章7 汽轮机运行

1、第七章 汽轮机运行第一节第一节 汽轮机的调节与保护汽轮机的调节与保护 第二节 汽轮机的保护装置 第三节 汽轮机运行基本知识 mgtMMMdtdwI该式说明：只有当蒸汽主力矩和反抗力矩相平衡，即转子的转速才能维持不变。 0, 0dtdwMMMmgt角加速度因此，汽机调节任务具体表现汽机调节任务具体表现为：根据电负荷的大小自动改变进汽量，使蒸汽主力矩随时与发电机的反抗力矩相平衡，以满足电负荷的需要，并维持转子在额定转速下稳定运行。二、汽轮机调节系统的基本原理 调节系统分类机械调节系统液压（调速泵）或电液（电子测速元件）调节系统功频电液调节系统（增加了测功信号）数字电液调节系统（DEHDigital

2、 Electro_hydraulic control system）调节系统 2.调节系统的组成： 都是由四部分组成：测速机构、信号放大机构、执行机构、反馈机构。 3机械调节系统的基本原理： 基本原理：汽轮发电机组在某一负荷稳定运行时，如外界电负荷增大或减小，则上述平衡状态被破坏，机组转速随之减小或增大。这一转速变化信号会及时传给调节系统的转速感受（或测量）部件，进而导致调节系统其他构件的一系列连锁应，最终改变进汽量，使蒸汽主力矩和反抗力矩达到新的平衡，使机组在新的负荷下稳定运行。123456789abcG汽轮机调节系统基本结构原理图1-调速器；2-错油门；3-油动机；4-调速汽门；5-汽轮机

3、；6-发电机；7-高压油管；8-泄油管；9-传动齿轮反馈反馈：使错油门滑阀复位的现象。反馈的作用:使调节系统稳定在新的平衡工况，并具备再次调节的能力。 4调节系统的静态特性：不同稳态工况下转速与机组负荷P之间的单值对应关系，如图所示，即AB线称为调节系统的静态特性。 有差调节：这种平衡工况下转速发生变化的调节。AB0调节系统的静态特性nennPPP 5速度变动率：指汽轮机由满负荷减至零负荷时的转速改变值与额定转速的比值。%100minmaxennn一般取36%对不同的汽轮机，要求有不同的速度变动率。 对于尖峰负荷尖峰负荷的机组，要求其静态特性曲线平一些好，即速度变动率应小一些，以使机组能承担较

4、大的负荷变动，一般为3%4%。 对于带基本负荷基本负荷的机组，不希望机组负荷有较大的变动，要求静态曲线陡一些，即速度变动率大一些，使机组的负荷变动变化较小，保持基本负荷，一般为4%6%。 对于一般机组一般机组而言，不是带尖峰负荷，便是带基本负荷，所以速度变动率一般在3%6%.6特性曲线的平移同步器1abc辅助弹簧同步器图1-主弹簧；2-辅助弹簧；3-同步器手轮23一次调频一次调频，汽轮机单机运行时，在额定功率运行时，机组在转速为3000r/min下运行，当外界负荷增大时，汽轮机转速降低，将不能维持在额定转速下运行，电网频率将降低，这称为一次调频。二次调频二次调频，电网频率不正常时，通过同步器平

5、移静态特性曲线，增加或减小机组功率，以恢复电网的正常频率，这称为二次调频 1 .对单机运行的机组 重锤的离心力由主弹簧和辅助弹簧两者的紧力所平衡。辅助弹簧的紧力可通过操作同步器手轮3加以调整，若负荷Peo不变，则调节汽门度、油动机活塞行程都不改变，调速器滑环位移也就不能改变。这时若把同步器手轮向上旋，使辅助弹簧紧力减小，那么为了保持滑环位移不变，转速应由nne使飞锤的离心力也减小才行，也就是是说通过辅助弹簧紧力的调整辅助弹簧紧力的调整可以实现调节系统静态特性曲线的平移静态特性曲线的平移。1abc辅助弹簧同步器图1-主弹簧；2-辅助弹簧；3-同步器手轮23ABC0调节系统的静态特性nennePP

6、P2. 对并网运行的机组 P= P1+ P2这时总功率没变化，但每台机组年承担的负荷改变了，即负荷进行了重新分配。另外，在机组启动时，通过同步器调节其空转转速，使其与电网同步。BBAC0并网机组的一次调频和二次调频0BANo.1No.2 三、功频电液调节PID及数字电液控制系统DEH 上述的机械式调节系统中相应为：调速器飞锤、错油门、油动机、反馈杠杆。如将调速器飞锤改为调速泵或电子测速元件，其它不变，则相应称为液压调节系统液压调节系统和电液调节系统电液调节系统。、功频电液调节系统、功频电液调节系统：在电液调节系统中，还测量发电机的有功功率，即增加了测功信号。功频电液调节系统组成：电调和液动两大

