第二章 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

第二章汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)第一節(jié)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的任務(wù)和系統(tǒng)組成一、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的任務(wù)汽輪機(jī)是發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，向電網(wǎng)輸送符合數(shù)量和供電品質(zhì)（電壓與頻率）要求的電力。由同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性已知，發(fā)電機(jī)的端電壓決定于無功功率，而無功功率決定于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁；電網(wǎng)的頻率（或稱周波）決定于有功功率，即決定于原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。因此，電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)歸發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，頻率調(diào)節(jié)歸汽輪機(jī)的功率控制系統(tǒng)。這樣，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差改變調(diào)節(jié)汽門的開度，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量及焓降，改變發(fā)電機(jī)的有功功率，滿足外界電負(fù)荷的變化要求。由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以機(jī)組轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)對(duì)象，故習(xí)慣上將汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱為調(diào)速系統(tǒng)。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是根據(jù)電網(wǎng)的頻率偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)功率輸出的，故在供電的量與質(zhì)的方面存在著矛盾；因?yàn)闈M足負(fù)荷數(shù)量要求后，并不能保持電網(wǎng)頻率不變。目前，電網(wǎng)是通過一、二次調(diào)頻實(shí)現(xiàn)供電的頻率品質(zhì)要求的。對(duì)短周期、小幅度的負(fù)荷變化由電網(wǎng)負(fù)荷頻率特性產(chǎn)生頻率偏差信號(hào)，網(wǎng)中的各臺(tái)機(jī)組根據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性分擔(dān)這部分負(fù)荷變化，這一調(diào)節(jié)過程稱為一次調(diào)頻。對(duì)幅度變化較大而速度變化較慢的負(fù)荷，則由電網(wǎng)的自動(dòng)頻率控制（AFC）裝置來分配調(diào)頻機(jī)組的負(fù)荷，這一調(diào)節(jié)過程稱為二次調(diào)頻。然而，純粹的調(diào)速系統(tǒng)是難以滿足優(yōu)良的供電品質(zhì)要求的。因?yàn)樵跈C(jī)組運(yùn)行中，即使汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門開度保持不變，鍋爐燃料品質(zhì)不一致也會(huì)引起燃燒工況波動(dòng)，導(dǎo)致汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)和功率輸出改變，進(jìn)而使電網(wǎng)頻率發(fā)生變化，供電品質(zhì)下降。這種由機(jī)組內(nèi)部因素造成機(jī)組有功功率及電網(wǎng)頻率波動(dòng)的擾動(dòng)稱之為"內(nèi)擾"。為抵御機(jī)組"內(nèi)擾"的影響，在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中還必須引入功率控制信號(hào)，在發(fā)生"內(nèi)擾"時(shí)，使機(jī)組的功率輸出維持在外界要求的水平上。這種既調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，又調(diào)節(jié)功率的調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱之為功（率）頻（率）調(diào)節(jié)系統(tǒng)。汽輪機(jī)是高溫、高壓、大功率高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，轉(zhuǎn)子的慣性相對(duì)于汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩很小。機(jī)組運(yùn)行中一旦突然從電網(wǎng)中解列甩去全部電負(fù)荷，汽輪機(jī)巨大的驅(qū)動(dòng)力矩作用在轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)速快速飛升。如不及時(shí)、快速、可靠地切除汽輪機(jī)的蒸汽供給，就會(huì)使轉(zhuǎn)速超過安全許可的極限轉(zhuǎn)速，釀成毀機(jī)惡性事故。此外，機(jī)組運(yùn)行中還存在低真空、低潤滑油壓、振動(dòng)大、差脹大等危及機(jī)組安全的故障。因此，為保障汽輪機(jī)各種事故工況下的安全，除要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速響應(yīng)和動(dòng)作外，還設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)，并在調(diào)節(jié)汽門前設(shè)置主汽門。在事故危急工況下，保護(hù)系統(tǒng)快速動(dòng)作，使主汽門和調(diào)節(jié)汽門同時(shí)快速關(guān)閉，可靠地切斷汽輪機(jī)的蒸汽供給，使機(jī)組快速停機(jī)。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的原理性結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。綜合上述，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的任務(wù)是：正常運(yùn)行時(shí)，通過改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使汽輪機(jī)的功率輸出滿足外界的負(fù)荷要求，且使調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速偏差在允許的范圍內(nèi)；在危急事故工況下，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門或主汽門，使機(jī)組維持空轉(zhuǎn)或快速停機(jī)。