第9章電廠汽輪機的調(diào)節(jié)12h

1、2022年5月5日星期四page 1第六章 汽輪機調(diào)節(jié)哈爾濱工程大學(xué)核能科學(xué)與工程教研室2022年5月5日星期四page 21.汽輪機調(diào)節(jié)的任務(wù)與型式 汽輪機是發(fā)電廠的原動機，驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，向電力系統(tǒng)輸送符合數(shù)量和品質(zhì)（電壓與頻率）要求的電力。電能目前尚不能大規(guī)模儲存的特點，決定著發(fā)電機輸出的電能即發(fā)即用。在用戶電力負(fù)荷（即電力消耗）要求改變時，發(fā)電廠應(yīng)通過控制進入汽輪機的蒸汽量或蒸汽參數(shù)調(diào)整其功率輸出，使發(fā)電機的電能適應(yīng)外界電力負(fù)荷要求。同時在電網(wǎng)或熱網(wǎng)出現(xiàn)事故時，又要能保證機組自身的安全。汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，就是為滿足這些要求而設(shè)置的。 由發(fā)電機的運行特性知，發(fā)電機端電壓決定于無功

2、功率，無功功率決定于發(fā)電機勵磁；電力系統(tǒng)頻率決定于有功功率，即決定于原動機驅(qū)動功率。因此，發(fā)電廠電壓由發(fā)電機勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)，頻率由汽輪機功率控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。2022年5月5日星期四page 31.1汽輪機調(diào)節(jié)的任務(wù)n電力供應(yīng)需滿足的要求：量的要求，滿足電力用戶對電力的需求。質(zhì)的要求，電壓和頻率達標(biāo)。 供電頻率過高或是過低，不僅影響供電的質(zhì)量，而且影響電廠本身的安全和經(jīng)濟性。要求電網(wǎng)頻率變動范圍為0.5Hz，即轉(zhuǎn)速變化范圍為30r/min。n汽輪機與發(fā)電機的特性線： 汽輪發(fā)電機組運行時，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩有：汽輪機蒸汽驅(qū)動力矩Mt；發(fā)電機電磁阻力矩Me，機械摩擦阻力矩Mf。在負(fù)荷較高時，機械阻力矩可

3、忽略不計。)(轉(zhuǎn)子的運動方程etMMdtdI2022年5月5日星期四page 41.1汽輪機調(diào)節(jié)的任務(wù)蒸汽主力矩蒸汽主力矩Mt與功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系與功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系9550itPMn電磁力矩電磁力矩Me與功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系與功率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系 三類負(fù)載：有功功率與頻率變化沒有直接影響；有功功率與頻率成正比變化；有功功率與頻率成三次方或高次方變化。絕大多數(shù)為第二類負(fù)載。汽輪發(fā)電機組的自平衡能力（固有特性） 汽輪機發(fā)電機組依靠自身力矩與轉(zhuǎn)速之間的變化特性可以自發(fā)的從一個工況調(diào)整到另一個穩(wěn)定工況，這種調(diào)整能力稱為汽輪發(fā)電機組的自平衡能力。=0tedMMdt ；0tedMMdt ；0.tedMMdt2022

4、年5月5日星期四page 51.1汽輪機調(diào)節(jié)的任務(wù) 調(diào)節(jié)的任務(wù)調(diào)節(jié)的任務(wù)：及時調(diào)整汽輪機的功率調(diào)整汽輪機的功率，使它能滿足外界負(fù)荷外界負(fù)荷變化變化的需要，同時保證轉(zhuǎn)速保證轉(zhuǎn)速在允許的范圍內(nèi)。2022年5月5日星期四page 61.2汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的型式 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)特點可劃分為液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩種型式：n液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 組成：機械部件和液壓部件 特點：調(diào)節(jié)精度低，反應(yīng)速度慢，調(diào)節(jié)功能少，工作可靠性高，能滿足機組的基本調(diào)節(jié)功能。n電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 組成：電氣部件，液壓部件 特點：快速，靈敏，準(zhǔn)確，精度高，靜態(tài)特性和動態(tài)特性都好 分類：功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，數(shù)字電

