《汽輪機原理》講稿第07章071劉1

1、 汽輪機原理第七章 汽輪機自動調(diào)節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 汽輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)汽輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一，汽輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)：一，汽輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)：1，汽輪機為什么必需具備自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)？ 電能不能大量儲存，火電廠發(fā)出的電力必須隨時滿足用戶要求，即在數(shù)量、質(zhì)量要求同時滿足用戶要求。（1）數(shù)量要求：用戶對發(fā)電量的要求。這就是要求電力負(fù)荷根據(jù)用戶要求來調(diào)整發(fā)電大小，以滿足用戶要求。（2）供電質(zhì)量要求：供電質(zhì)量就是指頻率和電壓。其中，電壓可以通過變壓器解決。電網(wǎng)頻率則直接取決于汽輪機的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速高則頻率高，轉(zhuǎn)速低則頻率低。 因此汽輪機必須具備調(diào)速系統(tǒng)，以保證汽輪發(fā)電機組根據(jù)用戶要求，供給所需電力，并保 證

2、電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。（3）火電廠自身安全的需要：汽輪發(fā)電機組工作時， 轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片等承受很大的離心力，而且離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。轉(zhuǎn)速增加，離心力將迅速增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定限度時就會使部件破壞，出大事故。2 2，調(diào)速系統(tǒng)的任務(wù)：，調(diào)速系統(tǒng)的任務(wù)： （1）滿足用戶足夠的電力（數(shù)量、質(zhì)量）； （2）保證汽輪發(fā)電機組始終在額定轉(zhuǎn)速左右運行。 * * 除了調(diào)速系統(tǒng)之外，汽輪機組還必須具有保護(hù)系統(tǒng)（超速保護(hù)、軸向位移保護(hù)等）。3 3，汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程式，汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程式： 機組在工作時，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩有三個：蒸汽主力矩、發(fā)電機反力矩、摩擦力矩。在穩(wěn)定狀態(tài)下，三者的代數(shù)

3、和為零： 通常，摩擦力矩很小，這樣一來，上式可寫成： （72） 機組運行時，只要蒸汽主力矩和發(fā)電機反力矩不平衡，就會產(chǎn)生角加速度。4 4，調(diào)速系統(tǒng)的功能：，調(diào)速系統(tǒng)的功能： 蒸汽主力矩和發(fā)電機反力矩隨轉(zhuǎn)速的變化如圖7-1所示：當(dāng)轉(zhuǎn)速n增加時，蒸汽主力矩減小，發(fā)電機反力矩增加；當(dāng)轉(zhuǎn)速n減小時，蒸汽主力矩增加，發(fā)電機反力矩減小。 A點是兩力矩平衡狀態(tài)點：曲線1、2之交點。) 17.(.0fetMMM0etMM (1) 當(dāng)外界負(fù)荷減少時，反力矩由曲線2變到曲線2，而主力矩曲線1不變。其工作點 由A移到B，機組轉(zhuǎn)速由（自平衡能力：當(dāng)不考慮調(diào)速系統(tǒng)的功能作用下，負(fù)荷變動時，機組能自動保持平衡狀態(tài)的能力）

4、。 (2) 當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)動作，減小進(jìn)汽量，主力矩曲線由1 變?yōu)?，與反力矩曲線2交于C點，機組轉(zhuǎn)速變?yōu)榻咏?。圖71二，運行對調(diào)速系統(tǒng)的要求 1，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證：當(dāng)蒸汽參數(shù)和電網(wǎng)頻率在允許范圍內(nèi)變化時，機組能從滿負(fù)荷到空負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，并保證機組能順利地并網(wǎng)和解列； 2，當(dāng)負(fù)荷變化時，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機組從一穩(wěn)定工況安全地過度到另一穩(wěn)定工況，而不發(fā)生較大的長期的負(fù)荷擺動； 3，為了保證機組穩(wěn)定運行，各種因素引起的負(fù)荷擺動應(yīng)在允許范圍內(nèi)； 4，當(dāng)機組突然甩電負(fù)荷時，調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)能保證機組轉(zhuǎn)速最大升高值小于超速保護(hù)裝置 動作轉(zhuǎn)速。三，汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的基本原理（一）簡單的汽輪機自動調(diào)速系統(tǒng)（圖7-

5、2） 1，主要部件：調(diào)速器，滑閥（錯油門），油動機，調(diào)節(jié)閥。 2，油路：Po-高壓油，Pn-排油。 3，工作原理： 當(dāng)外界負(fù)荷N減少，機組轉(zhuǎn)速n升高，調(diào)速器飛錘向外擴張，滑環(huán)A上移，杠桿ABC以C點為支點帶動滑閥B點上移，高壓油Po通過滑閥油口進(jìn)入油動機上油室，油動機下油室與排油Pn相通，活塞下移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥5，減小進(jìn)汽量，機組功率減小。 同時，杠桿以A點為支點帶動滑閥B點下移，滑閥回中，切斷窗口，高壓油停止流動。調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。 * 當(dāng)外界負(fù)荷N增加時，機組轉(zhuǎn)速n下降，調(diào)速系統(tǒng)各部套調(diào)節(jié)過程相同，而動作方向相反。圖7-2（二）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線（圖7-3） 1，有差調(diào)節(jié)：從圖7

6、-2可知，杠桿C有不同位置，則A就有不同位置，而B點在任何一平衡狀態(tài)其位置不變。這就是說，對應(yīng)不同的功率，就有不同的轉(zhuǎn)速。 2，靜態(tài)特性曲線： 汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速與功率的關(guān)系曲線稱為調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線。如圖7-3所示。 3，靜態(tài)特性曲線的平移-同步器 同步器是調(diào)速系統(tǒng)的部件之一。操作同步器，可使汽輪機 在同一轉(zhuǎn)速下有不同的功率，或者是在同一功率下有不同的轉(zhuǎn)速。 4，速度變動率：當(dāng)同步器位置不變，機組的功率從額定功率變?yōu)榱愎β蕰r，其轉(zhuǎn)速由 上升到 。轉(zhuǎn)速的變化量與額定轉(zhuǎn)速 之比稱為調(diào)速系統(tǒng)的速度變動率，用表示。 (7-3)1n2n0n%100*)(012nnn （三）調(diào)速系統(tǒng)的組成部分 ( 1

7、）轉(zhuǎn)速感受元件： 轉(zhuǎn)速感受元件的作用是測量機組轉(zhuǎn)速的變化，并把轉(zhuǎn)速變化信號轉(zhuǎn)化為其他物理量而輸送給下一調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。（2）傳動放大機構(gòu)： 傳動放大機構(gòu)是接受、放大轉(zhuǎn)速感受元件輸送的信號，并輸送給下一機構(gòu)。（3）配汽機構(gòu)： 配汽機構(gòu)是接受放大后的信號，調(diào)節(jié)汽輪機的進(jìn)汽量，改變機組功率。 另外，還有同步器等四，國產(chǎn)汽輪機調(diào)速系統(tǒng)簡介（一）機械液壓調(diào)速系統(tǒng)（一）機械液壓調(diào)速系統(tǒng)（哈爾濱汽輪機廠） 1，主要部件：調(diào)速器（高速彈性調(diào)速器），隨動滑閥， 分配滑閥，同步器，油動機滑閥，油動機，反饋滑閥。 2，油路：高壓油Po，排油Pb，控制油Px。 3，工作原理： a，在任意穩(wěn)定工況下，轉(zhuǎn)速n一定，油動機滑閥在

