汽輪機第七章 2008

1、1第七章 汽輪機調(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。2 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 證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定

2、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系統(tǒng)（超速保護、軸向位移保護等）。33 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

3、數(shù)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（為什么？）；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.(.0fetMMM0etMM4 (1) 當(dāng)外界負荷減少時，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（什么叫汽輪機的自平衡能力?）。 (2) 當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)動作，減小進汽量，主力矩曲線由

4、1 變?yōu)?，與反力矩曲線2交于C點，機組轉(zhuǎn)速變?yōu)榻咏?。圖7-15二、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，機組能從滿負荷到空負荷范圍內(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)定工況安全地過渡到另一穩(wěn)定工況，而不發(fā)生較大的長期的負荷擺動； 3、為了保證機組穩(wěn)定運行，各種因素引起的負荷擺動應(yīng)在允許范圍內(nèi)； 4、當(dāng)機組突然甩全負荷時，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裝置動作轉(zhuǎn)速。6三、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)（一）簡單的汽輪機自動調(diào)速系統(tǒng)（圖7-2） 1、主要部件

5、：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)外界負荷N減少，機組轉(zhuǎn)速n升高，調(diào)速器調(diào)速器飛錘向外擴張，滑環(huán)滑環(huán)A上移，杠桿ABC以C點為支點帶動滑閥滑閥B點上移，高壓油Po通過滑閥油口進入油動機油動機上油室，油動機下油室與排油Pn相通，活塞活塞下移，關(guān)小調(diào)節(jié)閥5，減小進汽量，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)達到新的平衡狀態(tài)。 * 當(dāng)外界負荷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。78圖7-29（二）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線（圖7-3） 1、有差

6、調(diào)節(jié)：從圖7-2可知，杠桿C有不同位置，則A就有不同位置，而B點在任一平衡狀態(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 10（三）調(diào)速系統(tǒng)的組

7、成部分 ( 1）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)汽輪機的進汽量，改變機組功率。 另外，還有同步器等11 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：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

8、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：12 200MW汽輪機的油系統(tǒng)13作業(yè)：作業(yè)：1、敘述汽輪機液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要組成部分及其功能。2、簡述p321圖74所示液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理。14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。調(diào)速器系統(tǒng)有機械

9、液壓和電子液壓系統(tǒng)兩大類。一、機械式轉(zhuǎn)速感受元件（高速彈性調(diào)速器）一、機械式轉(zhuǎn)速感受元件（高速彈性調(diào)速器） 特點：沒有摩擦元件，靈敏度高，能在低轉(zhuǎn)速下開始工作，所以叫做全速調(diào)節(jié)，精度不高。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，但是它的出口油壓在轉(zhuǎn)速不變的條件下會出現(xiàn)波動，這主要是由于渦流，油中含有空氣及進口油壓不穩(wěn)定引起的。15國產(chǎn)汽輪機常常采用液壓式調(diào)速器。液壓式轉(zhuǎn)速感受元件例子：徑向泵（脈沖泵）特點 壓力流量特性曲線比較平坦，當(dāng)流量改變時，泵的出口壓力基本不變，這樣，可以認為壓力僅僅時轉(zhuǎn)速的函數(shù)。16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

10、。17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) 操縱汽輪機的調(diào)節(jié)閥需要很大的力量，而調(diào)速器位移產(chǎn)生的作用力是很小的。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)。18 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，

11、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7-1819（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 首先進入活塞左油室，形成一次油壓 ，再經(jīng)孔板 進入活塞右油室，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，

12、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。0p1p1a2p2a1y0y2211ApAp1y0y2p圖7-232p20 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)。 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。2122（三）靜、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)

13、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。xpxpxp2pxp23 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

14、)227.(.177常數(shù)關(guān)系可知，右邊因皆為線性，由圖xmZmxZxm24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。 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 25圖7-29單座閥： 圖7-30帶減壓閥的

15、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26（一）提板式傳動機構(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)。27一一、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線調(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

16、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系的第一象限，組成四象限圖。圖7-36圖7-3728二，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荷減到零負荷時，其轉(zhuǎn)速 的改變量n與額定轉(zhuǎn)速no（或者最高與最低轉(zhuǎn)速的平均值）之 比的百分數(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

17、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7-3929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，自動增減負荷，以適應(yīng)外界負荷變動的要求。這種由調(diào)速系統(tǒng)隨電網(wǎng)周波變化，自動控制機組負荷增減，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7-4030： 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，