5、液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）2022年5月5日星期四page 72.液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)對象：調(diào)節(jié)系統(tǒng)對其作用的那個裝置（汽輪發(fā)電機組）叫作調(diào)節(jié)對象。 被調(diào)量：被系統(tǒng)調(diào)節(jié)的物理量，如轉(zhuǎn)速、汽輪機功率等。 給定值：被調(diào)量應(yīng)保證達到的值，如汽輪機功率給定值、汽輪發(fā)電機組給定值 等。 擾動：引起被調(diào)量變化的各種因素，如外界負(fù)荷、汽輪機功率給定值、蒸汽參數(shù) 的變化。 反饋：將信號的一部分返回到輸入端的過程。 閉環(huán)與開環(huán)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)量與輸入量之間存在反饋的回路叫作閉環(huán)，不存在 反饋的回路叫作開環(huán)。 過渡過程：系統(tǒng)受擾動后動作，輸入量或系統(tǒng)中其它中間參數(shù)隨時間變化的過 程。2.1液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理2022年

6、5月5日星期四page 82.1.1液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制原理組成：組成： 轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)（調(diào)速轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)（調(diào)速器）、閥位控制機構(gòu)器）、閥位控制機構(gòu)（傳動放大機構(gòu)）、（傳動放大機構(gòu)）、配汽機構(gòu)和調(diào)節(jié)對象配汽機構(gòu)和調(diào)節(jié)對象,enitNMnxslPM 負(fù)荷負(fù)荷擾動擾動阻力阻力矩矩轉(zhuǎn)速偏轉(zhuǎn)速偏差信號差信號閥位調(diào)節(jié)閥位調(diào)節(jié)指令信號指令信號滑閥位滑閥位移信號移信號調(diào)節(jié)汽調(diào)節(jié)汽閥位移閥位移功率、動功率、動力矩改變力矩改變2022年5月5日星期四page 92.1.2典型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程（一）轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)閥位控制機構(gòu)配汽機構(gòu)2022年5月5日星期四page 102.1.2典型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程（二

7、）轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)閥位控制機構(gòu)配汽機構(gòu)2022年5月5日星期四page 112.1.2典型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程（三）轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)閥位控制機構(gòu)配汽機構(gòu)2022年5月5日星期四page 122.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性n（一）液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線（一）液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線 轉(zhuǎn)速存在偏差偏差(n0)情況下，通過調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置的動作使調(diào)節(jié)汽閥開度改變，汽輪機功率相應(yīng)改變，達到新的穩(wěn)定狀態(tài)新的穩(wěn)定狀態(tài)，新的汽輪機功率Pi和轉(zhuǎn)速n與原穩(wěn)定值存在一定穩(wěn)態(tài)偏差，這種調(diào)節(jié)特性稱液壓調(diào)節(jié)系液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速有差調(diào)節(jié)特性統(tǒng)轉(zhuǎn)速有差調(diào)節(jié)特性，即液壓調(diào)節(jié)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 評價調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線曲線

8、的指標(biāo)：轉(zhuǎn)速變動率、遲緩率。 2022年5月5日星期四page 13（二）轉(zhuǎn)速變動率（二）轉(zhuǎn)速變動率n1.轉(zhuǎn)速變動率（不等率）轉(zhuǎn)速變動率（不等率）定義定義 機組單機運行單機運行狀態(tài)下，電功率從零增加到額定值P0時，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速從n1降為n2，轉(zhuǎn)速的改變值轉(zhuǎn)速的改變值n= n1-n2與額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n0之比的百分?jǐn)?shù)稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動速度變動率（或稱轉(zhuǎn)速不等率）率（或稱轉(zhuǎn)速不等率）。2.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性120100%nnn2022年5月5日星期四page 142.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性n2.轉(zhuǎn)速變動率轉(zhuǎn)速變動率對一次調(diào)頻影響對一次調(diào)頻影響12110220PnPnPnPn ，121212PPPP

9、121212PPPP因 ，故有一次調(diào)頻定義一次調(diào)頻定義： 電負(fù)荷改變電負(fù)荷改變引起電網(wǎng)頻率變化時，電網(wǎng)中并列運行的各臺機組均自動地自動地根據(jù)自身的靜態(tài)特性線自身的靜態(tài)特性線承擔(dān)一定負(fù)荷的變化以減少電網(wǎng)頻率的改變，這種調(diào)節(jié)過程稱為一次調(diào)頻。一次調(diào)頻不能維持電網(wǎng)頻率不變2022年5月5日星期四page 152.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性具有不同局部速度變動率的靜態(tài)特性曲線n3.局部局部轉(zhuǎn)速變動率轉(zhuǎn)速變動率 電網(wǎng)頻率改變引起的功率變動取決于工作點附近靜態(tài)特線性的斜率（局部轉(zhuǎn)速變動率），根據(jù)運行的不同要求確定：低功率段低功率段（約10%P0），曲線斜率較大利于機組并網(wǎng)，提高低功率運行穩(wěn)定性。額度功率附近額度

