汽轮机自动调节和保护的基本原理.pptx

17.17.1汽轮机自动调节和保护的基本原理汽轮机自动调节和保护的基本原理一、汽轮机自动调节系统的概念：一、汽轮机自动调节系统的概念：汽轮机为什么必需具备自动调节系统？汽轮机为什么必需具备自动调节系统？电能不能大量储存；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，火电厂发出的电力必须随时满足用户要求，即在即在数量、质量数量、质量要求同时满足用户要求。要求同时满足用户要求。第1页/共79页2（1 1）数量要求）数量要求：用户对发电量的要求。这：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。小，以满足用户要求。（2 2）供电质量要求）供电质量要求：供电质量就是指：供电质量就是指频率频率和和电压电压。其中，电压可以通过变压器解决。电。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。频率高，转速低则频率低。第2页/共79页3（3 3）火电厂自身安全的需要：）火电厂自身安全的需要：汽轮发汽轮发电机组工作时，电机组工作时，转子、叶轮、叶片等承转子、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。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，当转速超过一定限度时就会使部件破坏，出大事故。出大事故。第3页/共79页41 1、自动调节的任务：、自动调节的任务：（1 1）满足用户足够的电力（数量、质量）；）满足用户足够的电力（数量、质量）；（2 2）保证汽轮发电机组始终在额定转速左）保证汽轮发电机组始终在额定转速左右运行。右运行。*除了调速系统之外，汽轮机组还除了调速系统之外，汽轮机组还必须具有保护系统（超速保护、轴向位移保护必须具有保护系统（超速保护、轴向位移保护等）。等）。第4页/共79页5改变汽轮发电机组电功率的途径改变汽轮发电机组电功率的途径汽轮机的进汽参数和排汽压力不变时根据外界汽轮机的进汽参数和排汽压力不变时根据外界电负荷，增大（或减小），调整汽轮机的进汽量的电负荷，增大（或减小），调整汽轮机的进汽量的多少。多少。若外界负荷变化时，汽轮机的进汽量不作相应若外界负荷变化时，汽轮机的进汽量不作相应的变化，那么汽轮机则通过改变转速来适应负荷的的变化，那么汽轮机则通过改变转速来适应负荷的变化，这就是变化，这就是汽轮机的自调节性能汽轮机的自调节性能。第5页/共79页63 3、汽轮发电机组转速变化规律：、汽轮发电机组转速变化规律：作用在汽轮机转子上的力矩有：作用在汽轮机转子上的力矩有：蒸汽主力矩蒸汽主力矩Mt 发电机的反力矩发电机的反力矩Me 摩擦力矩摩擦力矩Mf（此力矩较小（此力矩较小）第6页/共79页74 4、调速系统的功能：、调速系统的功能：主力矩和发电机反主力矩和发电机反力矩随转速的变化如图力矩随转速的变化如图所示：所示：当转速当转速n n增加时，蒸增加时，蒸汽主力矩减小，发电机汽主力矩减小，发电机反力矩增加；当转速反力矩增加；当转速n n减减小时，蒸汽主力矩增加，小时，蒸汽主力矩增加，发电机反力矩减小。发电机反力矩减小。A A点是两力矩平衡状态点：点是两力矩平衡状态点：曲线曲线1 1、2 2之交点。之交点。第7页/共79页8只依靠自调节性能，汽轮机的只依靠自调节性能，汽轮机的转速发生很大转速发生很大的变化，的变化，尤其甩负荷时，转速最大，将发生严尤其甩负荷时，转速最大，将发生严重事故；重事故；另外，不能保证供电质量，即电频率和电压另外，不能保证供电质量，即电频率和电压的稳定，还会使发电机组并列困难。