汽轮机原理讲稿汽轮机调节少学时资料.pptx
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1、会计学1汽轮机原理讲稿汽轮机调节少学时资料汽轮机原理讲稿汽轮机调节少学时资料 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,并保要求,供给所需电力,并保 证电网频率稳定在一定范围之内。证电网频率稳定在一定范围之内。(3 3)火电厂自身安全的需要)火电厂自身安全的需要:汽轮发电机组工作时,汽轮发电机组工作时,转子、叶转子、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正比。转速增加,离心力将迅速增加。当转
2、速超过一定限度时就会使部件破坏,出大事故。时就会使部件破坏,出大事故。2 2,调速系统的任务:,调速系统的任务:,调速系统的任务:,调速系统的任务:(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右运行)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除了调速系统之外,汽轮机组还必须具有保护系统保护系统(超速(超速保护、轴向位移保护等)。保护、轴向位移保护等)。第1页/共29页3 3,汽轮发电机组转子运动方程式,汽轮发电机组转子运动方程式,汽轮发电机组转子运动方程式,汽轮发电机组转子运动方程
3、式:机组在工作时,作用在转子上的力矩有三个:机组在工作时,作用在转子上的力矩有三个:蒸汽主力矩、蒸汽主力矩、发电机反力矩、摩擦力矩发电机反力矩、摩擦力矩。在稳定状态下,三者的代数和为零:。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:通常,摩擦力矩很小,这样一来,上式可写成: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。角加速度。4 4,调速系统的功能:,调速系统的功能:,调速系统的功能:,调速系统的功能:蒸汽蒸汽主力矩主力矩和发电机和发电机反力矩反力矩随转速的变化如下图所示:当随转速的变化
4、如下图所示:当转速转速n n增加时,蒸汽主力矩减小,发电机反力矩增加;当转速增加时,蒸汽主力矩减小,发电机反力矩增加;当转速n n减小时,蒸汽主力矩增加,发电机反力矩减小。减小时,蒸汽主力矩增加,发电机反力矩减小。A A点是两力矩点是两力矩平衡状态点平衡状态点:曲线:曲线1 1、2 2之交点之交点。第2页/共29页(1)(1)当当外界负荷减少外界负荷减少时,反力矩由曲线时,反力矩由曲线2 2变到曲线变到曲线2 2,而主力矩曲线,而主力矩曲线1 1不变。其工作点不变。其工作点 由由A A移到移到B B,机组转速变化(,机组转速变化(自平衡能力自平衡能力:当不:当不考虑调速系统的功能作用下,负荷变
5、动时,机组能自动保持平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)。衡状态的能力)。(2)(2)当当调速系统动作调速系统动作,减小进汽量,主力矩曲线由,减小进汽量,主力矩曲线由1 1 变为变为1 1,与反,与反力矩曲线力矩曲线2 2交于交于C C点,点,机组转速变为接近机组转速变为接近。第3页/共29页二,运行对调速系统的要求二,运行对调速系统的要求二,运行对调速系统的要求二,运行对调速系统的要求 1 1,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,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过度到另一稳定工况
6、,而不发生较大的长期的负荷摆动荷摆动;2 2,调速系统应能保证:当,调速系统应能保证:当蒸汽参数蒸汽参数和和电网频率电网频率在允许范围内变在允许范围内变化时,机组能从化时,机组能从满负荷满负荷到到空负荷空负荷范围内稳定运行,并保证机范围内稳定运行,并保证机组能顺利地组能顺利地并网并网和和解列解列;3 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,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;范围内;4 4,当机组突然甩电负荷时,当机组突然甩电负荷时,调速系统应能保证调速系统应能保证机组转速最大升机组转速最大升高值小于超速保护装置高值小于超速保护装置 动作转速动作转速。