18、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?。凰俣茸儎勇市〉臋C組，功率變化大。122N1N)267.(./.).(.2.11221222011102202max022max21101max011max1NNNNnnNNnnNnNnnNnNnNnNnNnnNnNnNn則有：，：對于機；，：對于機31（1）對于承擔(dān)基本負荷的機組，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)尖峰負荷的機組，希望增強對負荷的適應(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荷時，其超速保護裝置不動作，對速度變動

19、率有一定的要求： 從靜態(tài)曲線上來看，機組功率由滿負荷變?yōu)榱阖摵蓵r，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，機組功率由滿負荷變?yōu)榱阖摵蓵r，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。32 ： 如下圖，當(dāng)外界負荷下降而轉(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)

20、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。33圖74234 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、機組最大負荷擺動機組最大負荷擺動 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

21、可能發(fā)生的最大負荷擺動為P。1n2n0n%100*012nnn NNnnNN00355、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汽量），使機組的轉(zhuǎn)速不變（

22、 ），如圖7-43所示。2n1n1n2N1N圖7-4336 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)各機組的負荷，使之按給定負荷運行，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 、 ?？梢杂猛狡髟黾覰給1 號機，而使二號機減少N，而使總的功率不變，轉(zhuǎn)速（頻率）不變。3、機組啟動時，可以用同步器改變進汽量以增加轉(zhuǎn)速，使之從0轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速 -同步。2N1N0n圖7-4437（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，

23、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）。38（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 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）。0nxpna39（四）同步器的工作范圍： 為了滿足在額定參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速下機組能從滿負荷到0負荷穩(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

24、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，能使機組減負荷到零。如圖7-49所示。40五、靜態(tài)特性曲線的合理形狀1、帶不同負荷的機組對速度變動率的要求： a、帶基本負荷的機組，要求負荷穩(wěn)定，則速度變動率大一些好； b、帶尖峰負荷的機組，要求負荷適應(yīng)性好，速度變動率小一些。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

25、不小于3%。413、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7-5042作業(yè)：作業(yè)：1、解釋專業(yè)名詞：調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性、速度變動率、遲緩率、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。2、敘說同步器的作用。3、畫出調(diào)速系統(tǒng)四象限圖，并說明各部分的意義。4、帶不同負荷的機組對速度變動率有何要求？5、畫出合理的

26、調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線，并說明為什么。43一一、汽輪機保護系統(tǒng)汽輪機保護系統(tǒng) 汽輪機保護系統(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，保護裝置動作，是機組減負荷或者停止運行。1 1、超速保護超速保護：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軸向位移和脹差保護：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、低油壓保護低油壓保護：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、低真空保護低真空保護：當(dāng)真空度低于一定值時，發(fā)信號；再繼

27、續(xù)降低時，使停機。 此外，還有熱應(yīng)力保護、振動保護、低汽壓保護、安全防火保護等。44二、主要保護裝置 （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）超速保護裝置（二）超速保護裝置 當(dāng)機組突然甩電負荷而調(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裝置。當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達到(1.101.12) 時，超速保護裝置動作，實現(xiàn)緊急停機。0n451、結(jié)構(gòu)：見（圖7-56、圖7-57、圖7-58）

28、， 危急遮斷器，杠桿，油門。（危急遮斷器由撞擊子、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)閉主汽閥，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(0010210mrkxnxknmr0n1n46（三）軸向位移保護（三）軸向位移保護 1、軸向位移產(chǎn)生的原因： * 推力軸承熔化

29、； * 啟、停、工況變動時，動靜部分膨脹不同，動靜間隙減小。 2、脹差：動、靜部分膨脹之差，有正、負帳差。 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：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（略） （六）安全防火保護：（略）47第七節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性一一、調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程調(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

30、態(tài)特性，是指汽輪機穩(wěn)定工況下的特性（n-N)，不涉及兩個穩(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)電機突然甩全負荷的功率曲線、發(fā)電機突然甩全負荷的功率曲線，自時間 后， 功率 為零； 0tnP48圖76349b、剛甩負荷時、剛甩負荷時，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 在進汽，而發(fā)電機負荷為0。因此，這時候進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)

