系统分析v断流式调节系统断流式调节系统系统组成断流式调节系统图断流式调节系统图500KW汽轮机调节系统方块图汽轮机调节系统方块图大反馈是一种负反馈。大反馈是一种负反馈。目的：保证规定的给定值能较精确的维持。目的：保证规定的给定值能较精确

21、的维持。滑阀控制油动机，油动机运动送回影响滑阀，这是油动滑阀控制油动机，油动机运动送回影响滑阀，这是油动机的反馈，这样的局部反馈通常叫做反馈。实现这种反馈机的反馈，这样的局部反馈通常叫做反馈。实现这种反馈的滑阀套则叫做反馈滑阀套。的滑阀套则叫做反馈滑阀套。这种局部反馈也是一种负反馈，其反馈时间延迟比大反这种局部反馈也是一种负反馈，其反馈时间延迟比大反馈短，因而增加了调节系统工作的稳定性。馈短，因而增加了调节系统工作的稳定性。断流式调节系统图断流式调节系统图滑阀直接由调速器带动旋转滑阀直接由调速器带动旋转而滑阀套没有旋转，解决了调而滑阀套没有旋转，解决了调速器旋转部件和不旋转部件的速器旋转部件和

22、不旋转部件的连接问题，且使滑阀和滑阀套连接问题，且使滑阀和滑阀套之间的静摩擦变为动摩擦，提之间的静摩擦变为动摩擦，提高了灵敏度。高了灵敏度。调速器弹簧横装，从结构上调速器弹簧横装，从结构上减小调速器的不灵敏度。减小调速器的不灵敏度。缩小阀门尺寸。缩小阀门尺寸。汽密性较差，蒸汽参数越高，漏汽严重。汽密性较差，蒸汽参数越高，漏汽严重。断流式放大器的工作特性断流式放大器的工作特性在任何稳定工况，油口关闭，无经常性耗油。但为调节阀在任何稳定工况，油口关闭，无经常性耗油。但为调节阀的快速动作，油动机要耗费大量的压力油。的快速动作，油动机要耗费大量的压力油。工作能力极大，且与调速器套筒的位置无关。工作能力

23、极大，且与调速器套筒的位置无关。平衡状态下滑阀始终在滑阀套的中间位置。其静态特性与平衡状态下滑阀始终在滑阀套的中间位置。其静态特性与杠杆相似。杠杆相似。断流式调节系统的静态等价系统断流式调节系统的静态等价系统自定位能力极强，较好保证单值对应性。自定位能力极强，较好保证单值对应性。反馈越弱，不均匀度反馈越弱，不均匀度 越小，信号放大倍数越大，输越小，信号放大倍数越大，输出的控制信号越强。出的控制信号越强。对油压不敏感。对油压不敏感。v通流式调节系统通流式调节系统 通流式调节系统通流式调节系统 越大，则阀门开度越大。阀门开度的先后次序靠弹簧越大，则阀门开度越大。阀门开度的先后次序靠弹簧紧力的大小保

24、证。紧力小者先开，大者后开。紧力的大小保证。紧力小者先开，大者后开。同步器的实现：移动滑阀套。较高滑阀位置对应较低的同步器的实现：移动滑阀套。较高滑阀位置对应较低的静态特性。静态特性。调速器滑阀的上端面是微斜的，大大提高调节系统的灵调速器滑阀的上端面是微斜的，大大提高调节系统的灵敏度。敏度。所有调节阀同时开启时属节流配汽，相继开启时为喷管所有调节阀同时开启时属节流配汽，相继开启时为喷管配汽。配汽。xP喷管配汽改善了阀门特性并减小了阀门的提升力。喷管配汽改善了阀门特性并减小了阀门的提升力。单阀与多阀的比较单阀与多阀的比较缺点：缺点：多阀较单阀更接近于直线，多阀较单阀更接近于直线，但由于存在曲折，

