汽轮机调速系统讲义课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽轮机调速系统培训教程,第一章 调节系统的特性,第二章 调节系统各设备动作原理,汽轮机调速系统培训教程第一章 调节系统的特性第二章 调节,1,第一章 调节系统的基本概念,第一节 调节系统的任务及组成,一、汽轮机调节系统的任务,供应用户足够的电力，及时调节汽轮机的功率以满足外界的需要。,2 使汽轮机的转速始终保持在额定范围内，从而把发电频率维持在额定值左右。,第一章 调节系统的基本概念第一节 调节系统的任务及组成,2,I(dw/dt）Me-Mel,用电负荷减少，则反动力矩,Mel,相应减少，如果主动力矩,Me,应保持不变，则,Me-Mel,大于零，,(dw/dt）,大于零，即转子的角加速度增加。反之则减少。,由此可见，汽轮机转速的变化取决于输入、输出功率的平衡，就能使转速稳定，否则转速就发生变化。汽轮机调节系统的功能就是感受转速的这种变化，控制调节汽阀，使输入和输出功率重新平衡，并使转速保持在规定范围内。,I(dw/dt）Me-Mel,3,二、汽轮机调节系统的组成,（一）直接调节,（二）间接调节,蒸汽流量变化,负荷变化,调节对象,转速变化,感受机构,传动机构,执行机构,二、汽轮机调节系统的组成蒸汽流量变化负荷变化调节对象转速变化,4,第三节 汽轮机调节系统静态特性,整个调节系统的输入量是汽轮机的转速,n，,输出量是汽轮机的功率,p，,在静态下它们之间的对应关系即为调节系统的静态特性，其关系曲线称为调节系统的静态特性曲线。,汽轮机调节系统的静态特性曲线可以近似地看做直线,第三节 汽轮机调节系统静态特性 汽轮机调节系,5,一、调节系统静态特性曲线地绘制,调节系统静态特性曲线，不能直接求出，调节系统静态特性曲线一般是通过试验方法求得。即通过四象限图间接求得调节系统静态特性曲线。,四象限图的绘制:,n,p,X(,或,p1),m,一、调节系统静态特性曲线地绘制npX(或p1)m,6,二、速度变动率和迟缓率,（一）速度变动率,n,p,n,max,n,min,速度变动率是衡量调节系统品质的一个重要指标，它反应了汽轮机由于负荷变化所引起转速变化的大小：速度变动率越大，反映在静态特性上越陡；反之静态特性曲线越平。,速度变动率：单机运行从空负荷到额定负荷，汽轮机的转速从,nmax,降低至,nmin,该转速变化值与额定转速的之比,二、速度变动率和迟缓率npnmaxnmin 速,7,（二）迟缓率,n,迟缓率：同一负荷下，可能的最大转速变动,n,与额定转速之比。,（二）迟缓率n迟缓率：同一负荷下，可能的最大转速变动n与,8,迟缓率对汽轮机的正常运行是十分不利的，因为它延长了汽轮机从负荷发生变化到调节阀开始动作的时间，造成汽轮机不能及时适应外界负荷的变化。,如果迟缓率过大，在汽轮机突然甩负荷后，将使转速上升过高以致引起超速保护装置动作；对孤立运行的机组，将产生较大的负荷摆动，对并列运行机组，将会产生较大的负荷漂移。,由此可见迟缓率是反映调节系统品质的又一重要指标。,迟缓率对汽轮机的正常运行是十分不利的，因为它,9,三、速度变动率和迟缓率对并列运行机组的影响,（一）速度变动率对并列运行机组负荷分配的影响,一次调频：当外界负荷发生变化时，将使电网频率发生变化，从而引起电网中各机组均自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率地改变。,n,p,1,p,2,三、速度变动率和迟缓率对并列运行机组的影响np1p2,10,结论：,并列运行机组当外界负荷变化时，速度变动率越大、机组的额定功率越小，分配给该机组地变化负荷量就越小；反之则越大。因此待基本负荷的机组其速度变动率应选大一些，使电网频率变化时负荷变化较小，即减少参加一次调频作用。而带尖峰负荷的调频机组，速度变动率应选小一些。