汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)動靜態(tài)特性和其測試.docx

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)動靜態(tài)特性及其測試汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)動靜態(tài)特性及其測試,一、概述,數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)是現(xiàn)代計算機技術(shù)和傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物，它采用計算機以數(shù)字的方式對一次信號進行采集和處理，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略輸出控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實施控制。雖然DEH系統(tǒng)的性能要比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)高得多，但從控制理論的層面上看，兩者的傳遞函數(shù)是基本相同的，最終的控制目標也是一致的，因此用于衡量傳統(tǒng)控制系統(tǒng)性能的大部分特性參數(shù)同樣也適用于DEH系統(tǒng)。但由于DEH系統(tǒng)的機務(wù)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)系統(tǒng)有較大的差異，有些特性參數(shù)無法通過傳統(tǒng)的測試方法獲得。本文對DEH系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點進行了比較，并給出了測取DEH系統(tǒng)動、靜態(tài)特性的方法。,二、數(shù)字電液控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性的比較,1(系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,傳統(tǒng)的汽輪機控制系統(tǒng)主要通過機械的手段來實施對汽輪機系統(tǒng)的控制，由于其結(jié)構(gòu)的局限性，因此功能比較單一，只能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負荷的手動控制，往往被稱為調(diào)速系統(tǒng)。這類系統(tǒng)比較常見的有徑向離心泵液壓調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)和高速彈性調(diào)速系統(tǒng)等，它們的調(diào)節(jié)原理基本相同，都是通過連在汽輪機主軸上的一個機械部件來感應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速的變化情況，并將這種變化轉(zhuǎn)換為一次油壓，一次油壓再通過機械的放大機構(gòu)被轉(zhuǎn)換放大為二次油壓，最終通過錯油門來控制調(diào)節(jié)閥油動機的開度，油動機再通過杠桿或凸輪傳動機構(gòu)啟閉相應(yīng)的調(diào)門。在油動機動作的同時，其開度反饋機構(gòu)(杠桿彈簧機構(gòu)反饋系統(tǒng)或油口反饋系統(tǒng))將油動機的開度反饋至放大機構(gòu)，從而形成對轉(zhuǎn)速或負荷的閉環(huán)控制。機組轉(zhuǎn)速或負荷的設(shè)定則是通過操作同步器實現(xiàn)的，在純液調(diào)的系統(tǒng)中，這一操作需要操作員就地手動進行,(若同步器系統(tǒng)經(jīng)過改造、加裝矢量電機后，也可以通過增、減按鈕遠操)，而在功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中既可手操，也可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負荷的自動(大閉環(huán))控制。,數(shù)字電液控制系統(tǒng)的控制原理與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，但它完全取消了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的機械式轉(zhuǎn)速感應(yīng)裝置、放大機構(gòu)和閥位反饋機構(gòu)，取而代之的是轉(zhuǎn)速探頭、微控制器、LVDT等電子元件或系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速探頭將檢測到的汽輪機轉(zhuǎn)速以交流電壓信號的形式輸入轉(zhuǎn)速測量卡，并在轉(zhuǎn)速測量卡內(nèi)通過A,D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號。