25、使静态特性局但由于存在曲折，使静态特性局部也有曲折，机组在这些区域工部也有曲折，机组在这些区域工作时稳定性较差。作时稳定性较差。改善方法：改善方法：在阀门开启过程中采在阀门开启过程中采用适当的重叠度；阀门带一定锥用适当的重叠度；阀门带一定锥度。度。阀门提升力一般在刚开启时达最阀门提升力一般在刚开启时达最大值。大值。通流式放大器的静态特性通流式放大器的静态特性常数xxdPdhdzdPdzdhZh特性为一条直线的条件是特性为一条直线的条件是dh/dz=常数。常数。若若F代表油动机活塞的有效面积，代表油动机活塞的有效面积，k代表弹簧刚度，则：代表弹簧刚度，则：dhkdPxF因此因此常数kFdzdPd

26、zdhx当结构一定时，当结构一定时，F和和k均为常数，所以均为常数，所以zh特性为直线的条特性为直线的条件转化为：件转化为：常数dzdPx/流入调节空流入调节空 的流量：的流量：)(2Q1111xPPgf流出控制油孔流出控制油孔 的流量：的流量：在任何平衡工况，通流式放大器的通流量：在任何平衡工况，通流式放大器的通流量：设流量系数设流量系数，排油压力，排油压力 。则得：则得：1f2f)(2Q2222PPgfx21QQQ2102PxxPfPPf2112121)/(1ffPPx设调速器控制油口设调速器控制油口 为矩形油口，宽度为矩形油口，宽度b是常量，高度是常量，高度H随随调速器滑阀位置而变，则调

27、速器滑阀位置而变，则 zHbf2 2111 fzHbPPx因因 、b、 均为常数，可得均为常数，可得 z关系曲线，由公式和图形可关系曲线，由公式和图形可以看出，以看出， z关系线是非线性的，关系线是非线性的， =常数的条件不满足，常数的条件不满足，因而因而 =常数的条件也不能满足。常数的条件也不能满足。1P1fxPxPdzdPx/dzdh/通过上面讨论，可以看出下面几点：通过上面讨论，可以看出下面几点：采用矩形控制油口时，通流式放采用矩形控制油口时，通流式放大器的特性是非线性的，不能满足大器的特性是非线性的，不能满足静态特性的要求。静态特性的要求。如果有可能使调速器滑阀的工作如果有可能使调速器

28、滑阀的工作行程减至很小，则行程减至很小，则zh曲线的工作曲线的工作段仍可以看成是线性的。段仍可以看成是线性的。通过专门设计油口型线，可使通过专门设计油口型线，可使z 特性线接近直线。特性线接近直线。BBC系统系统有采用。有采用。xP矩形油口的矩形油口的 z特性特性xP矩形油口对静态特性影响矩形油口对静态特性影响型线油口型线油口通过以上讨论，我们得出一个重要且普遍适用的结论：通过以上讨论，我们得出一个重要且普遍适用的结论：改变通流式放大器滑阀的油口宽度可以改变静态特性的局改变通流式放大器滑阀的油口宽度可以改变静态特性的局部不均匀度，油口减窄对应了不均匀度的增加，反之，油部不均匀度，油口减窄对应了

29、不均匀度的增加，反之，油口增宽对应不均匀度的减小。口增宽对应不均匀度的减小。通流放大器的工作性能通流放大器的工作性能在任何稳定工况下，都有经常性耗油。在任何稳定工况下，都有经常性耗油。工作能力较断流式放大器小。工作能力较断流式放大器小。采用矩形油口时，控制滑阀的位移采用矩形油口时，控制滑阀的位移z应尽量小，否则应应尽量小，否则应采用特殊油口。采用特殊油口。弹簧起反馈作用。弹簧刚度越大，反馈越强。弹簧起反馈作用。弹簧刚度越大，反馈越强。改变通流式放大器静态特性的方法很多。改变通流式放大器静态特性的方法很多。改变油口改变油口 的宽度；改变面积的宽度；改变面积 ；改变油动机弹簧；改变油动机弹簧刚度；

30、改变油动机活塞的面积刚度；改变油动机活塞的面积F。2f2f 通流式系统原理图通流式系统原理图通流式放大器的自定位能力较差通流式放大器的自定位能力较差不少意外干扰均能引起调节系统工作的偏移，而且油动机弹不少意外干扰均能引起调节系统工作的偏移，而且油动机弹簧刚度越小，这种影响越大。簧刚度越小，这种影响越大。双座阀蒸汽力变化曲线双座阀蒸汽力变化曲线油动机活塞的平衡是靠油压油动机活塞的平衡是靠油压 的作用力，弹簧力和阀门上的作用力，弹簧力和阀门上受的蒸汽力三者平衡达到的。受的蒸汽力三者平衡达到的。xP蒸汽力与弹簧力合力的变化蒸汽力与弹簧力合力的变化单座阀合力变化曲线单座阀合力变化曲线单座阀调节系统的单

