汽轮机原理 调节保护系统
汽轮机调节保安系统讲解
低压保安系统示意图
无压排油管
复位试验阀组
危急遮断器
当汽轮机的转速达到110～111%(3300～ 3330r/min)额定转速时。危急遮断器的飞环 在离心力的作用下迅速击出，打击危急遮断 器装置的撑钩,使撑钩脱扣 。通过机械遮断机 构使遮断隔离阀组的机械遮断阀动作，泄掉 高压保安油，从而使主汽阀、调节阀迅速关 闭。
遮断隔离阀组
遮断隔离阀组的作用 ：
在提升转速试验下,遮断隔离阀组的机械遮断阀处在 关断状态, 将高压保安油的排油截断 。
在飞环喷油试验情况下, 先使遮断隔离阀组的隔离阀 4YV带电动作,高压保安油的排油被隔离阀截断，
复位试验阀组
复位试验阀组的作用 ： 在掉闸状态下,根据运行人员指令使复位试验阀组
控制系统原理
DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转 速和功率，从而满足电厂供电的要求 。
机组在启动和正常运行过程中，DEH接收CCS指令 或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采 集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置 反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制 信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机 组的运行。
机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制 系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控 制回路不起作用。DEH控制系统接收现场汽轮机的 转速信号，此信号与DEH的转速设定值进行比较后， 送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然 后输出油动机的开度给定信号到HSS卡。此给定信 号在HSS卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进 行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动 机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转 速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。
汽轮机调节保护系统
汽轮机调节保护系统汽轮机是现代热力发电厂最重要的组成部分之一。
它的控制系统是确保汽轮机的正常运行的关键。
自动控制系统和保护系统是这一过程中最重要的两个组成部分之一。
在这篇文章中，我们将详细介绍汽轮机的调节保护系统。
汽轮机是一种使用高温高压蒸汽或气体驱动的旋转机械装置。
汽轮机的作用是将蒸汽的热能转化为机械动能，然后通过发电机将其转化为电能。
因此，汽轮机调节保护系统具有保证汽轮机正常运行和确保发电安全的重要作用。
汽轮机调节保护系统主要由以下几个部分组成。
1.汽轮机控制系统汽轮机控制系统是汽轮机调节保护系统的核心部分。
它主要用于保证汽轮机转速的稳定和自动控制汽轮机的启停和负荷调节。
汽轮机控制系统主要由控制器、传感器、执行机构和通信设备组成。
控制器是控制系统的中央处理单元，传感器用于采集汽轮机的运行状态数据，执行机构使得控制器能够控制汽轮机的运行状态，通信设备用于控制器与其他系统间的通信。
2.过速保护系统每个汽轮机都有其安全转速范围。
当汽轮机的转速超过这个范围时，过速保护系统将立即介入，使汽轮机的转速降低到安全范围内。
过速保护系统通常由控制器和传感器组成。
控制器将保护信号发送到执行机构，降低汽轮机的转速。