同樣，LVDT測得的閥門開度信號也被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號。這兩個信號被同時輸入數(shù)字式計算機進行運算處理，得到調(diào)門開度指令，該指令經(jīng)過D,A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量后被送至電液轉(zhuǎn)換器去控制油動機的開度，每個閥門均由各自獨立的電液轉(zhuǎn)換器控制。機組轉(zhuǎn)速或負荷的設(shè)定是通過系統(tǒng)接口計算機或備用硬操盤進行，除了能完成轉(zhuǎn)速和負荷的手動控制，還能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負荷的完全自動控制。,2(系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性及其影響因素,汽輪機的調(diào)速系統(tǒng)在受到外界干擾的作用時(如負荷變化)，就會產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，經(jīng)過一段時間后建立起新的平衡，這是一種動態(tài)平衡，這種從一個平衡工況過渡到另一個平衡工況的調(diào)節(jié)過程被稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，而調(diào)節(jié)過程結(jié)束建立起新平衡后系統(tǒng)各參數(shù)的相互關(guān)系就被稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。,傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性可通過下列參數(shù)和曲線系列進行衡量:速度變動率、遲緩率、靜態(tài)特性曲線(四方圖)。這些特性參數(shù)均可通過機組的空負荷、帶負荷試驗測得。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的重要指標主要有:穩(wěn)定性、超調(diào)量、過渡時間。這些特性主要取決于轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)、中間容積時間常數(shù)、油動機時間常數(shù)、速度變動率、遲緩率等系統(tǒng)本身各元件的特性。系統(tǒng)的動態(tài)特性通常由機組的甩負荷試驗獲得。,對于數(shù)字電液控制系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有很大的不同，因此其部分動、靜態(tài)特性與傳統(tǒng)系統(tǒng)有著一定的差別，特別是其靜態(tài)特性基本上是由系統(tǒng)軟件的內(nèi)部設(shè)定值決定的，甚至還可以方便地進行改動;系統(tǒng)的動態(tài)特性則由于系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)的計算機化而得到了很大程度的改善。另外，在傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中用于衡量其動、靜態(tài)特性的某些參數(shù)，在數(shù)字電液控制系統(tǒng)中的影響已逐漸減小，只是如果要將某個特定的數(shù)字電液控制系統(tǒng)與另外的調(diào)節(jié)系統(tǒng)作性能比較時，這些參數(shù)還是有一定的參考價值的。,三、數(shù)字電液控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性及其測試,1(靜態(tài)特性曲線,靜態(tài)特性曲線是在單機穩(wěn)定運行工況下，調(diào)速器設(shè)定值一定時，汽輪機功率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系曲線。要使一臺機組運行于一個獨立的、沒有其它機組存在的電網(wǎng)，具有很大的難度，而且即使有這個條件也未必可行，因為當機組負荷發(fā)生大幅度變化時，電網(wǎng)頻率也會隨之變化，以致超出允許范圍。因此，靜態(tài)特性曲線常常通過綜合空負荷試驗和帶負荷試驗來獲得。,空負荷試驗是在汽輪機未帶負荷的條件下，測取調(diào)速器特性和傳動放人機構(gòu)特性的試驗。