二、中間再熱汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)再熱器的蒸汽管、傳熱管及聯(lián)箱等是個(gè)很大的蒸汽容積空間，其間貯存的蒸汽量決定于再熱器蒸汽的溫度和壓力在非設(shè)計(jì)工況下，中、低壓缸的功率與再熱器的蒸汽壓力呈一定的比例關(guān)系，這樣對(duì)應(yīng)于不同的機(jī)組功率，貯存于再熱器中的蒸汽量是不等的。在機(jī)組功率變化過程中，因再熱器內(nèi)蒸汽壓力變化導(dǎo)致貯汽量的改變，產(chǎn)生的蒸汽吸蓄或泄放效應(yīng)，使中低壓缸的功率變化滯后于高壓缸。如圖2-2(a)所示，在機(jī)組功率增大時(shí)，增大高壓缸的進(jìn)汽量，高壓缸的功率輸出近似于階躍增大，并且因再熱器的壓力較低，高壓缸的功率還有一定的過增量。同時(shí)，高壓缸的排汽進(jìn)入再熱器內(nèi)時(shí)，部分增大的蒸汽量滯留在再熱器中，以提升再熱器的蒸汽壓力，使中低壓缸的功率緩慢增大。只有當(dāng)再熱器的蒸汽壓力達(dá)到新工況穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，才能使高壓缸的排汽量與中壓缸的進(jìn)汽量相等。相反，在機(jī)組功率下降時(shí)，高壓缸進(jìn)汽量減少，使再熱器蒸汽壓力下降，再熱器泄放出部分貯汽，使得中壓缸的進(jìn)汽量大于高壓缸。再熱器的時(shí)滯效應(yīng)降低了機(jī)組快速響應(yīng)外界負(fù)荷變化的一次調(diào)頻能力，因?yàn)橹?、低壓缸的功率約占整機(jī)功率的70%。圖2-2(a)中陰影部分表示了負(fù)荷調(diào)節(jié)過渡過程中機(jī)組功率不能滿足外界要求的大小，在甩負(fù)荷危急工況下，再熱器中貯存的大量蒸汽，如在中低壓缸中繼續(xù)膨脹作功，可使機(jī)組的飛升轉(zhuǎn)速達(dá)額定轉(zhuǎn)速的40%，嚴(yán)重危及著機(jī)組的運(yùn)行安全。中間再熱機(jī)組為單元制機(jī)組，鍋爐的蓄熱相對(duì)減少，特別是直流鍋爐。傳統(tǒng)的鍋爐跟隨汽輪機(jī)的運(yùn)行方式，利用鍋爐金屬蓄熱釋放滿足汽輪機(jī)的流量要求，勢(shì)必引起鍋爐運(yùn)行參數(shù)的較大波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)造成參數(shù)超限，危及機(jī)、爐的安全。再熱器通常布置于鍋爐的高溫?zé)煹绤^(qū)，在機(jī)組啟、停過程中必須有足夠的蒸汽來冷卻再熱器，防止再熱器傳熱管燒損。但在機(jī)組啟動(dòng)過程中，再熱器的冷卻蒸汽量和鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的產(chǎn)汽量遠(yuǎn)大于汽輪機(jī)的空載流量，因此機(jī)組的升速、帶負(fù)荷與再熱器的冷卻間有很大矛盾。

(b)圖2-2再熱器的時(shí)滯效應(yīng)與高壓缸過調(diào)為增強(qiáng)中間再熱機(jī)組的一次調(diào)頻能力，保護(hù)事故工況下機(jī)組的安全，提高機(jī)組啟、停操作的靈活性和安全可靠性，在中間再熱汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，設(shè)置動(dòng)態(tài)校正器。在機(jī)組功率增大或減小時(shí)，通過高壓調(diào)節(jié)汽門的過開或過關(guān)，由高壓缸功率的過增或過減補(bǔ)償再熱器產(chǎn)生的時(shí)滯效應(yīng)，使機(jī)組功率與外界要求保持一致在中壓缸進(jìn)口處，設(shè)置中壓主汽門和中壓調(diào)節(jié)汽門，在危急事故工況下，快速切斷中壓缸的進(jìn)汽，避免再熱器蒸汽進(jìn)入中低壓缸造成機(jī)組轉(zhuǎn)速惡性飛升。另一方面，在機(jī)組啟、停過程中，由中壓調(diào)節(jié)汽門控制再熱汽溫，使中壓缸的進(jìn)汽與中壓缸轉(zhuǎn)子及汽缸的熱狀態(tài)得到良好的匹配。為減小中壓調(diào)節(jié)汽門產(chǎn)生的節(jié)流損失，中壓調(diào)節(jié)汽門通常在機(jī)組負(fù)荷大于30％時(shí)保持全開。制爐挪MIs*制爐挪MIs*圖2-3汽輪機(jī)、鍋爐協(xié)調(diào)控制為使中間再熱機(jī)組在負(fù)荷變化時(shí)，既能利用鍋爐金屬的蓄熱滿足快速響應(yīng)外界電負(fù)荷的要求，又能通過改變調(diào)節(jié)汽門的開度使主蒸汽壓力的波動(dòng)在允許的范圍之內(nèi)，從而要求機(jī)爐采用協(xié)調(diào)控制方式。機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的流程圖如圖2-3所示。為改善中間再熱機(jī)組的啟動(dòng)特性，加快機(jī)組的啟動(dòng)速度，回收啟動(dòng)過程中的工質(zhì)和熱量，以及在機(jī)組甩負(fù)荷工況下保護(hù)鍋爐的安全，在中間再熱汽輪機(jī)的蒸汽系統(tǒng)中設(shè)有高、低壓旁路系統(tǒng)和大旁路系統(tǒng)。高壓旁路系統(tǒng)是將來自鍋爐過熱器的新蒸汽通過減溫、減壓器排至冷再熱器蒸汽管，低壓旁路系統(tǒng)是將再熱新蒸汽經(jīng)減溫、減壓器排至凝汽器，大旁路系統(tǒng)則是將新蒸汽經(jīng)減溫、減壓器直接排至凝汽器。在機(jī)組啟停過程中，通過操作高、低壓旁路調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)汽門，控制再熱蒸汽溫度和再熱器的冷卻。在甩負(fù)荷工況下，由旁路系統(tǒng)控制鍋爐過熱器及再熱器的壓力，避免鍋爐安全閥動(dòng)作，使機(jī)組故障排除后盡快恢復(fù)運(yùn)行。中間再熱汽的旁路系統(tǒng)及高、中壓主汽門與調(diào)節(jié)汽門的布置如圖2-4所示。圖2-4中間再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)及主汽門、調(diào)節(jié)汽門布置三、數(shù)字電液控制系統(tǒng)的基本組成汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理性構(gòu)成如圖2-5所示。轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成一次控制信號(hào)中間放大器對(duì)一次控制信號(hào)作功率放大，并按調(diào)節(jié)目標(biāo)作控制運(yùn)算，產(chǎn)生油動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)；油動(dòng)機(jī)是一種液壓位置伺服馬達(dá)，按中間放大器的控制信號(hào)產(chǎn)生帶動(dòng)配汽機(jī)構(gòu)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力，并達(dá)到預(yù)定的開度位置配汽機(jī)構(gòu)是將油動(dòng)機(jī)的行程轉(zhuǎn)變?yōu)楦髡{(diào)節(jié)汽門的開度，通過配汽機(jī)構(gòu)的非線性傳遞特性，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與油動(dòng)機(jī)行程間校正到近似線性關(guān)系；同步器作用于中間放大器，產(chǎn)生控制油動(dòng)機(jī)行程的控制信號(hào)，單機(jī)運(yùn)行時(shí)改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)改變機(jī)組的功率；啟動(dòng)裝置在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)用于沖轉(zhuǎn)、并提升轉(zhuǎn)速至同步器動(dòng)作轉(zhuǎn)速。