3.欠速保护系统欠速保护系统是汽轮机调节保护系统的另一个重要组成部分。
当汽轮机转速降低到预定值以下时，欠速保护系统将自动启动，从而防止汽轮机达到停机转速或停机。
欠速保护系统通常由控制器和传感器组成。
控制器将保护信号发送到执行机构，提高汽轮机的转速。
4.温度保护系统汽轮机内部温度较高。
如果温度超过安全限制，就会出现爆炸或机械故障的风险。
温度保护系统用于控制汽轮机内部温度。
它通常由控制器和传感器组成，控制器通过发送信号到执行机构来控制汽轮机的温度。
5.压力保护系统汽轮机中涉及到各种各样的压力，如进汽压力、汽轮机排汽压力等等。
当压力超出安全范围时，压力保护系统将启动。
它通常由控制器和传感器组成，在必要时控制器将向执行机构发送保护信号，使汽轮机的压力恢复到安全范围内。
汽轮机调节保护系统
汽轮机调节保护系统汽轮机调节保护系统是指通过一定的技术手段和方法，对汽轮机的调节和保护进行有效的控制和管理。
该系统主要是通过对汽轮机的行为和状态进行监测和分析，以便及时发现和解决问题，保证汽轮机的正常运行，并确保汽轮机的安全和稳定。
汽轮机调节保护系统主要通过以下几个方面保证汽轮机的稳定性和安全性：1. 调节控制系统：对于汽轮机的控制系统来说，一定是至关重要的。
通过合理的调节，能够保证汽轮机的平稳运行，减少机械故障的发生。
调节控制系统主要包括：稳压控制系统、转速控制系统、温度控制系统、压力控制系统等。
2. 轴承监测系统：汽轮机在运行时，其轴承也是非常重要的，一旦轴承有故障或者异常，就可能导致汽轮机的故障或事故发生。
轴承监测系统主要是通过对轴承进行动态监控，及时发现轴承的故障或者异样情况，对其进行有效修复或调整。
3. 系统安全控制：汽轮机是一种高速旋转的机械设备，其安全性非常重要。
系统安全控制主要是通过对汽轮机的各个部位进行安全监测和控制，对可能导致事故的因素进行及时的排查和排除。
4. 故障排除与修复：在汽轮机运行时，可能会遇到各种各样的故障和问题，如果不能及时处理，就会导致更严重的后果。
因此，故障排除与修复是非常重要的一环，在出现问题时，需要及时处理，避免事情的扩大。
总体来说，汽轮机调节保护系统是为了确保汽轮机的正常运行，而设计的一种高级的技术方案。
这一系统能够对汽轮机进行全方位的监测和分析，并能够及时发现和解决问题，保证汽轮机的安全和稳定。
因此，无论是对于汽轮机相关企业还是汽轮机的使用者来说，都非常重要。
在实际使用中，需要充分发挥汽轮机调节保护系统的优势，及时调整和整合相关的技术手段和手法，为汽轮机的安全和稳定提供保障。
汽轮机调节系统
一次调频 外负荷变化
评：并网机组对外负荷变化引起的电网频率 变化的自动响应
二次调频 外负荷不变，主动改变某些 机组的功率 评：电网对频率的主动调节
目的不同
一次调频 目的是 减少电网频率变化量，但不能 保证频率在合格范围内
不同点：
二次调频 目的是把电网频率调整到合格范围
要求不同
一次调频：快速性
迅速改变电网中参加 一次调频机组的功率
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
（二）速度变动率
汽轮机空负荷时所对应的最大转速和额定负荷时所对应的最小转
速之差，与汽轮机额定转速之比，称为调节系统的速度变动率，或
称为速度不等率，其表达式为：
nmax nmin 100%
n0
n
nmax
nmin
速度变动率决定了 静态特性曲பைடு நூலகம்的倾 斜程度
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
不同机组对速度变动率 的要求 一般 的 范围为3%~6%
尖峰负荷机组 较小，一般为3%~4%， 也不能过小
n
0
带基本负荷机组 较大，一般为 4%~6%， 也不能过大
n
机组超速 保护动作
转速
P
n
甩全负荷 后，机组
3300 3270
