汽轮机调速培训课件89107.ppt

1、，汽轮机调速系统，周宝明，东北电网公司大连培训中心，汽轮机调速系统培训课程，第1章调速系统的特点，第2章中间再热汽轮机的调整，第3章汽轮机保护装置，第4章汽轮机供油系统及主要设备，第1章调速系统的基本概念，第1节调速系统的任务及组成1。汽轮机调节系统的任务为用户提供足够的电力，并及时调节汽轮机的功率以满足外部需求。2.始终保持汽轮机转速在额定范围内，使发电频率保持在额定值附近。I(dw/dt) Me- Mel相应地降低了反作用力矩Mel，如果主动力矩Me保持不变，Me- Mel大于零，(dw/dt)大于零，即转子的角加速度增加。恰恰相反。可以看出，汽轮机转速的变化取决于输入输出功率的平衡，这可

2、以使转速稳定，否则转速会发生变化。汽轮机调节系统的功能是感知转速的变化，控制调节阀，重新平衡输入和输出功率，并将转速保持在规定的范围内。汽轮机调节系统的组成(1)直接调节(2)间接调节、蒸汽流量变化、负荷变化、调节对象、转速变化、传感机构、传动机构和执行机构，第二节典型家用凝汽式汽轮机调节系统1。带旋转阻尼调节器的液压调节系统2。带高速弹簧片调速器的液压调节系统3。液压调节系统与径向钻井调速油泵4。凝汽式汽轮机调节系统的特性。汽轮机调节系统的静态特性整个调节系统的输入为汽轮机转速n，输出为汽轮机功率p。它们在静态下的对应关系就是调节系统的静态特性。调节系统的静态特性可以表示如下：汽轮机调节系统

3、的静态特性曲线可以近似看作一条直线。首先，调速系统的静态特性曲线不能直接获得，而调速系统的静态特性曲线一般是通过实验方法获得的。也就是说，调节系统的静态特性曲线是通过四象限图间接得到的。绘制四象限图：、n、p、x(或p1)、m、ii、速度变化率和慢度(1)速度变化率、n、p、nmax、nmin，速度变化率是调节系统的一种度量。相反，静态特性曲线越平坦。(2)慢速、n、慢速对汽轮机的正常运行非常不利，因为它延长了从负荷变化到调节阀启动的时间，导致汽轮机无法及时适应外部负荷的变化。如果延时率太大，汽轮机突然甩负荷后，转速会升得太高，导致超速保护装置动作；对于独立运行的机组，会有较大的负载摆幅，对于

4、并联运行的机组，会有较大的负载漂移。可以看出，阻滞率是反映调节系统质量的另一个重要指标。(1)速度变化率对并联运行机组负荷分配的影响一次调频：当外部负荷发生变化时，电网频率也会发生变化，从而使电网中的每个机组根据其静态特性自动承受一定的负荷变化，以减少电网频率的变化。结论：当外部载荷发生变化时；速度变化率越大，装置的额定功率越小；分配给机组的可变负荷越小。相反，它更大。因此，等待基本负荷的机组转速变化率应较大，以使电网频率变化时负荷变化较小，即减少参与一次调频。具有峰值负载的调频单元的速度变化率应该较小。1.同步器的作用和原理必须指出，一次调频不能保持电网频率不变，只能缓解电网频率的变化程度。

5、此时，同步器需要增加或减少某个单元的功率来恢复电网频率。这个过程称为二次调频。只有经过二次调频后，电网频率才能准确保持恒定。显然，由于一次调频的存在，二次调频的负担大大减轻了。2.同步器类型1。带旋转阻尼调节系统的同步器是改变弹簧初始拧紧力2的同步器。高速弹簧调速器同步器是改变杠杆支点位置的同步器。第5节：调节系统的动态特性和调节系统1的要求。调节系统动态特性介绍(1)调节系统的稳定性1。速度变化率理论和实践证明，速度变化率越大2。慢速率慢速率越小，调节系统的响应越快。当存在外部干扰时，系统能够快速稳定，即稳定性越好。相反，稳定性越差。3.汽轮机转子飞升时间常数转子飞升时间常数可以理解为转子在

