汽轮机调速培训课件

1、汽轮机调速系统，周宝明主，东北电网有限公司大连教育中心，汽轮机调速系统的教育课程，第一章调整系统的特性，第二章中间再热式汽轮机的调整，第三章汽轮机保护装置，第四章汽轮机供油系统和主要设备，第一章调整系统的基本概念， 第一节调节系统的任务和组成，汽轮机调节系统的任务给用户供应足够的电力，立即调节汽轮机的电力以满足外部需求。 通过始终将2涡轮的转速保持在额定范围内，将发电频率维持在额定程度。 如果I(dw/dt)=Me- Mel用的电负载减少，则反动扭矩Mel相应地减少，如果应该将有源扭矩Me保持恒定，则Me- Mel大于零，(dw/dt )大于零，即转子的角加速度增加。 不然的话。 由此，汽轮机

2、的转速的变化取决于输入输出功率的平衡，可以使转速稳定，否则转速会变化。 汽轮机调节系统的功能是感测转速的变化，控制蒸汽阀，重新调整输入和输出之间的平衡，使转速保持在规定范围内。 二、汽轮机调节系统的构成(一)直接调节(二)间接调节、负荷变化、调节对象、转速变化、探测装置、传动装置、执行装置第二节国产典型的复式汽轮机调节系统1、具有旋转阻尼器调速器的液压调节系统2、具有高速弹簧片调速器的液压调节系统具有径向钻调速泵的液压调节系统4、复式汽轮机调节系统的特征、第三节汽轮机调节系统的静态特性整体的输入量是汽轮机的转速n，输出量是汽轮机的功率p，静态下的对应关系是调节系统的静态特性，其关系曲线是调节系

3、统调节系统的静态特性，汽轮机调节系统的静态特性曲线可以近似视为直线，而调节系统的静态特性曲线不能直接求，调节系统的静态特性曲线一般用试验方法求。 即，从四象限图间接求出调节系统的静态特性曲线。 四象限图的曲线图：n，p，x (或者p1 )，m，2，速度变动率和慢率(1)速度变动率，n，p，nmax，nmin，速度变动率是调节系统质量的重要指标，是汽轮机的负荷变化引起的转速变化的(二)慢率为，n，慢率对汽轮机的正常运转非常不利，汽轮机从负荷变化到调节阀工作的时间变长，汽轮机无法立即应对外部负荷的变化。 如果延迟率过大，汽轮机突然切断负荷后，转速过度上升，引起超速保护装置的动作，孤立运转的机组发生

4、大的负荷摆动，并联运转的机组发生大的负荷漂移。 因此，延迟率是调整系统质量的另一重要指标。 三、速度变动率和延迟率对并联运行单元的影响(一)速度变动率对并联运行单元的负荷分配的影响频率调制：外部负荷变化时，电网的频率变化，电网的各单元自动以静态特性负担一定的负荷变化，电网的频率减少。、n、p1、p2，结论：并联运行单元在外部负载变化时，速度变动率越大，单元的额定功率越小，分配给该单元的变化负载量越小，相反越大。 因此，基本的受负载单元应该增大速度变动率，减小电网频率变化时的负载变化，减少参加调频作用。 具有峰值负载的频率调制单元必须减小速度变动率。 第四节同步、第一、同步的作用和原理应当指出，

5、调频不能使电网频率保持恒定，只能缓和电网频率变化的程度。此时，增减同步单元的功率以恢复电网的频率的过程被称为二次频率调制。 只有经过二次调频，才能准确地使电网的频率保持恒定。 显然，一次频率调制的存在大大减轻了二次频率调制的负担。 二、同步的类型1 .改变弹簧的初始力的同步是改变弹簧的初始力的同步2 .改变杆支点位置的同步是改变杆支点位置的同步，第五节的调节系统的动态特性和对调节系统的要求，一、调节系统的动态特性的概要(一)调节系统的稳定性1 . 2 .慢率的慢率越小，调节系统的反映越快，有干扰时，系统很快就稳定，即稳定性好。 相反稳定性差。 3 .涡轮转子的飞行时间常数转子的飞行时间常数可以

6、理解为转子受到额定蒸汽扭矩的作用，转子从静止上升到额定转速所需的时间。 显然，转子的飞升时间常数越小，越容易上升，控制变得困难。 系统的稳定性越差，反而越好。 4 .油动机时间常数油动机时间常数的物理意义是，阀柱口为最大开度时，油动机从全开到全闭所需要的时间。 这段时间的长度决定了油动机的动作速度。 很明显，油动机的时间常数越小，油动机的动作越快，调节系统的稳定性也很好，相反，稳定性很差。 5 .容积时间常数涡轮有害容积，调节阀开度变化后，通过涡轮的蒸汽流量不能立即变成数值，这种现象不利于调节过程。 这种不利的程度可以用容积时间常数来反映。 第二章中间再热式汽轮机的调节，第一节中间再热式汽轮机