7、第4页/共29页三,汽轮机调速系统的基本原理三,汽轮机调速系统的基本原理三,汽轮机调速系统的基本原理三,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(一)简单的汽轮机自动调速系统(图7-27-2)1 1,主要部件,主要部件:调速器,滑阀(错油门),油动机,调节阀。:调速器,滑阀(错油门),油动机,调节阀。2 2,油路:,油路:Po-Po-高压油,高压油,Pn-Pn-排油。排油。3 3,工作原理,工作原理:当外界负荷当外界负荷NN减少减少,机组转速,机组转速n n升高,调速器飞锤向外扩张,升高,调速器飞锤向外扩张,滑环滑环A A上移,杠杆上移,杠杆ABCABC以以C C点为支点带动
8、滑阀点为支点带动滑阀B B点上移,高压油点上移,高压油PoPo通过滑阀油口进入油动机上油室,油动机下油室与排油通过滑阀油口进入油动机上油室,油动机下油室与排油PnPn相相通,活塞下移,关小调节阀通,活塞下移,关小调节阀5 5,减小进汽量,机组功率减小。,减小进汽量,机组功率减小。同时,杠杆以同时,杠杆以A A点为支点带动滑阀点为支点带动滑阀B B点下移,滑阀回中,切断点下移,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。窗口,高压油停止流动。调速系统达到新的平衡状态。*当外界负荷当外界负荷NN增加时,增加时,机组转速机组转速n n下降,调速系统各部套调节下降,调速系统各部套调节
9、过程相同,而动作方向相反。过程相同,而动作方向相反。第5页/共29页第6页/共29页 1 1,有差调节,有差调节:对应不同的功率,有不同的转速。:对应不同的功率,有不同的转速。2 2,静态特性曲线,静态特性曲线:汽轮发电机组转速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。与功率的关系曲线称为调速系统的静态特性曲线。3 3,静态特性曲线的平移,静态特性曲线的平移-同步器同步器 同步器是调速系统的部件之一。操作同步器,同步器是调速系统的部件之一。操作同步器,可使汽轮机可使汽轮机 在同一转速下有不同的功率,或者是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。在同一功率下有
10、不同的转速。4 4,速度变动率,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:当同步器位置不变,机组的功率从额定功率变为零功率时,其转速由转速由 上升到上升到 。转速的变化量与额定转速。转速的变化量与额定转速 之比称为调速系统的速度之比称为调速系统的速度变动率,用变动率,用 表示。表示。第二节第二节 调节系统的静态特性调节系统的静态特性第7页/共29页调速系统的组成部分调速系统的组成部分调速系统的组成部分调速系统的组成部分(1(1)转速感受元件)转速感受元件:转速感受元件的作用是测量机组转速的变化,转速感受元件的作用是测量机组转速的变化,并把转速变化信号转化为其他物理量而
11、输送给下一调节环节。并把转速变化信号转化为其他物理量而输送给下一调节环节。(2 2)传动放大机构)传动放大机构:传动放大机构是接受、放大转速感受元件输传动放大机构是接受、放大转速感受元件输送的信号,并输送给下一机构。送的信号,并输送给下一机构。(3 3)配汽机构:)配汽机构:配汽机构是接受放大后的信号,调节汽轮机配汽机构是接受放大后的信号,调节汽轮机的进汽量,改变机组功率。的进汽量,改变机组功率。n n另外,还有另外,还有同步器同步器等等第8页/共29页调节系统的静态特性曲线调节系统的静态特性曲线调节系统的静态特性曲线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是由转速感受机构、中间放
12、大汽轮机调节系统的静态特性曲线是由转速感受机构、中间放大机构和执行机构的静态特性曲线所组成,如图机构和执行机构的静态特性曲线所组成,如图7-367-36、图图7-377-37所示。其中,将调速器、中间放大机构和执行机构的静态特性所示。其中,将调速器、中间放大机构和执行机构的静态特性曲线分别画在直角坐标系的曲线分别画在直角坐标系的第二第二、三、四象限三、四象限,将,将调节系统调节系统的的静态特性曲线画在直角坐标系的静态特性曲线画在直角坐标系的第一象限第一象限,组成,组成四象限图四象限图。图7-36图7-37第9页/共29页速度变动率速度变动率速度变动率速度变动率(不等率)(不等率)(不等率)(不