8、中間平衡位置，高壓油不流動。其余各部件都有相應(yīng)位置。 b，當(dāng)外界負(fù)荷N減小，轉(zhuǎn)速n上升，調(diào)速器重塊向外擴張，擋油板右移，隨動滑閥右移。由于杠桿作用，使分配滑閥右移，油口A開大，泄油量增加，控制油壓Px下降，滑閥下移，打開a、b油口，高壓油Po進(jìn)入油動機上油室，下油室與排油相通，活塞在壓差作用下向下移動。關(guān)小調(diào)節(jié)閥，汽輪機功率減小。 在油動機活塞下移的同時，由于斜板作用，反饋滑閥右移，開大反饋油口C， Px進(jìn)油量增加，油壓Px增加，滑閥上移回中， 切斷a、b油口，高壓油不流動，油動機在某一位置，使調(diào)速系統(tǒng) 穩(wěn)定在一新的平衡位置。 c，當(dāng)外界負(fù)荷N增加時，機組轉(zhuǎn)速n下降，調(diào)速系統(tǒng)各部套調(diào)節(jié)過程相同

9、，而調(diào)節(jié)方 向相反。（二）徑向泵液壓調(diào)速系統(tǒng)（二）徑向泵液壓調(diào)速系統(tǒng) 1，主要部件：徑向泵（調(diào)速器 ），壓力變換器，滑閥，油動機， 反饋油口，調(diào)節(jié)閥，同步器。 2，油路：高壓油Po，排油Pb，控制油Px。 3，工作原理： a，當(dāng)外界負(fù)荷N減小： b，當(dāng)外界負(fù)荷N增加： 東方汽輪機廠汽輪機的調(diào)速系統(tǒng)東方汽輪機廠汽輪機的調(diào)速系統(tǒng) 1，主要部件：脈沖泵（調(diào)速器 ），壓力變換器，滑閥，油動機， 反饋滑閥，調(diào)節(jié)閥，同步器。 2，油路：高壓油Po，排油Pb，控制油壓Px1,Px2。 3，工作原理： a，當(dāng)外界負(fù)荷N減小，a,當(dāng)外界負(fù)荷N增加時圖76（三）旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)（上汽） 1，主要部件：，主要部

10、件：主油泵，旋轉(zhuǎn)阻尼（調(diào)速器 ），放大器，碟閥， 繼動器，滑閥，油動機，調(diào)節(jié)閥，同步器彈簧。 2，油路，油路：高壓油Po，排油Pb，一次油壓P1、二次油壓P2、 三次油壓P3（繼動油壓）。 3，工作原理：，工作原理： a，當(dāng)外界負(fù)荷N減小，b,當(dāng)外界負(fù)荷N增加：改型后的旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng) 這里主要是放大器作了改變。改變前是，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時P1和P2都升高；而改變后是，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時P1升高而P2、P3都下降。圖78五，汽輪機的供油系統(tǒng)1，供油系統(tǒng)的作用： 潤滑軸承，帶走熱量；給調(diào)速系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)供工作油。2，供油系統(tǒng)的主要部件及其作用： a，主油泵：機組正常工作時，向各部件供油； 常用的主油泵有

11、：離心式：效率高，壓力-流量特性穩(wěn)定，流量大。用于大機組。 b，射油器：共兩個，一個給主油泵供油，另一個給軸承供油； c，冷油器：利用冷油器冷卻油，維持軸承油膜正常工作； d，油箱： 儲油，把水份和蒸汽、雜物去掉； e，交流電動高壓油泵：啟動時，代替主油泵； f，交流輔助油泵：開機前，打開油循環(huán)；停機時，向軸承供油； g，直流事故油泵：在廠用電全停時，向軸承供油（惰走21分鐘）； h，排煙機：圖79 200MW汽輪機的油系統(tǒng)第二節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)（調(diào)速器） 調(diào)速器的作用就是將一個物理量（轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換為另一個物理量（位移、油壓），并作為下一個調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸入。一，機械式轉(zhuǎn)速感受元件（高速彈性

12、一，機械式轉(zhuǎn)速感受元件（高速彈性調(diào)速器）調(diào)速器） 圖7-10為高速彈性調(diào)速器示意圖。1，結(jié)構(gòu)：重塊，彈簧片，彈簧，擋油板，限位器。圖7-102，優(yōu)點：沒有摩擦元件，靈敏度高，能全速調(diào)節(jié)。3，工作原理：調(diào)速器工作時，重塊的離心力與彈簧力相平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時，引起重塊離心力變化，使彈簧伸長或縮短。同時使彈簧片變形，即使擋油板1產(chǎn)生相對位移。擋油板1位移，會引起隨動滑閥排油面積變化，將轉(zhuǎn)速變化信號輸送給傳動放大機構(gòu)，完成物理量測量與轉(zhuǎn)換任務(wù)。4，調(diào)速器的靜態(tài)特性：機組轉(zhuǎn)速n與調(diào)速器產(chǎn)生的信號（位移或油壓）的關(guān)系。對于高速彈性調(diào)速器來說，就是機組轉(zhuǎn)速n與調(diào)速器擋油板位移的關(guān)系（圖7-11）。 圖7-1

13、1二，液壓式轉(zhuǎn)速感受元件 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，靈敏度高。液壓式轉(zhuǎn)速感受元件有兩種：徑向泵（或稱脈沖泵、信號泵、贊孔泵），旋轉(zhuǎn)阻尼。（一）徑向泵（一）徑向泵 1，結(jié)構(gòu)：在輪體上贊有十個徑向孔。圖7-12為徑向泵示意圖， 由徑向泵、壓力變換器、活塞、穩(wěn)壓網(wǎng)，節(jié)流孔等組成。 2，工作原理： 徑向泵進(jìn)出口油壓分別接在壓力變換器活塞上下油室，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化引起油壓變化時，使壓力變換器活塞上下移動，開大（或關(guān)?。┛刂朴蛪篜x的泄油量，使控制油 壓Px發(fā)生變化。即把轉(zhuǎn)速變化信號轉(zhuǎn)換為油壓變化信號。圖7-12 3 3，油壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，油壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系： 當(dāng)轉(zhuǎn)速由 上升為 時，工作點有1升為2點（圖7-1

14、3），油泵進(jìn)出口油壓差的變化率與轉(zhuǎn)速的變化率 關(guān)系為： (713）其中，A-阻力特性； 、 分別為轉(zhuǎn)速為 、 時的油泵出口壓力； -為油泵進(jìn)口壓力。 （7-6）式表明：當(dāng)轉(zhuǎn)速變化不大時，油泵進(jìn)出口油壓差的變化率與轉(zhuǎn)速的變化率 成線性關(guān)系。1n2n1n2n21p22p1p121112122nnAnnAnPPP（二）旋轉(zhuǎn)阻尼（二）旋轉(zhuǎn)阻尼（圖7-14）1 1，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)：主油泵，旋轉(zhuǎn)阻尼，節(jié)流閥（針形閥），阻尼管。 2 2，工作原理，工作原理： 從主油泵來的壓力油經(jīng)針形閥節(jié)流后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)阻尼 外油室，再經(jīng)阻尼管由外向內(nèi)徑流動并排出。油室中的油壓P1是阻尼管中的油柱旋轉(zhuǎn)離心力而產(chǎn)生的。當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時，油