6、承受额定蒸汽扭矩时从静止上升到额定速度所需的时间。显然，旋翼飞行时间常数越小，加速就越容易，控制就越困难。系统的稳定性越差，它就越好。4.油马达时间常数油马达时间常数的物理意义是：当滑阀油口处于最大开度时，油马达从全开到全闭需要时间。这段时间的长短决定了油动机的移动速度。显然，油马达的时间常数越小，油马达移动得越快，调节系统的稳定性越好，稳定性越差。5.容积时间常数汽轮机中存在一些有害的容积，这使得在调节阀的开度改变后，通过汽轮机的蒸汽流量不能立即改变到应有的值。这种现象不利于调节过程。这个缺点可以通过体积时间常数反映出来。第二章是中间再热汽轮机的调节，第一节是中间再热汽轮机1的调节特性。凝汽

7、式汽轮机调节系统的特点(1)利用高压调节阀的动态超调方法来弥补中低压缸的功率滞后。(2)设置中压调速阀，以减少甩负荷时中间再热容积中蒸汽引起的超速。(3)设置旁路系统，解决锅炉特性不匹配的问题。2.抽汽式汽轮机调节系统的特点为了保证在两个电力负荷和热负荷分别变化时，一个负荷得到调节而不影响另一个负荷，调节系统应满足一些自主条件：第一个静态自主条件是电力负荷变化而热负荷不变时的自主条件；第二个静态自主条件是静态自主条件，其中热负载改变，而电负载保持不变。如图7-3所示，在典型调节系统的第二部分，即上海汽轮机厂生产的N300汽轮机调节系统运行时，由转子前端连接的旋转阻尼的一次油压P1信号被送到放大

8、器，一次油压变化被放大形成二次油压P2， 其被发送到低油压选择器，用于与低油压选择器中的负载限制器输出油压Px进行低值比较，并且所比较的低油压信号PA在被中压调节阀的控制中的11流量放大器放大之后被输出用于控制， 在低油压选择器B中比较主阀油动机控制油压PK和高压油动机控制油压Pa。比较后的低油压信号Pb由11流量放大器放大，得到控制油压PB，四个中压油动机由磁截止节流阀控制，操作中压调节阀的开度。 在冷启动时，由主阀启动，高压调节阀控制油压很高，所以高压调节阀全开，中压调节阀随主阀一起调整。当主阀切换到调节阀控制时，主阀的油压上升，主阀中压主阀由安全油控制。只要安全油建立，中压主阀全开，所以

9、中压主阀只能全开或全关，不参与调节。2.设计了哈尔滨汽轮机厂生产的N600汽轮机调节保安系统。600兆瓦机组正常运行时，电气调节系统是主要工作，液压调节系统处于备用状态。当电控系统出现故障时，可以自动切换到液压控制系统来控制运行。为了避免切换过程中的动力干扰和冲击，要求液压控制系统始终跟踪电控系统。因此，在中间错油门上设置一个模拟油口C，并设计一个切换跟踪错油门。当液压调节系统的状态与电动调节系统的状态不一致时，错误油门上的电触点将接通同步器上的电机，使其转动，改变液压调节系统的(给定)状态，使其与电动调节系统的状态一致。为了保证汽轮机在满负荷甩负荷时动态超速能保持在允许值以下，系统设计了一个

10、超速限制错误油门。第3节电力频率的电液调节1。电力频率的电液调节方案液压调节系统通过调速器感知速度(频率)的变化，并通过调节系统控制调节阀的开度，这是一种单脉冲速度调节或频率调节。随着机组功率的增加以及机组系统和再热机组的采用，这种单一的冲击调节已不能满足电网的要求，这给汽轮机调节带来了一些问题。(1)再热汽轮机采用机组系统后，当机组负荷变化较大时，汽轮机的进汽压力也会发生变化(尤其是直流锅炉)，导致在蒸汽阀开度相同的情况下，蒸汽流量发生变化。此外，蒸汽压力变化引起的蒸汽功变化，使得蒸汽阀开度与功率的比例关系发生很大变化。这种恒定的比例关系是单脉冲频率调整的重要前提，因为只有满足这一前提，才能

11、在一定的速度变化下有相应的固定功率变化，并适应外部负载变化的要求。否则，将引起速度(频率)的进一步变化，延迟调节的过渡过程，并引起电网频率和调节系统的不稳定。(2)由于再热汽轮机的中间再热量，中低压缸的功率变化滞后于调节阀的变化，这也破坏了阀门开度与功率的变化关系，使得单脉冲频率调节难以满足电网对汽轮机调节系统的要求。(3)上述调整是基于在汽轮机初始和最终参数不变的情况下，外部负荷发生变化的假设。然而，当汽轮机运行时，凝汽器真空和蒸汽初始参数的任何变化也会导致汽轮机功率和效率的变化。汽轮机初始参数和最终参数变化引起的扰动称为内部扰动，外部负荷变化引起的扰动称为外部扰动。单脉冲频率调节可以在外部