3180 转速稳态
即(2850~3210) r/min
P0 P
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
三、调节系统动态特性
（一）动态特性基本概念
汽轮机调节系统是由多个环节组成的复杂闭环系统，部件运动 惯性、油流流动阻力和蒸汽中间容积等的存在，使得调节系统由一 个稳定工况到另一稳定工况时经历着复杂的过渡过程。
速度变动率对机组运行的影响
汽轮机-调节系统
定转速所需的时间 中间容积时间常数：以额定工况进汽量向中间容积充汽，
使其空间中的蒸汽比容达到额定状态比容所需的时间 调节系统特性对动态特性的影响： 速度变动率： δ增大，则波动时间缩短，波动幅度减
小，但飞升转速提高。 滞缓率：越小越好 油动机时间常数：增大，则抗内扰能力提高，但飞升转速
摩擦阻力矩
随转子转速的增加而增大
同步发电机特性
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。
汽轮机的主蒸汽系统简化结构
Ｓ
电
自
动
动
主
主
汽
汽
门
Байду номын сангаас
门
汽轮机
调 节 汽 门
力小 满负荷防止过载，静态特性曲 n2
线也较陡
带基本负荷的机组，在额定负
荷下陡一些，调峰机组特性曲
P
线较平
同步器的作用
同启 控动步制时器汽:外轮界机负进荷汽不量变，,能够改变调节nn阀1 开度的机构
控制升速过程中转速，
n2
创造并网条件。
并网带负荷后
当外界负荷大幅度波动时，调整同步器位置能 P 改变调节系统静态特性曲线（平移），使机组
一、设置调节系统的原因：
供电品质：电压，频率，相位 频率的稳定取决于原动机出力和电网负载
的平衡。 维持频率的稳定要求：原动机出力＝负载 汽轮机出力在运行中必须能根据负载要求
进行调整。
汽轮机调节保安系统讲解
电液伺服阀的工作原理
电液伺服阀是由一个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率 放大所组成。第一级是由一个双喷嘴及一个单挡板组成，此挡板固定在 衔铁的中点，并且在二个喷嘴之间穿过，使在喷嘴的端部与挡板之间形 成了二个可变的节流间隙。由挡板及喷嘴控制的油压作用在第二级滑阀 两端的端面上。第二级滑阀是四通滑阀结构，在这种结构中，在相同的 压差下，滑阀的输出流量与滑阀开口成正比。一个悬臂反馈针固定在衔 铁上，穿过挡板嵌入滑阀中心的一个槽内。在零位位置，挡板对流过二 个喷嘴的油流的节流相同，因此就不存在引起滑阀位移的压差。当有信 号作用在力矩马达上时，衔铁及挡板就会偏向某一个喷嘴，使得滑阀两 端的油压不同，从而推动滑阀移动，使高压油进入油缸高压腔或将油缸 高压腔中的高压油泄放至回油，油动机的动作使LVDT的反馈信号与阀位 指令信号趋向一致。此时，作用在力矩马达上的电流消失，挡板在喷嘴 作用下回到中间位置，滑阀两端的压差为零，滑阀就在反馈针的作用下 回到原始位置，直到输入另一个信号电流为止。
各机构的工作原理:
油动机均为单侧型，油压提供开启力，关闭依靠弹簧力。油动机有可控 型和全开全关型2种，其中RSV为全开全关型，其余为可控型。 在汽机复位（建立隔膜阀上方油压，关闭隔膜阀）和挂闸（给4个AST电 磁阀通电，使之关闭）后，高压油（HP）经RSV的截止阀和节流孔进入油 缸高压腔，该油腔与卸荷阀高压腔相通，卸荷阀的主阀芯上有一个节流 孔，高压油流过节流孔后经逆止阀向危急遮断（AST）油母管供油，使 AST油压上升接近HP油压，随着油压的上升，RSV逐渐打开，直到全开。 要关闭RSV有3种途径，一是泄去AST母管油压（相当于停机状态）；二 是松出卸荷阀的压力调节手柄，使溢流阀打开，但由于AST逆止阀的作用， AST母管油压不会泄去，因而其它油动机的状态不会受到影响，适用于手 动门杆活动试验或调试时对某一油动机进行单独操作；三是给试验电磁 阀（20/RSV）通电，起到卸去卸荷阀的压力。适用于进行遥控门杆活动 试验