,结论：并列运行机组当外界负荷变化时，速度变动率越大、机组的额,11,（二）迟缓率对运行的影响,（1）机组孤立运行时，造成机组转速摆动，其波动范围（相对值）即为,（2）,机组并列于电网运行时，由于转速决定于电网频率，不能任意摆动，这种单值对应关系的破坏则反映在功率上，造成功率可在一定范围内自发变化。,n,0,n,0,p,p,p,n,0,=,（二）迟缓率对运行的影响,（1）机组孤立运行时，造成机组转速摆动，其波动范围（相对值）即为,（2）,机组并列于电网运行时，由于转速决定于电网频率，不能任意摆动，这种单值对应关系的破坏则反映在功率上，造成功率可在一定范围内自发变化。,n,0,n,0,p,p,p,p,（二）迟缓率对运行的影响,（1）机组孤立运行时，造成机组转速摆动，其波动范围（相对值）即为,（2）,机组并列于电网运行时，由于转速决定于电网频率，不能任意摆动，这种单值对应关系的破坏则反映在功率上，造成功率可在一定范围内自发变化。,n,0,n,0,p,p,p,p,p,n,0,p,=,p,n,（二）迟缓率对运行的影响n0n0pppn0=（二）迟,12,第五节 调节系统的动态特性及对调节系统的要求,一、调节系统动态特性简介,（一）调节系统的稳定性,1.速度变动率,理论和实践都证明：速度变动率越大，系统的动态稳定性越好，反之稳定性越差。,2.迟缓率,迟缓率越小，调节系统的反映越快，当有外界扰动后，系统就能很快的稳定下来，即稳定性越好。反之稳定性越差。,第五节 调节系统的动态特性及对调节系统的要求一、调节系统动,13,3.汽轮机转子飞升时间常数,转子飞升时间常数可以理解为当转子上受到额定蒸汽力矩的作用，转子从静止升至额定转速时所需要的时间。显然，转子飞升时间常数越小，越容易升速，控制就越困难。系统稳定性就越差，反之则越好。,4.油动机时间常数,油动机时间常数的物理意义为：当滑阀油口在最大开度时，油动机从全开到全关所需要的时间。这一时间的长短决定了油动机动作的快慢。显然，油动机时间常数越小油动机动作越迅速，调节系统的稳定性也就越好，反之稳定性越差。,5.容积时间常数,汽轮机中有一些有害容积的存在，使得调节气阀开度变化后通过汽轮机的蒸汽流量不能立即改变到应由数值，这种现象对调节过程是不利的。这种不利的程度可以用容积时间常数来反映。,3.汽轮机转子飞升时间常数,14,第二章 调节系统各设备动作原理,第二章 调节系统各设备动作原理,15,主油泵为单级双吸式离心泵，安装于前轴承箱内，直接与汽轮机主轴（高压转子延伸小轴）联接，由汽轮机转子直接驱动。主油泵出口压力油送到润滑油和调节油系统。,主油泵的作用,主油泵为单级双吸式离心泵，安装于前轴承箱内，直接与汽轮,16,错油门、油动机,当,17,脉冲油压升高时，错油门滑阀上移，,12-13-16,则活塞下腔进压力油，上腔泄油，活塞上行，关小调节气阀。,18,脉冲油压反馈油口。当脉冲油压升高时，油动机活塞上行，导致了,18,泄脉冲油量增大。,错油门、油动机当17脉冲油压升高时，错油门滑阀上移，12-1,17,手轮带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，涡轮带动同步器芯杆上下运动。这样，压力变换器弹簧被压紧、放松，最终改变画法产生位移，以调节负荷。,加负荷，是使同步器芯杆下移的过程。,同 步 器,同步器改变汽轮机转速范围为：,-5%7%x,额定转速,其中：,-5%x,额定转速，下限富裕行程，在电网频率低，新汽规范高出额定值一定范围时，使机组能减掉全负荷；,7%x,额定转速，上限富裕行程，电网频率高，新汽规范低时，仍能带满负荷,手轮带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，涡轮带动同步器芯杆上下运动。这样,18,压力变换器,正常运行时，脉冲油,2526“,连续泄油，维持脉冲油压在一定范围。,当主油压上升时，,23,油压增大，滑阀上移，,26“,泄油量减小，脉冲油压上升，导致错油门滑阀上移，,12-13-16,，油动机下腔进压力油，上腔泄油，油动机活塞上移，关调节汽门；同时，当主油压上升时，经过经过节流孔后的脉冲油压力也随之上升。