汽轮机设备及运行_课件_

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3.安全危害： a.机组一次调频能力下降，而且对机组运行
安全产生威胁，
b.在机组甩负荷,再热器中间容积释放出的 蒸汽,足使机组严重超速40％。
中间再热机组采取的调节措施
❖设置中压调节汽门
1.在机组甩负荷时快速切断中压缸的进汽。 2.在低负荷时，改变中压缸的进汽量，控制再热汽温。 3.当机组负荷大于30％，中压调门全开,减小节流损失 。
汽轮机设备及运行_ 课件_
第一节 汽轮机调节保护的任务
任务
高精度地控制机组的转速和功率输出，快速地响
应电网的负荷扰动，满足优良供电品质要求，保障机
组安全和优化寿命损耗，实现安全、经济运行。
1.负荷调节： 外界负荷 电网频率
机组转速
一次调频
同步器动作 调节阀动作
锅炉协调动作
转速恢复
与外界平衡
2.功率频率调节
对低真空、低润滑油压、大胀差、高振动等危及机组安全的 恶性故障，发生时必须快速停机。
调节保护系统全称为控制系统。调节部分控制调节汽门，保 护部分控制主汽门，但在主汽门关闭时，保护系统信号作用于 调节系统，使调节汽门同时关闭。
调节系统
其它保 保护系统 护信号
锅炉
主汽门 调节汽门
发电机 转速
汽轮机 功率
转子运动方程与汽轮机调速
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再热器过热器ຫໍສະໝຸດ HP IPM em M f
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为什么叫调速系统？
当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力 矩增大，导致转子的转速下降，反之，转子的 转速上升。
因此，汽轮机应根据转速偏差改变调节汽 门的开度，即改变进汽量和焓降，使蒸汽的驱 动力矩与电磁阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽 轮机调节系统有时称为调速系统。
图6-1 汽轮机调节保护系统原理性框图
6.1.1供电品质与电网有功功率与频率的调整
供电品质
发电厂的任务是向用户提供品质优良的电能。
电能的品质是电压、频率和波形。
同步发电机的特性
同步发电机的端电压决定于无功功率，频率 决定于有功功率。无功功率决定于励磁，有功功 率决定于原动机的功率。
故电网的电压调节归励磁系统，频率调节归 汽轮机的功率控制系统。
3.利用现代控制技术，采用预测控制， 根据历史和当时负荷波动趋势，预测 负荷变化，通过提前改变燃料量作好 负荷变化的准备，增强一次调频能力， 并使蒸汽参数波动控制在最小范围内， 提高机组运行的经济性和安全性。
6.1.3 汽轮机调节系统的基本组成
调节系统基本组成 ❖转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 ❖中间放大机构 中间功率放大 ❖油动机 执行机构 ❖配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正机构 ❖同步器 单机时改变机组转速和并网时改变机组功率 ❖启动装置 启动冲转、提升转速至同步器动作转速
频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
6.1.2 中间再热机组调节的特点
蒸汽容积动态特性对调节品质和影响
1.中间容积的存在： 蒸汽室、蒸汽导管、再热器传热管及联箱等具有容 积的空间，在机组运行时其间充满蒸汽，贮汽量决 定于蒸汽的压力和温度。 称这样的蒸汽容积为：中间容积与电路中的电容等 价。
2.功率调节产生时滞： 当要求机组负荷增大时，开大调门增大通流部分
电网有功负荷变化的基本特征
电网有功负荷随人们生活、工作 节律而变。基本特征是以24小时为 周期的大幅、慢变上迭加随机、小 幅、快变波动。
➢ 第一类变化
幅度小、周期短，具有随机性。 幅度小于5%，秒级。
➢ 第二类变化
幅度较大、周期较长，有一定可 预测性。大于5%，分级。
➢ 第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活 和气象等节律引起的。
的进汽量，增大的蒸汽量先充向中间容积，使之贮 汽量增多来提高中间容积的压力，随后通流部分蒸 汽量增多，机组出力增大。当中间容积的压力与达 到新工况平衡点时，通流部分出力达到预定值。反 之，在机组负荷下降时，关小调节汽门，机组功率 并不立即减小，而是待中间容积释放贮汽、压力下 降后逐渐减小。
再热器
过热器 HP IP
3.安全保护系统
a.甩负荷保护:
机组运行中一旦从电网中解列、甩去全部电负荷，汽轮机巨 大的驱动力矩可使转子快速飞升，为防止超速毁机事故发生， 要求调节汽门在极短的时间内全行程关闭。在事故工况下为有 效切断汽轮机的蒸汽供给，还必须设置主汽门，即使调门关闭 不快或关闭不严时，也能防止机组超速。
b.恶性故障保护：
❖高压调门过开或过关
设置动态校正器，通过高压调门的过开或过关，用高压缸过增 或过减出力补偿再热器中间容积产生的时滞，改善机组的一次调 频性能。
❖设置旁路系统
为在机组启、停时有效控制再热汽 温和再热器的冷却，设置高压缸及中 低压缸旁路系统。
为在机组甩负荷时防止锅炉超压、 回收工质，设置机组大旁路系统。
对于单元制中间再热机组，因有中间热容存在。 外扰 机组负荷变化 锅炉出口压力 造成“内扰” 蒸汽压力的变化将影响蒸汽的作功能力，使蒸汽流量和机组 功率之间的比例关系受到影响， 也就是说，1kg蒸汽作功能力产生变化。 即：同样的转速变化得不到相应的功率变化，不能适应外界 负荷变化的要求。这样，机组转速仍将继续变化，易引起电网频 率和调节系统的不稳定。 引入功率大反馈，即功率偏差信号，对机组功率和转速（频 率）的调节。
❖机组采用协调控制
1.中间再热机组为单元机组，一次调频主要 利用锅炉金属材料的蓄热。
2.大型锅炉特别是直流锅炉，蓄热量较中小 型来得小。这样，在机组参与一次调频时，蒸 汽参数波动较大，不利于机组的运行安全和使 用寿命。 在机组负荷改变时，不仅改变调门开 度，还应改变锅炉的燃料量，在满足外界负荷 需求时，尽可能减小蒸汽参数波动。