汽轮机原理六

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1、 第一节 汽轮机自动调节 和保护的基本原理 电力生 产的任务 供给用户 的电能 数量 质量 按照用户随时变 化的用电需要 ，及时改变发 出的功率 电压调整励磁机的电流 频率 n-汽轮机转速 P-发电 机电机对 数，对全速机为1 电力系统正常频率偏差允许值为 0.2Hz(转速波动 12r/min) 系统容量较小（30%，中压调节 汽门全开，减少节流损 失 机组功率P30%，高、中压调节 汽门一同启闭，中调门 启闭速度是 高压调节 汽门的三倍 甩全负荷时，中压调节 汽门与高压调节 汽门一同关闭，减少超速 甩部分负荷时，中压调节 汽门与高压调节 汽门一同关闭，减少超速 ，然后中调门 慢慢恢复到全开

2、第三节 中间再热式汽轮机的调节 开 度 100% 0 功率 P(%) 100908030 abcd e 液压调节 系统中实现 中调门 快关 功能的是中压校正器 为防止中压调门 卡涩时 不能关闭， 中调门 前另装设了中压自动主汽门( 开关型汽门)，正常运行时全开，紧 急停机时关闭，常与中调门设计 于 一个壳体，称中压联 合汽门。 二、采用单元制的影响 为什么中间再热机组必须采用单元制？ 再热器压力随机组负 荷变化而变化，不同机组的再热器间 不能连通 为保证锅 炉正常运行，必须使新汽流量与流过再热器的蒸 汽量之间保持严格比例，不同机组的主蒸汽管道不能连通 第三节 中间再热式汽轮机的调节 (一)机炉

3、流量匹配 锅炉不投油稳燃的最低负荷30%50%额定蒸发量 汽轮机空载汽耗量约为额 定值的58，甚至更 小 大部分锅炉再热器不允许干烧，因此考虑启动、甩 负荷和停机不停炉时，再热器的保护问题 ，一般再 热器运行中要求的最小冷却流量为14的额定流量 设置旁路 高压旁路（级旁路） 低压旁路(亦称级旁路) 级大旁路 3种旁路可根据需要，任意组合 在机组启、停过程中，通过操作高、低压旁路调节阀 和中压调节 汽门，控制 再热蒸汽温度和再热器的冷却。 在甩负荷工况下，由旁路系统控制锅炉过热 器及再热器的压力，避免锅炉 安全阀动 作，使机组故障排除后尽快恢复运行。 IP LP G 锅炉高压缸中压缸 旁路阀和减

4、温减压器凝汽器 再热器 主汽阀 调节阀 低压缸 中压主汽阀 中压调节阀 过热器 LP 中间再热机组主再热蒸汽及旁路系统 低 压 旁 路 大旁路 HP 高压旁路 中间再热式汽轮机的调节特点 1. 机跟炉 二、机炉控制方式 将调节信号先送给锅炉，先调整锅炉的燃烧，等锅炉出力改 变使新蒸汽压力改变后，汽轮机根据新蒸汽压力再相应改变 负荷。 燃料 调节阀 功率 压力 功率调节器 主蒸汽压力 调节器 调节阀 汽轮机 锅 炉 功率指令 汽轮机跟随控制方式（定压运行） 机响应时间：78s 炉响应时间：100250s 可维持新汽压力稳定，但锅炉燃烧调整迟缓，机组功率调节 迟滞。负荷适应差，一次调频性能不好。

5、中间再热式汽轮机的调节特点 功率 功率调节器 调节阀 全开 燃料 调节阀 汽轮机 锅 炉 功率指令 汽轮机跟随控制方式（滑压运行） 汽轮机滑压运行时，调节汽门全开，新汽压力随机组负荷增 减。 中间再热式汽轮机的调节特点 2. 炉跟机 先将调节信号送给汽机，汽机根据功率调节信号增加（减小） 负荷，相应蒸汽流量增大（减小），新汽压力降低（升高），锅炉 根据流量、压力变化信号调节燃烧，以维持新汽压力不变。 流量 功率 压力 功率调节器 主蒸汽压 力调节器 调节阀 燃料 调节阀 汽轮机 锅 炉 功率指令 锅炉跟随控制方式 特点：可以暂时利用锅炉的储存能量以适应外界负荷的增加，如 负荷增加较小，能实现快

6、速相应，但在负荷变化较大时，由于锅 炉燃烧调整延迟时间长，主蒸汽压力变化较大。 中间再热式汽轮机的调节特点 2. 机炉协调 将调节信号同时送给锅炉和汽机，一方面可利用锅炉蓄能 使机组迅速增加功率；另一方面又可同时改变锅炉的出力，使 新汽压力波动较小。 功率偏差 锅炉主指令 主蒸汽压力给定 功率 压力 锅炉控制 调节阀 燃料 调节阀 汽轮机 锅 炉 功率指令 汽机控制 机炉协调控制方式 机炉综合控制器 中间再热式汽轮机的调节特点 UfP 给定P-f关系 Uf UP 汽轮发 电机组 油动机 、调节 汽门 测速元件 PI 调节器 测功元件 功频电 液转换 器 功率放 大器 功-频电液调节系统方框图

7、第五节 汽轮机功频电液调节 一、功-频电液调节原理 优点：1.既可抗外扰，也可抗内扰(?)；2. 迟缓率小，调节精度 高（转速、功率控制精度高）。 启动回路 功率控制回路 压力控制回路 转速测量 功率测量 并网调频回路 第五节 汽轮机功频电液调节 1、启动工况 目标转速低于3000r/min转时，启动PID输出低于主 PID，启动回路起作用，根据给定的升速率升到目标转速 ； 目标转速等于3000r/min转时，启动PID和主PID同时 起作用，可由主回路控制进行并网操作； 目标转速升到102% n0(3060r/min)时，启动PID输出大 于主PID输出，通过低选主PID起作用，启动PID自

