汽輪機數(shù)字電液調節(jié)

會計學1汽輪機數(shù)字電液調節(jié)一、學習本課程的目的及意義二、本課程的研究方法三、考評方法1.平時成績4０分包括出勤、課堂紀律、回答問題等。2.期末考試6０分考核方式為考查，采用開卷考試。四、主要參考書

1.肖增弘,徐豐·汽輪機數(shù)字式電液調節(jié)系統(tǒng)·中國電力出版,20032.吳季蘭·汽輪機設備及系統(tǒng)·中國電力出版社，20063.胡念蘇·汽輪機設備及系統(tǒng)·中國電力出版社，2006

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第一章汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的基本概念

第一節(jié)汽輪機自動調節(jié)的基本內容一、自動檢測系統(tǒng)１.自動檢測儀表的功能２.大容量機組自動檢測的內容二、自動保護系統(tǒng)1.自動保護系統(tǒng)的作用2.大功率汽輪機自動保護裝置的種類三、自動調節(jié)系統(tǒng)

1.任務●保證供電的數(shù)量，即根據(jù)外界用戶的需要提供足夠的電力?！癖ＷC供電的質量，即保證汽輪機的轉速在規(guī)定的范圍內。

第2頁/共34頁2.其它調節(jié)系統(tǒng)四、程序控制系統(tǒng)

具有自啟、?？刂乒δ?/p>

第二節(jié)汽輪機自動調節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展一、機械液壓式調節(jié)系統(tǒng)

控制器由機械元件組成，執(zhí)行器是由液壓元件組成，如圖１－１所示。

第3頁/共34頁二、電氣液壓式調節(jié)系統(tǒng)（電液調節(jié)）

控制器有兩個：一個由電氣元件組成，另一個由機械元件組成；執(zhí)行器仍為液壓元件。如圖１－2所示。三、模擬式電氣液壓調節(jié)系統(tǒng)（模擬電調，純電調）控制器是由模擬電路組成，執(zhí)行部件仍為液壓式，如圖１－３所示。

第4頁/共34頁四、數(shù)字式電氣液壓調節(jié)系統(tǒng)（DEH）

簡稱數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)，出現(xiàn)在２０世紀８０年代?？刂破鳛閿?shù)字計算機，執(zhí)行器仍為液壓式。如圖１－４所示。

第5頁/共34頁第三節(jié)汽輪機自動調節(jié)系統(tǒng)的基本原理一、概述１.調節(jié)系統(tǒng)的任務●保證供電的數(shù)量●保證供電的質量二、汽輪發(fā)電機組力矩平衡方程

第6頁/共34頁則

式中I——轉子的轉動慣量；

ω——角速度，因為Mf要比Mt和Me小得多，所以

分析外界負荷變化與轉速的關系。

第7頁/共34頁說明：汽輪發(fā)電機組的自平衡能力；為什么要調節(jié)？怎樣調節(jié)？有差調節(jié)？

第8頁/共34頁二、調節(jié)系統(tǒng)基本原理１.直接調節(jié)●系統(tǒng)的組成●動作原理●特點

２.間接調節(jié)●系統(tǒng)的組成●動作原理（詳細說明）●特點

第9頁/共34頁三、調節(jié)系統(tǒng)的構成及方框圖１.調節(jié)系統(tǒng)的主要組成部分●轉速感受機構：即所謂的調速器，有機械式、液壓式和電磁式幾種類型。輸入為汽輪機轉速變化信號，輸出為位移、油壓或電壓變化信號?！駛鲃臃糯髾C構：由錯油門（滑閥）和油動機組成。錯油門又叫油動機滑閥，是控制油門。輸入為轉速感受機構的輸出信號，輸出為油動機活塞位移變化信號?！衽淦麢C構（執(zhí)行機構）：由傳動機構和調節(jié)閥組成。輸入為傳動放大機構的輸出信號，輸出為調節(jié)閥的開度變化信號，即流量或功率變化信號。注：這三個機構中，均要求輸入與輸出成單值線性的關系。

第10頁/共34頁●調節(jié)對象：即汽輪發(fā)電機組。２.調節(jié)系統(tǒng)的方框圖第11頁/共34頁四、調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性（一）調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線１.調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的概念穩(wěn)定工況下，汽輪機的功率與轉速之間的關系曲線。也可以說是調節(jié)系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關系曲線。２.調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的繪制方法

能否直接求??？（不能）。一般用間接法（通過調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)試驗）求?。悍謩e求取各機構的特性曲線，再四象限投影法合成，如下圖所示。

第12頁/共34頁（二）調節(jié)系統(tǒng)的速度變動率和遲緩率１.速度變動率（１）定義汽輪機單獨運行時，功率由零增加到額定值，其轉速的改變量與額定轉速之比的百分數(shù)。即

第13頁/共34頁（２）速度變動率對汽輪機工作的影響●影響并網機組間的負荷分配?？梢詫С觯?/p>

即功率的變化與速度變動率成反比。如下圖所示：

第14頁/共34頁一次調頻：外界負荷變化時，各臺機組按其靜態(tài)特性曲線自動地加減負荷，以保持電網頻率的穩(wěn)定。

●影響調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若δ太小，靜態(tài)特性曲線接近水平段，電網頻率稍有波動，則負荷波動相當大，即運行不穩(wěn)定。

若δ太大，靜態(tài)特性曲線非常陡，機組甩全負荷時，易引起危急保安器動作，甚至引起超速事故。一般δ＝3％～６％。對帶基本負荷的大機組，取δ＝4％～６％，對尖峰負荷的小機組，取δ＝３％～４％。