13、等率)1 1,定义,定义,定义,定义:在稳定工况下,汽轮机的功率由满负荷减到零负荷时,:在稳定工况下,汽轮机的功率由满负荷减到零负荷时,其转速其转速 的改变量的改变量 n n与额定转速(或者最高与最低转速的平均值)与额定转速(或者最高与最低转速的平均值)之之 比的百分数称为比的百分数称为速度变动率速度变动率用用 表示:表示:*单机运行的机组单机运行的机组,由一台机组向用户供电,机组负荷等于用户,由一台机组向用户供电,机组负荷等于用户 消耗量,这样,当功率变化时,转速也要变化。消耗量,这样,当功率变化时,转速也要变化。*并列运行的机组并列运行的机组,网内所有机组同时向电网送电,再由电网向,网内所
14、有机组同时向电网送电,再由电网向 用户供电。用户供电。图38图39第10页/共29页2 2,一次调频:,一次调频:,一次调频:,一次调频:并列运行的机组,网内频率相同,所有机组转速一并列运行的机组,网内频率相同,所有机组转速一样,机组总功率正好等于用户总耗电量。当外界负荷变动而引样,机组总功率正好等于用户总耗电量。当外界负荷变动而引起电网频率变化时,网内各机组调速系统同时动作,自动增减起电网频率变化时,网内各机组调速系统同时动作,自动增减负荷,以适应外界负荷变动的要求。负荷,以适应外界负荷变动的要求。这种由调速系统随电网周这种由调速系统随电网周波变化,自动控制机组负荷增减,以保证电网频率稳定的
15、方式,波变化,自动控制机组负荷增减,以保证电网频率稳定的方式,称为一次调频。称为一次调频。图40第11页/共29页3 3,并列运行的机组功率变化与速度变动率的关系,并列运行的机组功率变化与速度变动率的关系,并列运行的机组功率变化与速度变动率的关系,并列运行的机组功率变化与速度变动率的关系:在一次调频时,机组功率变化的相对值与其速度变动率成反在一次调频时,机组功率变化的相对值与其速度变动率成反比比。即速度变动率。即速度变动率 大的机组,功率变化小;速度变动率大的机组,功率变化小;速度变动率 小的小的机组,功率变化大。机组,功率变化大。第12页/共29页4 4,速度变动率,速度变动率,速度变动率,
16、速度变动率 的选定:的选定:的选定:的选定:(1 1)对于)对于承担基本负荷承担基本负荷的机组,希望运行稳定,速度变动率的机组,希望运行稳定,速度变动率 应取应取大一些,一般为大一些,一般为(46)%(46)%;(2 2)对于)对于承担尖峰负荷承担尖峰负荷的机组,希望增强对负荷的适应性,速度的机组,希望增强对负荷的适应性,速度变动率变动率 应取小一些,一应取小一些,一 般为般为(34)%(34)%。(3 3)为了保证机组在甩负荷时,其超速保护装置不动作,对速度)为了保证机组在甩负荷时,其超速保护装置不动作,对速度变动率变动率 有一定的要求:有一定的要求:从从静态曲线静态曲线上来看,机组功率由满
17、负上来看,机组功率由满负荷变为零负荷时,其转速将由额定转速荷变为零负荷时,其转速将由额定转速nono上升为(上升为(1+1+)no)no;但;但从从动态曲线动态曲线上来看,机组功率由满负荷变为零负荷时,其转速上来看,机组功率由满负荷变为零负荷时,其转速将由额定转速上升为(将由额定转速上升为(1+1.51+1.5)。所以,。所以,上限为上限为6%6%。第13页/共29页三,迟缓率三,迟缓率三,迟缓率三,迟缓率 1 1,迟缓现象,迟缓现象,迟缓现象,迟缓现象:如下图,当外界负荷下降而转速上升时,机组功率:如下图,当外界负荷下降而转速上升时,机组功率并不马上降低。而是当转速上升到一定程度时,功率才开
18、始下并不马上降低。而是当转速上升到一定程度时,功率才开始下降。同样,降。同样,当外界负荷上升机组转速下降时,机组功率并不马当外界负荷上升机组转速下降时,机组功率并不马上增加,而是当上增加,而是当 转速降低到一定时,功率才开始上升。这就是转速降低到一定时,功率才开始上升。这就是说,说,机组在同一功率下有不同的转速,或者说在同一转速下有机组在同一功率下有不同的转速,或者说在同一转速下有不同的功率不同的功率。这就是调速系统的迟缓现象。这就是调速系统的迟缓现象。图42第14页/共29页 2 2,产生迟缓的原因,产生迟缓的原因,产生迟缓的原因,产生迟缓的原因:调速系统的各部件存在着摩擦、铰练间隙、滑阀重
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