的稳定，还会使发电机组并列困难。汽轮机的自调节性能不能满足运行要求。要汽轮机的自调节性能不能满足运行要求。要安装安装自动调节系统自动调节系统。第8页/共79页9调节系统的任务是：调节系统的任务是：当外界电负荷改变，汽轮机转速有一很小变化时，自动改变进汽当外界电负荷改变，汽轮机转速有一很小变化时，自动改变进汽量，使发出的功率与外界电负荷相适应，且保证调节后机组转速的偏量，使发出的功率与外界电负荷相适应，且保证调节后机组转速的偏差不超过规定的小范围。差不超过规定的小范围。我供电频率波动范围为我供电频率波动范围为对应汽轮机的转速范围为对应汽轮机的转速范围为频率误差0.4%电压误差6%供电频率的允许误差为：电网装机容量在300万及以上的，为0.2%HZ;电网装机容量在300万一下的，为0.5%HZ。在电力系统非正常状况下，供电频率允许误差不应超过1.0%HZ。第9页/共79页10运行对调速系统的要求运行对调速系统的要求1 1，调速系统应能保证：当蒸汽参数和电网频率在允许范，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，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；并保证机组能顺利地并网和解列；2 2，当负荷变化时，调速系统应能保证机组从一稳定工况，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；摆动；3 3，为了保证机组稳定运行，各种因素引起的负荷摆动应，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；在允许范围内；4 4，当机组突然甩电负荷时，调速系统应能保证机组转速，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。最大升高值小于超速保护装置动作转速。第10页/共79页112 2、直接调节和间接调节、直接调节和间接调节 直接调节：直接调节：调节汽门由调速器本身直接带动。调节汽门由调速器本身直接带动。第11页/共79页12间接调节间接调节：将调速器的能量进行放大后去开启调将调速器的能量进行放大后去开启调节汽门的系统。下图：简单的一级放大间接调节系统节汽门的系统。下图：简单的一级放大间接调节系统第12页/共79页13第13页/共79页143，间接调节的工作原理：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。第14页/共79页15反馈、负反馈：反馈、负反馈：油动机活塞运动使错油门滑油动机活塞运动使错油门滑阀恢复剧中的位置，称为阀恢复剧中的位置，称为反馈反馈；由于其反馈作；由于其反馈作用与调速其作用相反，所以称其为用与调速其作用相反，所以称其为负反馈负反馈。3 3、速度调节和功率调节、速度调节和功率调节以汽轮机转速变化控制调节汽门开度，称以汽轮机转速变化控制调节汽门开度，称速速度调节度调节系统；系统；图和图所示的直接和间接调节都是以汽轮机图和图所示的直接和间接调节都是以汽轮机的转速作为调节信号，来控制调节汽门的开度。的转速作为调节信号，来控制调节汽门的开度。功频电液调节系统以频率和功率信号控制汽功频电液调节系统以频率和功率信号控制汽门开度，称门开度，称功率调节功率调节；第15页/共79页164 4、有差调节和无差调节、有差调节和无差调节 图可以看出，在调节过程结束，调节系统处图可以看出，在调节过程结束，调节系统处于稳定状态时，错油门滑阀必处于居中位置，调于稳定状态时，错油门滑阀必处于居中位置，调速器的滑环也必处于与油动机活塞位置相应的另速器的滑环也必处于与油动机活塞位置相应的另一位置，一位置，汽轮机的转速发生改变汽轮机的转速发生改变，不同的负荷对，不同的负荷对应不同的转速，只是转速的变动较小，这种调节应不同的转速，只是转速的变动较小，这种调节是是有差调节有差调节。