汽轮机液压调节系统及静态特性
(4)旋转阻尼系统，可以改变辅助同步器弹簧的初紧力，以改变动作转速， 达到平稳静态特性线的目的。
(5)高速弹簧调节系统，方便的方法是调整带动调速器滑伐移动的连接杆 长度，使得在相同的调速器位置，泄油口面积改变，这便平移了静态特 性线。
2、同步器调节范围不足调整
主要是调整同步螺杆的行程。若用增加同步器弹簧常数的方法，则
其上下限考虑的因素为: (1)下限：电网在低周波以及高蒸汽参数时能操作同步器的降负荷到零。 (2)上限：电网在高周波以及低蒸汽参数时能带到满负荷。
同步器的调整速范围示意图如下：
4、一次调频与二次调频
（1）一次调频
机组通过调节系统动作，按静态特性由一个稳定工况调整到新的平
稳工况称一次调频，见下图所示, 电网周波降低时机组负荷增加。
右图所示。
考虑迟缓率之后四象限图如下图。 由上可见，由于各环节的存在迟缓，使系统的迟缓率增大。
2）静态特性试验
(1)空负荷试验
通过该项试验获取第Ⅱ、Ⅲ象限曲线。其试验方法，是在固定的
同步器位置下，操作主汽门使转速升、降各一次，记录有关数据，试
验中只允许转速单方向变化，其试验数据用以绘制第Ⅱ、Ⅲ象限曲线。
大，中间平缓，连续圆滑，略向
右下方倾斜。由于环节中存在迟
滞，致使该曲线呈带状区域。
2）速度变动率
汽轮机空负荷时对应的最高
转速与额定负荷时所对应的最低
转速之差，与额定转速之比称调
速系统的速度变动率，即
nmax nmin 100%
汽轮机调节保护系统
非设计工况下 ，中、低压缸的功率 与再热器 的蒸汽压力呈一定的比例 关 系，这样对应于不同的机组功率 ， 贮存 于再热器中的蒸汽量是不等 的。在机组功率变化过程 中 ，因再热器 内蒸汽压力变化导致贮 汽量的 改变 ，产生 的蒸汽吸蓄或泄放效应 ， 使 中低压缸的功率变化滞后 于高 压缸 。如图６ — ２ （ ａ ） Ｎ示 ，在机组功率增大时 ， 增大高压缸的进汽量 ，高 压缸 的功率输 出近似于阶跃增大 ， 并且 因再热器 的压力较低 ，高压缸 的功率还有一定的过增量 。同时，高压缸 的排汽进入再热器内时，部 分增大 的蒸汽量滞留在再热器 中 ，以提升再热器的蒸汽压力 ， 使 中低 压缸 的功率缓慢增大。只有 当再热器 的蒸汽压力达到新工况稳定状态 时，才能使高压缸 的排汽量 与中压缸的进汽量相等。相反 ，在机组功 率下降时 ，高压缸进 汽量减少 ，使再热器蒸汽压力下降 ， 再热器泄放 出部分贮汽 ，使得中压缸的进汽量大于高压缸。 中间再热机组为单元制机组 ，锅炉的蓄热相对减少 ，特别是直流 锅炉 。传统的锅炉跟 随汽轮机 的运行方式 ，利用锅炉金属 蓄热释放满 足汽轮机的流量要求 ， 势必 引起锅炉运行参数的较大波动，严重 时造 成参数超限 ，危及 机、炉 的安全 。再热器通常布置于锅炉 的高温烟道 区，在机组启 、 停过程 中必须有足够的蒸汽来冷却再热器 ，防止再热 器传热管烧损。但在机组启动过程 中，再热器的冷却蒸汽量和锅炉低 负荷稳燃的产汽量远 大于汽轮机 的空载流量 ，因此机组 的升速 、带负 荷与再热器的冷却间有很大矛盾。 为增强 中间再热机组的一次调频能力 ，保护事故工况下机组 的安 全 ，提高机组启、停操作 的灵活性和安全可靠性 ，在中间再热汽轮机 调节系统中 ， 设置动态校正器。在机组功率增大或减小时 ，通过高压 调节汽门的过 开或过关 ，由高压缸功率的过增或过减补偿再热器产生 的时滞效应 ， 使机组功率与外界要求保持一致。在 中压缸进 口处 ，设 置中压主汽门和中压调节汽 门，在危急事故工况下 ，快速切断 中压缸 的进汽 ， 避免再热器蒸汽进入中低压缸造成机组转速恶性飞升 。另一 方面 ，在机组启 、停过程 中，由中压调节汽门控制再热汽温 ，使 中压 缸的进汽与中压缸转子及汽缸的热状态得到 良 好 的匹配 。为减小 中压 调节汽门产生 的节流损失 ，中压调节汽门通 常在机组负荷大于３ ０ ％时