調(diào)速器特性即汽輪機轉(zhuǎn)速?n與調(diào)速器輸出信號?i(如徑向泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的主油泵進出口差壓、高速彈性片調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高速彈性片擋油板位置和旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)的二次油壓)的關(guān)系，在數(shù)字電液控制系統(tǒng)中，調(diào)速器的輸出信號為機組轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的偏差信號(在DEH中已被轉(zhuǎn)化為電流信號)。傳動放大機構(gòu)特性即調(diào)速器輸出信號?i與油動機行程?m的關(guān)系。在圖1第二、三象限中，表示了數(shù)字電液控制系統(tǒng)相應(yīng)的特性曲線，各坐標值白中心向外逐漸增大。,空負荷試驗的方法和步驟如下所示,(1)將調(diào)速器設(shè)定值設(shè)置在高限值;,(2)緩慢操作主汽門(通過軟件或機械強制)改變機組轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速每上升(或下降)10r,min并穩(wěn)定后，記錄一次轉(zhuǎn)速、調(diào)速器輸出信號和油動機行程，直至轉(zhuǎn)速到達最大(或最小)值:,(3)將調(diào)速器設(shè)定值設(shè)置在中間值，重復(fù)上述試驗。,帶負荷試驗是在汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)的條件下，主蒸汽壓力、溫度及汽輪機背壓不變時，控制調(diào)節(jié)汽門開度，使汽輪發(fā)電機負荷由零逐漸增加到額定負荷，記錄各穩(wěn)定負荷工況下油動機位移m和功率N，并作出如圖1中第三象限曲線所示的調(diào)節(jié)閥特性曲線?m?N。具體試驗方法和步驟如下:,(1)確定負荷的測點，由空負荷至滿負荷，測點一般不少于12個。由于特性曲線在空、滿負荷附近較陡，故在此附近的測點相應(yīng)要多一些;,(2)帶負荷試驗時汽輪發(fā)電機并網(wǎng)運行，因此應(yīng)選擇在電網(wǎng)周波比較穩(wěn)定的時候進行:,(3)額定負荷下檢查初、終參數(shù)是否為額定值，若符合要求，即可開始記錄第一次數(shù)據(jù);,(4)按預(yù)先設(shè)定的負荷測點，逐步降低負荷，并在各測量點穩(wěn)定三至五分鐘后記錄數(shù)據(jù)，直至空負荷:,(5)再以同樣的順序逐步增加負荷，直至滿負荷，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。,利用上述試驗所得的數(shù)據(jù)，在與圖1相同的坐標系中繪制調(diào)速器特性曲線AnAi、傳動放大機構(gòu)特性曲線?i?m和調(diào)節(jié)閥特性曲線?m-?N，并由此在第一象限中得出調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線?N一?n。,通過上述試驗，理論上可以精確地得出一個DEH系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線，但這一方法對試驗條件的要求比較苛刻，要在實際生產(chǎn)中進行該試驗仍具有一定難度。因此對于DEH系統(tǒng)，僅進行流量指令與閥門開度對應(yīng)關(guān)系的檢查和調(diào)速器高、低限復(fù)核試驗，由此來衡量系統(tǒng)靜態(tài)特性的情況。,流量指令與閥門開度對應(yīng)關(guān)系的檢查在停機狀態(tài)即可進行，將進汽管路隔離并強制有關(guān)信號后復(fù)歸汽機，然后通過DEH控制軟件輸入流量指令，記錄各調(diào)門的開度指令、實際開度和就地油動機的行程，據(jù)此即可作出流量指令與閥門開度對應(yīng)關(guān)系曲線。,調(diào)速器低限復(fù)核試驗通常在機組首次沖轉(zhuǎn)達3000r,min后進行，在DEH操作界面上手動逐漸減小調(diào)速器指令，在該指令到達最小值后記錄汽機轉(zhuǎn)速。調(diào)速器高限復(fù)核試驗因試驗過程機組轉(zhuǎn)速將大于額定轉(zhuǎn)速，因此通常需要在機組帶25,以上負荷連續(xù)運行數(shù)小時解列后，方可進行該試驗。在DEH操作界面上手動逐漸增大調(diào)速器指令，在該指令到達最大值后，記錄汽機轉(zhuǎn)速。汽機的高、低限轉(zhuǎn)速應(yīng)與制造廠提供的數(shù)據(jù)一致(對于大型汽輪機組通常為2850r,min和3210r,min)。,2(速度變動率,速度變動率6是指在某一同步器位置所對應(yīng)的靜態(tài)曲線下，空負荷工況變化到額定負荷工況時的轉(zhuǎn)速差與額定轉(zhuǎn)速的比值:,n,maxn,min,=-,n,0式中，n(max)、n(min)、n(a)。