7、的调节特征1，冷凝式汽轮机的调节系统特征(1)用高压调节蒸汽阀的动态过调节方法来补偿中、低压汽缸的输出延迟。 (2)设置中压调速阀，减少脱水负荷时的中间再热容积中因蒸汽引起的过速。 (3)为了解决负载机的炉特性不匹配，设置旁路系统。 2 .汽轮机调节系统的特征当电热的两个负载分别变化时，调节一个负载，以避免影响另一个负载，调节系统应满足若干自主条件：第一静态自主条件电负载不变化时的自主条件第二静态自主条件：热如图7-3所示，第二节的典型的调节系统，另一方面，上海涡轮工厂生产的N300涡轮调节系统在运转时，从与转子前端连接的旋转阻尼器输出的一次油压P1信号被发送到放大器，对一次油压的变化进行放大

8、，形成二次油压P2，形成低油压传感器用从负载限制器输出的油压Px和低油压选择器进行低值的比较，比较后的低油压信号PA被放大1:1流量放大器流量，输出控制油压PA，为了通过磁力切断加速器操作高压调节阀的开度，控制8个油动机。 中压调整阀的控制是，主阀油动机控制油压PK和高压油动机控制油压Pa用低油压选择器b进行低值比较，比较后的低值油压信号PB以1:1流量放大器流量放大，得到控制油压PB，经由磁力切断油门控制4个中压油动机，操作中压调整阀的开度冷启动时，主阀启动，高压调节阀的控制油压高，所以高压调节阀全开，中压调节阀与主阀调节。 主蒸汽阀切换到调节蒸汽阀控制的话，主蒸汽阀的油压上升，主蒸汽阀全开

9、，高压调节蒸汽阀控制机组，机组负荷达到30%的额定负荷后，中压调节蒸汽阀全开时，不进行节流调节，经济性提高。中压主阀由安全油控制，安全油建立后，中压主阀会全开，所以中压主阀只能全开或全闭，不参与调节。 二、哈尔滨涡轮工厂生产的N600型涡轮调节保安系统按设计，600MW机组正常运行时，以电气调节系统为主要工作，液压调节系统处于备用状态。 电气调整系统故障时，可以自动切换到液压调整系统的控制运行。 为了在切换时不产生电力紊乱地施加冲击，要求液压调整系统始终追随电气调整系统。 因此，在中间错误加速器上设置模拟端口c，设计为切换错误加速器。 在液压调整系统的状态与电气调整系统的状态不一致的情况下，跟

10、踪错误的油门的电接点，使同步的电动机接通并旋转，使液压调整系统的状态变化，使之与电气调整系统的状态一致。 为了保证汽轮机甩过全负荷时的动态超速保持在允许值以下，系统已设计了超速限制错误的油门。 第三节电力-频率电液调节一、电力-频率电液调节的提案液压式调节系统是调速器感测转速(频率)的变化，通过调节系统调节蒸汽阀的开度，是单冲量的转速调节或频率调节。 随着机组电力的增加，随着机组制和再热机组的采用，这种单冲量调节不能满足电网的要求，给汽轮机调节提出了几个问题。 (1)再热涡轮采用机组制后，机组负荷的变化较大时，涡轮的进气压力也发生变化(直流炉更显着)，在蒸汽阀开度相同的条件下，蒸汽流量发生变化

11、，加上蒸汽压力的变化引起的蒸汽功的变化，蒸汽阀开度和电力的比例关系发生了很大变化这种一定比例关系是单冲击频率调节的重要前提，只要满足这一前提，在一定转速变化下就有一定的功率变化，可以适应外部负载变化的要求。 否则，会引起转速(频率)的进一步变化、延迟调整的过渡过程，引起电网的频率和调整系统的不稳定，(2)由于再热汽轮机存在中间再热容积，所以中低压汽缸的电力变化比调整蒸汽阀的变化慢，这也是蒸汽阀的开度和电力的变化(3)以前所述的调节是在汽轮机最初，设想在最终的参数不变的条件下外部负荷发生变化而进行的调节。 但是，汽轮机运行时，冷凝器真空、蒸汽初始参数的变化会导致汽轮机的工作、率的变化。 汽轮机一

12、开始，最终参数的变化对汽轮机的干扰称为内部干扰，把外部负荷的变化对汽轮机的干扰称为外部干扰，称为外部干扰。 单冲量的频率调节可以在干扰时通过调速器的动作来调节汽轮机的功率。 但是，当发生干扰时，不能用调速器来调节汽轮机的功率，也就是说，单冲击量的频率调节没有抵抗干扰的能力。 双脉冲量的功率频率调节综合调节了功率和频率两个脉冲量，取得了比频率调节好得多的效果。 二、工作频率电液调节的基本原理，图是工作频率电液调节的原则框图。 主要由电气调和飞行员的两大部分组成。 先导部分弄错了油门和油的动机构造，电气调节部分由频率测量单元、电力测量单元、规定单元、比例微分积分校正单元(PID )和电液转换器等构

