汽轮机调节系统2概论
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轮机功率，以满足用户用电量变化的需 要；
保证汽轮发电机组的工作转速在正 常允许范围之内，保证供电质量。
二、负荷与转速的关系：
汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力 矩。
稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。
负荷增加时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组转速下 降；负荷减小，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组转速 增加。
n0
速度变动率对机组影响 （1）对机组负荷分配的影响
电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。
（2）对甩负荷超速的影响
机组甩负荷时，速度变动率大的机组易超速。
（3）对运行稳定性的影响
电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大
一般速度变动率取δ=3%～6%
3、调节系统的迟缓率
在同一功率下，转速上升过程的静态特性 曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转 速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的 迟缓率。
n
n 100 %
n0
Δn
P
迟缓率对机组的影响：
迟缓率过大时：
(1)单机运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并 网前，转速的不稳定，并网困难。
(2)在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。
负荷摆动值为：
P P0
(3)当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽 轮机转速飞升，致使机组超速。
一般迟缓率不超过0.5%，新装机组不超过0.2%
负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。
调节系统的组成
➢转速感受机构：感受转速的变化，并将转速的变化转变 成其他物理量的变化。
➢传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放 大。
➢配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来 的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。
组成方框图
给定值 转速感 受机构
➢数字电液控制系统（Digital Electro-Hydraulic Control， DEH）
汽轮机控制的内容
一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：
一、监视系统
监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。
属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子 轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机行程等；
调节系统静态特性曲线的合理形状
❖ 在空负荷及低负荷附近曲 线要陡一些，便于机组并 n 网以及低负荷暖机。
❖在满负荷附近要陡一些，当
电网频率下降时，不会引起
汽轮机过载，并有利于维持 机组在经济负荷附近运行
P
一、同步器的作用
同步器
1、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。
2、同步器的作用
（1）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。
因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改 变调门开度，改变蒸汽流量，使蒸汽主力矩与电磁阻力 矩重新达到新的平衡。
液压调节系统
组成：
调速器
百度文库
A
错油门（滑阀）
油动机
调节阀
C
B
泄油
p0
泄油
间接调节系统示意图
外界负荷减小
转速 增加
滑环 上移
滑阀 上移
油动机活 塞下移
调门开大
滑阀下移至 断油位置
调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而 油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。
n(转速)
滑 阀
油 动 机
反馈 机构
配汽机构
负荷 汽轮机
调节系统的静态特性
1、调节系统的静态特性 稳定工况下，汽轮机转速与功率之间的
关系称为调节系统的静态特性。
n
P
2、调节系统的速度变动率 汽轮机空负荷时的稳定转速与满负荷
时的稳定转速之间的差值与额定转速之 比的百分数称为调节系统的速度变动率。
nmax nmin 100 %
（2）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电 网频率。
3、同步器的类型
平移传动放大机构静特性线的同步器
同步器实质上是人为改变调门开度的机构。
4、同步器的工作范围
基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并 能减负荷到零。
（1）同步器的上限 ➢电网频率下降时机组仍能带满负荷； ➢主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。 因此上限比额定转速高7%。（速度变动率为5%） （2）同步器的下限 ➢电网频率升高时机组仍能减负荷至零； ➢主汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。 因此下限比额定转速低5%。 因此常说同步器的工作范围为（+7~-5）%n0
五、汽轮机自启停控制系统（Automatic Turbine Control，ATC）
原则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备至 带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。
六、液压伺服系统
液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。
汽轮机的调节系统
一、汽轮机调节系统的任务： 在外界负荷变化时，及时地调节汽
大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、轴 位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。
三、控制系统
汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控制 系统、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制） 等。
四、热应力在线监视系统
通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的温 度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，还 可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。
电网调频
1、一次调频 当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自身
