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1、第六章 汽轮机调节保护系统,1、调节保护系统的任务2、调节保护系统的组成3、调节系统的静态特性4、调节系统的动态特性5、汽轮机电液调节系统,1、调节保护系统的任务,调节系统任务1）汽轮机未并网时的转速调节2）汽轮机并网后的功率调节3）汽轮机并网后的频率调节保护系统任务1）汽轮机超速2）轴承润滑油压低3）凝汽器真空恶化4）转子轴向位移增大,2,3,调节保护系统类型,机械液压（Mechanical Hydraulic Control System）由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等)、液压(错油门、油缸等)部件组成。系统复杂，驱动力大、控制精度低，维修困难，可靠性较差。数字电液（Digital Ele
2、ctric Hydraulic Control System）模拟测量、数字控制、液压伺服执行。系统简单，驱动力大、控制精度高、响应速度快，可靠性强，维修方便，自动控制水平高。,4,转速调节对象,转子的转动方程式中，J 汽轮发电机组转子的转动惯量 转子的旋转角速度 Mt汽轮机蒸汽转矩 Mg发电机电磁转矩 Mf各种阻力矩,5,XHDEH III 转速调节原理,6,中间再热汽轮机的调节,7,再热器储存大量蒸汽，在机组甩负荷时,即使高压调门关闭，再热器蒸汽进入汽轮机仍有可能产生严重超速，为此设置中压调节汽门。为减小中压调门节流损失，通常在机组负荷30%以上时中压调门全开。再热器储汽量变化产生的动态滞
3、后，限制了机组响应外界负荷变化要求的速度，要求高压调门过开或过关，由高压缸增发或少发补偿再热器动态滞后，提高负荷响应速度。采用旁路系统及机炉协调控制CCS。,中间再热汽轮机的调节,8,汽轮机的功率调节,9,影响汽机功率的因素：高中压调门开度、初终参数、中间再热容积的参数；采用功率反馈回路，动态修正调门开度，能有效提高功率控制速度和精度，消除“内扰”影响；然而，在发电机甩负荷时将“瞬间反调”，引起汽机超速（可投入OPC保护）；采用功率反馈回路，可降低阀门管理中对开度流量线性度的要求，降低顺序阀的重叠度；采用调节级压力反馈可快速消除主汽压力波动影响；但实际应用时影响功率控制精度。,汽轮机的功率调节
4、,10,2、调节保护系统的组成,转速感受机构将转速信号转变为一次控制信号中间放大机构对一次控制信号放大，作控制运算，输出油动机控制信号油动机油动机接受控制信号，活塞行走到指定位置配汽机构将油动机位移转变为汽轮机调门开度,11,调节保护系统组成,12,机械液压调节系统示例一,13,机械液压调节系统示例二,14,油动机,15,调节汽门,16,调节汽门,17,转速传感器,18,3、调节系统静态特性,四方图额定参数工况下，汽轮机功率、转速之间的关系，称为调节系统的静态特性。将转速感受机构、中间放大机构、配汽机构的静态输入、输出画在一个直角坐标系中，可得调节系统四方图。转速升高时，应关小调门，故静态特性
5、曲线的方向是转速升高而负荷减小。,19,图示机械调速系统：当转速n，滑环位移z；油动机活塞位移m；阀门开度，进汽量，汽机功率P，抑制 n；转速功率关系表现为n，P。,20,速度变动率定义：转速变化与功率变化的关系：局部速度变动率,速度变动率,21,速度变动率,速度变动率通常取0.03-0.06；较大时，相同的转速偏差引起的阀门动作较小，一次调频能力小；较大时，电网频率波动对功率影响较小，适应低负荷暖机和高负荷防过载；较大时，比例调节稳定性好，适应并网前的转速调节。速度变动率较小时，效果相反。,22,速度变动率,图示机械调速系统速度变动率：,23,转速感受、中间放大、配汽机构各环节产生动作迟缓，
6、并逐渐叠加。（摩擦、间隙、盖度）定义为相同功率处转速的相对偏差。迟缓率的危害？功率或频率晃动调节系统对迟缓率的最低要求（机械液压系统0.4%,数字电液系统0.06%）,迟缓率,24,负荷的频率特性与负荷的组成情况有关：1）电阻设备的功率与频率无关2）感应电动机功率与频率近似成正比3）有的负载其转矩与转速的平方、三次方成正比 4）该曲线在小范围内可用直线近似,负荷静态频率特性,25,系统的运行频率位于负荷静态频率特性曲线和发电机组的负荷特性曲线的交点。如果交点恰好在额定频率点，这时电力系统的有功功率平衡。一次调频：用电负荷从P0增加到P1，频率从f0降低到f1。二次调频：命令汽轮机负荷增加相同幅
7、度。,一次调频、二次调频,26,例1：某电网由3台300MW机组组成，3台汽轮机调节系统的速度变动率分别为3%、4%和5%。当电网频率为50Hz时3台机组发出额定功率。现因外界负荷减小使电网频率升高0.1Hz，试问：此时电网的总负荷为多少？各台机组的负荷分配又是怎样？例2：考虑实际一次调频框图：,课堂练习,27,4、调节系统动态特性,动态特性指标1）稳定性2）动态超调量3）静态偏差4）过渡过程时间,28,甩负荷动态特性的影响因素,汽轮机甩负荷最大飞升转速和过渡过程时间，取决于以下因素：1）转子时间常数2）蒸汽中间容积时间常数3）速度变动率4）油动机时间常数5）调节系统迟缓率,29,5、汽轮机电
8、液调节系统,DEH系统设备由两部分组成1）电子部分2）液压部分,30,31,32,操作画面,33,油动机系统,34,电液伺服阀（Electro-hydraulic Servo-valves）,35,电液伺服阀,线圈通入直流电，控制电流在衔铁上产生磁通，衔铁旋转（例如顺时针）；挡板在衔铁带动下向左移动，使左侧喷油口通流面积减小，引起滑阀左侧油压增大；滑阀右移，高压油进入油动机活塞下腔室，活塞上移，调门开启；滑阀右移时，弹簧管受逆时针反馈力矩，弯曲变形，与衔铁所受的主动力矩相互抵消，平衡时滑阀位移保持不变，油口开度不变；控制电流、主动力矩、反馈力矩、油口开度、油流量、油动机活塞移动速度，近似线性关系。,36,37,38,39,危急遮断系统,40,本章思考题,1）什么是一次调频？什么是二次调频？2）汽轮机调节系统为什么要采用功、频调节？3）中间再热汽轮机为什么会存在功率滞后现象？4）旁路系统有什么作用？5）如何预防汽轮机超速？6）调节系统静态特性四方图各象限代表什么意义？7）什么是调节系统静态特性的速度变化率？其大小对机组运行稳定性和一次调频能力有何影响？8）迟缓率是什么？对机组运行稳定性和安全性有何影响？9）局部速度变动率在整个调节范围内应如何分布？10）汽轮机调节系统动态特性主要有哪些指标？11）调节系统动态特性受到哪些因素的影响？12）电液转换器是怎样工作的？,41,