有差调节中采用有差调节中采用刚性反馈刚性反馈，只要油动机活塞，只要油动机活塞位置一定，就有一定的反馈量，而且不随时间的位置一定，就有一定的反馈量，而且不随时间的变化而变化。变化而变化。第16页/共79页17有差调节第17页/共79页18弹性反馈弹性反馈：反馈作用只发生在油动机活塞：反馈作用只发生在油动机活塞最初运动阶段，当调节过程结束后，反馈作用最初运动阶段，当调节过程结束后，反馈作用也就消失，称为弹性反馈，也就消失，称为弹性反馈，采用弹性反馈可以做到采用弹性反馈可以做到无差调节无差调节。可以保证转速不变，一般用于调压系统中。可以保证转速不变，一般用于调压系统中。下面是无差调节示意图。下面是无差调节示意图。第18页/共79页19第19页/共79页20二、调节系统的静态特性二、调节系统的静态特性1 1(一一)、静态特性曲线及四方图、静态特性曲线及四方图在稳定状态下，汽轮机的功率与转速之间的关系，在稳定状态下，汽轮机的功率与转速之间的关系，称为调节系统的称为调节系统的静态特性静态特性；图。；图。第20页/共79页21第一象限第一象限静态特性曲线静态特性曲线；第二象限第二象限调速器的特性调速器的特性曲线曲线，转速与调速器滑环位移；，转速与调速器滑环位移；第三象限第三象限传递特性曲线传递特性曲线，调速器滑环位移与油动机活塞调速器滑环位移与油动机活塞行程；行程；第四象限第四象限配汽机构特性配汽机构特性曲线曲线，油动机活塞行程与功率。，油动机活塞行程与功率。第21页/共79页22调速系统的四象限图nmPxn1n2n=n0转速感受机构静态特性传动放大机构静态特性配汽机构静态特性调节系统静态特性第22页/共79页23（二）转速变动率1转速变动率的定义当汽轮机单机运行，电功率从零增加到额定值时，转速相应从n1变到n2，转速的改变值 n=n1-n2与额定转速之比的百分数称为调节系统的速度变动率（或称为转速不等率）。即第23页/共79页242转速变动率对一次调频的影响第24页/共79页25 电负荷改变引起电网频率变化时，电网中并列运行的各台机组均自动地根据自身的静态特性线承担一定负荷的变化以减少电网频率的改变，这种调节过程称为一次调频3局部转速变动率第25页/共79页26第26页/共79页27(二二)、速度变动率、速度变动率对应于汽轮机不同的功率，即使安装了调节系对应于汽轮机不同的功率，即使安装了调节系统，机组功率增大，转速将减小。也就是调节系统统，机组功率增大，转速将减小。也就是调节系统的静态特性曲线是向右下方倾斜的。的静态特性曲线是向右下方倾斜的。汽轮机空负荷所对应的最大转速汽轮机空负荷所对应的最大转速 与额定负与额定负荷对应的最小转速荷对应的最小转速 之差，与额定转速之差，与额定转速 之之比，称为调节系统的速度变动率比，称为调节系统的速度变动率 ，或称为速度，或称为速度不等率。即不等率。即 ：第27页/共79页28带尖峰负荷的机组带尖峰负荷的机组，要求其，要求其静态特性曲线平静态特性曲线平一些一些，以使机组能承担较大的负荷变动，一般，以使机组能承担较大的负荷变动，一般，速度变动率不可过小，否则，速度变化很小，速度变动率不可过小，否则，速度变化很小，但负荷变化很大，进汽量变化很大，机组零件但负荷变化很大，进汽量变化很大，机组零件的受力、应力变化大，可能损坏零件，极限情的受力、应力变化大，可能损坏零件，极限情况，引起负荷晃动；况，引起负荷晃动；第28页/共79页29带基本负荷的机组带基本负荷的机组，不希望机组负荷有较大，不希望机组负荷有较大的变动，要求的变动，要求静态特性曲线陡一些静态特性曲线陡一些，即速度变，即速度变动率大一些，使机组的负荷变化很小，一般动率大一些，使机组的负荷变化很小，一般。