15、柱的離心力也在發(fā)生變化，使瀉油量變化，就使得一次油壓P1變化。 3 3，油壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：，油壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系： 旋轉(zhuǎn)阻尼工作時，油柱的離心力與油壓力相平衡，油壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，油壓變化的相對值與轉(zhuǎn)速變化的相對值成正比。圖7-14（三）液壓調(diào)速器的靜態(tài)特性（三）液壓調(diào)速器的靜態(tài)特性（P-n、x-n 的關(guān)系） 當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時，使壓力變換器活塞移動（圖7-12），根據(jù) 力平衡，有： 式中，x-壓力變換器活塞位移； k-彈簧剛度； A- 油壓 有效作用面積； -油壓 的變化量，可近似認(rèn)為 。所以 （7-9） 上式為壓力變換器活塞位移與轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線-液壓調(diào)速器靜態(tài)特性曲線。 液壓調(diào)速器的優(yōu)點液壓

16、調(diào)速器的優(yōu)點：P330：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，靈敏度高。)87.(.1PAkxPAxknAbnkx)2(01p1ppnbnp2第三節(jié)第三節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)的傳動放大機構(gòu)調(diào)速系統(tǒng)的傳動放大機構(gòu) 調(diào)速器位移產(chǎn)生的作用力是很小的，不足以開啟、關(guān)閉調(diào)節(jié)閥門。因此，必需設(shè)置中間放大機構(gòu)，將調(diào)速器位移（油壓）信號加以放大、傳遞和轉(zhuǎn)換。液壓式傳動放大機構(gòu)有兩類：即斷流式滑閥油動機機構(gòu)和節(jié)流式滑閥油動機機構(gòu)。前者可作為中間放大和執(zhí)行機構(gòu)；后者一般只作中間放大機構(gòu)。一，斷流式滑閥油動機機構(gòu)一，斷流式滑閥油動機機構(gòu)(圖7-15) 斷流式滑閥油動機機構(gòu)一般用于最后一級放大，帶動調(diào)節(jié)閥。 1 1，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)：斷流式滑閥（錯油

17、門）， 雙側(cè)進(jìn)油往復(fù)式油動機。 圖7-15 2 2，工作原理，工作原理： 控制油壓 為“二進(jìn)一出”，即油高壓油 經(jīng)B、C油口進(jìn)入控制油路，從A油口排出。在穩(wěn)定工況下，滑閥上下油壓平衡，滑閥居中，凸肩正好堵住a、b油口，油動機活塞不動。 控制油壓 來自B、C油口，從A油口排出， 為穩(wěn)定值。 當(dāng)調(diào)速器滑閥5右移，A油口開大，控制油壓 下降，滑閥平衡破壞，滑閥下移，打開a、b油口，高壓油進(jìn)入油動機6的上油室，下油室與排油相通， 油動機活塞下移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥。 在油動機活塞下移的同時，由于斜桿作用，反饋滑閥3由移，開大B油口，控制油壓 回升，滑閥回中，堵住a、b油口，高壓油不流動，油動機到達(dá)新的平衡位置

18、。系統(tǒng)處于新的平衡狀態(tài)。 當(dāng)調(diào)速器滑閥5左移時，調(diào)節(jié)過程相同，而調(diào)節(jié)方向相反。xp0pxpxpxp（一）油動機 上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的為雙側(cè)進(jìn)油往復(fù)式油動機。為了迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，必需具備足夠大的提升力和較小的時間常數(shù)。 1 1，提升力，提升力： 油動機兩側(cè)有壓差作用，作用面積為A，最大阻力為 ，則 (7-10) 其中， 、 -高壓油及排油壓力； A-油動機活塞面積； -阻力最大值（開啟調(diào)節(jié)閥的力）。 2 2，油動機時間常數(shù)，油動機時間常數(shù) 油動機時間常數(shù) 定義為：當(dāng)滑閥的a、b油口全開時，油動機在最大進(jìn)油量 條件下走完整個行程 所需要的時間。0pbpmaxRmTmaxMmaxOmTmaxRmax5

19、. 1)(RPPoAb)(20maxmaxbsPPbnSQ 最大進(jìn)油量最大進(jìn)油量：壓力油、排油壓力。、油密度；開度（滑閥最大位移）油口個數(shù)、寬度、油口、油口流量系數(shù)；式中，bsPPoSbn.max油動機時間常數(shù)：油動機時間常數(shù)：)127(.)(20maxmaxmaxmaxbsmPPbnSAmQAmT（711） 其中，A-活塞有效面積； m-油動機行程。 油動機時間常數(shù) 越大，其移動速度越慢，開啟調(diào)節(jié)閥動作慢，會引起超速。通常，大機組 ： = 0.10.25 s。 為了迅速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，需減小油動機時間常數(shù)?？赏ㄟ^增大油口寬度和提高壓油壓力來減小油動機時間常數(shù) 。（二）斷流式滑閥（錯油門）（二）斷

20、流式滑閥（錯油門） 滑閥的蓋度：蓋度如圖7-16所示，有1、2、3、4。 當(dāng)機組處于穩(wěn)定時，滑閥居中，凸肩蓋住a、b油口， 壓力油不流動。凸肩的寬度大于油口的高度。 優(yōu)缺點：a，降低了靈敏度； b，有效地克服了各種因 素引起負(fù)荷擺動。mTmTmT（三）斷流式滑閥油動機機構(gòu)的靜態(tài)特性（三）斷流式滑閥油動機機構(gòu)的靜態(tài)特性（ 圖7-17） 斷流式滑閥油動機機構(gòu)的靜態(tài)特性是指在穩(wěn)定工況下，油動機行程m（輸出量）與繼動器活塞（z）或者控制油壓 （輸入量）之間的關(guān)系。即， m / z = AB / OA =常數(shù) (7-13) 或者，m / P = 常數(shù) 二者成線性關(guān)系。圖7-17 傳動放大機構(gòu)的靜態(tài)特性x

21、p二，節(jié)流式滑閥油動機機構(gòu)（圖7-18） 1 1，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)：節(jié)流式滑閥，單側(cè)進(jìn)油油動機活塞，彈簧。 2，控制油路：，控制油路：壓力油 經(jīng)節(jié)流孔板 進(jìn)入控制油路 ，控制油分兩路：一路通往油動機（或繼動器）活塞下部；另一路通節(jié)流式滑閥控制的油口A排出。A的大小可變動，但不關(guān)死（節(jié)流）。 3 3，工作原理，工作原理： 當(dāng)滑閥下移時，關(guān)小A油口，控制油 上升，油動機平衡破壞，活塞上移；當(dāng)滑閥上移時，開大A油口，控制油 下降，油動機平衡破壞，活塞下移。* 圖中，x-輸入量，z-輸出量。 這種油動機提升力小，只用于中間傳動放大機構(gòu)。0p0fxpxp圖7-18（1，結(jié)構(gòu)：壓力變換器，節(jié)流式油動機，斷流式滑

22、閥，油動機，反饋油口。 2，控制油路：壓力油 經(jīng)節(jié)流孔板 進(jìn)入控制油路 ， 一路經(jīng)壓力變換器A油口排出， 另一路通往反饋油口5排出。3，工作原理：當(dāng)負(fù)荷減小，轉(zhuǎn)速n上升，壓力變換器活塞上移，關(guān)小A油口，控制油路 上升，節(jié)流式油動機2帶動滑閥3上移，打開油口a、b，壓力油 經(jīng)油口a進(jìn)入油動機下油室，上油室與排油相通，油動機活塞上移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥；當(dāng)油動機活塞上移時，反饋滑閥5開大，控制油路 下降為原值，滑閥3回中，油動機活塞停止移動，系統(tǒng)達(dá)新的平衡裝態(tài)； 當(dāng)負(fù)荷增加，機組轉(zhuǎn)速n下降時，調(diào)節(jié)過程相同而方向相反。 圖7-20所示系統(tǒng)為簡化的系統(tǒng)，只是將圖7-19中的部件2、3做為一體。xp0f0pxp

