汽轮机原理10.

《汽轮机原理10.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机原理10.（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第七章 汽轮机自动调节 第一节 汽轮机自动调节系统 一，汽轮机自动调节系统的任务： 1，汽轮机为什么必需具备自动调节系统？ 电能不能大量储存，火电厂发出的电力必须随时满足用户要 求，即在数量、质量要求同时满足用户要求。 （1）数量要求：用户对发电量的要求。这就是要求电力负荷根 据用户要求来调整发电大小，以满足用户要求。 （2）供电质量要求：供电质量就是指频率和电压。其中，电压 可以通过变压器解决。电网频率则直接取决于汽轮机的转速 。转速高则频率高，转速低则频率低。 1 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 证电网频率稳定在一定范围之内。 （3）火电厂

2、自身安全的需要：汽轮发电机组工作时， 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正 比。转速增加，离心力将迅速增加。当转速超过一定限度时就 会使部件破坏，出大事故。 2，调速系统的任务： （1）满足用户足够的电力（数量、质量）； （2）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保护系统（超速 保护、轴向位移保护等）。 2 3，汽轮发电机组转子运动方程式： 机组在工作时，作用在转子上的力矩有三个：蒸汽主力矩、发电机反力矩 、摩擦力矩。在稳定状态下，三者的代数和为零： 通常，摩擦力矩很小，这样一来，上式可写成： （72） 机组运行时，

3、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。 4，调速系统的功能： 蒸汽主力矩和发电机反力矩随转速的变化如图7-1所示：当转速n增加时 ，蒸汽主力矩减小，发电机反力矩增加；当转速n减小时，蒸汽主力矩增加， 发电机反力矩减小。 A点是两力矩平衡状态点：曲线1、2之交点。 3 (1) 当外界负荷减少时，反力矩由曲线2变 到曲线2，而主力矩曲线1不变。其工 作点 由A移到B，机组转速由（自平衡 能力：当不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）。 (2) 当调速系统动作，减小进汽量，主力 矩曲线由1 变为1，与反力矩曲线2交 于C点，机组转速变为接近）。 图

4、7-1 4 二，运行对调速系统的要求 1，调速系统应能保证：当蒸汽参数和电网频率在允许范围内变 化时，机组能从满负荷到空负荷范围内稳定运行，并保证机组 能顺利地并网和解列； 2，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荷摆动； 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 范围内； 4，当机组突然甩电负荷时，调速系统应能保证机组转速最大升 高值小于超速保护装置 动作转速。 5 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7-2） 1，主要部件：调速器，滑阀（错油门），油动机，调节阀。 2，油路：Po-高压油

5、，Pn-排油。 3，工作原理： 当外界负荷N减少，机组转速n升高，调速器飞锤向外扩张，滑环A上移，杠 杆ABC以C点为支点带动滑阀B点上移，高压油Po通过滑阀油口进入油动机上 油室，油动机下油室与排油Pn相通，活塞下移，关小调节阀5，减小进汽量， 机组功率减小。 同时，杠杆以A点为支点带动滑阀B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。 * 当外界负荷N增加时，机组转速n下降，调速系统各部套调节过程相同，而 动作方向相反。 6 图7-2 7 （二）调速系统的静态特性曲线（图7-3） 1，有差调节：从图7-2可知，杠杆C有不同位置，则A就有不同位置，而B点在 任一平

6、衡状态其位置不变。这就是说，对应不同的功率，就有不同的转速。 2，静态特性曲线： 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。如图7-3所示。 3，静态特性曲线的平移-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 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。 4，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 转速由 上升到 。转速的变化量与额定转速 之比称为调速系统的速度变 动率，用表示。 (7-3) 8 （三）调速系统的组成部分 ( 1）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 ，并把转速变化信号转化为其他物

7、理量而输送给下一调节环节。 （2）传动放大机构： 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。 （3）配汽机构： 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。 另外，还有同步器等 9 四，国产汽轮机调速系统简介 （一）机械液压调速系统（哈尔滨汽轮机厂） 1，主要部件：调速器（高速弹性调速器），随动滑阀， 分配滑阀，同步器， 油动机滑阀，油动机，反馈滑阀。 2，油路：高压油Po，排油Pb，控制油Px。 3，工作原理： a，在任意稳定工况下，转速n一定，油动机滑阀在中间平衡位置，高压油不 流动。其余各部件都有相应位置。 b，当外界负荷N减小，转速n上升

8、，调速器重块向外扩张，挡油板右移，随 动滑阀右移。由于杠杆作用，使分配滑阀右移，油口A开大，泄油量增加，控 制油压Px下降，滑阀下移，打开a、b油口，高压油Po进入油动机上油室，下 油室与排油相通，活塞在压差作用下向下移动。关小调节阀，汽轮机功率减 小。 在油动机活塞下移的同时，由于斜板作用，反馈滑阀右移，开大反馈油口 C， Px进油量增加，油压Px增加，滑阀上移回中， 切断a、b油口，高压 油不流动，油动机在某一位置，使调速系统 稳定在一新的平衡位置。 c，当外界负荷N增加时，机组转速n下降，调速系统各部套调节过程相同， 而调节方 向相反。 10 11 （二）径向泵液压调速系统 1，主要部件

