汽轮机调节系统

1、汽轮机调节系统 (control system)介绍有关汽轮机调节的基本概念调速系统( speed governing system)1一、火力发电厂的生产目标：以经济、环保的生产方式提供合格的电能，满足电力用户的需要。 对于供热式机组，还要供出一定数量和质量的蒸汽。 数量上根据用户的需要来改变发电量。 质量上两个指标： （1）电压通过励磁电流调节 220V （2）频率由转速决定 50Hz 机转速组 3000r/min汽轮机转速与汽机自身的安全性有关。当锅炉燃烧产生足够的主蒸汽时，保证供电数量和质量的任务由汽轮机调节系统完成。2二、决定汽轮发电机组转速的因素： 1、假定一台汽轮机拖动一台发电机

2、单独对外供电无调速系统，转速为 2、转子运转方程式作用在转子上的三个力矩：（1）汽轮机的蒸汽主力矩 Mt （2）发电机的电磁反力矩 Me（3）轴承的摩擦阻力矩 Mf稳定工况时，三个力矩之和为零 MtMeMf0 力矩不平衡时 33、Mt与n(w)关系汽轮机外特性 转动机械的功率力矩转速 其中 结论：1）当汽轮机功率不变时，蒸汽力矩Mt与转速n成反比2）汽轮机蒸汽量变化，功率变化44、Me与n(w)关系发电机特性 （1）第一类负载：所消耗的功率与转速无关，是纯电阻负载，如电炉，照明（2）第二类负载：所消耗的功率与转速一次方成正比，如车床（3）第三类负载：所消耗的功率与转速的立方成正比，如水泵，风机

3、各种负载组成了发电机的电磁反力矩。结论：（1）同样的负载设备下，n增大，Me增大（2）负载设备减少，Me减小 55、转速确定及自平衡能力 （1）MtMe时，处平衡状态，转速由1、2的交点A确定nA。（2）如外界负荷下降，发电机特性曲线2下移到2，则MtMe，n增大，Mt沿曲线1下降，Me沿曲线2上升，其交点为B时，MtMe，转速稳定为nB 即使没有调速系统，当外界负荷发生变化，汽轮机组理论上有能力通过转速n的变化，从一个稳定工况A过渡到另一个稳定工况B。即当外界负荷变化，汽轮机进汽量不作调整，靠转速的改变使汽轮机发出的电功率与外界电负荷相适应，这种能力称汽轮机组的自平衡能力或自调节能力。6三、

4、调节系统任务 （1）设置调节系统原因： 自平衡能力的缺点：负荷的可变化范围不大，不能满足外界从零负荷到满负荷的需要；负荷变化时，靠自平衡能力转速波动太大，负荷变化10，转速变化20%-30，而电力规范规定转速波动A，B上升错油门滑阀上升压力油进入油动机上部，油动机下部回流，形成压力差油动机活塞下移调节汽门下移Pe减小。同时油动机活塞下移B下移错油门滑阀下移滑阀居中，活塞停止活动，达到新的平衡状态。111、调速系统的基本组成 （1）调速器（speed governor ）图中是重锤弹簧式。图为高速弹性调速器。（2）滑阀（错油门）(slide valve) 套筒中间是两个同轴的活塞，称为滑阀，在稳

5、定工况下，刚好能遮住上下两个油动机的连接口。（3）油动机在上下油压的作用下移动。（4）调节汽阀(regulating steam valve) 由油动机控制，上下移动以改变蒸汽量、焓降，从而改变汽轮机功率。（5）反馈机构(feedback control)12总结：调速系统的三大组成部分（1）转速感受机构 作用：感受汽轮机转速的变化，并把它转换成其他物理量变化。（2）传动放大机构 作用：把转速感受机构来的信号进行放大，然后带动配汽机构进行调节。图中包括错油门，油动机，传动放大杠杆，反馈杠杆等。（3） 配汽机构 接受传动放大机构的控制，通过改变阀门开度，改变进汽量和蒸汽焓值，以改变汽轮机功率，使

6、之与外界负荷相适应。132、有差调节和无差调节 图中，当调速系统处于稳定工况，错油门必定居中，把上下两个窗口堵住，阀门的开度与负荷相适应。不同负荷下，开度不同，B点位置不同，通过杠杆AOB，A点位置不同，实际上表示调速器的离心力不同，即转速n不同，不同负荷对应不同稳定转速，只是转速的变动较小，称为有差调节。 无差调节：若负荷变化，调节结束后转速不发生变化，可通过弹性反馈来实现。如图所示，由于缓冲油缸和弹簧的作用，进行缓慢调节，M点恢复原位，调速器滑环也恢复原位，即转速不变。常用于供热汽轮机的调压系统中，使供热压力维持不变。143、速度调节和功率调节 以汽轮机转速作为调节信号，根据转速变化控制调

7、节汽门开度，称速度调节系统。在功频电液调节系统中，除测量速度信号外，还测取汽机的功率信号进行调节，称功率调节。154、调速系统的静态特性与动态特性（1）静态特性与静态特性曲线(static performance) 调速系统的静态特性是在不同的稳定工况下， 功率P与转速n的一一对应关系。静态特性曲 线可以通过计算或试验获得。 由于调速系统是由转速感受机构，传动放大机 构，配汽机构三部分组成，因此静态特性曲线 可由这三部分特性合成。用曲线表示称为 四象限图四方图 。16（2）动态特性 (dynamic performance) 说明汽轮机从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况时的过渡形式。根据调速系统性能不同，可能有各种过渡形式1或2，甚至出现不稳定的振荡3。17六、调节系统的发展 汽轮机诞生，调节系统同时形成随着机组功率增大，中间再热方式的采用，调节要求也相应提高从机械液压式全液压式功频电液调节(DEH) 数字式风机，水泵的直接动力是变速调节系统。 18