分別為汽輪發(fā)電機組的空負荷轉(zhuǎn)速、額定負荷轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速(n=3000ro,min)。,速度變動率是調(diào)速系統(tǒng)的一個重要指標，事實上它就是圖1中調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線?N?n的斜率。如圖2所示，它決定了并網(wǎng)運行的機組在用戶負荷發(fā)生變化后，各臺機組的負荷分配情況，速率變動率越大，機組所承擔(dān)的負荷越小，反之亦然。,從圖2的曲線，我們還可以得到如下結(jié)論:速度變動率小，機組的一次調(diào)頻能力就大。在實際應(yīng)用中，速度變動率的選取是有范圍限制的，不能太大，但也不宜過小。太大了，調(diào)頻的能力就低:但如果速度變動率過小，在電網(wǎng)負荷變動時，該機組負荷變化幅度就過大，相應(yīng)地汽機內(nèi)溫度壓力變化幅度也過大，容易引起機組部件的損壞，降低機組壽命。通常情況下，速度變動率在3,6,之間選取。,另外，從經(jīng)濟性考慮，我們通常希望大型機組能在額定負荷條件F運行，為此，這些機組在額定負荷處的速度變動率應(yīng)較大，這也有助于避免電網(wǎng)頻率降低時機組超載。此外，在機組剛并網(wǎng)后也希望速度變動率大一些，這有助于汽輪機暖機，避免機組產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和差脹。由此可見，在實際應(yīng)用中，機組靜態(tài)特性曲線在不同的區(qū)段有不同的斜率(如圖3所示)，也即存在著局部速度變動率6*。,靜態(tài)特性曲線上某一點“A”的局部速度變動率6*可用如下方法求得:,在“A”點作一切線，切線與N=0及N=N,max的交點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n1和n:，則該點的局部速度變動率6(*)(A)即為兩點轉(zhuǎn)速差與額定轉(zhuǎn)速之比:,*,n1-n2,=,100%,A,n,0,在數(shù)字電液控制系統(tǒng)中，速度變動率是在系統(tǒng)軟件中沒定的，通常只需在軟件中改變電子放大器的增益(也即圖1第三象限中傳動放大機構(gòu)特性曲線?i?m的斜率)，就可改變系統(tǒng)的速度變動率。如日本東芝公司與其600MW機組配套的OSMAP控制系統(tǒng)，速度變動率的設(shè)定是通過系統(tǒng)主控制器的T3047功能塊實現(xiàn)的，該功能塊是一個比例運算模塊，其輸入端FSSPDC008即為速度變動率的設(shè)定值。若不通過維護軟件要對速度變動率的值進行驗證，通常也可以采用模擬轉(zhuǎn)速信號的方式在DEH操作界面上獲得，具體的方法依不同的系統(tǒng)而定。,3(遲緩率,在傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速信號的感受、傳遞、放大都是通過機械部件完成的。由于這些中間環(huán)節(jié)相互間存在著磨擦力、連接間隙等因素，實際上調(diào)速器的輸出與機組轉(zhuǎn)速之間并不是理想中的單值函數(shù)。因此，實際的調(diào)速器特性曲線不是一根，而是有上行特性和下行特性兩根曲線。同樣，由于錯油門過封度、連接間隙等因素的影響，油動機行程與調(diào)速器輸出之間、調(diào)節(jié)閥開度與油動機行程之間也不是單值函數(shù)。這樣，按轉(zhuǎn)速上升時的特性可以畫出特性線aa、bb、cc，并由此作出轉(zhuǎn)速上升時的靜態(tài)特性曲線dd;按轉(zhuǎn)速?廠降時的特性可以畫出特性線AA、BB、CC，同樣可作出轉(zhuǎn)速下降時的靜態(tài)特性曲線DD。所以，如圖4所示，實際的調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線也有兩根。,為衡量這種因素的嚴重程度，引入了遲緩率這個概念。簡單地說，遲緩率c就是轉(zhuǎn)速上升過程的特性曲線dd和轉(zhuǎn)速卜降過程的靜態(tài)特性曲線DD之間相同負荷卜機組轉(zhuǎn)速差A(yù)n與額定轉(zhuǎn)速n0之比:,?n,=,100%,n,0,當?shù)蛩傧到y(tǒng)的靜態(tài)特性曲線為育線刑帶狀時，遲緩率引起的機組負荷晃動值為,?N=,N,1,式中?N、N1分別為機組負荷晃動值、遲緩率、速度變動率和當前機組負荷。,在DEH系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)速信號的感受、傳遞、放大都是計算機及相應(yīng)的電子器件完成的，其處理精度很高，響應(yīng)速度很快，基本不存在遲緩現(xiàn)象，而且每個油動機的動作都是由各自獨立配置的響應(yīng)速度極快、遲緩極小的電液伺服閥控制的。另外，DEH系統(tǒng)的每個調(diào)節(jié)閥均由各自獨立的油動機通過靠背輪直接驅(qū)動，因而也沒有配汽機構(gòu)存在摩擦力或連接間隙的問題。