圖2-5汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)原理性框圖由于汽輪機(jī)的蒸汽壓力很高，開啟主汽門和調(diào)節(jié)汽門需要很大的驅(qū)動(dòng)力。為滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求，必須要求調(diào)節(jié)汽門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有較好的響應(yīng)靈敏性和較快的響應(yīng)速度。特別是在機(jī)組甩負(fù)荷等危急工況下要求主汽門和調(diào)節(jié)汽門能在極短的時(shí)間內(nèi)全行程關(guān)閉。因此，對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門和主汽門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提出慣性小、驅(qū)動(dòng)功率大的特殊要求。目前，電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)尚不能滿足這一特殊要求，故汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)總是以油動(dòng)機(jī)（即液壓伺服馬達(dá)）為調(diào)節(jié)汽門和主汽門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)其轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)及中間放大器的結(jié)構(gòu)不同，可分為機(jī)械液壓調(diào)節(jié)、模擬電液調(diào)節(jié)和數(shù)字電液調(diào)節(jié)三種型式。圖2-6原型性機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由杠桿、曲柄等機(jī)械機(jī)構(gòu)作信號(hào)放大和液壓流量控制閥作功率放大，其原理性系統(tǒng)如圖2-6所示。飛錘感受轉(zhuǎn)速的變化，并轉(zhuǎn)變?yōu)榛h(huán)的位移；斷流式錯(cuò)油門控制油動(dòng)機(jī)活塞腔室的進(jìn)、排油，當(dāng)錯(cuò)油門滑閥偏離居中位置時(shí)，分別開啟油動(dòng)機(jī)活塞上、下腔室的進(jìn)、排油口，使油動(dòng)機(jī)活塞帶動(dòng)調(diào)節(jié)汽門開啟或關(guān)閉；在油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)時(shí)，又帶動(dòng)杠桿運(yùn)動(dòng)，使錯(cuò)油門滑閥向著居中位置移動(dòng)。當(dāng)油動(dòng)機(jī)活塞的位移復(fù)現(xiàn)調(diào)速器滑環(huán)位移的變化規(guī)律時(shí)，錯(cuò)油門滑閥回到居中位置，調(diào)節(jié)過程結(jié)束。隨著機(jī)組容量的增大，開啟調(diào)節(jié)汽門驅(qū)動(dòng)力要求的提高，特別是中間再熱機(jī)組高壓調(diào)節(jié)汽門動(dòng)態(tài)校正要求的提出，機(jī)械液壓調(diào)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓控制回路變得十分復(fù)雜。機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曠動(dòng)間隙的存在，液壓控制部件易受油液污染的影響，使調(diào)節(jié)品質(zhì)和運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性不很理想。因機(jī)組的功率信號(hào)無法由機(jī)械或液壓機(jī)構(gòu)來感受，故機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅能起到調(diào)速系統(tǒng)的作用。另一方面，配汽機(jī)構(gòu)采用較為固定的機(jī)械機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運(yùn)行方式的靈活切換。2.模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是基于模擬電路的連續(xù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它將電子技術(shù)與液壓控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，綜合了電子元件檢測(cè)靈敏、精度高、線性好、遲緩小、傳輸速度快、調(diào)整方便、能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜調(diào)節(jié)規(guī)律，以及液壓元件驅(qū)動(dòng)功率大、慣性小的優(yōu)點(diǎn)。檢測(cè)、運(yùn)算采用電子元件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓部件，兩者中介的核心部件是電液伺服閥（俗稱電液轉(zhuǎn)換器）。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率經(jīng)傳感器或變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)電子線路放大、運(yùn)算，產(chǎn)生油動(dòng)機(jī)行程的控制信號(hào)，輸?shù)絇ID（比例、積分和微分）凋節(jié)回路，然后經(jīng)模擬電路功率放大作用于電液轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生控制油動(dòng)機(jī)行程的液壓信號(hào)，經(jīng)中間放大后使油動(dòng)機(jī)按調(diào)節(jié)指令動(dòng)作。模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理性框圖如圖2-7所示，系統(tǒng)中設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路、功率調(diào)節(jié)回路和功-頻調(diào)節(jié)回路，在機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)控制轉(zhuǎn)速；并網(wǎng)非調(diào)頻工況時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)組功率；并網(wǎng)調(diào)頻運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)功-頻調(diào)節(jié)，克服"內(nèi)擾"和再熱器中間容積時(shí)滯效應(yīng)的影響。功率設(shè)定可遠(yuǎn)方遙控設(shè)置，便于電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）。