31、值对应性也受到破坏。单座阀调节系统的单值对应性也受到破坏。 可见，由于通流式放大器自定位能力较差，它不可见，由于通流式放大器自定位能力较差，它不仅要求供油系统保证油压的稳定不变，而且要求发门仅要求供油系统保证油压的稳定不变，而且要求发门上作用的蒸汽力既要单调变化，又要变化不大（带有上作用的蒸汽力既要单调变化，又要变化不大（带有预启阀的各种子母阀均不满足这个要求），所以透平预启阀的各种子母阀均不满足这个要求），所以透平中用以带动调节阀的不多。中用以带动调节阀的不多。通流式放大器能方便地以无杠杆液压联系来实现信号和通流式放大器能方便地以无杠杆液压联系来实现信号和控制的传递与综合。控制的传递与综合。

32、信号的综合信号的综合v通流式和断流式的联合应用通流式和断流式的联合应用 多次放大的必要性多次放大的必要性由于机组功率和参数的迅速提高，阀门的提升力剧增，由于机组功率和参数的迅速提高，阀门的提升力剧增，可达几吨甚至几十吨，此时若直接调节，调速器将很大，可达几吨甚至几十吨，此时若直接调节，调速器将很大，且调节品质恶劣。且调节品质恶劣。随着机组的增大，自动化程度的提高，调节系统需要综随着机组的增大，自动化程度的提高，调节系统需要综合较多的控制信号；另一方面为了改进机组结构和运行的合较多的控制信号；另一方面为了改进机组结构和运行的性能，将阀门位置从机组本体上移动到左右两侧，此时采性能，将阀门位置从机组

33、本体上移动到左右两侧，此时采用杠杆控制很困难。用杠杆控制很困难。采用多次放大，为调节系统的标准化创造了有利条件。采用多次放大，为调节系统的标准化创造了有利条件。中小功率机组的调节系统中小功率机组的调节系统中小功率机组的调节系统中小功率机组的调节系统通流式与断流式结合的原理图通流式与断流式结合的原理图调速器滑阀控制着通流式放大器，后者控制断流式放大调速器滑阀控制着通流式放大器，后者控制断流式放大器。油动机一方面控制调节阀，同时又经过油口器。油动机一方面控制调节阀，同时又经过油口 进行反进行反馈（这种反馈叫做液压反馈）。馈（这种反馈叫做液压反馈）。发电机负荷减小发电机负荷减小油压油压 上升上升调节

34、阀上升关小排调节阀上升关小排中间油动机带动断流滑阀上移中间油动机带动断流滑阀上移压力油压力油 进入主油动机活塞下侧，排油接通活塞上侧进入主油动机活塞下侧，排油接通活塞上侧通过杠杆关小阀门以达到功率平衡通过杠杆关小阀门以达到功率平衡通过液压反馈油口通过液压反馈油口 ，使油压，使油压 下降会附带原来数值下降会附带原来数值油压差作用下主油动机上移油压差作用下主油动机上移机组转速增加机组转速增加断流滑阀重新关闭断流滑阀重新关闭达到新的平衡工况达到新的平衡工况主油动机停止运动主油动机停止运动油口油口 wfxP1PxPhf通流式与断流式联合应用的系统，称为液压反馈系统。通流式与断流式联合应用的系统，称为液

35、压反馈系统。新平衡工况出现的条件和断流式系统不同。新平衡工况出现的条件和断流式系统不同。油压油压 在任何平衡工况是不变的，只在动态过程中改变。在任何平衡工况是不变的，只在动态过程中改变。通流式放大器的弹簧刚度对静态特性没有影响，只影响动通流式放大器的弹簧刚度对静态特性没有影响，只影响动态特性。态特性。旋紧弹簧，不仅提高了油压旋紧弹簧，不仅提高了油压 的静态值，而且使静态特性的静态值，而且使静态特性上移上移xPxP系统中没有通常的离心调速器，而是靠调速器滑阀直接测系统中没有通常的离心调速器，而是靠调速器滑阀直接测量油泵的油压作为控制信号。量油泵的油压作为控制信号。：脉动油压。：脉动油压。：二次脉