因此，当主油压力上升时，对脉冲油的压力提升是双效的。,注意：压力变换器和调压器是并列关系，；两种只能投运一种。,压力变换器正常运行时，脉冲油2526“连续泄油，维持脉冲油,19,四 通 阀,主油泵未正常运行时，汽轮油泵提供压力油：,此时，,24-,21,22,主油泵正常运行时：,此时，,23-,21,22,24,四 通 阀主油泵未正常运行时，汽轮油泵提供压力油：21主,20,轴向位移遮断器,原理：油室,I,中的油的压力与喷嘴和推力盘间隙有关，间隙越大，油压越小。,正常运行时，,1-,2,3,经油室,I,进入滑阀中心孔，由喷 嘴喷出,去危急遮断油门，进而去主汽门,轴向位移超限时，油室,I,中压力油压力下降，滑阀下移，,2-4,相通，压力油串入脉冲油，使脉冲油压力急剧上升，导致调节气门关闭；同时，,3-G,相通，泄掉主汽门下的压力油，使主汽门在弹簧弹力和活塞重力下快速落座。,缺点：下次开机时，必须把聂寿推进去锁死，保证滑阀不被弹簧推出来，等油室,I,中油压正常后才能去锁，不然无法开机。,正常时，喷嘴挡板间隙为,0.5mm,油压为,0.413MPa,异常动作压力为,0.245MPa,轴向位移遮断器原理：油室I中的油的压力与喷嘴和推力盘间隙有关,21,危急遮断油门,正常运行时，,5-6,，压力油经过危急遮断油门，磁力断路油门进入主汽门油动机。,打闸（超速）时，,5-7,相通，压力油串入脉冲油，使脉冲油压力急剧上升，导致调节气门关闭；同时，,6-C,相通，泄掉主汽门下的压力油，使主汽门在弹簧弹力和活塞重力下快速落座。,危急遮断油门 正常运行时，5-6，压力油经过危急遮断,22,飞锤式危急保安器,飞锤式危急保安器的结构和动作过程:,飞锤式的危急保安器装在主轴前端纵向孔内，由飞锤、外壳、弹簧和调整螺母等组成。飞锤的重心和旋转中心偏离6.5mm，所以又称偏心飞锤。飞锤被弹簧压住，在转速低于动作转速时，弹簧力大于离心力，飞锤不动。当转速高于飞出转速时，飞锤离心力大于弹簧力，飞锤向外飞出。飞锤一旦动作，偏心距将随之增大，离心力随之增加，所以飞锤必然加速走完全部行程。飞锤的行程由限位衬套的凸肩限制，正常情况下，全行程为6mm。飞锤飞出后打击脱扣杠杆，使危急遮断油门动作，关闭主汽门和调节汽门，切断汽轮机进汽，使汽轮机迅速停机。在汽轮机转速降至某一转速时，飞锤离心力小于弹簧力，飞锤在弹簧力的作用下，回到原来位置，这个转速称为复位转速，一般复位转速在3050rmin左右。飞锤的动作转速，可通过改变弹簧的初紧力加以调整，转动调整螺母使导向衬套移动，就能改变弹簧的初紧力。,飞锤式危急保安器飞锤式危急保安器的结构和动作过程:,23,磁力断路油门,正常运行时，,8-10,相通，给主汽门共压力油。,异常时，,如：超速、润滑油压低、背压低至极限、发电机跳闸等，电磁回路接通，就动作停机。,异常时，电磁铁将滑阀吸至上方，此时：,8-9,相通，压力油串入脉冲油，使脉冲油压力急剧上升，导致调节气门关闭；同时，,10-11,相通，泄掉主汽门下的压力油，使主汽门在弹簧弹力和活塞重力下快速落座。,磁力断路油门正常运行时，8-10相通，给主汽门共压力油。如：,24,主汽门,在挂闸后，压力油通过,A,油孔进入油动机活塞下腔，此时，手动可以缓慢开启主汽门。注意，主汽门一旦开快了，主汽门油动机活塞下油压会快速下降，主汽门会立马落座。,打闸（异常）后，主汽门下的压力油会快速被泄掉，主汽门在弹簧弹力和活塞重力下快速落座。此时，油动机活塞下腔中的油因活塞快速落座会形成阻碍活塞落座的力，此时，这部分油会通过,B,油孔泄掉。,C,油孔泄掉溢出的部分油。,主汽门在挂闸后，压力油通过A油孔进入油动机活塞下腔，此时，手,25,调 压 器,投调压器时，需要同步器在空负荷位置，压力变换器在空负荷位置。,若背压下降，则,19,油孔开打，脉冲油泄油量增多，脉冲油压下降，则错油门滑阀下降，,12-14-15,13-16-,泄油孔，油动机活塞上腔进压力油，下腔泄油，活塞下行，开打调节气门，增加进汽量，使背压压力上升,。,调 压 器 投调压器时，需要同步器在空负荷,26,