蒸汽壓力輸入可實(shí)現(xiàn)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制。模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制功能和調(diào)節(jié)品質(zhì)較機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)有了很大的提高，改善了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的安全性。圖2-7汽輪機(jī)模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DigitalElectro-HydraulicControlSystem，簡(jiǎn)稱DEH）是以計(jì)算機(jī)替代模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中控制運(yùn)算的模擬電路，發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制運(yùn)算、邏輯判斷與處理能力強(qiáng)及軟件組態(tài)靈活、方便的優(yōu)勢(shì)，將汽輪機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、順序控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)融為一體。特別是液壓系統(tǒng)采用高壓抗燃油（三芳基磷酸脂）后，簡(jiǎn)化了液壓控制回路，提高了油動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力。調(diào)節(jié)汽門由各自油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可使機(jī)組實(shí)現(xiàn)噴嘴、節(jié)流等多種運(yùn)行方式靈活切換，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行控制的靈活性。由于數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活，維修調(diào)試方便，冗余控制、多層保護(hù)和自檢、自診斷功能使調(diào)節(jié)品質(zhì)、運(yùn)行可靠性和機(jī)組的安全性均較模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)有了很大提高。數(shù)字電液控制系統(tǒng)是由電子控制器、操作系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保護(hù)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)組成，它實(shí)現(xiàn)的主要功能是：汽輪機(jī)自動(dòng)程序控制(ATC)。通過監(jiān)測(cè)高、中壓汽缸溫度和蒸汽溫度，計(jì)算出轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力。在汽輪機(jī)允許的應(yīng)力范圍內(nèi)，以最大的速率、最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)機(jī)組由盤車、沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)到帶負(fù)荷的全自動(dòng)程序化操作。汽輪機(jī)功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)。汽輪機(jī)功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)有操作員自動(dòng)、遠(yuǎn)方控制和電廠計(jì)算機(jī)控制三種模式。根據(jù)電網(wǎng)的要求，可選擇調(diào)頻運(yùn)行方式或基本負(fù)荷運(yùn)行方式。在機(jī)組冷、熱態(tài)啟動(dòng)中，能自動(dòng)地根據(jù)啟動(dòng)狀態(tài)控制調(diào)節(jié)汽門的開度。汽輪機(jī)的自動(dòng)保護(hù)。設(shè)有三層超速保護(hù)，即超速保護(hù)控制(OPC)、危急遮斷控制(ETS)和機(jī)械超速保護(hù)與手動(dòng)遮斷脫扣。超速保護(hù)控制是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過103%n時(shí)，OPC電磁閥動(dòng)作，快速關(guān)閉高、中壓調(diào)節(jié)0汽門；ETS是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到110%n時(shí)，自動(dòng)停機(jī)遮斷(AST)電磁閥動(dòng)作，快速關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門。0此外，當(dāng)出現(xiàn)低潤滑油壓、推力軸承磨損、低真空、高壓排汽溫度高等危急事故時(shí)，ETS通過AST電磁閥使機(jī)組快速停機(jī)；機(jī)械超速保護(hù)是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至112%n時(shí)動(dòng)作，關(guān)閉主汽門和調(diào)節(jié)汽門。0機(jī)組和DEH系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)視和顯示機(jī)組及DEH系統(tǒng)的重要參數(shù)、運(yùn)行曲線、歷史趨勢(shì)和故障，以及指示操作按鈕的狀態(tài)。第二節(jié)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性一、四方圖由前已知，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)、中間放大器和配汽機(jī)構(gòu)三大環(huán)節(jié)組成。這三個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞特性便決定了汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié)汽門的開度，在額定參數(shù)工況下也就決定了機(jī)組的功率。我們將額定參數(shù)工況下汽輪機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。為描述汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的放大傳遞特性和靜態(tài)特性，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性分析中用特殊的四象限圖一一四方圖來表示，其中第II象限表示轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)特性，第III象限表示中間放大環(huán)節(jié)的傳遞特性，第IV象限表示配汽機(jī)構(gòu)特性，第I象限則為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。這里以圖2-6所示的機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例，說明調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線的繪制和分析影響靜態(tài)特性的因素。