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第六章 汽轮机调节保护系统 第一节 调节保护系统的任务 第二节 调节保护系统的组成 第三节 调节系统的静态特性 第四节 调节系统的动态特性 第五节 汽轮机电液调节系统 第一节 调节保护系统的任务 一、调节系统任务 1、汽轮机未并网时的转速调节 2、汽轮机并网后的功率调节 3、汽轮机并网后的频率调节 二、保护系统任务 1、汽轮机超速 2、轴承润滑油压低 3、凝汽器真空恶化 4、转子轴向位移增大 调节保护系统类型 机械液压调节 由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等)、液压(错油门、油缸等)部件组成。 系统复杂，驱动力大、控制精度低，维修困难，可靠性较差。 数字电液调节 模拟测量、数字控制、液压伺服执行。 系统简单，驱动力大、控制精度高、响应速度快，可靠性强，维修方便，自动控制水平高。 转速调节对象 转子的转动方程： XHDEH III 转速调节原理 三、中间再热汽轮机的调节 再热器储存大量蒸汽，在机组甩负荷时,即使高压调门关闭，再热器蒸汽进入汽轮机仍有可能产生严重超速，为此设置中压调节汽门。 为减小中压调门节流损失，通常在机组负荷30%以上时中压调门全开。 再热器储汽量变化产生的动态滞后，限制了机组响应外界负荷变化要求的速度，要求高压调门过开或过关，由高压缸增发或少发补偿再热器动态滞后，提高响应速度。 采用旁路系统及机炉协调控制CCS。 XHDEH III 功率调节原理 影响汽机功率的因素：高中压调门开度、初终参数、中间再热容积的参数； 采用功率反馈回路，动态修正调门开度，能有效提高功率控制速度和精度；然而，在发电机甩负荷时将“瞬间反调”，引起汽机超速（OPC）； 采用功率反馈回路，可降低阀门管理中对线性度的要求，降低顺序阀的重叠度； 采用调节级压力反馈可快速消除主汽压力波动影响；但主汽压力波动会引起功率波动，影响功率控制精度。 第二节 调节保护系统的组成 1、转速感受机构 将转速信号转变为一次控制信号 2、中间放大机构 对一次控制信号放大，作控制运算，输出油动机控制信号 3、油动机 油动机接受控制信号，活塞行走到指定位置 4、配汽机构 将油动机位移转变为汽轮机调门开度 机械液压调节系统示例一 机械液压调节系统示例二 油动机类型 调节汽门 转速传感器 第三节 调节系统的静态特性 一、四方图 额定参数工况下，汽轮机功率、转速之间的关系，称为调节系统的静态特性。 将转速感受机构、中间放大机构、配汽机构的静态输入、输出画在一个直角坐标系中，可得调节系统四方图。 转速升高时，应关小调门，故静态特性曲线的方向是转速升高而负荷减小。 图示机械调速系统： 当转速n↑，滑环位移z↑； 油动机活塞位移m↓； 阀门开度↓，进汽量↓，汽机功率P↓，抑制 n↑； 转速—功率关系表现为n↑，P↓。 二、速度变动率 定义： 转速变化与功率变化的关系： 局部速度变动率 速度变动率δ通常取0.03-0.06； δ较大时，相同的转速偏差引起的阀门动作较小，一次调频能力小； δ较大时，电网频率波动对功率影响较小，适应低负荷暖机和高负荷防过载； δ较大时，比例调节稳定性好，适应并网前的转速调节。 速度变动率δ较小时，效果相反。 图示机械调速系统速度变动率： 三、迟缓率 转速感受、中间放大、配汽机构各环节产生动作迟缓，并逐渐叠加。（摩擦、间隙、盖度） 定义为相同功率处转速的相对偏差。 迟缓率的危害？——功率或频率晃动 调节系统对迟缓率的最低要求（0.4%, 0.06%） 四、负荷静态频率特性 负荷的频率特性与负荷的组成情况有关 ： 1）电阻设备的功率与频率无关 2）感应电动机功率与频率近似成正比 3）有的负载其转矩与转速的平方、三次方成正比 4）该曲线在小范围内可用直线近似 五、一二次调频 系统的运行频率位于负荷静态频率特性曲线和发电机组的负荷特性曲线的交点 如果交点恰好在额定频率点，这时电力系统的有功功率平衡 负荷从P0增加到P1，频率从f0降低到f1 二次调频：只需使发电机负荷增加相同幅度即可 课堂练习 某电网由3台300MW机组组成，3台汽轮机调节系统的速度变动率分别为3%、4%和5%。当电网频率为50Hz时3台机组发出额定功率。现因外界负荷减小使电网频率升高0.1Hz，试问: 1）此时电网的总负荷为多少？ 2）各台机组的负荷分配又是怎样？ 考虑实际一次调频框图： 第四节 调节系统的动态特性 一、动态特性的指标 1、稳定性 2、动态超调量（动态偏差） 3、静态偏差 4、过渡过程时间 二、甩负荷动态特性的影响因素 汽轮机甩负荷最大飞升转速和过渡过程时间等指标，主要取决于下列因素： 1