10、功率附近，曲線斜率較大較好的經(jīng)濟性，電網(wǎng)頻率低時不超載。中間功率段中間功率段，曲線斜率較小機組在此段有較強一次調(diào)頻能力，總的平均轉(zhuǎn)速變動率不超規(guī)定范圍，通常要求最小局部轉(zhuǎn)速變動率不小于2%。2022年5月5日星期四page 16（三）遲緩率（三）遲緩率n1.遲緩率（不靈敏度）遲緩率（不靈敏度）定義定義 遲緩現(xiàn)象：摩擦、間隙、滑閥過封度及油的粘滯力調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性帶性帶，轉(zhuǎn)速上升時沿上行線上行線變化，下降時沿下行線下行線變化。 在同一功率下因遲緩而出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)速變動量n與額定轉(zhuǎn)速n0的比值百分?jǐn)?shù)被定義為遲緩率遲緩率，即考慮遲緩的調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線00100%100%abnnnnn

11、2.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性2022年5月5日星期四page 172.遲緩遲緩對機組運行的影響對機組運行的影響 單機運行：遲緩引起轉(zhuǎn)速擺動轉(zhuǎn)速擺動，最大擺動量為n= n0 。 并網(wǎng)運行：轉(zhuǎn)速取決于電網(wǎng)頻率，遲緩引起功率漂移功率漂移，最大量為P。2.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性00000PPPPnnn 2022年5月5日星期四報告人田瑞峰page 18（四）同步器（四）同步器1.同步器用途：同步器用途：(1)調(diào)整單機單機運行機組的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速。操作同步器，可以改變某個機構(gòu)調(diào)節(jié)參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線產(chǎn)生平移靜態(tài)特性線產(chǎn)生平移。(2)調(diào)整并網(wǎng)并網(wǎng)運行機組的功率功率。操作同步器連續(xù)平移靜態(tài)特性曲線連

12、續(xù)平移靜態(tài)特性曲線，就能連續(xù)增減并網(wǎng)機組的負(fù)荷。同步器起著“功率給定”的作用。2.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性2022年5月5日星期四page 192.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性（四）同步器（四）同步器1.同步器用途：同步器用途：(1)調(diào)整單機運行機組的轉(zhuǎn)速：單機運行時靜態(tài)特線性的平移2022年5月5日星期四page 202.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性（四）同步器（四）同步器1.同步器用途：同步器用途：(2)調(diào)整并網(wǎng)運行機組的功率：同步器調(diào)整并網(wǎng)機組之間的負(fù)荷分配 二次調(diào)頻二次調(diào)頻：利用同步器平移靜態(tài)特性線，實現(xiàn)負(fù)荷的重新利用同步器平移靜態(tài)特性線，實現(xiàn)負(fù)荷的重新分配，將電網(wǎng)頻率調(diào)回到預(yù)定的質(zhì)量范圍內(nèi)的過程。分配，

13、將電網(wǎng)頻率調(diào)回到預(yù)定的質(zhì)量范圍內(nèi)的過程。2022年5月5日星期四page 212.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性（四）同步器（四）同步器1.同步器用途：同步器用途：(2)調(diào)整并網(wǎng)運行機組的功率：并列機組的二次調(diào)頻2022年5月5日星期四page 22同步器的工作范圍2.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性（四）同步器（四）同步器2.同步器的調(diào)節(jié)范圍：同步器的調(diào)節(jié)范圍： 指操作同步器能使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜操作同步器能使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特線性平行移動的范圍態(tài)特線性平行移動的范圍，滿足機組順利地加載到滿負(fù)荷和卸到空負(fù)荷的要求，不僅在正常周波和額定蒸汽參數(shù)時滿足，而且在電網(wǎng)周波和蒸汽參數(shù)在允許范圍內(nèi)變化情況下也能滿足。2022年5月5日星期四page 232.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性n調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性 描述的是調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到擾動后，被調(diào)量隨時間的變化規(guī)律。（一）動態(tài)特性指標(biāo)（一）動態(tài)特性指標(biāo) 1.穩(wěn)定性；2.超調(diào)量