36、动油压。：二次脉动油压。xP1P提板式喷管配汽提板式喷管配汽提板式配汽法提板式配汽法 主油动机通过杠杆提主油动机通过杠杆提升提板，挂在提板上的各升提板，挂在提板上的各调节阀按其阀杆的长短而调节阀按其阀杆的长短而依次开启，最短者先开，依次开启，最短者先开，最长者后开。最长者后开。 只适用于阀门提升力只适用于阀门提升力不太大而且是部分进汽的不太大而且是部分进汽的场合。场合。液压反馈系统中通流油口对静态特性的影响液压反馈系统中通流油口对静态特性的影响特点：用简单的矩形油口，可以保证执行机构特性特点：用简单的矩形油口，可以保证执行机构特性zh为直为直 线。线。2112211x/ )(1)(1PfffP

37、ffPhw任何平衡工况下任何平衡工况下 不变，则不变，则 =常数，即常数，即 =0。hwffhwffxP执行机构特性执行机构特性zh为直线的条件也是为直线的条件也是 =常数，引入两个常数，引入两个中间参数，油口高度中间参数，油口高度 和和 ，则直线条件改写为：，则直线条件改写为：dzdh/wHhH常数kwkwdHdhdHdHdzdHdzdh因因 和和 均为常数，故均为常数，故zh为直线的条件可转化为：为直线的条件可转化为：常数wkdHdHdzdHw/hdHdh/在液压系统中油压在液压系统中油压 不变，不变， 即即：xP0hwff0kkwdHbdHb故得：故得： ，所以矩形油口能满足，所以矩形油

38、口能满足zh为线性条件。为线性条件。常数hwwkbbdHdH/还可以通过改变油口宽度还可以通过改变油口宽度 或或 来调整静态特性。来调整静态特性。wbhbhwwhbbdHdHdzdh常数常数 调速器控制油口宽度调速器控制油口宽度 越小，越小， 也越小，同样也越小，同样 的变的变化对应了较小的化对应了较小的 ，即较小的，即较小的 ，故不均匀度，故不均匀度 增加；相反，增加；相反， 越大则越大则 越小。越小。 同样对反馈油口宽度同样对反馈油口宽度 而言，而言， 越小越小 越小，越小， 越大越大 也越大。也越大。wbdzdh/zhNwbhbhbhbv高速弹簧调速系统简介高速弹簧调速系统简介哈汽厂系统

39、和北重厂系统调节油路比较哈汽厂系统和北重厂系统调节油路比较北重厂调节油路简图北重厂调节油路简图哈汽厂调节油路简图哈汽厂调节油路简图机组功率变化时，两个系统二次脉动油压机组功率变化时，两个系统二次脉动油压 的变化方向相的变化方向相反，因而在其它条件相同时具有不同的灵敏度，在任何平衡反，因而在其它条件相同时具有不同的灵敏度，在任何平衡工况下二次油压工况下二次油压 虽然不变，但在工况变化过程中虽然不变，但在工况变化过程中 是要变是要变化的。化的。xPxPxP机组功率减小因而转速升高时，北重厂的调节油路是使二次机组功率减小因而转速升高时，北重厂的调节油路是使二次油压油压 暂时升高，哈汽厂相反。暂时升高

40、，哈汽厂相反。xP北重厂的调节油路在其它条件相同是灵敏度较好。但其二次北重厂的调节油路在其它条件相同是灵敏度较好。但其二次油压油压 下降对应与机组功率增加，从安全观点看是很不利的。下降对应与机组功率增加，从安全观点看是很不利的。xP都采用液压反馈，但北重厂是排油反馈而哈汽厂是进油反都采用液压反馈，但北重厂是排油反馈而哈汽厂是进油反馈。馈。两个系统虽然都有弹簧，但由于哈汽厂采用了液压弹簧，两个系统虽然都有弹簧，但由于哈汽厂采用了液压弹簧，给设变刚度带来了有利条件，可利用此条件改善调节系统的给设变刚度带来了有利条件，可利用此条件改善调节系统的工作。工作。高速弹簧调速器及随动滑阀高速弹簧调速器及随动