速度变动率不可过大，否则引起甩负荷超速；。速度变动率不可过大，否则引起甩负荷超速；一般机组，速度变动率一般取。一般机组，速度变动率一般取。以上是机组从以上是机组从空负荷到满负荷空负荷到满负荷时的速度变动时的速度变动率。率。第29页/共79页30甩负荷时转速飞升曲线第30页/共79页31实际调节系统的静态特性曲线不是一根直线，实际调节系统的静态特性曲线不是一根直线，机组在不同负荷下有不同的速度变动率机组在不同负荷下有不同的速度变动率局局部速度变动率部速度变动率：不能太小，不能突变。：不能太小，不能突变。第31页/共79页32速度变动率对并列运行机组的负荷分配的影响速度变动率对并列运行机组的负荷分配的影响：是：是根据它们各自的速度变动率进行的，越大，分配给根据它们各自的速度变动率进行的，越大，分配给该机组的负荷越小，该机组的负荷越小，(指百分数，而不是绝对值，绝对指百分数，而不是绝对值，绝对值的大小与机组容量成正比值的大小与机组容量成正比)，越小的机组承担较大的，越小的机组承担较大的负荷变动。负荷变动。第32页/共79页33考虑调节系统的阻力或相当于阻力作用考虑调节系统的阻力或相当于阻力作用的因素的因素.原因：原因：调节部套间有摩擦力；调节部套间有摩擦力；传动机构件铰链处有间隙；传动机构件铰链处有间隙；滑阀油口有盖度；滑阀油口有盖度；工质有粘滞力。工质有粘滞力。第33页/共79页34(三三)、迟缓率：、迟缓率：考虑调节系统的阻力或相当于阻力作用的因素。调解系考虑调节系统的阻力或相当于阻力作用的因素。调解系统的静态特性曲线将发生变化。它将不再是一根，而是一统的静态特性曲线将发生变化。它将不再是一根，而是一个个带状区域带状区域。如图中两条虚线所示。如图中两条虚线所示。升速过程升速过程和和降速过程降速过程各有一根静态特性曲线，不相重合，各有一根静态特性曲线，不相重合，形成一条带状，它表示该形成一条带状，它表示该调节系统阻力的大小调节系统阻力的大小，用迟缓率，用迟缓率表示。表示。机组在同一功率下的最高转速与最低转速之差，与额定机组在同一功率下的最高转速与最低转速之差，与额定转速之比，称为迟缓率；转速之比，称为迟缓率；第34页/共79页35调节系统迟缓的产生第35页/共79页36迟缓率过大会引起调节系统晃动，因此，迟缓率过大会引起调节系统晃动，因此，迟缓率越小迟缓率越小越好越好。单机运行时单机运行时，迟缓率的存在将会引起机组，迟缓率的存在将会引起机组转速的自振转速的自振，因很小，因此迟缓率的存在对转速自振的影响是不大的。因很小，因此迟缓率的存在对转速自振的影响是不大的。第36页/共79页37多台汽轮机在电网中多台汽轮机在电网中并列运行并列运行时，机组的转速决定时，机组的转速决定于电网的频率，基本保持不变，因此，迟缓率的存在于电网的频率，基本保持不变，因此，迟缓率的存在将会引起将会引起机组功率在较大的范围机组功率在较大的范围内晃动。内晃动。越大，功率的晃动范围越大，如图所示。越大，功率的晃动范围越大，如图所示。第37页/共79页38机组功率的晃动量：机组功率的晃动量：因此在机组并列运行时，不仅要求因此在机组并列运行时，不仅要求 较小，而较小，而且希望且希望 不要太小。不要太小。第38页/共79页39(四四)、特性曲线的平移、特性曲线的平移同步器同步器 1 1、单机运行时、单机运行时一次调频一次调频：根据外界负荷变化的需要，汽轮机调节：根据外界负荷变化的需要，汽轮机调节系统按其静态特性自动地承担一定的负荷以减少电网系统按其静态特性自动地承担一定的负荷以减少电网频率的改变。频率的改变。特点：功率变化，转速变化。不能满足供电频率特点：功率变化，转速变化。不能满足供电频率不变的要求。不变的要求。