8、动退出 ，实现从启动工况到正常运行工况的无扰动平滑转移。 第五节 汽轮机功频电液调节 2、并网带负荷、调频工况 并网后，通过功率给定P*增加负荷。功率给定要经过功 率变化限制器、功率限幅器、机组允许最大功率的修正。 目标转速等于3000r/min转时，机组由主PID控制，可进 行并网操作。由频差放大器和主PID控制汽门开度，调节机 组转速，使机组世纪转速与给定转速相等，机组并网； 并网正常运行的机组，机组功率的变化取决于其静态 特性。有三种静态特性可选择： p f (a)过原点的直线 p f (b)有限幅的特性线 p f (c)有死区的特性线 并网时用 调频用 带基本负荷 改变功率给定值可以

9、起到 二次 调频的 作用 ，即改变功率给定 值相当于液压调节系统中用 同步器平移静态特性曲线 第五节 汽轮机功频电液调节 3、调压工况 当主蒸汽压力p0在给定范围内，PI保持最大饱和输出 ，通过低选，机组由主PID控制，汽压控制回路不起作用 。 当主蒸汽压力p0降低较多时，PI使调门关小，减小机 组进汽，维持压力变动在允许范围。 实际运行中，主蒸汽压力p0降低较多，一般是锅炉发 生故障或负荷增加过快，在这些情况下，不是根据机组负 荷去调节锅炉汽量，而是根据锅炉可供汽量去调节机组功 率，以保持机组的主蒸汽压力不变。 4 甩负荷工况 第五节 汽轮机功频电液调节 甩负荷时通过继电器切除功率给定的输出

10、，使功率给定值等于零， 只有转速回路起作用，甩全负荷的稳态值等于额定转速，甩负荷过 程中的转速最大动态偏差值小。切除功率给定相当于把静态特性线 在额定转速下由满负荷位置移到空负荷位置。 第五节 汽轮机功频电液调节 二、电液调节系统主要部件 1、磁阻发送器 根据齿轮通过磁阻发送器时，磁 通量变化测量转速。 2、功率变送器 将发电机出线电压经电压互感器 转换成电流信号，沿1、2方向通 入霍尔元件；让发电机电流经电 流互感器产生一垂直于霍尔元件 平面的磁场。则在3、4方向产生 一霍尔电动势，该电动势正比于 发电机电压与电流的乘积。可实 现发电机功率测量。 第五节 汽轮机功频电液调节 3、电液转换器、

11、快速卸荷阀 电液转换器 快速卸荷阀 第五节 汽轮机功频电液调节 四、功频电液调节系统的反调现象与消除 优点：既可抗外扰，也可抗内扰； 迟缓率小，调节精度高。 1. 反调现象及原因 在系统调节动态过程中，当发电机功率因电力系 统的变化而突然改变时，发电机的输出功率瞬时突然 增大（或减小），但由于转子惯性的影响，其转速在 瞬时却变化很小（基本不变）。 在两路调节信号中，功率信号的反应快于转速信号。 调节系统首先根据功率信号的变化对机组进行调节。 UfP 给定P-f关系 Uf UP 汽轮发 电机组 油动机 、调节 汽门 测速元件 PI 调节器 测功元件 功频电 液转换 器 功率放 大器 瞬时调节结果

12、： 给定关系n(3000r/min）p(300MW) 正常的调节： 第五节 汽轮机功频电液调节 由于转子转速变化反应慢，功率变化反应快，其瞬时调节结果 p (305MW)，n不变(3000r/min）转速不变，功率大于给定 ，关小调门。 f p 与要求的调节方向相反，这种现象称反调。 反调现象的影响： 电网频率波动大，甩负荷转速飞升值高、甚至超速 负荷n (2990r/min） 开大调门p 2. 反调现象消除 第五节 汽轮机功频电液调节 反调现象产生的原因： 功率信号反应快于转速信号 消除反调措施： 1.增加转速微分信号，即加速度信号 2.增加功率延迟信号 3.增加负的功率微分信号 4.增加电

13、网故障逻辑判断 不可过大，干扰信 号对系统产生影响 甩负荷还是电网故障暂时失去 负荷 不可过大，否则产生过调 合成初始功率信号小，随着微 分信号逐渐消失，静输出功率 信号渐大，与转速信号同步 ？ 1.什么是汽轮机的一次调频？ 2.静态特性线有什么要求？为什么？ 3.什么是迟缓率？什么是速度变动率？ 4.什么是中间再热机组的调节滞后现象？如何进行汽轮机 “过调”？ 5.什么是调门的快开、快关？ 6.频差特性线的作用有哪些？ 7.机组启动过程中，阀门是如何进行切换的？ 8.DEH系统的主要组成部分、主要特点及主要功能有哪些？ 9.电液转换器的主要作用是什么？ 第六章 作业 DEH 简图 DEH工程师站和控制柜 DEH 控制柜 DEH 控制界面 直接调节示意图和方框图 (a)示意图 (b)方框图 1-调速器；2-杠杆；3-调节汽门； -转速；-调节气门开度 间接调节示意图和方框图 (a)示意图(b)方框图 1-调速器；2-杠杆；3-油动机；4-调节汽门；5-错油门 油动机的原理图 (a)双侧进油油动机 (b)单侧进油油动机 机械液压调节系统 各种可能的过渡过程 a.非周期过程；b.微振的过渡过程；c.震荡的过渡过程 汽轮机调节保护系统原理性框图 汽轮机模拟电液调节系统框图