汽机调速保安及油系统讲解

300MW机组的调速保安及油系统

第一节概述

汽轮机调节与保护系统是控制其启动、停机、带负荷运行，防止出现严重事故的自动控制装置。它应能适应各种运行工况的要求，及时地调节汽轮机的功率，满足外界负荷的变化需要，同时维持电网的频率在50Hz左右；在机组出现异常时，能自动改变运行工况，直至停机，以防止事故扩大。

汽轮机调节保安系统主要是监视某些汽轮机的参数，当这些参数超过其运行限制时，该系统就会迅速关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门。被监视的主要参数有：

1）、汽轮机超速；

2）、推力轴承磨损；

3）、轴承油压过低；

4）、凝汽器真空过低；

5）、抗燃油压过低；

300MW机组的供油系统将润滑和调节用油分开，成为两个相互独立的系统。润滑油系统由主油泵供油，使用介质为普通的透平油。而调节油系统由独立的高压油泵供油，使用的介质为高压抗燃油。这是因为机组蒸汽参数高，单机容量大，对油动机开启蒸汽阀门的提升力要求大。将润滑油系统和调节油系统分开并把调节油系统改成EH油系统，就可提高市调节系统的油压，从而可使油机的几何尺寸缩小，耗

油量减少，油动机活塞动作过程中的摩擦变小，改善系统的工作性能。另外，调节系统采用高压抗燃油是因为该油自燃点高，若漏油接触高温物体亦不会火灾。但由于高压抗燃油油价昂贵，且有轻微的毒性，油质要求高，而润滑油系统需用油量大，油压低，故仍采用普通透平油。

一、汽轮发电机组的调节特性

1、转子力矩自平衡特性

汽轮发电机组在运行中，作用在转子上的力矩有：作用在汽轮机转子上的驱动力矩M d、摩擦阻力矩M f、电磁阻力矩M em，当功率平衡时，即M d=M f+M em，当用户用电量增加时，电力系统的阻抗减小，发电机输出电流增大，电磁阻力矩M em相应增大，如果不进行调节，驱动力矩M d不变，则M d＜M f+M em，转子角速度降低，使电磁阻力矩M em和摩擦阻力矩M f减少，而驱动力矩M d增大，在较低的转速下力矩达到新的平衡。反之，当用户用电量减小时，转子的角速度增加，在较高的转速下力矩达到新的平衡。

同理，若驱动力矩M d增大，则M d＞M f+M em，则转子转速升高，M f+M em增大，M d减小，在较高的转速下力矩达到新的平衡；反之，若驱动力矩M d减小，转子转速降低，在较低的转速下力矩达到新的平衡。

这种自平衡转速变化很大，使供电频率变化很大，不能满足用户要求，但提供一个外负荷变化的信息，即：转速降

低，表明外负荷增加；转速升高，表明外负荷减小。

2、汽轮机的转速调节

根据转子力矩自平衡特性：机组转速升高，表明汽轮机的输出功率大于外负荷的需求；机组转速降低，表明汽轮机的输出功率小于外负荷的需求。可利用这种特性，以转速变化为调节信号，当外负荷增大、机组转速降低时，通过调节系统开大调节阀，增加汽轮机的进汽量，使驱动力矩M d增大，在转速n3下达到新的平衡，可使转速变化幅度大大减小。这种调节过程称为转速调节。

由于利用转速变化作为调节信号，为保证调节系统的稳定性，要求转速与调节阀开度一一对应（在进汽参数不变时，转速情形机组功率一一对应）、故新的平衡转速n3不可能等于n1，因此汽轮机的转速调节是有差调节。调节过程转速变化的幅度用速度变动率表示。

在额定参数下单机运行时，空负荷所对应的转速n1与额定负荷所对应的转速n2之差，与机组额定转速n0之比，称为调节系统的速度变动率δ。

对于大型机组，速度变动率δ＝4.5～5.0%。这种转速变化范围仍不能满足供电频率的要求，必须通过同步器进行手动调节，以保证供电频率的变化范围为50±0.5Hz。

由于调节信号传递过程的延时，及各调节部件的阻力和空行程，当外负荷变化使转速变化时，机组的功率未及时变

化，而是当转速变化到某一数值时，功率才开始变化。例如：机组在n a转速运行，当转速升高至n a1时，功率才开始减小；或转速降至n a2时，功率才开始增加。这种不灵敏现象称为调节系统的迟缓现象，用迟缓率ε来度量，即n a1与n a2之差与额定转速之比。

调节的迟缓现象，造成供电功率和频率的波动，因此调节系统的迟缓率愈小愈好。

3、再热器对调节特性的影响

再热机组的再热器是串接在高、中压缸间的中间容积，由于此巨大的中间容积的存在，当外负荷增加、机组转速降低，要求增加机组的出力时，调节系统开大高压缸调节阀，此时，高压缸的进汽量增加，其功率也随之增加；而中压缸的功率，则随着再热器内蒸汽压力的逐渐升高而增加。同时，由于再热蒸汽压力的升高，高压缸前后的压差将逐渐减少，其功率略有下降。因此，汽轮机的总功率，不是随着调节阀的开大立即增加到外负荷所要求的数值，而是缓慢的增加到外界负荷要求的数值，导致机组调节时，功率变化“滞后”。另外，为了保证再热器温度符合要求，锅炉过热器和再热器的蒸汽流量必须近似保持一定比例，故再热机组只能采用单元制连接，使主蒸汽系统的蓄热能力相对减小，而锅炉燃烧调节过程时间较长，更加大功率变化的“滞后”。再热机组调节时功率变化的“滞后”，降低了机组对外界负荷变化的

适应性，造成电网频率波动。为了克服机组功率变化的“滞后”，再热机组的调节，必须采取适当的校正方法，以提高机组对负荷变化的适应能力。

其次，在机组甩负荷或跳闸时，即使高压调节汽门快速关闭，再热器内贮存的蒸汽量，也能使汽轮机超速40～50%。因此，再热机组必须设置高压调节汽门和中压调节汽门，以便机在机组甩负荷时，两种调节汽门同时关闭，以确保机组的安全。增加中压调节汽门后。由于节流损失，机组运行的经济性将所有降低。为了减少机组在运行时中压调节汽门的节流损失，在机组负荷高于1/3额定负荷时，中压调节汽门处于全开状态，机组的负荷仅由高压调节汽门来控制；在低于1/3额定负荷时，中压调节汽门才参与控制。

二、汽轮机运行对调节系统性能的要求

调节系统在运行中应能满足如下要求：

（1）、调节系统应能保证机组启动时平稳升速至3000r/min，并能顺利并网；即在机组启动升速过程中，能手动向调节系统输入信号，控制进汽阀门开度，平稳改变转速。

（2）、机组并网后，蒸汽参数在允许范围内，调节系统应能使机组在零负荷至满负荷之间任意工况稳定动行；即在机组并网运行时，能手动向调节系统输入信号，任意改变机组功率，维持电网供电频率在允许范围内。

（3）、在电网频率变化时，调节系统能自动改变机组功率，