600MW汽轮机调节保安系统说明书
600MW汽轮机调节保安系统说明书一、引言二、系统工作原理600MW 汽轮机调节保安系统的工作原理基于液压控制和电液调节技术。
通过对汽轮机进汽量的精确控制，实现对转速和负荷的调节。
同时，利用各种保护装置和联锁逻辑，在机组出现异常情况时迅速动作，确保汽轮机的安全停机。
系统中的转速传感器实时监测汽轮机的转速，并将信号传输给控制系统。
控制系统根据预设的转速设定值和实际转速的偏差，计算出需要调整的进汽量，然后通过电液转换器将电信号转换为液压信号，控制调节汽阀的开度，从而实现转速的调节。
在负荷调节方面，系统根据电网的需求和机组的运行状况，综合考虑各种因素，如蒸汽压力、温度等，精确控制进汽量，以满足负荷的变化要求。
三、系统组成结构600MW 汽轮机调节保安系统主要由以下几个部分组成：1、液压调节系统油泵：为系统提供稳定的压力油源。
油箱：储存液压油，并具有过滤、冷却等功能。
油动机：将液压能转换为机械能，驱动调节汽阀的动作。
电液转换器：实现电信号与液压信号的转换。
2、保护系统超速保护装置：当汽轮机转速超过设定值时，迅速动作关闭主汽阀和调节汽阀。
轴向位移保护：监测汽轮机转子的轴向位移，超过允许值时触发保护动作。
润滑油压低保护：保证润滑油压在正常范围内，过低时停机保护。
3、控制系统数字控制器：采用先进的控制算法，实现对汽轮机的精确控制。
传感器：包括转速传感器、压力传感器、温度传感器等，采集各种运行参数。
4、联锁系统与其他系统之间的联锁，如与锅炉、发电机等设备的联锁，确保整个机组的协调运行。
四、主要功能1、转速控制能够实现汽轮机的启动、升速、定速和超速试验等过程中的转速控制，确保转速稳定在设定范围内。
2、负荷调节根据电网需求和机组运行条件，自动或手动调节汽轮机的负荷，实现功率的稳定输出。
3、保护功能在汽轮机出现超速、轴向位移过大、润滑油压低等异常情况时，及时触发保护动作，保障机组的安全。
4、联锁功能与其他相关系统进行联锁，实现机组的协调启停和故障情况下的安全停机。
第六章 汽轮机调节保护系统
恒压变量柱塞泵外形图
系列柱塞泵结构剖面图
供油泵工作状态
•输出压力为14.5MPa时→高压油推动控制阀→ Q↓ •输出流量等于所需流量时→变量机构维持某一位置 •系统需增加或减少流量时→变量机构改变输出流量 →维持系统压力14.5MPa •系统瞬时需要增加流量时→蓄能器参与供油
建议：1、两台泵2周至一个月互相切换一次；
• 1.转子飞升时间常 数
• 2.中间容积时间常 数
• 3．转速变动率 • 4.油动机时间常数 • 5.迟缓率
DEH系统概述
第三节 功频电液调节系统
•
功率－频率电液调节系统是指系统中采用转
速和功率两个控制信号，测量和运算采用电子
元件，而执行机构仍用油动机的调节系统，简
称“功频电调”。
•
一、功频电液调节系统的基本工作原理
Mpa(g） • 为机组轴承和盘车供润滑油；（轴承油压
0.0785~0.118Mpa(g) ） • 为发电机供氢密封油； • 为机械超速遮断及手动遮断供安全油； 2、高压抗燃油系统（EH油系统） (磷酸脂抗燃油 12~14 Mpa(g ),燃点5600C 以上.） ▪ 为调节系统供控制油
三、润滑油系统设备介绍
供油装置设备
●蓄能器：系统瞬间用油量很大时，参与供油。
泵出口处一套：25L (高压) 执行机构中四套：40L (高压) 回油路中四套：10L (低压)
①高压蓄能器 PN2 ：8.96MPa
检测：
PN2 ＜8.3 MPa充氮
N2
2 HP 1
②低压蓄能器 检测：
PN2 :0.21MPa PN2 ＜0.163 MPa充氮
态特性确定机组功率变化请求信号。 有多种运行方式，可自动/手动切换
汽轮机调节保安系统讲解
汽轮机危急遮断系统采用1.96MPa透平油系统供油。由危急遮 断器，危急遮断器杠杆，危急遮断器滑阀，保安操纵箱等部套组成。