12、扰动发生时，通过调速器的作用来调节汽轮机的功率。然而，当发生内部扰动时，不可能借助调速器来调节汽轮机的功率，这意味着单脉冲的频率调节没有抵抗内部扰动的能力。然而，双脉冲工频调节是利用功率和频率脉冲的组合来控制调节阀，比调频效果好得多。其次，工频电液调节的基本原理如工频电液调节原理框图所示。它主要由电气控制和液压控制两部分组成。液压控制部分为错油门和油马达结构，电控部分由测频单元、功率测量单元、给定单元、比例微分积分校正单元和电液组成此时，该单元的速度信号由测频单元转换成相应的模拟电压信号un(由于是负反馈信号，取负值)和速度参考信号un(直接从电源获得，其值由人工确定)，并送到如图所示的PID

13、校正单元进行运算放大，输出控制电压信号U， 然后通过电液转换器将其转换成液压变化信号，以控制油马达的动作来改变单元的速度。 2并网机组并入电网后，频率由电网决定。一般认为电网频率稳定，因此测频网络不工作，工频调整实际上变成了单一的功率调整。汽轮机的实际发电量由测功机单元转换成DC模拟电压信号-UN(负号表示负反馈信号)，并与功率给定信号UN在PID校正单元中进行比较。合成后输出电压控制信号，由电液转换器转换成液压控制信号，控制油马达动作，改变机组负荷。3、现在以外部负载的增加为例讨论一般操作条件。当外部负荷增加时，电网频率降低，速度模拟电压un相应降低，而uN、uN和un不变，因此，PID校正

14、单元的输入信号为正频率偏差信号un，经PID动作后输出为U，调整蒸汽阀增大，从而增加了机组功率。随着功率的增加，反馈功率模拟信号uN也增加，但功率参考uN保持不变，因此功率偏差UN出现负值，将负功率偏差信号与正频率偏差信号进行比较。如果功率偏差的负电压信号正好等于频率偏差的正电压信号，它们将相互抵消，PID输入将为零。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，PJD输入将不为零，这样调节系统将继续动作并增加单位功率，直到功率偏差信号和频率偏差信号达到平衡，PID输入为零。结束并达到新的稳定工作条件。第三章是汽轮机保护装置，它是一种在高压、高温、高速下运行的大型旋转设备。为了保证

15、设备和操作人员的安全，要求调节系统可靠，并设置必要的保护装置。运行中，当调节系统故障或设备发生事故时，保护装置能及时动作，迅速切断汽轮机进汽口，紧急停机，避免事故扩大或损坏设备。汽轮机应有以下自动保护装置：超速停机保护装置、轴向位移保护装置、低油压保护装置和低真空保护装置。第一节自动主汽阀功能及自动主汽阀要求：自动主汽阀的功能是在任何保护装置动作后，迅速切断进入汽轮机的蒸汽，停止机组运行。自动主汽阀的要求如下：(1)在任何紧急情况下，特别是当油源被切断时，自动主汽阀仍能迅速关闭。因此，自动主蒸汽阀通常由弹簧力关闭。为了可靠性，双弹簧结构(2)通常用于具有足够的闭合力和快速性。通常要求在主蒸汽阀

16、完全关闭后，蒸汽阀上弹簧的压力应留有500，800千克的余量，从保护装置到主蒸汽阀完全关闭的时间应小于0，508秒。(3)有隔热和防火措施。由于自动主汽阀通常由压力油开启，且主汽阀温度很高，自动主汽阀的油压操作机构必须有良好的密封装置，操作机构与主汽阀之间应采取隔热措施。(4)有一个在正常运行时移动自动主汽阀的装置，以防止由于自动主汽阀长时间不移动而造成的堵塞超速保护装置由紧急保护器和紧急制动节流阀组成。紧急防护装置主要有两种类型：飞锤和飞环，它们的基本工作原理是一样的。图为飞锤紧急保护器的结构。它安装在汽轮机主轴的前端，由偏心飞轮2、压缩弹簧3和调节螺母1组成。偏心飞锤的重心o与旋转中心之间的偏差为65毫米。当汽轮机旋转时，偏心飞轮偏离旋转中心，这将产生离心力，使飞轮向外移动，压缩弹簧3的作用力防止飞