因此，對DEH系統(tǒng)遲緩率有較大影響的因素只有調(diào)節(jié)閥和油動機本身的摩擦力一項，止是由于這個原因，DEH系統(tǒng)的遲緩率要比傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)小得多。傳統(tǒng)液壓式調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率一般在0(20(5,之間，而數(shù)字電液控制系統(tǒng)的遲緩率通常要小于0(1,。,四、數(shù)字電液控制系統(tǒng)的動態(tài)特性及其測試,對于汽輪發(fā)電機組而言，其動態(tài)特性主要是指汽輪機轉(zhuǎn)速n與時間t之間的關(guān)系，,由于甩全負荷是汽輪發(fā)電機組最劇烈的動態(tài)變化過程，因此下面的討論均以甩負荷工況為例。,1(穩(wěn)定性,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指在機組運行時，受到擾動而離開平衡狀態(tài)后，經(jīng)過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，過渡到新的平衡狀態(tài)的能力。動態(tài)穩(wěn)定性是衡量汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)最基本的指標。從理論上講，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要有種可能，如圖5中曲線a、b、c、d、e、f所示。前二種的結(jié)果是收斂的，因而系統(tǒng)是動態(tài)穩(wěn)定的:第四種的情況是等幅振蕩，而第五、六種則是發(fā)散的，這后三種系統(tǒng)是動態(tài)不穩(wěn)定的。顯然，在實際應(yīng)用中，只有前面三種系統(tǒng)才能被采用，而且當調(diào)節(jié)過程如曲線c那樣衰減振蕩時，其明顯的振蕩次數(shù)不應(yīng)超過5次。,2(超調(diào)量,調(diào)節(jié)系統(tǒng)在動態(tài)過渡過程中，系統(tǒng)參數(shù)超過穩(wěn)定參數(shù)的最大偏差值被稱作超調(diào)量。在DEH系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速的超調(diào)量是最重要、也是比較直觀的一個動態(tài)特性參數(shù)。一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即使其具備穩(wěn)定性，但如果它的超調(diào)量過大，也是無法使用的，因為過大的超調(diào)量將引起嚴重的超速，危及汽輪機的安全。在實際應(yīng)用中，為保證汽輪機的安全，要求汽輪機在甩去負荷后，其轉(zhuǎn)速的飛升不超過超速保安器的動作轉(zhuǎn)速，且存有一定的余量。一般情況F，超速保安器的動作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的110,-112,，如果要求有3,的余量，那么最高轉(zhuǎn)速就不應(yīng)超過107,-109,。超調(diào)量的計算可按下式進行:,?n(max)-?n(d),?=-100%,n0,式中，?為超調(diào)量，?n(max)為甩負荷后最大飛升轉(zhuǎn)速與甩負荷前穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的差值(如圖5中曲線b所示)。?n為甩負荷后機組的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速與甩負荷前穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的差值(如圖5中曲線b所示)，n0為甩負荷前機組的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。,3(過渡時間,機組受到擾動后，從原來的平衡狀態(tài)過渡到新的平衡狀態(tài)所需要的時間稱為過渡時間。通常情況F，這個值越小越好，在汽輪機組甩全負荷后，這個過渡時間應(yīng)小于50秒。,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的平衡是一個動態(tài)的平衡，不可能達到絕對的穩(wěn)定，因此當調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)與最后穩(wěn)定值的偏差小于一定的數(shù)值后，即可認為已達到穩(wěn)定。