二次调频二次调频：功率变化，转速变化，通通过移动静态：功率变化，转速变化，通通过移动静态特性曲线，保证转速不变。特性曲线，保证转速不变。第39页/共79页40同步器同步器-静态特性曲线的平移静态特性曲线的平移 操作同步器，可使汽轮机在同一转速下有操作同步器，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不同的功率，或者是在同一功率下有不同的转速。转速。第40页/共79页412 2、并列运行的机组、并列运行的机组电网频率一定，并列运行机组已承担的负荷也就不可电网频率一定，并列运行机组已承担的负荷也就不可能变化，这样不符合要求。需要有一个能平移静态特性曲能变化，这样不符合要求。需要有一个能平移静态特性曲线的装置，就可以在并列运行的汽轮机组之间进行线的装置，就可以在并列运行的汽轮机组之间进行负荷的负荷的重新分配重新分配 。第41页/共79页423、机组启动时，可以用同步器改变进汽量以增加转速，使之从0转速上升到额定转速-同步。第42页/共79页43这种平移调节系统静态特性曲线的装置称为这种平移调节系统静态特性曲线的装置称为同同步器。步器。作用：作用：1)1)汽轮机在单机运行时，确保在任何负荷下汽轮机在单机运行时，确保在任何负荷下保持转速不变；保持转速不变；2)2)汽轮机在并列运行时，在各机组间进行负汽轮机在并列运行时，在各机组间进行负荷重新分配，保持机组转速不变；荷重新分配，保持机组转速不变；第43页/共79页44静态特性曲线变成一簇。静态特性曲线变成一簇。调节系统静态特性曲线的平移可以通过调节系统静态特性曲线的平移可以通过平移平移调速器特性曲线调速器特性曲线或或传递特性曲线传递特性曲线来实现，称为来实现，称为第一类同步器或第二类同步器第一类同步器或第二类同步器。图所示为辅助弹簧同步器，平移的是调速器图所示为辅助弹簧同步器，平移的是调速器特性曲线，属第一类同步器。特性曲线，属第一类同步器。调速器的弹簧有两个调速器的弹簧有两个主弹簧、辅助弹簧。主弹簧、辅助弹簧。第44页/共79页45平移调速器的静态特性曲线平移调速器的静态特性曲线 如图如图a a，调速器飞锤离心力与弹簧，调速器飞锤离心力与弹簧a ba b的弹力相平衡。当的弹力相平衡。当转速不变时，可以改变转速不变时，可以改变b b弹簧的预紧力而改变调速器滑环弹簧的预紧力而改变调速器滑环的位置的位置A A，使调节阀开度改变。相反，当转速增加或者减，使调节阀开度改变。相反，当转速增加或者减少时，可以用同步器使调速器滑环位置少时，可以用同步器使调速器滑环位置A A不变。这就是说，不变。这就是说，同步器可以上下平移调速器的静态特性曲线（图同步器可以上下平移调速器的静态特性曲线（图b b）。）。第45页/共79页46平移放大机构的静态特性曲线平移放大机构的静态特性曲线如图是高速弹性调速汽调节系统。当转速一定时，随动滑阀位置一定。当用同步器通过杠杆改变调速器滑阀位置时，改变了油口开度，使控制油压改变，油动机位置变化，即用同步器平移放大机构的静态特性曲线（b）。第46页/共79页47(五五)、汽轮机运行对调节系统静态特性的要求：、汽轮机运行对调节系统静态特性的要求：调节系统静态特性应满足的要求：速度变动率、调节系统静态特性应满足的要求：速度变动率、迟缓率、静态特性曲线形状、调速器的调节范围。迟缓率、静态特性曲线形状、调速器的调节范围。1.1.静态特性曲线的形状静态特性曲线的形状连续、平滑，不应有跳跃或突变点，以防止机组连续、平滑，不应有跳跃或突变点，以防止机组负荷在该处的突然变动。负荷在该处的突然变动。