大型火电厂生产技术人员培训系列教材 汽轮机控制、监视和保护.pdf

随着高参数、大容量、中间再热机组的广泛使用，要求进一步提高中间再热机组的功 率动态响应性能、抗蒸汽参数扰动的能力及自动化水平，以满足电网调频、集中控制和综 合自动化的需要。在此情况下，人们研制出了数字式汽轮机功率 频率控制系统。 汽轮机控制系统是控制汽轮发电机组启动、升速和发电运行的重要装置。没有它将无 法保证在发电运行时的安全经济运行。 第一节　　　　中间再热式汽轮机的控制特点 中间再热式汽轮机的原则性系统图如图 所示。锅炉过热器来的新蒸汽经高压主汽 门和高压调节汽门进入高压缸作功，自高压缸排出的蒸汽又引回到锅炉的再热器，经过再 热器加热后的蒸汽温度一般又达到与新汽温度相同的温度，然后经中压主汽门和中调节汽 阀进入中低压缸作功，最后排入凝汽器，由于采用了中间再热，汽轮机被中间再热器分成 高压部分和中、低压部分。这就对汽轮机的动态特性有了显著的影响。 图 再热式汽轮机原则性系统图 一、中间再热容积的影响 再热式机组的特点之一是，再热器和再热器与汽轮机之间的连接管道一起形成的庞大 蒸汽容积（简称再热器蒸汽容积），其时间常数 一般为 ，加之再热汽轮机的转 子时间常数 一般只有 ，因此，甩负荷时，即使高压缸调节汽门能同时完全关闭， 中间再热容积中所储存的蒸汽量，也能使汽轮机超速 ，这是不允许的。为此， 中间再热机组设置了高压缸和中低压缸的调节汽门，以便在机组甩负荷时，两种调节汽门 同时关闭，以确保机组的安全。为了减少机组在运行时的节流损失，汽门的调节规律应按 照图 来设计。在负荷高于额定负荷的 时，中低压缸调节汽门处于全开状态，机 组的负荷仅由高压缸调节汽门来控制；在低于额定负荷的 时，机组的负荷才由高 和中低压缸调节汽门同时控制。 再热机组的第二个特点是，由于中间再热容积的存在，导致机组总功率的“滞后”。从图 中看出，当外界要求增加机组的负荷时，调节系统将把高压缸调节汽门开大，此时，流量 增加，高压缸的功率随着增加；而中低压缸的功率，则是随着再热器内蒸汽压力的逐渐升高 而增大。同时，由于中间再热蒸汽压力气的升高，高压缸前后的压差将逐渐减小，其功率略 有下降。因此，汽轮机的总功率，不是立即增加至电网所要求的数值，而是缓慢地增加，这情 况随着中低压缸功率占整机功率比重的增大而变得更加显著。由于机组总功率的“滞后”， 限制了机组参加一次调频任务，所以，在调节系统中，必须解决功率“滞后”的问题。 图 再热机组高和中低压缸 图 在没有动态校正时，中间 调节汽门的调节规律　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　再热机组功率的变化 中低压缸调节汽门的开度； 一高压缸的功率； 中压缸的功率； 高压缸调节汽门的开度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 低压缸的功率； 机组的总功率 二、汽轮机和锅炉的协调配合 大容量再热机组一般均采用锅炉 汽轮机单元制运行，因而提高机组的负荷适应 性，就不仅是汽轮机，还涉及到锅炉问题。我们知道，电力系统的负荷变化是一个随机过 程，对于一般的负荷变化，若变化速度较快，要通过改变锅炉燃烧率来调节机组功率是远 远来不及的，只能利用锅炉的一些蓄能来应付。因此，提高单元机组的负荷适应性，主要 取决于对锅炉蓄热利用的程度。这样锅炉和汽轮机的运行和控制方式就直接关系到对蓄热 的利用。同时，从提高电力系统运行可靠性的要求来看，机组本身运行的可靠性就是一个 严重的问题。所以，在进行一台机组的控制系统设计时，应从整体来进行考虑，这是一个 工程设计优劣与成败的关键。 第二节　　　　功频电液控制的原理及各环节的数学模型 一、工作原理 图 是功频电液控制系统的基本工作原理图。系统中测