23、xp0pxp3 3，控制油壓，控制油壓 的確定的確定 如圖7-20，從 進(jìn)入的油流量和從油口A、B排出的流量分別為：xp)(2)(20000 xbxxxxPPfQPPfQ0f 通常，控制油壓 為壓力油壓 一半時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)靈敏度最高。即當(dāng)壓力變換器有一定位移時， 控制油壓 的變化幅度最大。 xpxp0p油壓力。壓力油、控制油、排油、流量系數(shù)；、；油口面積和，、上三式中：，則，設(shè)穩(wěn)定時二者相等，則bxxBAxxxxbxxPPPfffBAfPffPPQQ0002000.)147.(.)(110, 如圖7-20所示，在穩(wěn)定工況下，滑閥居中。壓力變換器活塞位移x所引起的油口A的流量變化等于反饋油口B流入

24、的流量變化，即)157.(.210)(2)(200常數(shù)，即，則有，取若，ABBAxbABxBBbxAAbbxmmbxbPPPPPmbPPxb（二）具有隨動滑閥的中間放大器（二）具有隨動滑閥的中間放大器 1 1，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)：如圖7-23 所示； 2 2，工作原理，工作原理： 壓力油 經(jīng)孔板 首先進(jìn)入活塞左油室，形成一次油壓 ，再經(jīng)孔板 進(jìn)入活塞右油室，形成二次油壓 ，最后從間隙 f 排出。 隨動滑閥力平衡： 當(dāng)擋油板右移時，間隙 增大為 ，排油量增大，活塞右油室油壓 降低，則活塞右移。同時，間隙 減小為 ， 升高，活塞停止 移動。 當(dāng)擋油板左移時，調(diào)節(jié)動作 相同而方向相反。0p1p1a2p2a1

25、y0y2211ApAp1y0y2p圖7-232p 3 3，靜態(tài)特性：，靜態(tài)特性： 活塞位移量（y )等于擋油板位移量（x)，即 x = y (7-16) 通常，隨動滑閥左右面積比為：A2 / A1 = 2 ，故 P2 / P1 = 1 / 2 4 4，隨動滑閥的時間常數(shù)，隨動滑閥的時間常數(shù) 隨動滑閥的時間常數(shù) 為滑閥走完最大行程 所需要的時間。即在噴油嘴最大出油條件下，流出隨動滑閥掃過容積所需要的時間。 其中，d-噴油嘴直徑； Y-活塞位移； x-擋油板位移。 通常， = 0.010.03 S。)177.(.2)167(2222maxmax2maxPdATPxdYAQVTmm代入，則有，將式m

26、TmTmaxYmT（圖7-24） 1 1，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)：同步器，波紋管碟閥，彈簧，二次油壓 室。 油路：一次油壓 進(jìn)入波紋管下油室，壓力油 經(jīng)節(jié)流孔板進(jìn)入二次油壓 室，再經(jīng)碟閥控制的油口A排出。 力平衡：在放大器碟閥上作用有力： 、 、彈簧力、波紋管彈力。四個力保持平衡，油口A有一定開度。 2 2，工作原理，工作原理： 當(dāng)轉(zhuǎn)速n升高，一次油壓 升高，碟閥 上移，A關(guān)小，二次油壓 升高。使繼 動器向下移動。 當(dāng)轉(zhuǎn)速n降低，一次油壓 下降，. 動作方向與上相反。圖7-241p0p2p1p2p2p2p1p1p （圖7-25 ）： 1 1，結(jié)構(gòu)：，結(jié)構(gòu)：主同步器，主同步器，杠桿，波紋管，碟閥。 油路：一

27、次油壓 進(jìn)入波紋管下油室，二次油壓 從油口A排出。 力平衡： 、 、主同步器彈簧力、主同步器彈簧力，四個力在杠桿上保持平衡，油口A有一定開度。 2 2，工作原理：，工作原理： 當(dāng)轉(zhuǎn)速n升高，一次油壓 升高，杠桿力平衡破壞而逆時針轉(zhuǎn)動，油口A開大，二次油壓 下降。 當(dāng)轉(zhuǎn)速n下降，一次油壓 下降， 杠桿力平衡破壞而順時針轉(zhuǎn)動， 油口A關(guān)小，二次油壓 升高。 通常，放大倍數(shù) / = 5。1p2p2p2p2p1p1p1p1p2p圖7-25 反饋機構(gòu)是調(diào)速系統(tǒng)的重要部分。沒有反饋的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的系統(tǒng)。（一）機械反饋（一）機械反饋（圖7-26） 右圖所示反饋為旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)速系統(tǒng)的反饋系統(tǒng)，是杠桿反饋。 在穩(wěn)

28、定工況下，滑閥1居中， 為一定值，繼動器在某一位置。這樣， 和彈簧4對繼動器活塞2的作用力保持平衡， 根據(jù)杠桿平衡條件，則有 可見：改變彈簧剛度 和杠桿比，可以改變靜態(tài)特性曲線的斜率。2p3p4423ZKpA4K)197.(344344342LaBadcdAKmdcKAKZAKP圖7-26 用油口開度實現(xiàn)反饋，稱為液壓反饋，如圖7-6中的反饋 就是液壓反饋。 1 1，工作原理，工作原理：（：（如東方廠系統(tǒng)）在穩(wěn)定工況下，滑閥居中，Px2 一定，油口B為常數(shù)。當(dāng)工況由穩(wěn)定工況過渡到另一種工況時，B不變。只用油口A、C起變，二者變化量應(yīng)相等，即 2 2，靜態(tài)特性，靜態(tài)特性 若壓力變換器移動x ，油

29、口A的寬度為b ，反饋滑閥位移m，油口C的寬度為b ，則有CAaa)217(. 277)207.(. 常數(shù)，代入上式，則有根據(jù)圖xbybxmyxmmxbmbCAAC（三）動反饋 靜反饋：靜反饋是工況穩(wěn)定后起作用。靜反饋只對靜態(tài)特性有影響。 動反饋：只是在工況變動時起作用，工況穩(wěn)定后不起作用。1，圖，圖7-9中中，B油口為滑閥凸肩所控制。在穩(wěn)定工況下，滑閥居中，B油口開度一定，控制油壓 一定，不影響靜態(tài)特性。但在工況變動過程中，如控制油壓 上 升，滑閥上移時，B油口關(guān)小，減少進(jìn)入 的油量，使 上升速度減慢，滑閥上移減慢，機產(chǎn)生反饋作用。2，圖，圖7-26中中，繼動器上的壓彈簧就是動反饋。在穩(wěn)定工

30、況下，繼動器居中，壓彈簧（動反饋）不受力。不影響靜態(tài) 特性。 但當(dāng) 上升，繼動器下移時，靜彈簧拉長，動彈簧也伸長，使彈力減小，相當(dāng)于加了一向上的力。繼動器受到彈力為兩個彈簧力之和。xpxpxp2p 傳動放大機構(gòu)的輸入信號為x (P)，輸出信號為m， 如圖7-28，則有 )227.(.177常數(shù)關(guān)系可知，右邊因皆為線性，由圖xmZmxZxm第四節(jié) 配汽機構(gòu)一，調(diào)節(jié)閥一，調(diào)節(jié)閥 1，單座閥：如圖7-29所示，結(jié)構(gòu)簡單，提升力大。 2，帶減壓閥的調(diào)節(jié)閥：如圖7-30所示。開啟時，先開預(yù)啟閥， 使上下相通，再提起主閥。 3，調(diào)節(jié)閥的提升力特性（圖7-31）：當(dāng)開度為零時，提升力R最大，隨L增大，R變小