当机组机组甩负荷时，机组转速达到或超过汽轮机103% 额定转速时，DEH控制EH油系统中OPC保护系统中的两个并联 的OPC电磁阀动作。这两个电磁阀得电打开，迅速泄掉各油动 机的OPC油压，使各调节汽门关闭，切断汽轮 机的进汽，以限制机组转速的进一步飞升。
当机组运行转速降低到额定转速时，DEH控制OPC电磁阀失 电关闭，OPC母管控制油压得以恢复，各调节汽门重新开启， DEH控制汽轮机在3000RPM附近运行。
3. 汽轮机调节保安系统主要控制功能
1）.汽轮机控制系统远方挂闸功能 2）.汽轮机控制系统超速限制功能OPC（＞
103%） 3）.汽轮机控制系统危机遮断保护功能AST（电
超速＞109%。机械超速＞110%） 4）.主汽门在现活动试验功能 5）.危机遮断器撞击子在现活动试验 6）.汽轮机转速控制，并网控制，负荷控制，
当机组紧急停机时，DEH自动通过控制EH油系统中AST控 制块中的四个AST电磁阀来控制汽轮机紧急停机。这四个AST 电磁阀连接成两“或”一“与”的连接方式，既可以防止电磁阀 “拒动”又可以防止电磁阀“误动”，它们接受DEH各种停机信号， 遮断汽轮机。
汽轮机机械超速保护是通过汽轮机危急遮断系统中的两只 机械飞锤式危急遮断器、危急遮断器杠杆和危急遮断器滑阀实现。
抽汽控制等控制功能 7）.就地手动/控制室手动/DEH自动打闸停机
汽轮机调节保安系统
汽轮机调节保安系统汽轮机调节保安系统是指一种自动控制系统，用于监测和控制汽轮机的运行状态，确保汽轮机的安全、高效、稳定运行。
本文将介绍汽轮机调节保安系统的基本原理、主要组成部分和运行特点。
一、汽轮机调节保安系统的基本原理汽轮机调节保安系统的基本原理是根据汽轮机的运行状态和负载需求，监测和控制汽轮机的转速、出力和机组的稳定性。
主要包括自动调节控制系统和保护控制系统两部分。
自动调节控制系统是指对汽轮机的机组速度、控制系统各种参数（如汽机进汽压力、蒸汽流量、真空度、转速等）进行实时测量和监测，并对其进行自动控制、调整。
自动调节控制系统的主要功能是实现汽轮机的自动启动、并行运行、负荷调整、停机等操作。
保护控制系统是指在汽轮机系统异常或出现危险情况时，通过系统自动控制实现对汽机系统的保护。
保护控制系统主要包括过速保护、低速保护、低压保护、高压保护、过热保护、欠压保护以及紧急停车等保护措施。
二、汽轮机调节保安系统的主要组成部分汽轮机调节保安系统主要由主控制室、汽机控制员室、机组监测与保护系统、DCS控制系统等组成。
主控制室是直接对汽轮机控制系统进行控制和监测的中心，主控制室可实现对机组各工艺参数、测量值的查询、显示、调整等。
汽机控制员室是汽轮机的控制操作室，主要负责控制汽轮机的正常启动、停机、并机、分机等操作，实现对汽轮机的全面监视和控制。
机组监测与保护系统是汽轮机调节保安系统中最重要的组成部分之一，可以实时监测和保护汽轮机的运行状态，预警和避免安全事故的发生。
DCS控制系统是一种先进的控制系统，可以利用计算机技术和传感器进行自动控制和调节，实现汽轮机的全面自动化管理。
通过DCS控制系统，可以实现准确的测量、控制和调节汽轮机运行状态，提高汽轮机的运行效率和可靠性。
三、汽轮机调节保安系统的运行特点汽轮机调节保安系统具有以下特点：1. 智能化操作：汽轮机调节保安系统具有高度自动化操作系统，可对汽轮机的运行状态进行全面自动化监测和控制，减少人工干预。
汽轮机调节系统
高压电动油泵
高压电动油泵旳作用是在汽轮机开启，停 机或发生事故，主油泵不能正常工作时， 及时地向调整、保护系统和润滑系统供油。 在机组冲转前必须投入运营，建立正常油 压，高压电动油泵到机组定速后且主油泵 正常工作可退出运营。
交流润滑油泵
交流润滑油泵 在冷态开启 投入盘车前 投入运营。 主要作用是 提供润滑油， 赶出油中旳 空气。
排烟风机
• 排烟风机为离心式风 机，用于使轴承箱回油 管及油箱建立微真空， 以确保回油通畅，油烟 无外溢，确保油系统安 全、可靠。