一般情況下，允許的最大偏差取靜態(tài)偏差的1,5-1,20，對轉(zhuǎn)速而言，這個偏差就是(0(05-0(067)6no?,4(影響動態(tài)特性的主要因素,(1)速度變動率,速度變動率對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響十分明顯，越大，甩負荷后轉(zhuǎn)速飛升得越高:,6越小，飛升轉(zhuǎn)速的絕對值也越小，但超調(diào)量將增人，且出現(xiàn)的波動次數(shù)也有所增加，這將降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,(2)油動機時間常數(shù)Tm,油動機時間常數(shù)Tm用于表征調(diào)節(jié)閥關(guān)閉所需的時間長短，在DEH系統(tǒng)中其定義為:當電液伺服閥的負向激勵電流最大時，在閥門開度(LVDT信號)對控制回路沒有反饋作用的情況不，油動機活塞在最大差壓作用下，從滿負荷開度移動到空負荷開度所需的時間。油動機時間常數(shù)的計算可按下式進行:,A?,Mmax,Tm=,-,Q,max,式中，Tm為油動機時間常數(shù);A為油動機活塞面積;?Mmax為油動機活塞從空負荷開度到滿負荷開度的行程;Qmax為電液伺服閥的激勵電流最大時進入油動機的油流量。,Tm一般為0(1-0(3秒。該值大，說明油動機活塞移動的速度較慢，甩負荷時最高飛升轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)速過渡曲線擺動的幅度也較大，使過渡時間增加，調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化。減小Tm，可使調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，降低動態(tài)超調(diào)量，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，但當Tm過小時，也可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動。,(3)轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta,轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta是指轉(zhuǎn)子在額定負荷時蒸汽主力矩Mt的作用下，轉(zhuǎn)速由零升高到額定值所需要的時間。轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)的計算可按下式進行:,I0,Ta=,Mt,式中，Ta,為轉(zhuǎn)子時間常數(shù);I為轉(zhuǎn)動慣量;0為額角速度(0=2n0/60);Mt為額定負荷時的蒸氣主力矩。,自上式可見，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量越小、蒸汽的額定主力矩越大，轉(zhuǎn)子就越容易加速。隨著汽輪機容量的增加，Mt成倍地增加，但I卻增加不多，因而T，越來越小。一般中壓小功率機組的Ta約為11-14秒，高壓機組為7-10秒，而中間再熱機組僅5-8秒，所以機組功率越大，發(fā)生超速的可能性也越大。,(4)容積時間常數(shù)Tv,汽輪機運行時，其通流部分，以及調(diào)節(jié)汽門到調(diào)節(jié)級噴嘴前的汽室和聯(lián)絡(luò)管、回?zé)岢槠嬷归T前抽汽管、中間再熱器與汽輪機間的聯(lián)絡(luò)管等管道內(nèi)都充滿著蒸汽，這些中間容積的存在，將使調(diào)節(jié)過程變長，降低調(diào)節(jié)的質(zhì)量。,容積時間常數(shù)TV是指蒸汽在額定流量Go下，以多變過程充滿中間容積V，并達到密度po所需要的時間。容積時間常數(shù)的計算可按下式進行:,gv0,Tv=,KG,0,式中，Tv為容積時間常數(shù);g為重力加速度;V為額定工況下的中間容積;為額定工況下中間容積中0的蒸氣密度;K為多變指數(shù);G0為額定工況下單位時間內(nèi)流入中間容積的蒸汽流量。,顯然，中間容積越大、在額定上況卜中間容積中蒸汽壓力越高，容積時間常數(shù)Tv就越大。甩負荷后，即使調(diào)節(jié)閥已關(guān)閉，中間容積內(nèi)蒸汽的繼續(xù)膨脹作功還能使轉(zhuǎn)速進一步上升，Tv越大說明這種作功的能力越大，使汽輪機轉(zhuǎn)速額外上升也越大。,(5)遲緩率,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩也會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性。由于遲滯的存在，將使調(diào)節(jié)閥關(guān)閉遲緩，超調(diào)量增加。對于原來非周期性的過程，將使該過程延長，動態(tài)偏差增大，但仍是非周期性過程;對于原來的周期性過程，則將使振蕩加劇，甚至發(fā)散。