知识点2-调节系统动态特性改2

重庆电力高等专科学校Copyright2017CQEPCAllRightsReserved调节系统动态特性电厂汽轮机调节系统动态特性

汽轮机调节系统是由多个环节组成的复杂闭环系统，部件运动惯性、油流流动阻力和蒸汽中间容积等的存在，使得调节系统由一个稳定工况到另一稳定工况时经历着复杂的过渡过程。调节系统的动态特性是指调节系统受到扰动后，调节系统从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态过程中的特性。

调节系统动态特性

研究调节系统动态特性的目的：掌握动态过程中各参数(如功率、转速、调节阀开度及控制油压等)随时间的变化规律，并判断调节系统是否稳定，评定调节系统调节品质以及分析影响动态特性的主要因素，以便提出改进调节系统动态品质的措施。动态特性指标传统液压调节系统动态特性的重要指标主要有稳定性、超调量、过渡时间。动态特性指标-稳定性汽轮机甩负荷时转速的几种过渡过程

运行中的汽轮机调节系统，当外界负荷、蒸汽参数等发生变化时，它的输出量(功率或转速)就发生变化，如果上述干扰所引起的输出量的变化随着时间的推移而能稳定在某一个定值（见图的1、2、3三条曲线）上，则这个调节系统就是动态稳定的调节系统。←4←3←2←1动态特性指标-稳定性汽轮机甩负荷时转速的几种过渡过程曲线4的转速(称为被调量)随时间延长变化越来越大，这种系统称为动态不稳定的调节系统。对于调节系统的过渡过程可以是单调的，也可以是衰减振荡的，但明显的振荡次数要少于3～5次。←4←3←2←1动态特性指标-超调量甩全负荷时转速的过渡过程

转速超调量：过渡过程中的最大动态转速与最后的稳定转速之差，用Δnmax表示。

在同类型的调节系统中，速度变动率δ越大，超调量(相对值)越小，其稳定性就越好；但δ越大，甩负荷后机组达到的nmax就越高。

动态特性指标-超调量甩全负荷时转速的过渡过程为了保证甩负荷时不致引起超速保护装置动作而停机，汽轮机甩全负荷时，最大动态转速nmax必须低于超速遮断装置的动作转速。机械超速遮断装置的动作转速为（110%～112%）n0，最大动态转速nmax应不超过（107%～109%）n0。动态特性指标-过渡过程时间

过渡过程时间（快速性）：调节系统受到扰动后，从调节过程开始到被调量与新稳定值的偏差Δ小于允许值的最短时间。

图中Δt为机组甩全负荷时的过渡过程时间。对甩全负荷的过渡过程时间Δt一般要求小于5～50s。

由于被调参数绝对稳定在某一数值上是不可能的，也是没有必要的，所以在汽轮机调节系统中Δ一般取5%，即转速的摆动范围只要不大于5%，就可认为调节系统已达到新的稳定状态。甩全负荷时转速的过渡过程影响动态特性的因素

转子飞升时间常数Ta

是指转子在额定功率时的蒸汽主力矩MT作用下，转速从零升高到额定值时所需要的时间，用Ta表示。即Ta=Ie(ω0-0)/MTIe----汽轮发电机组转子的转动惯量；ω0----额定转速时转子的角速度。

Ie越小、MT越大，则Ta越小。结论：甩负荷时Ta越小，转子的最大飞升转速越高，且过渡过程的振荡加剧。随着机组容量不断提高，MT大大增加，但转子的转动惯量Ie却增加不多，使得Ta越来越小（中小机组Ta约为11～14s，高压机组为7s，中间再热机组仅为5～8s）。因此，机组功率越大，超速的可能性也越大，甩负荷后控制动态超速也越困难。中间容积时间常数Tv汽轮机的中间容积：是指调节汽阀后的蒸汽管道、蒸汽室、通流部分以及抽汽管道和中间再热管道的蒸汽容积。通常用中间容积时间常数来表示中间容积贮存蒸汽能力的大小，用Tv表示。即

Tv=Vρv/nGm=V/nGv中间容积V越大，则Tv越大，即中间容积中贮存的蒸汽量越多，甩负荷时越容易超速。

由于甩同样负荷，δ大时，转速变化大，反馈信号强，可使调节系统快速动作，所以超调量小，动态稳定性好,但δ大时，转速静态偏差大。调节系统的迟缓率对稳定性和甩负荷动态特性均产生不利影响。迟缓率存在时，只有当转速飞升量超过迟缓值后方能使油动机动作，不仅使动态飞升转速增加，而且使动态偏差增大，从而过渡过程的振荡次数增多和调整时间延长，严重可能产生自持振荡。另一方面，迟缓的存在，也是调节系统不稳定晃动等动态故障的重要原因。速度变动率δ和迟缓率ε

是指油动机滑阀开度为最大时，油动机处在最大进油量条件下走完整个工作行程所需要的时间，用Tm