31、。 4，調(diào)節(jié)閥的生程流量特性（圖7-32)： 當(dāng)開度較小時，流量D與開度L成直線關(guān)系；當(dāng)開度繼續(xù) 開大時，通流面積增大，但是壓力差變小，但流量不會再增大。5，球形閥的流量： 圖7-336，閥門提升力RcrGG 0PARv 圖7-29單座閥： 圖7-30帶減壓閥的調(diào)節(jié)閥圖7-31調(diào)節(jié)閥的提升力特性圖7-32調(diào)節(jié)閥的生程流量特性（一）體板式傳動機構(gòu)： （圖7-35a) 用于中小型機組，結(jié)構(gòu)簡單，提升力小。（二）凸輪傳動機構(gòu)：（圖7-35b）用于5萬KW機組。 油動機通過齒輪、齒條和凸輪帶動調(diào)節(jié)閥。（三）杠桿傳動機構(gòu)：（圖7-35c) 用于大型機組，200MW、300Mw機組。三，配汽機構(gòu)的靜態(tài)特性

32、三，配汽機構(gòu)的靜態(tài)特性 配汽機構(gòu)的靜態(tài)特性就是油動機活 塞位移（m ）和機組功率N之間的 關(guān)系。 N / m = N / m = 常數(shù)。一，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線一，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線是由轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)、中間放大機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性曲線所組成，如圖7-36、 圖7-37所示。其中，將調(diào)速器、中間放大機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性曲線分別畫在直角坐標(biāo)系的第二、三、四象限，將調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線畫在直角坐標(biāo)系的第一象限，組成四象限圖。圖7-36圖7-37二，速度變動率（不等率）1，定義，定義：在穩(wěn)定工況下，汽輪機的功率由滿負(fù)荷減到零負(fù)荷時，其轉(zhuǎn)速 的改變量n與額定轉(zhuǎn)

33、速no（或者最高與最低轉(zhuǎn)速的平均值）之 比的百分?jǐn)?shù)稱為速度變動率（圖7-38 ），用表示： （7-25） * 單機運行的機組，由一臺機組向用戶供電，機組負(fù)荷等于用戶 消耗量，這樣，當(dāng)功率變化時，轉(zhuǎn)速也要變化（圖7-39 ）。 * 并列運行的機組，網(wǎng)內(nèi)所有機組同時向電網(wǎng)送電，再由電網(wǎng)向 用戶供電。%100*)(21%100*minmaxminmax0maxnnnnnn圖7-38圖7-39并列運行的機組，網(wǎng)內(nèi)頻率相同，所有機組轉(zhuǎn)速一樣，機組總功率正好等于用戶總耗電量。當(dāng)外界負(fù)荷變動而引起電網(wǎng)頻率變化時，網(wǎng)內(nèi)各機組調(diào)速系統(tǒng)同時動作，自動增減負(fù)荷， 以適應(yīng)外界負(fù)荷變動的要求。這種由調(diào)速系統(tǒng)隨電網(wǎng)周波變

34、化， 自動控制機組負(fù)荷增減，以保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的方式，稱為一次 調(diào)頻。如圖7-40所示。 圖7-40： 如圖7-40所示，兩臺機組并列運行，其速度變動率分別為 、 ，額定功率分別為 、 。當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時，二者轉(zhuǎn)速變化值相同（n）。這樣： 上式表明，并列運行的機組，在一次調(diào)頻時，機組功率變化的相對值與其速度變動率成反比。即速度變動率大的機組，功率變化小；速度變動率小的機組，功率變化大。122N1N)267.(./.).(.2.11221222011102202max022max21101max011max1NNNNnnNNnnNnNnnNnNnNnNnNnnNnNnNn則有：，：對于機；，：對

35、于機（1）對于承擔(dān)基本負(fù)荷的機組，希望運行穩(wěn)定，速度變動率應(yīng)取大一些，一般為(46)%；（2）對于承擔(dān)尖峰負(fù)荷的機組，希望增強對負(fù)荷的適應(yīng)性，速度變動率應(yīng)取小一些，一 般為(34)%。（3）為了保證機組在甩負(fù)荷時，其超速保護(hù)裝置不動作，對速度變動率有一定的要求： 從靜態(tài)曲線上來看，機組功率由滿負(fù)荷變?yōu)榱阖?fù)荷時，其轉(zhuǎn)速將由額定轉(zhuǎn)速no上升為（1+)no；但從動態(tài)曲線上來看，機組功率由滿負(fù)荷變?yōu)榱阖?fù)荷時，其轉(zhuǎn)速將由額定轉(zhuǎn)速no上升為（1+1.5)no。所以， 上限為6%。：實際上，調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線為一曲線，在不同的功率下 有不同的速度變動率，即局部速度變動率。這樣，在電網(wǎng)頻率 變動時，各機組

36、的功率變化取決于工作點的局部速度變動率，而不是系統(tǒng)總速度變動率。 ：如下圖，當(dāng)外界負(fù)荷下降而轉(zhuǎn)速上升時，機組功率并不馬上降低。而是當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時，功率才開始下降。 同樣， 當(dāng)外界負(fù)荷上升機組轉(zhuǎn)速下降時，機組功率并不馬上增加，而是當(dāng) 轉(zhuǎn)速降低到一定時，功率才開始上升。這就是說，機組在 同一功率下有不同的轉(zhuǎn)速，或者 說在同一轉(zhuǎn)速下有不同的功率。 這就是調(diào)速系統(tǒng)的遲緩現(xiàn)象。圖742 2，產(chǎn)生遲緩的原因，產(chǎn)生遲緩的原因：調(diào)速系統(tǒng)的各部件存在著摩擦、鉸練間隙、滑閥重疊度。這樣，各部件的靜態(tài)特性曲線就不是一條線，而是一個帶狀區(qū)域。因此，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時，機組功率并不馬上變動而是有一段遲緩。通常用遲

37、緩率（不靈敏度）來表示這種遲緩程度的大小。3，遲緩率遲緩率 ：同負(fù)荷條件下的最大轉(zhuǎn)速變動（ - ）與額定轉(zhuǎn)速 之比，即 （7-42）4 4，機組最大負(fù)荷擺動，機組最大負(fù)荷擺動 N N 從圖7-42中的三角形相似就可以看出：由于遲緩的存在，機組可能發(fā)生的最大負(fù)荷擺動為N。1n2n0n%100*012nnn NNnnNN005，遲緩率遲緩率 的大小的大?。赫{(diào)速系統(tǒng)的遲緩率為各部件遲緩率的累積。為了減小負(fù)荷擺動，一般要求不大于0.5%，最好不大于0.3%。要減小遲緩率，則應(yīng)在各元件的設(shè)計、制造、安裝和運行個方面予以減小。四，靜態(tài)特性曲線的平移四，靜態(tài)特性曲線的平移( (同步器同步器) )（一）同步器