41、滑阀 哈汽厂采用高哈汽厂采用高速弹簧调速器和随速弹簧调速器和随动滑阀来控制油动滑阀来控制油口口 。随动滑阀随动滑阀随动滑阀：随动滑阀：跟随调跟随调速器移动而移动的速器移动而移动的滑阀滑阀。实际也是一实际也是一种带液压弹簧的通种带液压弹簧的通流式放大器，只是流式放大器，只是弹簧刚度为弹簧刚度为0.wf 一次脉动油压一次脉动油压 主要根据灵敏度的原则来确定，通主要根据灵敏度的原则来确定，通常采用常采用 ，亦即随动滑阀活塞两侧的，亦即随动滑阀活塞两侧的有效面积比应为有效面积比应为2：1。 中节流孔中节流孔 是专门为降低随动滑阀的工作油压和减是专门为降低随动滑阀的工作油压和减小其油耗设计的。小其油耗设

42、计的。 哈汽厂的调节系统是三次放大的，前面两次均为通哈汽厂的调节系统是三次放大的，前面两次均为通流式，最后一次为断流式。流式，最后一次为断流式。2/2/ACABPPPP0f配汽凸轮及反馈凸轮配汽凸轮及反馈凸轮哈汽厂采用配汽凸轮来控制反馈油口。哈汽厂采用配汽凸轮来控制反馈油口。控制阀门配汽的凸轮叫做配汽凸轮。控制阀门配汽的凸轮叫做配汽凸轮。凸轮传动机构示意图凸轮传动机构示意图 为了用一个油动机同时控为了用一个油动机同时控制几个调节阀，油动机带动齿制几个调节阀，油动机带动齿轮轴旋转，装在此轴上的配汽轮轴旋转，装在此轴上的配汽凸轮跟着旋转，因而控制了各凸轮跟着旋转，因而控制了各调节阀，阀门的开启先后

43、快慢调节阀，阀门的开启先后快慢是靠凸轮型线保证的。是靠凸轮型线保证的。 为了改善凸轮的工作条件，为了改善凸轮的工作条件，往往将凸轮的工作部分设计成往往将凸轮的工作部分设计成线性的。线性的。反馈凸轮和反馈滑阀反馈凸轮和反馈滑阀功率限制器原理功率限制器原理控制反馈油口控制反馈油口 的凸轮叫做反馈凸轮，装在主油动机的活塞上。的凸轮叫做反馈凸轮，装在主油动机的活塞上。bf 在某些情况下，为了机组运行的安全，必须用功率限制在某些情况下，为了机组运行的安全，必须用功率限制器将机组的功率限制在某一定值之下，在功率限制器起作用器将机组的功率限制在某一定值之下，在功率限制器起作用后，即使再调整同步器，也不能使功

44、率超过这个限定。此调后，即使再调整同步器，也不能使功率超过这个限定。此调节系统是用液压联系来实现功率限制器的，原理如下：节系统是用液压联系来实现功率限制器的，原理如下： 功率限制器不投入工作时，反馈滑阀完全根据反馈凸轮功率限制器不投入工作时，反馈滑阀完全根据反馈凸轮的移动来控制油口的移动来控制油口 。若机组的功率被限制在某一定值。若机组的功率被限制在某一定值 位位置，就应当将功率限制手轮调整到置，就应当将功率限制手轮调整到 位置。位置。hfkNkN 功率限制器投入工作时，同步器不可能增加机组的功率，功率限制器投入工作时，同步器不可能增加机组的功率，因此，同步手轮的位置最多也只能调到因此，同步手

45、轮的位置最多也只能调到 。 超过超过 是错误的。是错误的。kNkN供油系统及全液压调节供油系统及全液压调节齿轮泵供油齿轮泵供油特点特点v供油系统供油系统齿轮泵是一种容积泵，具有自吸齿轮泵是一种容积泵，具有自吸能力，不另需供油设备。能力，不另需供油设备。齿轮泵齿轮泵PQ特性曲线为垂直线，特性曲线为垂直线，略有弯曲。略有弯曲。由公式由公式 可知，当量可知，当量面积面积f越小，阻力越小，阻力R越大，当量面越大，当量面积积f越大，阻力越大，阻力R越小。越小。122()QfPP齿轮泵供油齿轮泵供油齿轮泵工作过程齿轮泵工作过程 图图3-13-1为齿轮泵供油系统为齿轮泵供油系统特性。透平发电机组在电特性。透