7、部分。电调包括：测频、测功和校正单元（PID）。液动包括：滑阀和油动机。两部分用电液转换器相连。测频单元：用来测速，输出直流电压信号。测功单元：用不测取发电机的有功功率，按比例输出直流电压信号。作为负反馈信号。以保持转速偏差与功率变化之间的固定比例关系。校正单元：是一个将测频、测功及给定信号进行比较，并进行微分和积分运算，同时放大后输出。电液转换器：将PID输出的电信号转换成滑阀和油动机的液压控制信号。给定单元：相当于调节系统的同步器。滑阀和油动机：执行机构。功频电液调节系统原理A测频单元给定单元电液转换器测功单元PIDG功频电液功频电液系统的优系统的优点：可消点：可消除新汽压除新汽压力变化对

8、力变化对功率的影功率的影响（即抗响（即抗内扰性内扰性强）；可强）；可补偿中间补偿中间再热机组再热机组的功率滞的功率滞后后。 2、数字电液控制系统、数字电液控制系统：将功频电液化调节系统中的校正单元（PID）用数字计算机代替，将调节算法程序存于计算机中。 优点：采用了数字控制，即控制以软件实现，因此系统硬件电路简化硬件电路简化，控制灵活控制灵活。它除了完成汽轮机的转速转速调节、负荷负荷调节外，还可按不同工况根据汽轮机的热应力及其他辅助要求进行自动升自动升速、并网、加负荷速、并网、加负荷，使汽轮机的启停达到自动化、启停达到自动化、最优化最优化；并能对机组的主辅运行参数进行巡测、监视、报警、和记录。

9、为实现整个电厂的全盘自全盘自动化动化创造了条件。DEH DEH 简图简图DEHDEH工程师站和控制柜工程师站和控制柜DEH DEH 控制柜控制柜DEH DEH 控制界面控制界面第七章 汽轮机运行第一节 汽轮机的调节与保护 第二节 汽轮机的保护装置 第三节 汽轮机运行基本知识 一、超速保护装置第二节 汽轮机的保护装置根据超速保险其结构特点，可分为飞锤式和飞环式两类。e12345dO1O飞锤式危急保安器结构简图1-固定螺母；2-螺钉状飞锤；3-锁紧弹簧；4-汽轮机主轴；5-调整螺母；e-偏心距（约6.5mm）；d-间隙(约6mm)二、轴向位移保护装置ba电气式轴向位移保护装置1.汽轮机轴凸肩；2.

10、初级线圈；3.次级保护线圈 三、低油压保护装置 润滑油压过低将会汽轮机轴承不能正常工作，严重时不但要损坏轴瓦，而且可能造成动静部分磨擦等重大事故。 油压低于规定值时报警，提醒运行人员注意并采取措施；如继续降低到某一数值时自动投入辅助润滑油泵，如油压继续降低到某一数值时便盘车停机或保安系统掉闸停机。四、安全防火保护 随着汽轮机单机容量增大，调节汽门阀芯口径随之增大，相应的提升力也明显增大，油动机的作功能力也要求提高。此时，如果仅加大油动机结构尺寸，那么油动机耗油量增大，油动机时间常数也随之加大，对调节系统性能不利，同时也增大了油泵的负荷。所以，通常提高调节系统的工作油压，例如国产300MW汽轮机

11、已采用1.962MPa的压力等级。但调节油压的提高，漏油的危险性增大，伴随着油系统火灾危险性加大，因此在油系统中采用遥控的或同时可就地控制的防火油门。 有的引进汽轮机采用20MPa左右的高压调节保安油系统，并采用抗燃油以适应机组功率增在的要求，这就从根本上避免了油系统失火事故。抗燃油是一种三芳基磷酸脂的合成油，具有良好的润滑性能、抗燃性能和流体稳定性，自燃点566以上。但价格昂贵，具有一定腐蚀性，并对人体健康有影响。轴承回油温度71，进油4349。压力油主蒸汽保护装置外，不少现代大型汽轮机还配有低汽压保护、低真空保护等。汽轮机启动冷态启动按控制进汽量阀门不同按控制进汽量阀门不同调节汽门启动电动

12、主汽门的旁路门启动或自动主汽门启动温态启动热态启动按新蒸汽参数不同按新蒸汽参数不同额定参数启动：热经济性差、加热不均匀、热冲击较大滑参数启动：热经济性好、加热均匀、无强烈的热冲击汽轮机停机正常正常停机事故事故停机额定参数停机滑参数停机第三节 汽轮机运行基本知识一、汽轮机的启动和停机汽轮机启动按启动前汽轮机金属温度的高低按启动前汽轮机金属温度的高低二、运行监视和调节 1. 正常运行监视：主蒸汽及再热蒸汽压力和温度、高压缸排汽压力和温度、各汽缸的胀差、轴向位移、振动、应力裕度、频率、负荷、润滑油压力和温度、轴承金属温度、除氧器水位、各辅机运行电流等。汽轮机运行调节定压运行滑压运行喷嘴调节（调节阀顺序开启）节流调节（单阀式）2运行调节3机组启停及变负荷的影响因素 汽机停机：降低蒸汽参数； 减少送汽量 控制更严，如不当，比起机时更危险。（压应力） =2 （拉应力） 内壁外壁 tt压拉拉压起停机时，内外壁温差不能超过5080，否则，产生汽缸变形。四、汽轮机的相对热胀差起动时，转子的膨胀