静态特性曲线还应连续向功率增加的方向向下倾静态特性曲线还应连续向功率增加的方向向下倾斜，不允许有水平段，斜，不允许有水平段，除此以外，要求静态特性曲线在零负荷、低负荷除此以外，要求静态特性曲线在零负荷、低负荷及满负荷处较陡，及满负荷处较陡，第47页/共79页48静态特性曲线的合理形状第48页/共79页49因为：因为：1)1)并列容易；转速稳定并列容易；转速稳定2)2)低负荷区负荷变动较小；即使电网频率低负荷区负荷变动较小；即使电网频率变化，机组负荷变动较小变化，机组负荷变动较小3)3)满负荷时不会过载；电网频率降低时，满负荷时不会过载；电网频率降低时，机组不会带上过大负荷。机组不会带上过大负荷。中间部位较平坦，合理的静态特性曲线的中间部位较平坦，合理的静态特性曲线的形状如图所示。形状如图所示。第49页/共79页502 2、同步器的调节范围：、同步器的调节范围：同步器的调节范围是指操作同步器能使调节系统静态特性线平行移动的范围。（1 1）同步器调节的最）同步器调节的最小范围小范围：图的图的AA-BBAA-BB之间。之间。为了满足在额定参数、为了满足在额定参数、额定转速下机组能从满负荷额定转速下机组能从满负荷到到0 0负荷稳定运行，同步器负荷稳定运行，同步器的工作范围至少是等于调速的工作范围至少是等于调速系统所控制的转速范围。系统所控制的转速范围。第50页/共79页51（2 2）、静态特性曲线的下限位置：）、静态特性曲线的下限位置：1)1)应能保证在电网频率下降应能保证在电网频率下降2.5%2.5%2)2)初参数上升、真空提高时，能使机组减负荷到初参数上升、真空提高时，能使机组减负荷到零。零。第51页/共79页52（3 3）上限位置：）上限位置：1 1）应能保证在电网频率升高）应能保证在电网频率升高2 2）初参数偏低、真空降低、时，能使机组带满负荷；）初参数偏低、真空降低、时，能使机组带满负荷；第52页/共79页53三、调节系统的动态特性三、调节系统的动态特性(一一)动态特性的概念：动态特性的概念：稳定过程稳定过程：非周期过程：非周期过程a a，微振过渡过程，微振过渡过程b b、振荡过渡过程、振荡过渡过程c c；非稳定过程非稳定过程：等幅振荡：等幅振荡d d、发散振荡、发散振荡e e，一直飞升，一直飞升f f；第53页/共79页54(二二)、对调节系统动态特性的要求、对调节系统动态特性的要求 1 1、稳定性：、稳定性：稳定性判别式、稳定裕度稳定性判别式、稳定裕度2 2、动态超调量（精确性）、动态超调量（精确性）被调量（转速）的动态超调量：被调量（转速）的动态超调量：为被调量的最大动态相对值，即汽轮机最大飞升转速为被调量的最大动态相对值，即汽轮机最大飞升转速的相对值，的相对值，一般超速保险的动作转速为一般超速保险的动作转速为(110%(110%112%)112%)，因此，因此 7 79 9或或 40408080(取取5 5)第54页/共79页55、静态偏差值、静态偏差值 在汽轮机转速调节系统中，有差调节系统的静态偏差值在汽轮机转速调节系统中，有差调节系统的静态偏差值 如图所示。如图所示。第55页/共79页564 4、过渡过程的调整时间、过渡过程的调整时间从调节过程开始到被调量满足下列不等式的从调节过程开始到被调量满足下列不等式的最短时间称为过渡过程的调整时间。最短时间称为过渡过程的调整时间。为一个给定的转速微小偏差，为一个给定的转速微小偏差，为经时间为经时间 后的转速相对值。后的转速相对值。第56页/共79页575 5振荡次数振荡次数：指在调整时间指在调整时间 内被调量的振荡次数，明内被调量的振荡次数，明显的振荡次数不能超过显的振荡次数不能超过2 23 3次。次。(三三)、影响动态特性的一些主要因素：、影响动态特性的一些主要因素：甩负荷时动态最大飞升转速甩负荷时动态最大飞升转速 的估算计的估算计算式：算式：第57页/共79页581 1、调节对象对动态特性的影响：、调节对象对动态特性的影响：（1 1）转子飞升时间常数）转子飞升时间常数 ：在额定蒸汽主力矩作用下，转子从零转速升到额定转速所需要的时间。