46、平发电机组在电网并列运行时转速网并列运行时转速n n不变，不变，可认为齿轮泵的可认为齿轮泵的P PQ Q特性特性是恒定不变的一条直线。是恒定不变的一条直线。机组油路阻力由润滑系统机组油路阻力由润滑系统阻力和调节系统阻力组成，阻力和调节系统阻力组成，分别用当量面积分别用当量面积fg 和和f3表表示，则油泵的油路阻力为示，则油泵的油路阻力为fg f3。齿轮泵工作过程齿轮泵工作过程 fg为定值，当机组在平衡工况下运行时：为定值，当机组在平衡工况下运行时：断流式放大器不耗油，油路断路，断流式放大器不耗油，油路断路， f f3 30 0断流式放大器耗油，阻力下降，断流式放大器耗油，阻力下降， f f3

47、300从图从图3-13-1明显看出，机组在平衡工况下运行时，明显看出，机组在平衡工况下运行时，f f3 30 0时，时，油泵工作在油泵工作在A A点，点， f30时，油路阻力降低使油泵工作在时，油路阻力降低使油泵工作在B点。油泵的排油量不变且润滑油量减少点。油泵的排油量不变且润滑油量减少Q,断流式放断流式放大器的工作油量通过润滑油的减少来获得。调节系统大器的工作油量通过润滑油的减少来获得。调节系统越希望油动机快速动作，油动机耗油量越大，油压和越希望油动机快速动作，油动机耗油量越大，油压和润滑油量下降就越严重，这对调节系统与润滑系统都润滑油量下降就越严重，这对调节系统与润滑系统都很不利，因此需要

48、补偿。很不利，因此需要补偿。补偿方法补偿方法润滑油量不足补偿润滑油量不足补偿 将油动机排油引入润滑系统。但同时排油压力略将油动机排油引入润滑系统。但同时排油压力略有提高，使油动机的工作能力有所降低。有提高，使油动机的工作能力有所降低。供油压力下降的补偿供油压力下降的补偿 油动机的快速动作使调节系统当量面积增加油动机的快速动作使调节系统当量面积增加f3，此时在自动减压阀的配合下，润滑系统当量面积此时在自动减压阀的配合下，润滑系统当量面积fg下降下降f3， 即即fg+f3保持不变。则油泵的工作点将保保持不变。则油泵的工作点将保持在持在A点近似不变点近似不变, 图图3-23-2表示了有自动减压阀配表

49、示了有自动减压阀配合工作时齿轮泵的工作情况。合工作时齿轮泵的工作情况。安全性问题安全性问题 油路阻力激烈增加时，油油路阻力激烈增加时，油泵排油压力将上升，为了泵排油压力将上升，为了预防油管破裂而造成严重预防油管破裂而造成严重事故，在油泵出口均装有事故，在油泵出口均装有安全阀，当油压超过允许安全阀，当油压超过允许值时就动作，将部分压力值时就动作，将部分压力油放回油箱，使油压不致油放回油箱，使油压不致继续升高。继续升高。离心泵供油离心泵供油 齿轮泵齿轮泵n低，流量少，效率低，已不能适应发展的需要，而低，流量少，效率低，已不能适应发展的需要，而离心泵便于主轴直接拖动，转速高，容量大，且具有较高的离心

50、泵便于主轴直接拖动，转速高，容量大，且具有较高的效率。图效率。图3-3绘出了离心泵的工作特性。绘出了离心泵的工作特性。离心泵供油系统离心泵供油系统离心泵供油离心泵供油工作特性工作特性 图图3-33-3中离心泵的中离心泵的P PQ Q特性比较平坦，油动机动作引起的特性比较平坦，油动机动作引起的P P小，润滑油量的减少也不大，但油动机却获得了大量的工作小，润滑油量的减少也不大，但油动机却获得了大量的工作油油Q Q。从图中可以看出，离心泵的。从图中可以看出，离心泵的P PQ Q特性越是平坦，虽特性越是平坦，虽然油泵的效率有所降低，但是工作性能越好。同时离心泵工然油泵的效率有所降低，但是工作性能越好。