31、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)到空負荷位置時，轉(zhuǎn)速升高到新的位置（空負荷轉(zhuǎn)速） = (1+) ； c、當(dāng)機組甩負荷時、當(dāng)機組甩負荷時，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)小到空負荷位置，轉(zhuǎn)速要超過n。當(dāng)調(diào)節(jié)閥關(guān)到空負荷位置時，由于慣性的存在，轉(zhuǎn)速上升到峰值。其高出空負荷轉(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荷 位置時，轉(zhuǎn)速才慢慢地停留在空負荷轉(zhuǎn)速。0t0n n50 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

32、后衰減到平衡位置轉(zhuǎn)速。 以上三種情況，當(dāng)機組甩負荷后，調(diào)速系統(tǒng)最后可以使轉(zhuǎn)速過渡到空負荷轉(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。51523、動態(tài)穩(wěn)定指標（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，能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

33、最后穩(wěn)定值的最大轉(zhuǎn)速偏差量稱為超調(diào)量，即 一般要求汽輪機甩負荷后的轉(zhuǎn)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 (0maxnnn53二，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

34、需要的時間。隨著機組容量增加，蒸汽力矩(Mto)增加，則轉(zhuǎn)子飛升時間常數(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。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到一定密度為所需要的時間稱為容積時間常數(shù)Tv。中間容積V越大，參數(shù)越高，則中間容積時間常數(shù)Tv越大。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，除了本身容積 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。54 1、

35、速度變動率的影響： a、速度變動率越大，甩負荷后的機組轉(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。552、油動機時間常數(shù)Tm的影響： 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，甩全負荷增大了超調(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。56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)一一、中間再熱

36、汽輪機調(diào)節(jié)的特點中間再熱汽輪機調(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，在機組甩負荷之后，同時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥，是機組停止運行。（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

37、 3 / 4)。因此，降低了 機組一次調(diào)頻的能力。1N2N57 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7-6758（三）機、爐互相配合問題 汽輪機空載汽耗量遠小于鍋爐最小蒸發(fā)量。另外還要保證再熱器的冷卻，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 對于單元

38、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）：59思考與作業(yè)題：1、汽輪機主要保護系統(tǒng)有哪些？并敘述各自功能。2、敘述調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的主要指標。3、影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素有哪些？4、敘述中間再熱汽輪機中、低缸功率滯后的原因及其解決辦法。60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）簡介）簡介 如上述所講，根據(jù)功能的不同，汽輪機有不同

39、的型式，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)也有不同的型式。而非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。61 DEH-汽輪機數(shù)字電液數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構(gòu)部分組成。是汽輪發(fā)電機的專用控制系統(tǒng)，是控制汽輪機啟動、停機及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，是電廠實現(xiàn)機組協(xié)調(diào)控制、遠方自動調(diào)度等功能必不可少的控制設(shè)備。DEH在電廠的熱工自動化系統(tǒng)中有著十分重要的地位。 DEH的安全可靠直接影響到整個電廠的可靠運行DEH的的 功能主要有：功能主要有：1.轉(zhuǎn)速控制2.負荷-

40、頻率控制3.閥門管理4.超速保護及試驗5.汽輪機自啟動ATC機組跳閘保安系統(tǒng)機組跳閘保安系統(tǒng) 1.安全油系統(tǒng)2.調(diào)節(jié)油系統(tǒng) 62 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63數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)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)

41、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：計算機技術(shù)計算機技術(shù)和高壓高壓抗燃油技術(shù)（傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)）抗燃油技術(shù)（傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)）。它采用計算機以數(shù)字的方式對一次信號進行采集和處理，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略輸出控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實施控制。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。64 1 DEH系統(tǒng)與液調(diào)系統(tǒng)的比較 1.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 液調(diào)系統(tǒng)比較常見的有徑向離心泵液壓調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)和高速彈性調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)等幾種，它們的調(diào)節(jié)原理基本相同

42、，都是通過連在汽輪機主軸上的一個機械部件來感應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速的變化情況，并將這種變化轉(zhuǎn)換為一次油壓，一次油壓再通過機械的放大機構(gòu)被轉(zhuǎn)換放大為二次油壓，最終通過錯油門來控制調(diào)節(jié)閥油動機的開度，油動機再通過杠桿或凸輪傳動機構(gòu)啟閉相應(yīng)的調(diào)門。在油動機動作的同時，其開度反饋機構(gòu)（杠桿彈簧機械反饋系統(tǒng)或油口反饋系統(tǒng)）將油動機的開度反饋至放大機構(gòu)，從而形成對轉(zhuǎn)速或負荷的閉環(huán)控制。而機組轉(zhuǎn)速或負荷的設(shè)定則是通過操作同步器實現(xiàn)的。 65 數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制原理與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，但它完全取消了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的機械式轉(zhuǎn)速感應(yīng)裝置、放大機構(gòu)和閥位反饋機構(gòu)，取而代之的是轉(zhuǎn)速探頭、微控制器、LVDT等電子元件或系統(tǒng)。轉(zhuǎn)