9、：径向泵（调速器 ），压力变换器，滑阀，油动机 ， 反馈油口，调节阀，同步器。 2，油路：高压油Po，排油Pb，控制油Px。 3，工作原理： a，当外界负荷N减小： b，当外界负荷N增加： 12 东方汽轮机厂汽轮机的调速系统 1，主要部件：脉冲泵（调速器 ），压力变换器，滑阀，油动机 ， 反馈滑阀，调节阀，同步器。 2，油路：高压油Po，排油Pb，控制油压Px1,Px2。 3，工作原理： a，当外界负荷N减小，b,当外界负荷N增加时 图76 13 （三）旋转阻尼液压调速系统（上汽） 1，主要部件：主油泵，旋转阻尼（调速器 ），放大器，碟阀， 继动器，滑阀，油动机，调节阀，同步器弹簧。 2，油路

10、：高压油Po，排油Pb，一次油压P1、二次油压P2、 三次油压P3（继动油压）。 3，工作原理： a，当外界负荷N减小， b,当外界负荷N增加： 14 改型后的旋转阻尼液压调速系统 这里主要 是放大器作 了改变。改 变前是，当 转速升高时 P1和P2都升 高；而改变 后是，当转 速升高时P1 升高而P2、 P3都下降。 图78 15 五，汽轮机的供油系统 1，供油系统的作用： 润滑轴承，带走热量；给调速系统、保护系统供工作油。 2，供油系统的主要部件及其作用： a，主油泵：机组正常工作时，向各部件供油； 常用的主油泵有：离心式：效率高，压力-流量特性稳定，流量大。用于大 机组。 b，射油器：共

11、两个，一个给主油泵供油，另一个给轴承供油； c，冷油器：利用冷油器冷却油，维持轴承油膜正常工作； d，油箱： 储油，把水份和蒸汽、杂物去掉； e，交流电动高压油泵：启动时，代替主油泵； f，交流辅助油泵：开机前，打开油循环；停机时，向轴承供油； g，直流事故油泵：在厂用电全停时，向轴承供油（惰走21分钟）； h，排烟机： 16 图79 200MW汽轮机的油系统 17 作业： 1、叙述汽轮机液压调节系统主要组成部分及其功能。 2、叙述汽轮机供油系统主要组成部分及其功能。 3、简述p321图74所示液压调节系统的工作原理。 18 第二节 调速系统的转速感受 机构（调速器） 调速器的作用就是将一个物

12、理 量（转速）转换为另一个物理量（ 位移、油压），并作为下一个调节 环节的输入。 一，机械式转速感受元件（高速弹性 调速器） 图7-10为高速弹性调速器示意图 。1，结构：重块，弹簧片，弹簧 ，挡油板，限位器。 图7-10 19 2，优点：没有摩擦元件，灵敏度高，能全速调节。 3，工作原理：调速器工作时，重块的离心力与弹簧力相平衡。当 转速变化时，引起重块离心力变化，使弹簧伸长或缩短。同时 使弹簧片变形，即使挡油板1产生相对位移。挡油板1位移，会 引起随动滑阀排油面积变化，将转速变化信号输送给传动放大 机构，完成物理量测量与转换任务。 4，调速器的静态特性：机组转速n 与调速器产生的信号（位移

13、或油压） 的关系。对于高速弹性调速器来说， 就是机组转速n与调速器挡油板位 移的关系（图7-11）。 图7-11 20 二，液压式转速感受元件 特点： 结构简单，工作可靠，灵敏度高。液压式转速感受元件有 两种：径向泵（或称脉冲泵、信号泵、赞孔泵），旋转阻尼。 （一）径向泵 1，结构：在轮体上赞有十个径向孔。图7-12为径向泵示意图， 由径向泵、压力变换器、活塞、稳压网，节流孔等组成。 2，工作原理： 径向泵进出口油压分别接在 压力变换器活塞上下油室，当转 速变化引起油压变化时，使压力 变换器活塞上下移动，开大（或 关小）控制油压Px的泄油量，使 控制油 压Px发生变化。即把转速 变化信号转换为

14、油压变化信号。 图7-12 21 3，油压与转速的关系： 当转速由 上升为 时，工作点有1升为 2点（图7-13），油泵进出口油压差的变化率与转速的变化率 关 系为： (713） 其中，A-阻力特性； 、 分别为转速为 、 时的油泵出口压力； -为油泵进口压力。 （7-6）式表明：当转速变化不大时，油泵进出口油压差的变化 率与转速的变化率 成线性关系。 22 （二）旋转阻尼（图7-14） 1，结构：主油泵，旋转阻尼，节流阀（针形阀），阻尼管。 2，工作原理： 从主油泵来的压力油经针形阀节流后进入旋转阻尼 外油室，再经阻尼管由外向内径流动并排出。油室中的油压P1是 阻尼管中的油柱旋转离心力而产生的。当转速变化时，油柱的离 心力也在发生变化，使泻油量变化，就使得一次油压P1变化。 3，油压与转速的关系： 旋转阻尼工作时，油柱的 离心力与油压力相平衡，油压 与转速的平方成正比，油压变 化的相对值与转速变化的相对 值成正比。 图7-14 23 （三）液压调速器的静态特性（P-n、x-n 的关系） 当转速变化时，使压力变换器活塞移动（图7-12），根据 力平衡，有： 式中，x-压力变换器活塞位移； k-弹簧刚度； A- 油压 有效作用面积； -油压 的变化量，可近似认为