的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化的 过程。 2、二次调频
人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。 液调机组中是利用同步器完成。 电调机组中则是通过改变给定值完成。
1000MW汽轮机控制系统 主讲人：赵素芬
汽轮机控制的发展过程
➢机械液压调节系统液压式控制系统（Mechanical-Hydraulic Control，MHC）
➢电气液压式（Electro-Hydraulic Control，EHC）
➢模拟式电气液压控制系统（Analog Electric-Hydraulic Control,AEH）
属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、 调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。
汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（DAS）实现，测 量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保 护条件，送往顺序控制系统作控制条件。
二、保护系统
保护系统的作用时，当电网或汽轮机本身出现故障时，保 护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防止 事故扩大或造成设备损坏。
保证汽轮发电机组的工作转速在正 常允许范围之内，保证供电质量。
二、负荷与转速的关系：
汽轮机受着两个力矩的作用：蒸汽主力矩和电磁阻力 矩。
稳定工况下，蒸汽主力矩等于电磁阻力矩。
负荷增加时，电磁阻力矩大于蒸汽主力矩，机组转速下 降；负荷减小，蒸汽主力矩大于电磁阻力矩，机组转速 增加。
n0
速度变动率对机组影响 （1）对机组负荷分配的影响
电网频率变化时，速度变动率小的机组负荷改变量大。
（2）对甩负荷超速的影响
机组甩负荷时，速度变动率大的机组易超速。
（3）对运行稳定性的影响
电网频率波动时，速度变动率小的机组负荷摆动量大
一般速度变动率取δ=3%～6%
3、调节系统的迟缓率
在同一功率下，转速上升过程的静态特性 曲线和转速下降过程的静态特性曲线之间的转 速差与额定转速之比的百分数称为调节系统的 迟缓率。
n
n 100 %
n0
Δn
P
迟缓率对机组的影响：
迟缓率过大时：
(1)单机运行时，会引起转速的摆动；在汽轮机并 网前，转速的不稳定，并网困难。
(2)在汽轮机并网后，将会引起负荷的摆动。
负荷摆动值为：
P P0
(3)当发生甩负荷时，调速汽门动作迟缓，造成汽 轮机转速飞升，致使机组超速。
一般迟缓率不超过0.5%，新装机组不超过0.2%
负反馈的作用：使调节系统静态特性稳定。
调节系统的组成
➢转速感受机构：感受转速的变化，并将转速的变化转变 成其他物理量的变化。
➢传动放大机构：对转速感受机构的输出信号进行传递放 大。
➢配汽机构：接受由转速感受机构通过传动放大机构传来 的信号，并以此来改变汽轮机的进汽量。
组成方框图
给定值 转速感 受机构
➢数字电液控制系统（Digital Electro-Hydraulic Control， DEH）
汽轮机控制的内容
一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统：
一、监视系统
监视系统能够连续监测汽轮机运行中各参数的变化。
属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子 轴位移、胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机行程等；
调节系统静态特性曲线的合理形状
❖ 在空负荷及低负荷附近曲 线要陡一些，便于机组并 n 网以及低负荷暖机。
❖在满负荷附近要陡一些，当
电网频率下降时，不会引起
汽轮机过载，并有利于维持 机组在经济负荷附近运行
P
一、同步器的作用
同步器
1、同步器：人为平移调节系统静特性线的机构。
2、同步器的作用
（1）单机运行时，操作同步器可改变机组的转速。
因此调节系统应感受转速的变化，并根据转速变化改 变调门开度，改变蒸汽流量，使蒸汽主力矩与电磁阻力 矩重新达到新的平衡。
液压调节系统
组成：
调速器
百度文库
A
错油门（滑阀）
油动机
调节阀
C
B
泄油
p0
泄油
间接调节系统示意图
外界负荷减小
转速 增加
滑环 上移
滑阀 上移
油动机活 塞下移
调门开大
滑阀下移至 断油位置
调节系统的负反馈：错油门动作引起油动机动作，而 油动机的动作又引起错油门向相反的方向动作。
n(转速)
滑 阀
油 动 机
反馈 机构
配汽机构
负荷 汽轮机
调节系统的静态特性
1、调节系统的静态特性 稳定工况下，汽轮机转速与功率之间的
关系称为调节系统的静态特性。
n
P
2、调节系统的速度变动率 汽轮机空负荷时的稳定转速与满负荷
时的稳定转速之间的差值与额定转速之 比的百分数称为调节系统的速度变动率。
nmax nmin 100 %
（2）并网运行时，操作同步器可改变机组的负荷，并调整电 网频率。
3、同步器的类型
平移传动放大机构静特性线的同步器
同步器实质上是人为改变调门开度的机构。
4、同步器的工作范围
基本范围：额定参数、额定电网频率下机组能带满负荷，并 能减负荷到零。
（1）同步器的上限 ➢电网频率下降时机组仍能带满负荷； ➢主汽参数下降、排汽参数升高时机组仍能带满负荷。 因此上限比额定转速高7%。（速度变动率为5%） （2）同步器的下限 ➢电网频率升高时机组仍能减负荷至零； ➢主汽参数升高、排汽参数下降时机组仍能减负荷到零。 因此下限比额定转速低5%。 因此常说同步器的工作范围为（+7~-5）%n0
五、汽轮机自启停控制系统（Automatic Turbine Control，ATC）
原则上讲汽轮机自启停控制系统应能完成从启动准备至 带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程。
六、液压伺服系统
液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。
汽轮机的调节系统
一、汽轮机调节系统的任务： 在外界负荷变化时，及时地调节汽
大容量汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、轴 位移保护胀差保护、低真空保护、振动保护等。
三、控制系统
汽轮机的闭环自动控制系统包括转速控制系统、功率控制 系统、压力控制系统（如机前主汽压力和再热汽压力控制） 等。
四、热应力在线监视系统
通常用建立模型的方法，通过测取汽轮机某些特定点的温 度值间接计算热应力值。热应力计算结果除用于监视外，还 可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。
电网调频
1、一次调频 当电网频率变化时，电网中各机组的调节系统按自身
的静态特性自动调节机组功率，以适应外界负荷变化的 过程。 2、二次调频
人为来调节机组的负荷及电网频率的过程。 液调机组中是利用同步器完成。 电调机组中则是通过改变给定值完成。
1000MW汽轮机控制系统 主讲人：赵素芬
汽轮机控制的发展过程
➢机械液压调节系统液压式控制系统（Mechanical-Hydraulic Control，MHC）
➢电气液压式（Electro-Hydraulic Control，EHC）
➢模拟式电气液压控制系统（Analog Electric-Hydraulic Control,AEH）
属于热工量的有：主（再）蒸汽压力和温度、凝汽器真空、 调节级压力、汽缸温度、润滑油压、控制油压、轴承温度等。
汽轮机的参数监视通常由数字采集系统（DAS）实现，测 量结果同时送往控制系统作为限制条件，送往保护系统作保 护条件，送往顺序控制系统作控制条件。
二、保护系统
保护系统的作用时，当电网或汽轮机本身出现故障时，保 护装置根据实际情况迅速动作，使汽轮机退出工作，以防止 事故扩大或造成设备损坏。