43、速探頭將檢測到的汽輪機轉(zhuǎn)速以交流電壓信號的形式輸入轉(zhuǎn)速測量卡，并在轉(zhuǎn)速測量卡內(nèi)通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，同樣LVDT測得的閥門開度信號也被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，這兩個信號被同時輸入數(shù)字式計算機進行運算處理，得到調(diào)門開度指令，該指令經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量后被送至電液轉(zhuǎn)換器去控制油動機的開度，每個閥門均由各自獨立的電液轉(zhuǎn)換器控制。機組轉(zhuǎn)速或負荷的設(shè)定通過系統(tǒng)接口計算機或備用硬操盤進行，除了能完成轉(zhuǎn)速和負荷的手動控制，還能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負荷的完全自動控制。661.2 系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性 穩(wěn)定性、超調(diào)量、過渡時間、速度變動率、遲緩率、靜態(tài)特性曲線（四方圖）等參數(shù)或曲線系列是衡量汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動、靜態(tài)

44、特性的主要指標，由于其結(jié)構(gòu)上的局限性，液調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)速度較低，機械間隙引起的遲緩率大，靜態(tài)特性固定，無法根據(jù)需要而任意變動。而數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有很大的不同，系統(tǒng)部分動、靜態(tài)特性與液調(diào)系統(tǒng)有一定的差別，特別是其靜態(tài)特性基本上是由系統(tǒng)軟件的內(nèi)部設(shè)定值決定的，甚至還可以方便地進行改動，幾乎可完全滿足用戶的需要，系統(tǒng)的動態(tài)特性則由于系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)的計算機化而比液調(diào)系統(tǒng)有了很大程度的改善。67 2 DEH系統(tǒng)的主要功能 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于引入了計算機作為控制核心，其功能有了巨大的擴展，很多液調(diào)系統(tǒng)難于實現(xiàn)，甚至根本無法實現(xiàn)的功能均能在DEH系統(tǒng)中方便地實現(xiàn)。計算機

45、系統(tǒng)的開放性和優(yōu)異的可擴充性則使DEH系統(tǒng)可以滿足控制技術(shù)進一步發(fā)展的需要。數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能包括： （1）轉(zhuǎn)速控制這是DEH最基本，也是最重要的功能。通過改變設(shè)定值（手動或自動）可使機組啟動、升速，或維持在某一固定轉(zhuǎn)速，目前的DEH系統(tǒng)一般都能達到01的轉(zhuǎn)速控制精度，明顯優(yōu)于液調(diào)系統(tǒng)。 此外，通過DEH的人機界面還可方便地對機組的升速率進行設(shè)置，而在機組過臨界時則能按預(yù)先設(shè)好的升速率自動高速沖過臨界轉(zhuǎn)速。而且，由于系統(tǒng)控制精度較高，目前的DEH系統(tǒng)在最大升速率下機組轉(zhuǎn)速控制的超調(diào)量一般都小于015。與液調(diào)系統(tǒng)相比，這將大大減輕汽機操作人員的勞動強度，提高機組運行的穩(wěn)定性。 68（2）

46、自動同期 當(dāng)機組升速至額定轉(zhuǎn)速時，汽輪機控制系統(tǒng)具有與自動同期裝置的接口功能。能根據(jù)自動同期裝置的指令完成汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速匹配以確保發(fā)電機自動并網(wǎng)，并使機組帶上初負荷，而液調(diào)機組一般無法實現(xiàn)此項功能。 （3）超速保護控制 這也是DEH系統(tǒng)所特有的功能。超速保護控制（OPC）回路隨時監(jiān)測機組轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)速達到程序設(shè)定值（如103額定轉(zhuǎn)速）時，OPC電磁閥動作，關(guān)閉高中壓調(diào)節(jié)汽門，待轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時重新開啟這些閥門，維持額定轉(zhuǎn)速，這可以有效抑制機組在甩負荷等暫態(tài)工況下的轉(zhuǎn)速飛升。 （4）負荷控制 負荷控制是DEH系統(tǒng)的基本功能之一。在機組帶負荷運行的情況下，系統(tǒng)能按給定的負荷指令和變負荷率自動