38、的作用（一）同步器的作用 1，單機運行的機組，單機運行的機組，當(dāng)功率由 上升到 時，轉(zhuǎn)速（頻率） 將由 降為 ，這樣，就不能滿足供電質(zhì)量的要求。 而同步器則可以平移調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線（即用同步器改變機組的進(jìn)汽量），使機組的轉(zhuǎn)速不變（ ），如圖7-43所示。2n1n1n2N1N圖7-43 2，并列運行的機組，并列運行的機組，可以用同步器調(diào)整網(wǎng)內(nèi)各機組的負(fù)荷，使之按給定負(fù)荷運行，調(diào)整電網(wǎng)頻率，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定在額定范圍之內(nèi)。這種用同步器調(diào)頻的方式稱為“二次調(diào)頻二次調(diào)頻”。如圖7-44a有兩臺并列運行的機組 ， 功率分別為 、 。可以用同步器增加N給1 號機，而使二號機減少N，而使總的功率不變，轉(zhuǎn)

39、速（頻率）不變。3，機組啟動時，可以用同步器改變進(jìn)汽量以增加轉(zhuǎn)速，使之從0轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速 -同步。2N1N0n圖7-44（二）平移調(diào)速器的靜態(tài)特性曲線 如圖7-45a，調(diào)速器飛錘離心力與a、b彈簧的彈力相平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，可以改變b彈簧的預(yù)緊力而改變調(diào)速器滑環(huán)的位置A，使調(diào)節(jié)閥開度改變。相反，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加或者減少時，可以用同步器使調(diào)速器滑環(huán)位置A不變。這就是說，同步器可以上下平移調(diào)速器的靜態(tài)特性曲線（圖7-45b）。（三）平移放大機構(gòu)的靜態(tài)特性曲線 如圖7-47是高速彈性調(diào)速汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速 一定時，隨動滑閥位置一定。當(dāng)用同步器通過杠桿改變調(diào)速器滑閥位置時，改變了油口 開度，使控制油壓

40、改變，油動機位置變化，即 用同步器平移放大機構(gòu)的靜態(tài)特性曲線（圖7-47b）。0nxpna（四）同步器的工作范圍： 為了滿足在額定參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速下機組能從滿負(fù)荷到0負(fù)荷穩(wěn)定運行，同步器的工作范圍至少是等于大于調(diào)速系統(tǒng)所控制的轉(zhuǎn)速范圍。 a，上限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率升高、初參數(shù)偏低而背壓升高時，能使機組帶滿負(fù)荷； b，下限位置：應(yīng)能保證在電網(wǎng)頻率下降、初參數(shù)上升而背壓下降時，能使機組減負(fù)荷到零。如圖7-49所示。五，靜態(tài)特性曲線的合理形狀1，帶不同負(fù)荷的機組對速度變動率的要求： a，帶基本負(fù)荷的機組，要求負(fù)荷穩(wěn)定，則速度變動率大一些好； b，帶尖峰負(fù)荷的機組，要求負(fù)荷適應(yīng)性好，速度變動率小一

41、些。2，調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性對速度變動率的要求： 速度變動率大，則機組甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速飛升大，容易超速，則要求 速度變動率 = 45)%。但速度變動率大，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性好；速度變動率小，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性差，則要求速度變動率不小于3%。3，靜態(tài)特性曲線的合理形狀，靜態(tài)特性曲線的合理形狀(圖7-50)： * 在0負(fù)荷附近（10%No），局部速度變動率要求大一些，以便于機組并網(wǎng)； * 在額定負(fù)荷附近，局部速度變動率也要求大一些，為的是使機組在經(jīng)濟負(fù)荷下 穩(wěn)定運行，提高效率； * 在中間應(yīng)較平滑，但不允許有平直段，以免負(fù)荷不穩(wěn)定。六，調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗（略）七，調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性的調(diào)整（略）圖7-50一，汽輪

42、機保護(hù)系統(tǒng)一，汽輪機保護(hù)系統(tǒng) 汽輪機保護(hù)系統(tǒng)的功能在于監(jiān)視機組運行的各參數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)超過一定范圍時，保護(hù)裝置動作，是機組減負(fù)荷或者停止運行。1 1，超速保護(hù)，超速保護(hù)：當(dāng)機組轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的(1012)%時，危急遮斷器動作，泄掉安全油，主汽門自動關(guān)閉，實現(xiàn)緊急聽機。2 2，軸向位移和脹差保護(hù)，軸向位移和脹差保護(hù)：機組運行時，動靜部分必需保持一定間隙。當(dāng)位移或者脹差超過一定范圍時，使停機。3 3，低油壓保護(hù)，低油壓保護(hù)：當(dāng)潤滑油壓低于一定值時，發(fā)信號；再繼續(xù)降低時，啟動輔助油泵，并使停機。4 4，低真空保護(hù)，低真空保護(hù)：當(dāng)真空度低于一定值時，發(fā)信號；再繼續(xù)降低時，使停機。 此外，還有熱應(yīng)力保

43、護(hù)、振動保護(hù)、低汽壓保護(hù)、安全放火保護(hù)等。二，主要保護(hù)裝置 （一）自動關(guān)閉器：（一）自動關(guān)閉器： 1，結(jié)構(gòu)：見（圖7-55)。 2，工作原理：機組正常運行時，關(guān)閉器處于全開狀態(tài)。當(dāng)安全油泄油之際，關(guān)閉器活塞在彈簧力作用下快速右移，關(guān)閉主汽閥，使停機。（二）超速保護(hù)裝置（二）超速保護(hù)裝置 當(dāng)機組突然甩電負(fù)荷而調(diào)速系統(tǒng)因某種原因不能正常停機時，轉(zhuǎn)速迅速上升，因超速而引起巨大的離心力，使機組破壞。因此，汽輪機必需具備超速保護(hù)裝置。當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達(dá)到(1.101.12) 時，超速保護(hù)裝置動作，實現(xiàn)緊急停機。0n1，結(jié)構(gòu)：見（圖7-56、圖7-57、圖7-58）， 危急遮斷器，杠桿，油門。（危急遮斷器由撞擊

44、子、彈簧、調(diào)整螺母組成）。2，工作原理：撞擊子為一偏心重塊。 機組正常運行時，彈簧力大于重塊的離心力，撞擊子 不飛出； 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高，則重塊的離心力增大； 當(dāng)n (1.11.12)no時，重塊的離 心力大于彈簧力，撞擊子飛出，打擊危急保安器，通過杠桿使危急遮斷器錯油門動作，泄掉安全油，關(guān)閉主騎閥，實現(xiàn)緊急停機。3， 危急保安器動作轉(zhuǎn)速： 當(dāng)彈簧力等于離心力時，有 一般說來 ， =(1.101.12)307.(.30*)602(0010210mrkxnxknmr0n1n（三）軸向位移保護(hù)（三）軸向位移保護(hù) 1，軸向位移產(chǎn)生的原因： * 推力軸承熔化； * 啟、停、工況變動時，動靜部分膨脹不同，動靜

45、間隙減小。 2，脹差：動、靜部分膨脹之差，有正、負(fù)帳差。 3，軸向位移監(jiān)測裝置：有電動式、液壓式 4，工作原理： 電動式：利用軸向間隙改變引起磁場變化，從而 使電動勢、電容等改變。其信號經(jīng)放大后，指 示及報警，直到停機。 液壓式：利用軸向間隙改變引起泄油量變化，油壓變化。當(dāng)油壓一定值時，使滑閥動作，實現(xiàn)停機。（四）軸承油壓保護(hù)：潤滑油壓過低，軸承不能正常工作，軸瓦燒壞。（略）（五）低真空保護(hù)（略） （六）安全放火保護(hù)：（略）第七節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性一，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程一，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程1 1，靜態(tài)特性與動態(tài)特性，靜態(tài)特性與動態(tài)特性 * 靜態(tài)特性，是指汽輪機穩(wěn)定工況下的特性（n-N)，不涉