在機(jī)組額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min附近，當(dāng)轉(zhuǎn)速n升高時(shí)，調(diào)速器滑環(huán)在飛錘離心力的作用下上移4z，0反之亦然。轉(zhuǎn)速n與滑環(huán)位移4z間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系即為轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)特性，其特性曲線如圖2-8中第II象限所示。在穩(wěn)定工況下，錯(cuò)油門滑閥處于居中位置，油動(dòng)機(jī)活塞的行程4m與調(diào)速器滑環(huán)位移4z間的關(guān)系決定于杠桿的傳動(dòng)比，滑環(huán)的位移4z愈大，油動(dòng)機(jī)活塞所帶動(dòng)的調(diào)節(jié)汽門的開度就愈小，中間放大環(huán)節(jié)的傳遞特性曲線如圖2-8中第III象限所示。油動(dòng)機(jī)活塞的行程4m通過配汽機(jī)構(gòu)決定了調(diào)節(jié)汽門的開度，在額定參數(shù)工況下，也就決定了汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，亦即決定了汽輪機(jī)的功率P。隨著油動(dòng)機(jī)活塞行程4m的增大，調(diào)節(jié)汽門的開度增加，汽輪機(jī)的功率隨之提高。油動(dòng)機(jī)活塞行程4m與機(jī)組功率P間的關(guān)系即為配汽機(jī)構(gòu)特性，其特性曲線如圖6-8中第IV象限所示。有了轉(zhuǎn)速感受特性、中間放大傳遞特性和配汽機(jī)構(gòu)特性三條曲線，便可唯一地確定出第I象限中調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線。對(duì)某一功率Pi，由配汽機(jī)構(gòu)特性曲線得到對(duì)應(yīng)的油動(dòng)機(jī)活塞的行程4mi；由中間放大環(huán)節(jié)的傳遞特性曲線得到對(duì)應(yīng)于4mi的調(diào)節(jié)器滑環(huán)位移4zi,再由轉(zhuǎn)速感受特性曲線求得對(duì)應(yīng)于4zi的轉(zhuǎn)速n。P與n在第I象限的交點(diǎn)即為調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線上的狀態(tài)點(diǎn)。對(duì)所有的汽輪機(jī)功率P,同iii樣地可求得對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和第I象限的狀態(tài)點(diǎn)，所有的狀態(tài)點(diǎn)便連成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線，從而得到描述調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性的四方圖。二、速度變動(dòng)率由圖2-8的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線可知，對(duì)應(yīng)于汽輪機(jī)不同的功率，機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不同的，靜態(tài)特性曲線的斜率表明了這種差異。我們定義：汽輪機(jī)空負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速nmax與額定負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速nmin之差，與額定轉(zhuǎn)速n的比，稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率或速度不等率，通常用4表示,0即(2-1)(2-1)速度變動(dòng)率表示了單位轉(zhuǎn)速變化所引起的汽輪機(jī)功率的增（減）量。在機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，各機(jī)組感受電網(wǎng)頻率的變化是相同的，但調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動(dòng)率的不同，使各機(jī)組功率的改變量不同。如果電網(wǎng)頻率與偏離額定頻率的偏離量為4n那么由調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線和速度變動(dòng)率的定義可求得機(jī)組功率改變的相對(duì)量為(2-2)(2-2)式中：P（為機(jī)組的額定功率。上式表明，速度變動(dòng)率愈大，單位轉(zhuǎn)速變化所引起的功率變化就愈小。因此,速度變動(dòng)率的大小，對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行和參與電網(wǎng)一次調(diào)頻有著重要影響。速度變動(dòng)率愈小，即靜態(tài)特性曲線愈平坦，則轉(zhuǎn)速變化很小就會(huì)引起汽輪機(jī)較大的功率變化，使汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和蒸汽參數(shù)變化較大，機(jī)組內(nèi)各部件的受力、溫度應(yīng)力等都變化很大，將造成壽命損耗，甚至造成部件損壞。4=0的極限情況下，只要電網(wǎng)頻率稍有改變，機(jī)組的負(fù)荷就由額定負(fù)荷變?yōu)榭肇?fù)荷，或由空負(fù)荷變?yōu)轭~定負(fù)荷，機(jī)組負(fù)荷產(chǎn)生嚴(yán)重晃動(dòng)而無法運(yùn)行。因此，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率一般不得小于3.0％。但是，速度變動(dòng)率也不宜太大，因?yàn)檫^大的速度變動(dòng)率，一方面使機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻能力下降；另一方面使調(diào)節(jié)系統(tǒng)甩負(fù)荷后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速過高，稍有不慎，有可能使甩負(fù)荷后最高飛升轉(zhuǎn)速超過危急保安器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速，不利于機(jī)組安全和甩負(fù)荷后重新并網(wǎng)帶負(fù)荷。所以，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率一般不要超過6.0％。綜上所述，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率，應(yīng)根據(jù)機(jī)組在電網(wǎng)中所處的地位和安全性方面的要求來確定。對(duì)一次調(diào)頻要求較高的帶尖峰負(fù)荷機(jī)組，速度變動(dòng)率應(yīng)取小些，如4=3.0%?4.0%；對(duì)帶基本負(fù)荷的機(jī)組，速度變動(dòng)率則應(yīng)取大些，如4=4.0％-6.0％。一般地，速度變動(dòng)率通常設(shè)為4=5.0％。