47、改變負荷調(diào)節(jié)的給定值，從而改變機組負荷。 69（5）壓力控制 在定壓運行方式，DEH通過壓力控制器將主汽壓力自動維持在設(shè)定值，而液調(diào)機組則無法實現(xiàn)此項功能。 （6）閥門管理 DEH系統(tǒng)中各汽閥的控制是獨立的，每個閥門都由各自獨立的油動機和伺服系統(tǒng)驅(qū)動，閥門的特性曲線和控制策略則由軟件決定，因此可以方便地實現(xiàn)汽機全周進汽部分進汽方式間的無擾切換，而液調(diào)機組汽閥的線性化是通過機械凸輪實現(xiàn)的，存在著精度差、易卡澀、維護難等缺點，而且只支持單一的進汽方式。這也是需要對液調(diào)機組進行DEH改造的重要原因之一。 （7）閥門在線試驗 在閥門管理功能的支持下，可方便地對各汽閥進行全行程在線活動試驗，并保證機組負

48、荷在試驗過程中不發(fā)生大的波動，這也是液調(diào)機組無法實現(xiàn)的功能。70（8）汽輪機自啟動 當(dāng)控制系統(tǒng)置于汽輪機自啟動運行方式時，運行人員只須按一個啟動鍵，機組即可自動啟動、升速至額定轉(zhuǎn)速，甚至并網(wǎng)、帶負荷，在此過程中，目標轉(zhuǎn)速、升速率、過臨界轉(zhuǎn)速的升速率的給定、暖機過程控制以及閥切換等均由程序中預(yù)設(shè)的汽輪機自啟動曲線給出。 汽輪機自啟動功能的實現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的液調(diào)系統(tǒng)而言，使汽輪機控制的自動化程度有了質(zhì)的飛躍。 （9）超速跳閘保護（OPT） 當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達到超速遮斷保護動作值時，控制系統(tǒng)立即發(fā)出停機指令，迅速關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門，使機組跳閘。由于DEH的電超速保護回路通常都為三冗余配置，具有很高的可靠性

49、，而且其結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，較之傳統(tǒng)的機械超速系統(tǒng)更具優(yōu)越性，有些進口機組甚至已完全取消了機械超速裝置。71（10）與其它系統(tǒng)的接口 現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠已普遍采用分散控制系統(tǒng)（DCS）對整個電廠進行監(jiān)控，在液調(diào)系統(tǒng)中DCS只能實現(xiàn)對機組運行參數(shù)的監(jiān)視，而無法對機組進行控制，但當(dāng)機組配備了DEH系統(tǒng)后，DCS即可通過DEH提供的接口對機組進行完全的控制，這也為機組實現(xiàn)遠程AGC控制奠定了基礎(chǔ)。 （11）參數(shù)監(jiān)視 DEH系統(tǒng)的CRT能顯示機組運行狀態(tài)等重要參數(shù)，并為運行人員提供操作指導(dǎo)。通常系統(tǒng)還具有定時打印和事故追憶功能。723 液調(diào)系統(tǒng)進行DEH改造的必要性和可行性 3.1 必要性 汽輪發(fā)電機

50、組的控制要求具有較高的精度和可靠性，傳統(tǒng)的純液調(diào)或電液控制系統(tǒng)，不但系統(tǒng)復(fù)雜，控制精度差，無法實現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制和AGC遠程調(diào)度，而且系統(tǒng)故障率也高，更不能滿足機組控制高度自動化的要求。 目前國內(nèi)的大部分液調(diào)機組都是90年代以前生產(chǎn)的，限于當(dāng)時的計算機技術(shù)發(fā)展水平，DEH控制系統(tǒng)尚處在研發(fā)階段，技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)也不夠穩(wěn)定，因此當(dāng)時的機組絕大部分都采用液調(diào)系統(tǒng)；而在80年代以前，DEH技術(shù)尚未被應(yīng)用到汽輪機控制領(lǐng)域，幾乎所有的機組均采用液調(diào)。這批機組一度曾是國內(nèi)電力系統(tǒng)的主力機組，數(shù)量可觀，如能對這些機組進行DEH改造，必將大幅提高我國電力系統(tǒng)的自動化水平，并能在很大程度上提高機組的可靠性、經(jīng)