主要影响因素是汽轮发电机组转子的转动惯及汽轮主要影响因素是汽轮发电机组转子的转动惯及汽轮机的额定转矩。机的额定转矩。,越小，机组越容易加速；越小，机组越容易加速；机组功率越大，超速的可能性越大，甩负荷后动态机组功率越大，超速的可能性越大，甩负荷后动态超速的控制越来越困难。超速的控制越来越困难。第58页/共79页59随着机组容量的增加，转子飞升时间常数随着机组容量的增加，转子飞升时间常数TaTa降低降低。小机组小机组Ta=11Ta=1114s14s高压机组高压机组Ta=7Ta=710s10s中间再热机组中间再热机组Ta=5Ta=58s8s第59页/共79页60以额定功率时的蒸汽流量和多变过程，充满整个中以额定功率时的蒸汽流量和多变过程，充满整个中间容积，并达到额定工况下的密度，所需要的时间。间容积，并达到额定工况下的密度，所需要的时间。(2)(2)蒸汽容积时间常数蒸汽容积时间常数 ：越大，越大，中间容积中储存的蒸汽量越多，作蒸汽量越多，作功能力越大，甩负荷时，机组转速的额外飞升增功能力越大，甩负荷时，机组转速的额外飞升增大，大，因此除尽量缩小蒸汽容积时间常数外，还必因此除尽量缩小蒸汽容积时间常数外，还必须采取某些措施限制转速飞升。须采取某些措施限制转速飞升。第60页/共79页612 2、调节系统对动态特性的影响：、调节系统对动态特性的影响：（1 1）速度变动率）速度变动率 见图见图 值较大，动态过程中的值较大，动态过程中的最高转速最高转速及及稳定转稳定转速速均较高，时调节系统静态及动态的转速偏差较均较高，时调节系统静态及动态的转速偏差较大。大。第61页/共79页62 值值大大时，反馈率高，时，反馈率高，动态稳定性好动态稳定性好，调，调节过程将是非周期性的，或者振荡衰减得较快，节过程将是非周期性的，或者振荡衰减得较快，动态超调量变小。动态超调量变小。值较值较小小时，虽转速飞升的绝对值较小，时，虽转速飞升的绝对值较小，但动态超调量却较大，且振荡次数增加，衰减但动态超调量却较大，且振荡次数增加，衰减较慢，动态较慢，动态稳定性较差稳定性较差。第62页/共79页63（2 2）油动机时间常数）油动机时间常数 表示表示在错油门滑阀油口开度最大时，油在错油门滑阀油口开度最大时，油动机活塞在最大进油量条件下走完工作行程动机活塞在最大进油量条件下走完工作行程 所需的时间。所需的时间。它综合反映了油动机的滞后时间和关闭它综合反映了油动机的滞后时间和关闭时间，时间，一般在一般在0.10.10.3s0.3s。第63页/共79页64较大时，调节汽门关闭时间较长，动态过程中的最大转速较高，过渡较大时，调节汽门关闭时间较长，动态过程中的最大转速较高，过渡过程曲线的摆动也较大，过渡时间较长，过程曲线的摆动也较大，过渡时间较长，调节品质较差调节品质较差。但油动机动作慢，可减小油压波动对调节系统摆动的影响，主油泵功但油动机动作慢，可减小油压波动对调节系统摆动的影响，主油泵功率也可减小。率也可减小。第64页/共79页65（3 3）迟缓率：）迟缓率：对动态特性是不利的。调节汽门关闭迟缓，超调量增大。对动态特性是不利的。调节汽门关闭迟缓，超调量增大。（4 4）调速器及错油门滑阀的质量）调速器及错油门滑阀的质量惯性增大，动作迟缓，动态超调量将增大。惯性增大，动作迟缓，动态超调量将增大。