對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性稍差的機(jī)組，速度變動(dòng)率應(yīng)取小些。在實(shí)際調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速感受及中間放大傳遞特性存在著一定非線性。特別是配汽機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)汽門的開度與通流量存在著嚴(yán)重的非線性。雖然經(jīng)配汽機(jī)構(gòu)校正，但第IV象限的特性曲線仍有一定的非線性，因而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線并非是直線，即靜態(tài)特性曲線上各處的速度變動(dòng)率并不相同。我們將由式（2-1）定義的速度變動(dòng)率稱為整（總）體速率變動(dòng)率，而將下式定義的速度變動(dòng)率稱為局部速度變動(dòng)率：3—x100%（2_3）dPn0事實(shí)上，我們也不應(yīng)該要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線為直線。在機(jī)組空負(fù)荷附近，為便于機(jī)組并網(wǎng)操作，要求速度變動(dòng)率大些，容易控制機(jī)組并網(wǎng)前的轉(zhuǎn)速。另外，在機(jī)組帶初負(fù)荷后應(yīng)有一定的暖機(jī)時(shí)間，以免剛帶負(fù)荷后機(jī)組加熱太快產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和脹差。為防止電網(wǎng)頻率變化對(duì)機(jī)組帶初負(fù)荷暖機(jī)的影響，通常在機(jī)組0~10％負(fù)荷范圍內(nèi)，對(duì)其最大局部速度變動(dòng)率不作限制。圖2-9汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變化率分布相反地，在機(jī)組滿負(fù)荷附近，過小的速度變動(dòng)率在電網(wǎng)頻率降低時(shí)容易使機(jī)組過載，危及機(jī)組的運(yùn)行安全。所以，在機(jī)組滿負(fù)荷處的速度變動(dòng)率也應(yīng)取得大些。一般在90%?100%負(fù)荷范圍內(nèi)，最大局部速度變動(dòng)率不大于整體速度變動(dòng)率的3倍。因此，調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動(dòng)率在滿足整體設(shè)計(jì)要求條件下，其分布應(yīng)當(dāng)是兩端大、中間小且無拐點(diǎn)平滑變化，如圖2-9所示，但中間段的最小局部速度變動(dòng)率不得小于整體速度變化率的40%。由調(diào)節(jié)系統(tǒng)四方圖可知，影響速度變動(dòng)率分布的因素是轉(zhuǎn)速感受、中間傳遞和配汽機(jī)構(gòu)三大環(huán)節(jié)，其中配汽機(jī)構(gòu)特性是影響速度變動(dòng)率中間段分布的主要因素。因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)汽門開啟重迭度有可能使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線出現(xiàn)拐點(diǎn)。改變調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率，工程上以改變中間傳遞特性曲線的斜率為主。第III象限特性線愈陡，亦即斜率的絕對(duì)值愈大，則對(duì)應(yīng)于一次控制信號(hào)的范圍及速度變動(dòng)率就愈小。三、遲緩率在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間不可避免地存在動(dòng)、靜摩擦，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在著曠動(dòng)間隙，滑閥存在一定的蓋度，這些非線性因素的存在，使轉(zhuǎn)速感受特性和傳遞特性發(fā)生畸變，最終表現(xiàn)在靜態(tài)特性曲線上，使之偏離理想工況。對(duì)圖2-6所示的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)速升高時(shí)為使調(diào)速器滑環(huán)移動(dòng)，飛錘離心力增量的一部分必須首先克服滑環(huán)移動(dòng)的靜摩擦力，方能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。而杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)量必須大于曠動(dòng)間隙和錯(cuò)油門滑閥的蓋度，方能開啟油動(dòng)機(jī)活塞腔室的進(jìn)、排油口使活塞運(yùn)動(dòng)，關(guān)小調(diào)節(jié)汽門、減小機(jī)組功率很明顯，機(jī)組功率的減小量小于由式(2-2)得的理想值。相反地，在電網(wǎng)頻率降低時(shí)，這些非線性因素的作用，使機(jī)組功率的增加量小于式(2-2)得的理想值。這種機(jī)組增負(fù)荷和減負(fù)荷特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲緩。遲緩在四方圖上的表示如圖2-10所示。

圖2-10調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩在四方圖上的表示我們定義：在調(diào)節(jié)系統(tǒng)增、減負(fù)荷特性曲線上，相同功率處轉(zhuǎn)速偏差卜n=n1-n2與額定轉(zhuǎn)速n的比為0調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率，通常用￡表示，即xlOO%=—X100%%(2-4)xlOO%=—X100%%(2-4)遲緩率對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制精度和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在汽輪機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的功率決定于外界的電負(fù)荷。在某一穩(wěn)定負(fù)荷下，遲緩率的存在將會(huì)使機(jī)組的轉(zhuǎn)速在4n=￡n范圍內(nèi)漂移，引起機(jī)0組轉(zhuǎn)速波動(dòng)，如圖2-ll(a)所示。如果遲緩率為￡=0.5%，則對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)的幅度為4n=15r/min，相當(dāng)于供電頻率有0.25Hz的波動(dòng)。在多臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電網(wǎng)的頻率，當(dāng)電網(wǎng)的頻率一定時(shí)，遲緩率存在將會(huì)引起機(jī)組功率晃動(dòng)，如圖2-11(b)所示。由速度變動(dòng)率和遲緩率的定義可知，功率晃動(dòng)的幅度為,4P=￡/4/P。0遲緩率￡愈大、速度變動(dòng)率4愈小，功率晃動(dòng)的幅度就愈大。所以，為提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制精度和運(yùn)行穩(wěn)定性，要求遲緩率￡盡可能小。由于遲緩率難以避免，故希望速度變動(dòng)率不宜過小。