51、濟性，降低煤耗。隨著數(shù)字電液控制技術(shù)的進一步完善，傳統(tǒng)的液調(diào)控制系統(tǒng)必將逐漸被DEH控制系統(tǒng)所取代。733.2 可行性 近年來計算機技術(shù)迅速發(fā)展，微型計算機的性能，特別是穩(wěn)定性和可靠性得到了很大的提高，制造成本也大幅度下降，因而被大量運用于工業(yè)控制。絕大部分90年代以后投產(chǎn)的大型火電機組均已采用DEH控制系統(tǒng)，這些機組自動化程度高，功能強大，操作性能優(yōu)異，受到了用戶的普遍好評。 隨著國產(chǎn)DEH系統(tǒng)的成功開發(fā)和大規(guī)模推廣使用，越來越多的工程技術(shù)人員開始接觸，并逐漸熟悉了DEH控制系統(tǒng)，這給液調(diào)機組的DEH改造創(chuàng)造了必要的技術(shù)條件。而就液調(diào)機組本身的結(jié)構(gòu)特點而言，對其進行DEH改造無需對汽輪機本體

52、進行大的變動，只需將原有的配汽機構(gòu)和低壓油動機改為各汽閥單獨驅(qū)動的高壓油動機即可，機組轉(zhuǎn)速信號的測取也只需加裝一套電磁轉(zhuǎn)速探頭和測速齒輪。由于常規(guī)的液調(diào)機組通常采用低壓透平油作為工質(zhì)，而DEH系統(tǒng)一般都采用高壓抗燃油作工質(zhì)，因此在對液調(diào)機組進行DEH改造時通常需要加裝一套高壓抗燃油模塊，該模塊的制造技術(shù)已經(jīng)十分成熟，國內(nèi)有很多廠商均可提供全系列的產(chǎn)品。745 國產(chǎn)DEH系統(tǒng)在液調(diào)機組改造中的應(yīng)用情況 到目前為止，國內(nèi)用于老機組改造的DEH系統(tǒng)絕大部分為國產(chǎn)設(shè)備，只用很少一部分機組采用進口的控制系統(tǒng)，其原因有五：其一，隨著國內(nèi)制造廠家技術(shù)水平的提高，國產(chǎn)DEH系統(tǒng)的性能已有了很大的提高，部分產(chǎn)品

53、甚至已接近世界先進水平，而且國產(chǎn)系統(tǒng)價格便宜，特別是備品備件，遠低于進口設(shè)備，性價比高；其二，大部分國產(chǎn)DEH控制系統(tǒng)采用了標準的開放式控制軟件，透明度高，用戶可以深入了解系統(tǒng)的控制機理，方便地對系統(tǒng)組態(tài)軟件進行修改，而絕大部分進口DEH系統(tǒng)均采用非標專用軟件，組態(tài)軟件對用戶不開放，控制邏輯的修改十分不便，即使是很小的改動，必須由國外制造廠技術(shù)人員來現(xiàn)場處理；其三，國產(chǎn)DEH系統(tǒng)基本上都采用全中文操作界以自動進行主汽門或調(diào)門的嚴密性試驗，并自動給出試驗結(jié)果，進口的系統(tǒng)很少有這種設(shè)計，在做類似的常規(guī)性試驗時得強制或短接信號，不但麻煩，而且危險，試驗結(jié)果也需手工記錄（計算），十分不便。此外，部分國

54、產(chǎn)系統(tǒng)在歷史數(shù)據(jù)記錄、實時數(shù)據(jù)曲線、報表打印等數(shù)據(jù)功能的實現(xiàn)上要遠遠強于大部分進口系統(tǒng)。 75雖然與數(shù)年前相比，如今國產(chǎn)的DEH系統(tǒng)已有了長足的進步，但限于設(shè)計、制造工藝水平、生產(chǎn)成本等因素的制約，國產(chǎn)系統(tǒng)仍存在著一些不盡人意的地方，如卡件穩(wěn)定性和可靠性較差，操作界面的設(shè)計和安排不科學(xué)，控制器和AST電磁閥的配置很少采用三冗余設(shè)計，甩負荷后轉(zhuǎn)速飛升的抑制能力與先進水平還存在一定差距。6 結(jié)束語 現(xiàn)代汽輪機控制正朝著系統(tǒng)集散化、數(shù)字化、智能化，功能模塊化、完善化，技術(shù)現(xiàn)代化，顯示形象化，操作簡便化的方向發(fā)展，原有的機械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)不但技術(shù)落后，設(shè)備復(fù)雜，且經(jīng)常處于不穩(wěn)定運行狀態(tài)，易卡澀、易晃動

