《汽轮机原理-调速系统》讲稿素材.ppt

第七章 汽轮机自动调节 第一节 汽轮机自动调节系统 一，汽轮机自动调节系统的任务： 1，汽轮机为什么必需具备自动调节系统？ 电能不能大量储存，火电厂发出的电力必须随时满足用户要求，即在数量、质量要求同时满足用户要求。 （1）数量要求：用户对发电量的要求。这就是要求电力负荷根据用户要求来调整发电大小，以满足用户要求。 （2）供电质量要求：供电质量就是指频率和电压。其中，电压可以通过变压器解决。电网频率则直接取决于汽轮机的转速。转速高则频率高，转速低则频率低。 因此汽轮机必须具备调速系统，以保证汽轮发电机组根据用户要求，供给所需电力，并保 证电网频率稳定在一定范围之内。 （3）火电厂自身安全的需要：汽轮发电机组工作时， 转子、叶轮、叶片等承受很大的离心力，而且离心力与转速的平方成正比。转速增加，离心力将迅速增加。当转速超过一定限度时就会使部件破坏，出大事故。 2，调速系统的任务： （1）满足用户足够的电力（数量、质量）； （2）保证汽轮发电机组始终在额定转速左右运行。 * * 除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有保护系统（超速保护、轴向位移保护等）。 3，汽轮发电机组转子运动方程式： 机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽主力矩、发电机反力矩、摩擦力矩。在稳定状态下，三者的代数和为零： 通常，摩擦力矩很小，这样一来，上式可写成： （7—2） 机组运行时，只要蒸汽主力矩和发电机反力矩不平衡，就会产生角加速度。 4，调速系统的功能： 蒸汽主力矩和发电机反力矩随转速的变化如图7----1所示：当转速n增加时，蒸汽主力矩减小，发电机反力矩增加；当转速n减小时，蒸汽主力矩增加，发电机反力矩减小。 A点是两力矩平衡状态点：曲线1、2之交点。 (1) 当外界负荷减少时，反力矩由曲线2变到曲线2’，而主力矩曲线1不变。其工作点 由A移到B，机组转速由（自平衡能力：当不考虑调速系统的功能作用下，负荷变动时，机组能自动保持平衡状态的能力）。 (2) 当调速系统动作，减小进汽量，主力矩曲线由1 变为1’，与反力矩曲线2’交于C点，机组转速变为接近）。 二，运行对调速系统的要求 1，调速系统应能保证：当蒸汽参数和电网频率在允许范围内变化时，机组能从满负荷到空负荷范围内稳定运行，并保证机组能顺利地并网和解列； 2，当负荷变化时，调速系统应能保证机组从一稳定工况安全地过度到另一稳定工况，而不发生较大的长期的负荷摆动； 3，为了保证机组稳定运行，各种因素引起的负荷摆动应在允许范围内； 4，当机组突然甩电负荷时，调速系统应能保证机组转速最大升高值小于超速保护装置 动作转速。 三，汽轮机调速系统的基本原理 （一）简单的汽轮机自动调速系统（图7---2） 1，主要部件：调速器，滑阀（错油门），油动机，调节阀。 2，油路：Po------高压油，Pn-------排油。 3，工作原理： 当外界负荷N减少，机组转速n升高，调速器飞锤向外扩张，滑环A上移，杠杆ABC以C点为支点带动滑阀B点上移，高压油Po通过滑阀油口进入油动机上油室，油动机下油室与排油Pn相通，活塞下移，关小调节阀5，减小进汽量，机组功率减小。 同时，杠杆以A点为支点带动滑阀B点下移，滑阀回中，切断窗口，高压油停止流动。调速系统达到新的平衡状态。 * 当外界负荷N增加时，机组转速n下降，调速系统各部套调节过程相同，而动作方向相反。 （二）调速系统的静态特性曲线（图7--3） 1，有差调节：从图7---2可知，杠杆C有不同位置，则A就有不同位置，而B点在任一平衡状态其位置不变。这就是说，对应不同的功率，就有不同的转速。 2，静态特性曲线： 汽轮发电机组转速与功率的关系曲线称为调速系统的静态特性曲线。如图7---3所示。 3，静态特性曲线的平移-------同步器 同步器是调速系统的部件之一。操作同步器，可使汽轮机 在同一转速下有不同的功率，或者是在同一功率下有不同的转速。 4，速度变动率：当同步器位置不变，机组的功率从额定功率变为零功率时，其转速由 上升到 。转速的变化量与额定转速 之比称为调速系统的速度变动率，用?表示。