圖2-11調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響由于機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)和液壓放大環(huán)節(jié)較多，故遲緩率相對(duì)較大，但通常要求機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率小于0.6％。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別是采用高壓抗燃油的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，液壓控制回路很為簡(jiǎn)單；減少了產(chǎn)生遲緩的中間環(huán)節(jié)，故遲緩率較小，一般要求電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率小于0.2％。四、同步器與靜態(tài)特性曲線平移(一)同步器的作用由調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性已知，機(jī)組在不同功率下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是不等的。汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速n下單機(jī)0運(yùn)行時(shí)，當(dāng)機(jī)組的功率由P增加到P時(shí)，一次調(diào)頻的結(jié)果使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速由n降低到n2,如圖2-12所示。1120很明顯，調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅有一次調(diào)頻功能是不能滿足優(yōu)良供電品質(zhì)要求的。只有當(dāng)外界電負(fù)荷增大到P后，若2能使靜態(tài)特性曲線向上平移到C點(diǎn)，那么在機(jī)組功率增大后又能保證機(jī)組的轉(zhuǎn)速仍為額定轉(zhuǎn)速，即供電頻率維持在額定值。因此，在單機(jī)運(yùn)行時(shí)要求有一個(gè)能平移靜態(tài)特性線的裝置。在汽輪機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，若電網(wǎng)的頻率基本不變，則機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷也就基本不變。因此，在機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷時(shí)，也應(yīng)有一能平移靜態(tài)特性線的裝置，在并列運(yùn)行的機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷的重新分配。這種能平移調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線的裝置稱為同步器，其主要作用是：?jiǎn)螜C(jī)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)過程中提升機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)額定值，帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可以保證機(jī)組在任何穩(wěn)態(tài)負(fù)荷下轉(zhuǎn)速維持在額定值；并列運(yùn)行時(shí)，在各機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷重新分配，承擔(dān)電網(wǎng)二次調(diào)頻任務(wù)，保持電網(wǎng)頻率基本不變。

圖2-12單機(jī)運(yùn)行時(shí)同步器的作用由此可見，在同步器平移靜態(tài)特性線后，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)四方圖的第I象限是一簇相互平行的曲線。平移調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線，可以通過平移轉(zhuǎn)速感受特性線，即將第II象限中的轉(zhuǎn)速感受特性線上、下平移，如圖2-13(a)所示。也可平移中間放大傳遞特性線來實(shí)現(xiàn)，即將第III象限中的傳遞特性線左右平移，如圖2-13(b)所示。前者稱為第一類同步器，后者稱為第二類同步器。目前，實(shí)際使用中以第二類同步器為主。圖2-13同步器平移靜態(tài)特性線

(a)第一類同步器；(b)第二類同步器根據(jù)同步器提升轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷的作用，同步器平移靜態(tài)特性線的調(diào)節(jié)范圍，除滿足正常蒸汽參數(shù)和額定轉(zhuǎn)速工況要求外，還應(yīng)充分考慮蒸汽參數(shù)、真空和電網(wǎng)頻率等實(shí)際運(yùn)行因素的影響，為這些因素變化預(yù)留足夠的調(diào)節(jié)范圍。同步器最小調(diào)節(jié)范圍。為使機(jī)組的正常蒸汽參數(shù)、額定轉(zhuǎn)速時(shí)能帶滿負(fù)荷，并能通過操作同步器卸去全部負(fù)荷，同步器的最小調(diào)節(jié)范圍至少為4，即圖2-14中AA-BB所示范圍。靜態(tài)特性線的下限位置。下限工作位置的設(shè)置應(yīng)考慮電網(wǎng)頻率降低、蒸汽參數(shù)升高及真空上升等運(yùn)行因素，并為機(jī)組并網(wǎng)前操作留有一定操作空間。當(dāng)電網(wǎng)頻率低于額定值時(shí)，若仍能使機(jī)組維持空負(fù)荷運(yùn)行，則應(yīng)能將靜態(tài)特性線下移至圖2-14中CC位置，方可進(jìn)行并網(wǎng)帶負(fù)荷操作，以及機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)用同步器卸去全部負(fù)荷維持空轉(zhuǎn)運(yùn)行。PoP圖2-14同步器的調(diào)節(jié)范圍當(dāng)新蒸汽參數(shù)升高或真空上升時(shí)，在同一調(diào)節(jié)汽門開度或油動(dòng)機(jī)活塞行程4m下，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量和理想比焓降增大，機(jī)組功率上升，相當(dāng)于配汽機(jī)構(gòu)特性線向右上方平移，對(duì)應(yīng)于此工況的空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)汽門開度就要減小。如果此工況與電網(wǎng)頻率降低同時(shí)發(fā)生，靜態(tài)特性曲線在CC位置處是不能維持空轉(zhuǎn)運(yùn)行的。因此,靜態(tài)特性線還應(yīng)下移至圖2-14中DD位置。此外，還應(yīng)為機(jī)組并網(wǎng)前的操作留有足夠的空間，在圖2-14中DD線下還應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)空間。綜合考慮這些情況后，同步器調(diào)節(jié)的下限位置通常設(shè)在為額定轉(zhuǎn)速下-5.0％處。靜態(tài)特性線的上限位置。上限位置的設(shè)定主要考慮電網(wǎng)頻率升高和新蒸汽參數(shù)降低、真空惡化工況在電網(wǎng)頻率升高時(shí)，為能使機(jī)組卸去全部負(fù)荷并維持空轉(zhuǎn)運(yùn)行，靜態(tài)特性曲線必須平移至圖2-14中的EE位置。在低新蒸汽參數(shù)、低真空工況下，配汽機(jī)構(gòu)特性線向左下方平移，為使機(jī)組在此種工況下電網(wǎng)頻率升高時(shí)仍能帶滿負(fù)荷運(yùn)行，靜態(tài)特伯線必須能上移至圖2-14中的FF位置。通常要求同步器調(diào)節(jié)的上限位置不小于［4+(1?2)%］。對(duì)于一般機(jī)組，速度變動(dòng)率取為5.0%，則同步器調(diào)節(jié)的上限位置取為7.0%。第三節(jié)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