55、，更無法接受電網(wǎng)調(diào)度信號，實現(xiàn)AGC控制，因此有必要對現(xiàn)有液調(diào)系統(tǒng)進行DEH改造。同時，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展、電子設(shè)備制造成本的迅速降低，及DEH系統(tǒng)的國產(chǎn)化為液調(diào)系統(tǒng)進行DEH改造創(chuàng)造了良好的條件。76（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)備等。集中布置在6 個控制柜內(nèi)。 其作用是用于給定、接受反饋信號、邏輯運算和發(fā)出控制指令等。2 2

56、操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：主要設(shè)置有：操作臺盤、圖象站的顯示器和打印機等。其作用是為運行人員提供運行信息、監(jiān)督、人機對話和操作等服務(wù)。773 3油系統(tǒng)油系統(tǒng)：汽輪機調(diào)節(jié)用油調(diào)節(jié)用油與潤滑油潤滑油分開。高壓油（EH油系統(tǒng)油系統(tǒng)）采用三芳基磷酸脂抗燃油，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制與動力用油。 EH油系統(tǒng)作用：油系統(tǒng)作用： EH油系統(tǒng)接受調(diào)節(jié)器和或操作盤來的指令，對機組進行控制。 潤滑油系統(tǒng)作用潤滑油系統(tǒng)作用：是為軸承潤滑油系統(tǒng)提供汽輪機油。4執(zhí)行機構(gòu)（油動機）執(zhí)行機構(gòu)（油動機）： 主要由、組成。其作用是帶動高壓主汽閥、高壓調(diào)節(jié)閥和帶動中壓主汽閥、中壓調(diào)節(jié)閥。5保護系統(tǒng)保護系統(tǒng)：設(shè)有。其作用是其中兩個用于機組超速

57、（103%）時關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)閥。其余用于機組嚴重超速（110%）、軸承油壓低、EH油壓低、推力軸承磨損過大、凝汽器真空度低等情況下進行危急遮斷和手動停機之用。 此外，還有些，如：用于測量機組轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)汽室壓力、發(fā)電機功率、主汽壓力等；汽輪機自動程序控制（ATC）所須的測量值。78（二）（二）DEHDEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能 總體來說，DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)有，其功能形式為：1汽輪機自動程序控制（汽輪機自動程序控制（ATC）功能）功能 DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機自動程序控制（ATC），是通過狀態(tài)監(jiān)測、計算轉(zhuǎn)子應(yīng)力，并在機組應(yīng)力許可范圍內(nèi)，優(yōu)化啟動程序，用最大的速率、最短的時間來實現(xiàn)機組啟動過程的全

58、部自動化。 ATC允許機組有冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動兩種方式。冷態(tài)啟動包括盤車、升速、并網(wǎng)和帶負荷。其各種啟動操作、閥門切換等全過程均由計算機自動控制完成。在機組正常運行過程中，還可以實現(xiàn)ATC監(jiān)督。 792 2汽輪機的負荷自動調(diào)節(jié)功能汽輪機的負荷自動調(diào)節(jié)功能 汽輪機的負荷自動調(diào)節(jié)有情況： 冷態(tài)啟動時，機組并網(wǎng)帶初負荷（5%額定負荷）后，負荷由高壓調(diào)節(jié)閥控制； 熱態(tài)啟動時，機組負荷未達到35%額定負荷以前，負荷由高、中壓調(diào)節(jié)閥控制，以后， 中調(diào)閥全開，負荷只由高壓調(diào)節(jié)閥控制。 (1)具有操作員自動、遠方控制操作員自動、遠方控制和電廠計算器控制電廠計算器控制方式，以及它們分別與ATC組成的聯(lián)合控制方式； (2)具有自動控制（A和B機雙機容錯）、一級手動和二級手動冗余控制方式； (3)可采用串級或單級PI控制方式。當(dāng)負荷大于10%以后，可由運行人員選擇是否采用調(diào)節(jié)級汽室壓力和發(fā)電機功率反饋回路，這也就是決定采用何種PI控制方式；80 (4)可采用定壓運行或滑壓運行。當(dāng)采用定壓運行時，系統(tǒng)有閥門管