第15頁/共34頁２.遲緩率（１）遲緩產生的原因

因為各機構存在遲緩。使調節(jié)系統(tǒng)特性曲線為兩根線組成的一帶狀區(qū)。第16頁/共34頁（２）遲緩產生率的定義

同一功率下，調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的上行線與下行線間的轉速差與額定轉速之比的百分數(shù)。即第17頁/共34頁（3）遲緩率對機組運行的影響●遲緩率的存在將造成汽輪機不能及時適應外界負荷的需要。過大的遲緩率會使機組甩全負荷時危急遮斷器動作，甚至引起超速事故。●對單獨運行的機組，會引起轉速的波動?！駥Σ⒕W運行的機組，會引起負荷的晃動。負荷晃動值：

式中P０——機組的額定負荷

所以，要求遲緩率越小越好。對機械液壓調節(jié)系統(tǒng)，一般要求ε≯0.5％，最好ε≯

0.3％。第18頁/共34頁（三）同步器同步器：平移調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的設備。１.同步器的作用（１）單機運行時，操作同步器可調整機組的轉速，使機組在任意負荷下都能保持額定轉速不變。

第19頁/共34頁（2）機組并網運行時，操作同步器可改變電網中各臺機組的負荷分配及二次調頻。

二次調頻:通過同步器調整電網頻率的方式。（３）機組并網前，可用同步器調整機組的轉速，使機組的轉速與電網同步，并入電網。

第20頁/共34頁（四）靜態(tài)特性曲線的合理形狀

總要求：應是一條連續(xù)、平滑、沿負荷增大方向逐漸下降的曲線。除此之外，還要求：（１）曲線在空負荷附近要陡一些，以利于機組并網和低負荷暖機（曲線A－B）。（２）曲線在額定負荷附近也要陡一些，以利于機組能穩(wěn)定在經濟工況下運行，提高運行的經濟性（曲線C－D）。（３）曲線中間部分應平滑過渡，不允許出現(xiàn)斜率過小或平直現(xiàn)象，否則此區(qū)段將出現(xiàn)負荷擺動現(xiàn)象（曲線B－C）。

第21頁/共34頁五、液壓調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性（一）調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的概念調節(jié)系統(tǒng)受擾動后從一個穩(wěn)定工況過渡到另一個穩(wěn)定工況，其過渡過程中的特性，稱為調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性。（二）研究調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的目的判別調節(jié)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，評價調節(jié)系統(tǒng)的品質以及分析影響動態(tài)過程的主要因素，以便提出改善調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)品質的措施。

第22頁/共34頁（三）調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性過程分析以汽輪機甩全負荷工況為例進行說明：

結論：a、b、c三種情況都表明調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)是穩(wěn)定的，d、e、f三種情況都表明調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)是不穩(wěn)定的。動態(tài)不穩(wěn)定的調節(jié)系統(tǒng)是不能投入使用的。

第23頁/共34頁（四）調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)性能指標１.動態(tài)超調量（轉速超調量）汽輪機甩全負荷時，過渡過程中的最高轉速與最后穩(wěn)定轉速之差。

第24頁/共34頁即：

式中n1為機組最后穩(wěn)定轉速：

要使機組甩全負荷時危急保安器不動作，必須：△n≤4%n0

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2.過渡過程時間調節(jié)系統(tǒng)受擾動后，從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)所需的最短時間。一般要求小于５－５０s。

第26頁/共34頁（五）影響調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的主要因素１.轉子飛升時間常數(shù)Ta

Ta是指汽輪機在額定功率的蒸汽主力矩Mt0作用下，轉速由零上升到額定轉速所需的時間。

式中Ip——轉子轉動慣量；

ω０——額定角速度。隨汽輪機容量增大，Mt0成倍地增大，而Ip增加不多。所以，隨汽輪機功率的增加，Ta是逐漸減小的。例如：

第27頁/共34頁中小型機組：Ta＝11～14s；高壓機組：Ta＝7～1０s；中間再熱機組：Ta＝５～８s；

這說明，機組的功率越大，控制動態(tài)超速越困難。２.中間容積時間常數(shù)TvTv是指汽輪機在額定進汽量條件下，以多變過程充滿整個中間容積，并使其密度達到額定值所需的時間。

中間容積：汽輪機通流部分、再熱蒸汽管道、再熱器等的容積。

Tv越大，表示中間容積儲能越多，其做功能力越大，機組甩負荷后越易超速。

第28頁/共34頁3.速度變動率δ

δ大，動態(tài)穩(wěn)定性好，但靜態(tài)偏差大；δ小，動態(tài)穩(wěn)定性差，但靜態(tài)偏差小。如下圖所示：

第29頁/共34頁4.油動機時間常數(shù)Tm

油動機在最大進油量條件下，走完整個工作行程所需要的時間。工作行程：空負荷至滿負荷之間的行程。

Tm大，意味著調節(jié)速度較慢，使得甩負荷后進入汽輪機的蒸汽量增多，動態(tài)增大，動態(tài)過程曲線擺動幅度大，過度時間長，調節(jié)品質差。但另一方面，Tm大可削弱油壓波動對調節(jié)系統(tǒng)的影響。如下圖所示：

第30頁/共34頁5.遲緩率ε

ε的存在，使機組甩負荷時不能及時地使調節(jié)閥動作，使動態(tài)升速加大。

第31頁/共34頁六、中間再熱式汽輪機調節(jié)特點１.中間再熱容積的影響（１）中、低壓缸功率滯后因為中、低壓缸功率占整個汽輪機功率的２/3～３/4,所以使臺汽輪機的功率滯后。措施：采用高壓缸過量調節(jié)方式，此設備叫動態(tài)校正器。

第32頁/共34頁（2）甩負荷