第65页/共79页66四、汽轮机保护的保护装置：四、汽轮机保护的保护装置：1 1、超速保护；、超速保护；2 2、低油压保护；、低油压保护；3 3、轴向位移和胀差保护；、轴向位移和胀差保护；4 4、低真空保护；、低真空保护；5 5、振动保护；、振动保护；6 6、热应力保护；、热应力保护；7 7、低汽压保护；、低汽压保护；8 8、防火保护、防火保护第66页/共79页67危急遮断：危急遮断：危急遮断：危急遮断：当异常情况发展到严重威胁汽轮机运当异常情况发展到严重威胁汽轮机运行安全的程度时，迅速关闭所有主汽阀和调节阀，行安全的程度时，迅速关闭所有主汽阀和调节阀，遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。遮断汽轮机的进汽通道，实现紧急停机。如当转子超速到如当转子超速到110%n110%n0 0时，响应的超速遮断装时，响应的超速遮断装置将会动作，迅速关闭所有阀门，切断汽轮机进置将会动作，迅速关闭所有阀门，切断汽轮机进汽源，最终使汽轮机停运。汽源，最终使汽轮机停运。汽轮机保护也是由汽轮机保护也是由感应机构感应机构、传递放大机构传递放大机构和和执执行机构行机构组成，其执行机构组成，其执行机构为为主汽门主汽门。第67页/共79页68保护系统的主要装置保护系统的主要装置自动主汽门自动主汽门 自动主汽门是保护系统的自动主汽门是保护系统的执行元件执行元件。要求自动主汽门动作迅速，关闭严密。要求自动主汽门动作迅速，关闭严密。按结构，分按结构，分为主汽门为主汽门和和操纵座操纵座；自动主汽门操纵座的动；自动主汽门操纵座的动作是靠压力油来控制的，此作是靠压力油来控制的，此压力油为安全油压力油为安全油。保护系统设有超速保护遮断装置、磁力遮断装置和手动保护系统设有超速保护遮断装置、磁力遮断装置和手动遮断装置三套。遮断装置三套。第68页/共79页69第69页/共79页701 1、超速保护装置、超速保护装置一个良好的调节系统，在机组甩全负荷时，能将汽机一个良好的调节系统，在机组甩全负荷时，能将汽机最高转速控制在最高转速控制在107107109%109%。汽轮机转速上升到（汽轮机转速上升到（1.101.101.121.12）n n0 0时，超速保护装时，超速保护装置动作。超速保险动作，切断供汽，迫使汽轮机停止运转，置动作。超速保险动作，切断供汽，迫使汽轮机停止运转，必须同时将汽轮发电机从电网中解列。必须同时将汽轮发电机从电网中解列。超速保护装置又称为：超速保险、危急保安器和危急超速保护装置又称为：超速保险、危急保安器和危急遮断错油门。遮断错油门。按结构分：飞锤式和飞环式按结构分：飞锤式和飞环式第70页/共79页71第71页/共79页72n n1 1为为出击转速出击转速n n2 2为为复位转速复位转速3050r/min3050r/min调整螺帽调整螺帽3 3用来用来改变弹簧的预紧力，改变弹簧的预紧力，以改变出击转速。以改变出击转速。第72页/共79页73危急保安器充油试验危急保安器充油试验危急遮断错油门危急遮断错油门第73页/共79页742 2 轴向位移保护轴向位移保护轴向位移测量和保护装置。电气式或液压式。差动电磁感应变压器。磁力断路油门滑阀 第74页/共79页75第75页/共79页763 3、低油压保护装置、低油压保护装置润滑油压低到润滑油压低到0.05MPa0.05MPa时，启动时，启动交流润滑油泵；交流润滑油泵；润滑油压低到润滑油压低到0.04MPa0.04MPa时，启动时，启动直流润滑油泵，接通遮断装置，紧直流润滑油泵，接通遮断装置，紧急停机；急停机；润滑油压低到润滑油压低到0.03MPa0.03MPa时，停止时，停止盘车电动机，手动停机。盘车电动机，手动停机。第76页/共79页77四四 低真空保护低真空保护第77页/共79页78作业：1、解释专业名词：调速系统的静态特性、速度变动率、迟缓率、一次调频、二次调频、油动机时间常数。2、叙说同步器的作用。3、画出调速系统四象限图，并说明各部分的意义。4、带不同负荷的机组对速度变动率有何要求？5、画出合理的调速系统静态特性曲线，并说明为什么。第78页/共79页79感谢您的观看。第79页/共79页