、動(dòng)態(tài)特性基本概念汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成的復(fù)雜閉環(huán)系統(tǒng)，部件運(yùn)動(dòng)慣性、油流流動(dòng)阻力和蒸汽中間容積等的存在，使得調(diào)節(jié)系統(tǒng)由一個(gè)穩(wěn)定工況到另一穩(wěn)定工況時(shí)經(jīng)歷著復(fù)雜的過渡過程。圖2-15是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)甩負(fù)荷工況下較為典型的轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過渡過程曲線。其中，a為無振蕩的過渡過程，b為小幅振蕩快速衰減的過渡過程，c為大幅振蕩慢衰減過渡過程。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的參數(shù)選取不當(dāng)，也有可能產(chǎn)生持續(xù)振蕩而無法正常工作。為使機(jī)組滿足優(yōu)良供電品質(zhì)、參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的要求，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)靈敏、快速地響應(yīng)各種擾動(dòng)，并平穩(wěn)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。為保障機(jī)組甩負(fù)荷工況下的安全，必須要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)能快速地全行程動(dòng)作。因此，對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性必須提出穩(wěn)定性要好、過渡過程中超調(diào)量要小、振蕩次數(shù)要少及過渡過程調(diào)整時(shí)間要短的要求。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析是項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作，通常按圖2-16所示的各環(huán)節(jié)建立數(shù)學(xué)模型，如傳遞函數(shù)等，借助于MathlAb或Simulink等控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析。這里簡(jiǎn)要地介紹調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一些基本概念，并討論影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的主要因素。圖2-16汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性方框圖穩(wěn)定性汽輪機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)受到擾動(dòng)激勵(lì)離開原來的穩(wěn)定工況后，能很快地過渡到新的穩(wěn)定工況，或擾動(dòng)消失后能回復(fù)到原來的穩(wěn)定工況，這樣的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別，可由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)按自動(dòng)控制理論中系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)來分析、計(jì)算。對(duì)于實(shí)際的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除滿足穩(wěn)定性基本要求外，還應(yīng)留有一定的穩(wěn)定性裕度。動(dòng)態(tài)超調(diào)量對(duì)于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，甩負(fù)荷過程中被調(diào)量轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)超調(diào)量O可表示為(2-5)(2-5)式中：（P為最大飛升轉(zhuǎn)速的相對(duì)量，即（P=（n-n）/n。為在機(jī)組甩負(fù)荷工況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速飛升不致maxmaxmax00使超速保安器動(dòng)作，甩負(fù)荷后的最高飛升轉(zhuǎn)速應(yīng)低于超速保安器整定的動(dòng)作轉(zhuǎn)速。靜態(tài)偏差值汽輪機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷改變將引起機(jī)組轉(zhuǎn)速變化。在機(jī)組額定功率下從電網(wǎng)中解列、甩去全部負(fù)荷后，轉(zhuǎn)速的靜態(tài)偏差值就是甩負(fù)荷后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的差，即?（8）=4。由調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性可知，機(jī)組甩負(fù)荷的數(shù)量不同，靜態(tài)偏差值是不等的。過渡過程調(diào)整時(shí)間T擾動(dòng)作用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，從響應(yīng)擾動(dòng)開始到被調(diào)量達(dá)到基本穩(wěn)定所經(jīng)歷的時(shí)間稱為過渡過程調(diào)整時(shí)間。評(píng)定被調(diào)量是否達(dá)到穩(wěn)定，通常用被調(diào)量與靜態(tài)偏差值的誤差4，當(dāng)9（t）-（p（-）|4時(shí)，即認(rèn)為被調(diào)量已達(dá)到穩(wěn)定。在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析中，通常將允許偏差4取為靜態(tài)偏差值的5%,即4=5%4n。很明0顯，我們要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過渡過程調(diào)整時(shí)間盡可能短些，一般為數(shù)秒或數(shù)十秒，最長不應(yīng)超過lmin。二、影響甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的主要因素