51、同时离心泵工作系统中也没有减压阀和安全阀，系统得到了进一步的简化。作系统中也没有减压阀和安全阀，系统得到了进一步的简化。离心泵供油离心泵供油缺点缺点 离心泵自吸能力差，在进口要保证离心泵自吸能力差，在进口要保证0.030.030.05MPa0.05MPa的表压，的表压，因此我国各制造厂广泛应用射油器作为离心泵供油设备。因此我国各制造厂广泛应用射油器作为离心泵供油设备。 压力油经过射油器压力降低，油箱中被抽出的油压力升高，压力油经过射油器压力降低，油箱中被抽出的油压力升高，射油器就是利用这个压差从油箱中抽油。射油器就是利用这个压差从油箱中抽油。 EH油系统的作用是提供高压抗燃油，并由它来驱动伺服

52、执行机构。组成： 油箱、管道、蓄能器、控制件、叶片泵、电动机、滤油器以及热交换器有重复的两套供油系统，一套运行，一套备用。高压抗燃油系统高压抗燃油系统 抗燃油 抗燃油是一种三芳基磷酸脂的合成油，有良好的润滑性能，抗燃性能和流体稳定性，自燃点为560以上一、EH油系统与润滑供油系统分离的原因（1）大型机组供油动机用的动力油和供轴承用的润滑油压力相差越来越大（2）动力油系统与润滑油系统的介质不同（3）动力用油和润滑用油对清洁度要求不同二、抗燃油的性能抗燃油系统中的设备一、油箱二、高压油泵三、油箱控制块组件1.滤芯2.卸荷阀3.逆止阀4.溢流阀5.截止阀四、蓄能器五、冷油器和滤油器六、EH油再生装置

53、七、EH油系统的改造v全液压调节全液压调节离心泵的转速变化可以通过油泵的压力变化反离心泵的转速变化可以通过油泵的压力变化反映出来，成为机组速度调节的控制信号，省掉映出来，成为机组速度调节的控制信号，省掉了通常的机械式调速器。使用机械式调速器的了通常的机械式调速器。使用机械式调速器的液压系统称为机械液压系统称为机械-液压系统，用离心泵做转速液压系统，用离心泵做转速发送器的液压发送器的液压-液压系统就称为全液压系统。液压系统就称为全液压系统。工作特点工作特点 脉动油压信号弱，工作能力小；油压波动对正常工作的脉动油压信号弱，工作能力小；油压波动对正常工作的干扰大。干扰大。 则则 2nkp2n nk

54、p 22k ppnnnp maxmax2npnpmax2pp工作特点工作特点 若若5%5%，油泵压力，油泵压力P P0.5MPa,0.5MPa,则则P Pmaxmax=0.05MPa,=0.05MPa,亦即油泵亦即油泵压力有压力有0.05MPa0.05MPa变化时，机组功率将变化变化时，机组功率将变化100%100%，可见机组转，可见机组转速变化时的油泵发出的信号油压是很微弱的，油压只要有速变化时的油泵发出的信号油压是很微弱的，油压只要有0.01MPa0.01MPa的波动，就会引起机组功率的波动，就会引起机组功率20%20%的波动，严重干扰了的波动，严重干扰了机组的正常运行。机组的正常运行。解

55、决功率波动的措施解决功率波动的措施通过多次放大解决脉动油压信号弱的问题通过多次放大解决脉动油压信号弱的问题把调节系统的工作油路和脉动油路分开，用单独的两个把调节系统的工作油路和脉动油路分开，用单独的两个离心泵来分别供油，调节时对脉动泵油压的干扰大大减小。离心泵来分别供油，调节时对脉动泵油压的干扰大大减小。全液压调节系统径向钻孔泵系统的特点径向钻孔泵系统的特点将油泵进口油压引入滑阀的上端以补偿由于油泵进口将油泵进口油压引入滑阀的上端以补偿由于油泵进口油压波动而导致的出口油压波定。油压波动而导致的出口油压波定。通流油路设计采用了等流量油路。通流油路设计采用了等流量油路。径向钻孔泵径向钻孔泵PQ特性