,(6)防超速控制功能,由于大型汽輪機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點很容易導(dǎo)致機組超速，因此在其DEH系統(tǒng)中通常加入了一些防止或抑制機組超速的功能，如汽輪機發(fā)電機功率負荷不平衡控制(PLU)、汽輪機超速保護控制(OPC)、甩負荷預(yù)測控制等。,PLU功能投入后，系統(tǒng)將不斷監(jiān)視汽輪機功率(一般取汽輪機調(diào)節(jié)級后壓力)和發(fā)電機實發(fā)功率(有功)的差值，當該值超過系統(tǒng)的設(shè)定值，如40,，DEH將發(fā)出調(diào)節(jié)閥快關(guān)指令，使調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉，并經(jīng)一定延時后再開啟。OPC則是對轉(zhuǎn)速及其變化率進行監(jiān)視，當機組轉(zhuǎn)速超過103,額定轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速的上升速率大于DEH設(shè)定值時，快關(guān)調(diào)節(jié)閥，并經(jīng)一定延時后再開啟。甩負荷預(yù)測控制主要用來抑制機組在甩負荷廠況F的轉(zhuǎn)速飛升，機組并網(wǎng)后，當發(fā)電機出口斷路器52G斷開時，DEH將根據(jù)這個斷開信號發(fā)出調(diào)節(jié)閥快關(guān)指令，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，并經(jīng)一定延時后再開啟，也有的系統(tǒng)在收到52G斷開的信號后除發(fā)出調(diào)節(jié)閥快關(guān)指令外，還同時將系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制回路的轉(zhuǎn)速設(shè)定值降至no甚至no以下，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于更低的水平。上述幾種控制功能的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度，有效地減少了進入汽輪機的蒸汽量，降低了飛升轉(zhuǎn)速，縮短了過渡時間。在這些控制功能正常投用的情況下，機組甩負,荷時的最大飛升轉(zhuǎn)速實際上已不受速度變動率6的影響。,5(甩負荷試驗,甩負荷試驗是測取調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的主要手段，通過該試驗可以得到轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥行程隨時間變化的曲線，并據(jù)此求出轉(zhuǎn)子時間常數(shù)T:、容積時間常數(shù)Tv速度變動率s等動、靜態(tài)特性參數(shù)。甩全負荷試驗的方法和步驟如下所示:,(1)在DEH系統(tǒng)相應(yīng)的AO,DO端子引出轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥開度、機組負荷、發(fā)電機出口斷路器狀態(tài)等測量信號，經(jīng)隔離器后接入高速信號采集設(shè)備(要求采樣頻率高于1000次,秒);,(2)在機組保持滿負荷穩(wěn)定運行四小時后，將發(fā)電機出口斷路器斷開，在斷開前5秒時開始啟動數(shù)據(jù)采集器記錄數(shù)據(jù);,(3)當機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，停止數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)輸出至GRAPH、EXCEL等作圖軟件，畫出轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥開度、機組負荷、發(fā)電機出口斷路器狀態(tài)等信號對時間的XY坐標圖:若采用光線錄波器等圖形數(shù)據(jù)采集設(shè)備，則可直接使用所得到的曲線圖:,(4)根據(jù)所得的曲線圖，求出機組轉(zhuǎn)子時間常數(shù)Ta和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量I。汽輪機剛甩負荷的瞬間，負荷己失去，但調(diào)節(jié)閥尚未動作，進入汽輪機汽缸內(nèi)的蒸汽量仍為額定流量，相當于額定功率下的蒸汽作用力矩使轉(zhuǎn)子加速，故可根據(jù)甩負荷最初的加速度值來計算出時間常數(shù)和Ta和汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。甩負荷時轉(zhuǎn)子的初始加速度即為轉(zhuǎn)速飛升曲線上升