46、及兩個穩(wěn)定工況之間的過渡過程； * 動態(tài)特性，是研究調(diào)速系統(tǒng)從一個穩(wěn)定工況過渡到另一個穩(wěn)定工況的過渡過程。動態(tài)特性是指過渡過程中，機組的功率、轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥開度等參數(shù)隨時間的變化規(guī)律。 2 2，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程曲線，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程曲線 圖7-63 a，發(fā)電機突然甩全負(fù)荷的功率曲線，發(fā)電機突然甩全負(fù)荷的功率曲線，自時間 后， 功率 為零； 0tnP圖763b，剛甩負(fù)荷時，剛甩負(fù)荷時，轉(zhuǎn)速沒有突然升高。在 之后，由于遲緩的存在，調(diào)節(jié)閥仍 在進(jìn)汽，而發(fā)電機負(fù)荷為0。因此，這時候進(jìn)入的蒸汽全部用于汽輪機升速，轉(zhuǎn)速升 高，調(diào)速系統(tǒng)開始動作，調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加率減慢。當(dāng)調(diào)節(jié)閥關(guān)到空負(fù)荷位置時

47、，轉(zhuǎn)速升高到新的位置（空負(fù)荷轉(zhuǎn)速） = (1+) ； c，當(dāng)機組甩負(fù)荷時，當(dāng)機組甩負(fù)荷時，由于遲緩較大，動作較慢，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到n時，調(diào)節(jié)閥還未關(guān)小到空負(fù)荷位置，轉(zhuǎn)速要超過n。當(dāng)調(diào)節(jié)閥關(guān)到空負(fù)荷位置時，由于慣性的存在，轉(zhuǎn)速上升到峰值。其高出空負(fù)荷轉(zhuǎn)速的部分稱為動態(tài)超調(diào)量（n）。此時，調(diào)節(jié)閥要繼續(xù)關(guān)到空負(fù)荷以下位置時，轉(zhuǎn)子才停止加速。當(dāng)調(diào)節(jié)閥反方向開大到空負(fù)荷 位置時，轉(zhuǎn)速才慢慢地停留在空負(fù)荷轉(zhuǎn)速。0t0n n d，由于慣性的存在，由于慣性的存在，轉(zhuǎn)速不會一下子停留在空負(fù)荷轉(zhuǎn)速n，而會低于n；調(diào)節(jié)閥反而要高于mo。調(diào)速系統(tǒng)反復(fù)動作幾次，最后衰減到平衡位置轉(zhuǎn)速。 以上三種情況，當(dāng)機組甩負(fù)荷后，調(diào)速系

48、統(tǒng)最后可以使轉(zhuǎn)速過渡到空負(fù)荷轉(zhuǎn)速n。這種系統(tǒng)是穩(wěn)定系統(tǒng)。e，如果設(shè)計、檢修、調(diào)試不好，則會產(chǎn)生圖7-63e所示三種情況： * 曲線1，一直振蕩，不會衰減，不會穩(wěn)定。 * 曲線2，擺動越來越大，直到超過允許值。 * 曲線3，機組甩負(fù)荷后直到危急保安器動作轉(zhuǎn)速。 這三種系統(tǒng)都是不穩(wěn)定系統(tǒng)，不穩(wěn)定系統(tǒng)是不可以采用的。3，動態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)（1）穩(wěn)定性：運行機組受到干擾后離開平衡位置，經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用后，嫩過渡到新的平衡狀態(tài)；或者在擾動撤消后，能恢復(fù)到原來平衡位置，這樣的系統(tǒng)就是穩(wěn)定系統(tǒng)。如上述前三種情況。（2）超調(diào)量：在過渡過程中，轉(zhuǎn)速超過最后穩(wěn)定值的最大轉(zhuǎn)速偏差量稱為朝調(diào)量，即 一般要求汽輪機甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)

49、速升高不超過危急保安器動作轉(zhuǎn)速，而且有一定余量 3%左右；危急保安器動作轉(zhuǎn)速為(1.101.12)no，因此，最高轉(zhuǎn)速不超過(1.071.09)no。 所以， n (0.020.04)no（3）過渡時間：機組經(jīng)擾動之后，從原來的平衡狀態(tài)過渡到新的平衡狀態(tài)所需要的時間稱 為過渡時間。 過渡時間不能太長，一般在550秒。%)6.(.)1 (0maxnnn二，影響動態(tài)特性的主要因素（一）調(diào)節(jié)對象對動態(tài)特性的影響： 1，轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)，轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta-在額定功率時的蒸汽力矩(Mto)作用下，機組轉(zhuǎn)速由0上 升到額定轉(zhuǎn)速時所需要的時間，即 隨著機組容量增加，蒸汽力矩(Mto)增加，則轉(zhuǎn)子飛升時間

50、常數(shù)Ta降低。對于中小型機組，Ta = 1114 秒；高壓機組，Ta = 710 秒；中間再熱機組，Ta = 58 秒。機組越大，時間常數(shù)Ta越小，越容易超速。額定轉(zhuǎn)速時的角速度。額定蒸汽力矩；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量；其中，0,0,00,0.)317.(.)0(otttaMIMIMIT 2，中間容積時間常數(shù)，中間容積時間常數(shù)Tv-蒸汽在額定流量Go下，以多變過程充滿中間容積并達(dá)到密度為 所需要的時間稱為容積時間常數(shù)Tv，其值為： （7-32） 其中，Do-中間容積蒸汽參數(shù)為Po、 時，整個容積的充汽量； V-中間容積； -蒸汽密度； Go-額定進(jìn)汽量。 中間容積V越大，參數(shù)越高，則中間容積時間常數(shù)Tv越

51、大。G越大，中間儲汽越多，作功能力越強，使汽輪機轉(zhuǎn)速額外飛升越大。對于中間再熱機組來說，除了本色容積 之外，還有再熱器再熱蒸汽管道，容積很大。因此必需有中壓調(diào)節(jié)閥中壓調(diào)節(jié)閥。000000GvVGVGDTv0v0v0v圖7-64 1，速度變動率的影響，如圖7-64b所示： a，速度變動率越大，甩負(fù)荷后的機組轉(zhuǎn)速飛升（）越高，所以， 速度變動率不大于6%； b，速度變動率越小，超調(diào)量（n）越大，波動次數(shù)多，衰減慢，穩(wěn)定性差。所以 要求速度變動率不小于3%。般為0.040.05。 2，油動機時間常數(shù)Tm的影響：圖7-64a所示。 a，油動機時間常數(shù)Tm越大，最大轉(zhuǎn)速越高，過渡曲線擺動大，過渡時間長，

52、甩全負(fù)荷增大了超調(diào)量，調(diào)節(jié)品質(zhì)差。 b，油動機時間常數(shù)Tm太小，則要增加主油泵的功率，引起調(diào)速系統(tǒng)擺動。 3，遲緩率的影響：遲緩率對動態(tài)特性的影響是不利的。遲緩率越大，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉遲緩，轉(zhuǎn)速超調(diào)量大。第八節(jié)第八節(jié) 中間再熱汽輪機的調(diào)節(jié)中間再熱汽輪機的調(diào)節(jié)一，中間再熱汽輪機調(diào)節(jié)的特點一，中間再熱汽輪機調(diào)節(jié)的特點（一）中間容積的影響：（一）中間容積的影響： 中間再熱汽輪機有再熱器、再熱管道這一巨大的中間容積，機組甩負(fù)荷之后，即使高壓調(diào)節(jié)閥全關(guān)，但是，中間容積的儲汽足以使機組超速（4060) %。為了解決這一問題，需設(shè)置中壓調(diào)節(jié)閥。這樣一來，在機組甩負(fù)荷之后，同時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥，是機組停止運行。（