56、平坦，虽然效率低，但由于容量特性平坦，虽然效率低，但由于容量小，可以忽略。小，可以忽略。将断流式放大器快速动作时的排油引入油泵的进口，将断流式放大器快速动作时的排油引入油泵的进口，使射油器的工况变化不大，进而维持油泵进口油压的稳使射油器的工况变化不大，进而维持油泵进口油压的稳定定合理设计断流式滑阀凸肩和控制油口的高度使带有少合理设计断流式滑阀凸肩和控制油口的高度使带有少量重叠度（一般为量重叠度（一般为0.02）以减少因油压波动而引起的）以减少因油压波动而引起的功率波动。功率波动。v旋转阻尼系统旋转阻尼系统 图图3-43-4为上汽厂广泛应用的全液压系统，主要特点是采用了为上汽厂广泛应用的全液压系

57、统，主要特点是采用了旋转阻尼。旋转阻尼。旋转阻尼旋转阻尼 旋转阻尼是全液压调节中为了和油压波动进行斗旋转阻尼是全液压调节中为了和油压波动进行斗 争的一种形式，相当于一个离心泵。因此带旋转阻尼争的一种形式，相当于一个离心泵。因此带旋转阻尼的全液压调节系统实际上是采用双泵的全液压调节系的全液压调节系统实际上是采用双泵的全液压调节系统。通过旋转阻尼的油是倒流的，由主油泵供油，结统。通过旋转阻尼的油是倒流的，由主油泵供油，结构简单。对构简单。对3000r/min的透平发电机组而言的透平发电机组而言D=150,有有8个径向钻孔。个径向钻孔。旋转阻尼旋转阻尼 若旋转阻尼在若旋转阻尼在3000r/min时一

58、次脉动油压时一次脉动油压P1=0.2MPa:kpn 22 . 0/3000/22pnk若油压波动若油压波动0.01MPa0.01MPamin/753000201. 02 . 0/300022rnpkn%5 . 2300075nn旋转阻尼旋转阻尼 实践证明，只要旋转阻尼制造精确，旋转阻尼的波动可小实践证明，只要旋转阻尼制造精确，旋转阻尼的波动可小于于0.001MPa,0.001MPa,亦即引起的转速波动不超过亦即引起的转速波动不超过0.25%,0.25%,若若=5%=5%，引，引起的功率波动不超过起的功率波动不超过5%5%。 必须指出：旋转阻尼由主油泵供油，主油泵压力波动必须指出：旋转阻尼由主油

59、泵供油，主油泵压力波动0.01MPa0.01MPa将导致将导致P P1 1有有0.001MPa0.001MPa左右的波动，这种压力波动由左右的波动，这种压力波动由于频率和相位不同，不能直接相加，但它还是会引起功率波于频率和相位不同，不能直接相加，但它还是会引起功率波动的增加。因此，采用动的增加。因此，采用0.20.20.30.3的重叠度来消除波动。这的重叠度来消除波动。这样，样，25000KW的机组实际波动仅的机组实际波动仅700KW,约占约占3%。旋转阻尼系统工作过程旋转阻尼系统工作过程通流油路通流油路一次脉冲一次脉冲二次脉冲二次脉冲三次脉冲三次脉冲 工作行程工作行程1 1 继动器继动器 p

60、 p2 2动作动作p p3 3动态变化，重动态变化，重新平衡新平衡2211FpFp断流式油动机断流式油动机动弹簧反馈，双重反馈，不仅影响静态也影响动动弹簧反馈，双重反馈，不仅影响静态也影响动 态特性，正常系统稳定性好，动态超速小。态特性，正常系统稳定性好，动态超速小。旋转阻尼系统工作过程旋转阻尼系统工作过程 的调整与修正，弹簧（除通的调整与修正，弹簧（除通位弹簧外）都影响位弹簧外）都影响。 波形管易损，容易腐蚀穿小孔。波形管易损，容易腐蚀穿小孔。图图3-53-5为波形管放大器工作原理图为波形管放大器工作原理图v小结小结供油问题供油问题当主油泵同时向调节系统和润滑系统供油时存在一定的矛当主油泵同