13、成。 在电气调、液体调并存的机组中，也有液体调部分和电液跟踪机组，用于保证电气调和液体调始终同步，随时进行切换。 1 .由于单独运行单元在同时运行前或单独运行时，其功率是从外部决定的，所以功率测量电路不起作用，功率频率调整变为单个频率调整。此时，单元的旋转速度信号在频率测定单元中将对应的模拟电压信号un (因为是负反馈信号，所以取负值)和旋转速度指定信号un* (直接电源取得，该值参照图对PID修正单元进行运算放大，输出控制电压信号u，用电液转换器2 .并行运行单元并入电网后，频率由电网决定，一旦被认为电网的频率稳定，频率测量网络就不工作，电力频率调整实际上成为单个功率调整。 汽轮机的实际发电

14、电力由电力测定单元变换为直流模拟电压信号UN (负表示负反馈信号)，在电力供给信号UN*和PID校正单元内进行比较、整合后，输出电压控制信号，经由电液转换器变换为液调信号，以控制油动机的动作3 .一般情况目前正在以增加外部负荷为例进行研究。 当外部负载增加时，电网的频率降低，转速模拟电压un减少，此时un、uN*、uN*不变化，因此，PID补偿单元的练习输入信号以正的频率偏差信号un，经过PID作用输出u，调节汽阀开度，增加单元的功率。 虽然功率增大，反馈回来的功率模拟信号uN也增大，但由于提供功率的uN*不变化，所以功率偏差uN*- un中出现负值，该负的功率偏差信号与正的频率偏差信号以PI

15、D进行比较。 如果功率偏差的负电压信号正好与频率偏差的正电压信号相等，则两者相互抵消，PID输入为零，调整过程结束，如果功率偏差的负电压信号不能完全抵消频率偏差的正电压信号，则PJD的输入不为零，继续动作调整系统， 增加机组功率直到功率偏差信号和频率偏差信号平衡，PID输入为零，调节系统宣告结束不工作，达到了新的稳定状况。 第三章汽轮机保护装置、汽轮机是以高压力、温度和高转速运行的大型旋转设备。 为了确保设备和驾驶员的安全，除了要求调节系统的可靠性外，还设置了必要的保护装置。 在运行中，如果调节系统故障或设备发生事故，保护装置可以及时工作，快速切断汽轮机蒸汽，紧急停止，避免事故扩大和设备损坏。

16、 汽轮机需要超速停止保护装置、轴向位移保护装置、低油压保护装置及低真空保护装置这样的自动保护装置。 第一节自动主蒸汽阀的自动主蒸汽阀的作用和要求：自动主蒸汽阀的作用是在任一保护装置工作后，迅速切断进入汽轮机的蒸汽，停止机组运转。 对自动主蒸汽阀的要求是： (1)任何紧急情况，特别是油源切断时，自动主蒸汽阀都可以迅速关闭。 因此，自动主蒸汽阀一般被弹簧力关闭。 (2)具有足够的封闭力和快速性，一般来说，要求主蒸汽阀全闭后，弹簧对蒸汽阀的按压力有500800公里的馀量，从保护装置动作到主蒸汽阀全闭的时间为0.5-5 (3)有隔热防火措施。 自动主蒸汽阀一般是用压力油打开的，但由于主蒸汽阀的温度高，

17、自动主蒸汽阀的液压操作机构需要良好的密封装置，操作机构和主蒸汽阀之间必须采取隔热措施。 (4)有在正常运转中启动自动主蒸汽阀的装置，防止自动主蒸汽阀长时间不动而堵塞。 (5)主蒸汽阀应具有足够的严密性。 在高压涡轮机中，难以保证主蒸汽阀不完全严格地泄漏，一般要求在主蒸汽阀全闭后(调节蒸汽阀全开)，机组转速在1000转/分钟以下。此外，主蒸汽阀要求具有良好的管线以减少节流损失，采用带预压阀的阀体，减少开放时所需的提升力，使操纵装置紧凑，在第二节过速保护装置涡轮上设置过速保护装置，涡轮转速为额定安装速度的110 % 超速保护装置由危急保安器和紧急切断油门两个阶段组成。 一、危急保安器危急保安器主要分为锤式和环式两种类型，其基本工作原理相同。 图为锤式危险保安器的结构图。 安装在汽轮机主轴的前端，由偏心飞锤2、按压弹簧3和调整螺母1等主要部件构成。 偏心飞锤的重心o偏离旋转中心6.5mm。 汽轮机旋转时，偏心飞锤的重