53、二）中間再熱機組的功率滯后： 1，功率滯后如圖7-67a所示。當(dāng)外界負(fù)荷增大，高壓調(diào)節(jié)閥馬上開大，高壓缸的功率 馬上增加。但由于中間容積大，要等中間容積內(nèi)汽壓上升之后，中、低缸的功率N2才會增加。即中、低缸 的功率有一滯后。通常，中、低缸的功率 占總功率的(2 / 3 3 / 4)。因此，降低了 機組一次調(diào)頻的能力。1N2N 2，動態(tài)過調(diào)： 為了解決中、低缸的功率滯后問題，要求高壓缸在動態(tài)過程的開始階段就有所過調(diào)（即高壓缸多開一些），暫時彌補中、低缸的功率滯后。等中間容積的儲汽參數(shù)穩(wěn)定之后，中、低缸的功率滯后消除，再將高壓調(diào)節(jié)閥過調(diào)逐漸消失。圖7-67b所示。圖7-67（三）機、爐互相配合問題

54、 汽輪機空載汽耗量遠(yuǎn)小于鍋爐最小蒸發(fā)量。另外還要 保證在熱器的冷卻，因此，必需有旁路系統(tǒng)。圖7-68 為200MW機組的三級旁路系統(tǒng)。其減溫減壓器是為了保證再熱器、冷凝器不超溫。為了保證鍋爐安全，旁路系統(tǒng)的容量一般要求為30%。（四）機、爐協(xié)調(diào)控制問題四）機、爐協(xié)調(diào)控制問題 對于單元制機組來說，當(dāng)汽輪機功率變化時，鍋爐的蒸發(fā)量也應(yīng)變化。但是，二者動態(tài)響應(yīng)時間相差很大（機為710秒、爐為100250秒）。因此，在設(shè)計汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，必需把二者作為一個整體來考慮。1，爐跟機方案；2，機跟爐方案；3，協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)方案二，動態(tài)校正器和微分器二，動態(tài)校正器和微分器（略）：第九節(jié)第九節(jié) 供熱汽輪機的調(diào)節(jié)供熱

55、汽輪機的調(diào)節(jié)一，背壓式汽輪機的調(diào)節(jié)（一）背壓式汽輪機的運行方式： 1，按電負(fù)荷運行，按電負(fù)荷運行：“以電定熱以電定熱”，這種運行方式，電負(fù)荷變，則進(jìn)汽量變，不能滿足供 熱要求。 2，按熱負(fù)荷運行：，按熱負(fù)荷運行：“以熱定電以熱定電”，這種運行方式，由調(diào)壓器控制排壓力，可滿足供熱壓力和流量要求。（二）背壓式汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理（二）背壓式汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理：（二）背壓式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理：（二）背壓式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理：1，主要部件：徑向泵，壓力變換器，調(diào)壓器，滑閥，油動機。 2，油路：P0、Pb、Px。3，工作原理：（按熱負(fù)荷運行）機組并網(wǎng)運行時，其轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)決定。當(dāng)

56、熱負(fù)荷增加，則Pb降低，調(diào)壓器活塞下移，Px下降，滑閥下移。高壓油進(jìn)入油動機上油室，下油室與排油相通，油動機活塞下移，調(diào)節(jié)閥開大，D增加，功率增加。（反饋作用）滑閥會中、平衡。當(dāng)熱負(fù)荷下降時，與之相反。 4，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線：背壓式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線如圖7-75所示。 5，壓力變動率： 其中，Pb-排汽壓力額定值。壓力變動率在10%20%左右。6，反調(diào)問題： （1）反調(diào)現(xiàn)象）反調(diào)現(xiàn)象：當(dāng)機組甩全負(fù)荷時，轉(zhuǎn)速迅速上升，這時候調(diào)節(jié)器動作，通過壓力變換器、滑閥和油動機動作，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。但關(guān)閉調(diào)節(jié)閥后，排汽壓力下降。這時候，調(diào)壓器動作，它將維持排汽壓力不變。結(jié)果，將使重新開啟調(diào)閥。這

57、就是“反調(diào)現(xiàn)象”。 （2）克服反調(diào)的辦法）克服反調(diào)的辦法：在壓力變換器上開設(shè)“T”型油口，以便在轉(zhuǎn)速迅速上升時，急劇減少脈動油壓的泄油量，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍然可以迅速關(guān)小調(diào)閥，維持機組空轉(zhuǎn)，保證機組安全。%100*%100*)(21minmaxminmaxminmaxbpppppppp圖7-76 一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖。（一）工作原理（一）工作原理 調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機能同時滿足熱、電兩負(fù)荷的要求。其調(diào)節(jié)系統(tǒng)有特殊要求。 1，當(dāng)電負(fù)荷減小，轉(zhuǎn)速上升，則P1上升，壓力變換器活塞上移， 使 、 油口減小，Px1、Px2上升，結(jié)果是高中調(diào)節(jié)閥門關(guān)小，電功率減少，而熱負(fù)荷不變。 2，當(dāng)熱負(fù)荷減少，供汽

58、壓力升高時，調(diào)壓器滑閥上移，關(guān)小 油口，Px1升高。結(jié)果是高調(diào)節(jié)閥門關(guān)??；同時開大 ，Px2下降，結(jié)果是中調(diào)節(jié)閥門開大，使熱負(fù)荷減少，而總電負(fù)荷不變。3，當(dāng)熱負(fù)荷增加時，調(diào)節(jié)過程相同而調(diào)節(jié)方向相反。4，當(dāng)機組甩電負(fù)荷時，在壓力變換器上開有“T”油口，能在 機組甩電負(fù)荷時急劇關(guān) 小 ,Q 。使Px1、Px2急劇上升。同時關(guān)閉高中調(diào)節(jié)閥，保證機組安全。（二）靜態(tài)自整條件（略）（三）動態(tài)自整條件（略）（二）靜態(tài)自整條件（略）（三）動態(tài)自整條件（略） 第十節(jié)汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）簡）簡介介 如上述所講，根據(jù)功能的不同，汽輪機有不同的型式，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也有不同的型式。而非

59、中間再熱汽輪機的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是最基本的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。中間再熱式汽輪機和供熱式汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能需要，在非中間再熱汽輪機的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了一些部件（環(huán)節(jié)）而成。 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個從低級到高級的發(fā)展過程。根據(jù)發(fā)展過程來分，可分為液壓液壓（機械液壓）調(diào)節(jié)系統(tǒng)、功率功率-頻率電液頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、數(shù)字電液數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 國產(chǎn)100MW及以下機組都是采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 國產(chǎn)200MW機配備有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功率-頻率電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二者可互相切換。 國產(chǎn)300MW、600MW大型汽輪機都普遍采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

60、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH（Digital Electro-Hydraulic Control System ）是當(dāng)前汽輪機調(diào)節(jié)技術(shù)的新發(fā)展，集中了兩大新成果：計算機計算機系統(tǒng)和高壓抗燃油高壓抗燃油系統(tǒng)。使得汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關(guān)部套尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)質(zhì)量大大提高。（一）（一）DEHDEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)美國美國西屋公司西屋公司DEH-3型的功能原理研制開發(fā)而成。 300MW汽輪機組的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖，主要由五大部分組成：1 1電子控制器電子控制器：主要包括：計算機、混合數(shù)模插件、接口和電源設(shè)