冷油器
在一台汽轮机旳润滑系统中，常备有两台以上冷油器， 这么，既能够确保冷却效果，又能够进行轮换检修。几台冷 油器能够并联运营，也能够串联运营，串联运营比并联运营 时旳冷却效果好，但串联运营时使系统阻力增大，要求润滑 油有比较富裕旳压头．
(4)在设计允许范围内旳多种运营方式下,调 速系统必须能确保使机组顺利并入电网,家
负荷到额定、减负荷到零、与电网解列
(5)当危急保安器动作后,应确保主蒸汽门关 闭严密
汽轮 机调速系统
转速 感受机构
传动 放大机构
配汽机构
反馈机构
汽轮机主要保护系统
自动主汽门
磁力断路油门
危急遮断器
危急遮断油门
手动遮断装置 OPC超速保护
主油泵泵壳
主油泵泵体
主油泵是主轴驱动 离心泵，水平地安 装在汽轮机旳前轴 承箱内，泵轴与汽 轮机旳高压转子刚 性连接。
主油泵旳作用
主油泵为单级双吸式离心泵，安装于前轴承箱 内，直接与汽轮机主轴（高压转子延伸小轴） 联接，由汽轮机转子直接驱动。主油泵出口压 力油送到润滑油和调整油系统。
高压油泵
装置 ETS超速保护
装置
汽轮机调节保安系统
TSI系统
jinglongpower
TSI是汽轮机的监测保护系统， 在汽轮机盘车、启动、运行和 超速试验以及停机过程中，可 以连续显示和记录汽轮机转子 和汽缸机械状态参数，并在超 出预置的运行极限时发出报警， 当超出预置的危险值时发送停 机信号给ETS，使机组自动停机。
第二节 设备原理
jinglongpower
第四节 超速保护
jinglongpower
双重超速保护
jinglongpower
超速对汽轮机来说是最大的故障，汽轮机超速 设置双重保护，即电超速和机械超速，为确保 机械超速的可靠性定期进行充油试验。
机械超速
电超速
机械超速保护
jinglongpower
机械超速保护小结
jinglongpower
图中所示为机械超速危急遮断系统的工作原理图。它的传感器为飞锤式传 感器，装于转子延伸的横向孔中，其重心与转子的几何中心偏置，通过压 弹簧，将飞锤紧压在横向小孔中，利用弹簧约束力与飞锤离心力平衡的原 理来设计动作转速。在动作转速内，飞锤不动作，当超出动作转速时，由 于离心力的增加，克服弹簧压力，飞锤飞出小孔，撞向碰钩，使机械危急 遮断机构动作并实行停机。
jinglongpower
卸荷阀结构比较特殊，是专门设计制造的。当OPC油压泄 去时，溢流阀的阀芯在弹簧力的作用下处于开启位置（向 上）；当OPC油压上升时，首先将油压作用于阀垫上方的 小腔室，将阀体向下移动，直到上阀座底部密封线密封 （此时，阀体下密封线应留有一定的间隙，这是因为一方 面在机械加工上无法达到上下二道密封线同时严格密封的 要求，另一方面是为了一旦从油缸来的EH油有压力时，留 下的间隙可以排油泄压，避免将阀体向上推动，使上阀座 下的密封线出现间隙，无法建立阀垫上方OPC油压腔室内 的压力，以至不能达到关闭卸荷阀的目的），然后OPC油 通过节流孔进入阀垫上方OPC油压腔室，由于上阀座在装 配以后留有上下0.4～0.6的串动间隙，仅依靠阀垫与上阀 座之间的“O”形橡胶密封圈的弹力将间隙留在阀垫与上 阀座之间，随着阀垫上方OPC油压腔室内压力的升高，作 用于阀垫大面积上的力将进一步压缩“O”形橡胶密封圈， 推动阀体向下移动，直到阀体下间隙消除为止，这就完成 了关闭卸荷阀的过程。由于OPC油压作用于阀垫上的总面 积约为从油缸来的EH油压作用于阀体下方的面积的1.4倍， 即使OPC油压略低时，卸荷阀也不会顶开。
汽轮机调节系统
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
求。为在单机运行时既满足负荷需求，对能使频率达到额定值， 必须平移特性线。机组并网运行时，机组的转速决定于电网的频 率，在转速一定时，要改变机组出力，必须移动静态特性线。同 步器为用于平移静态特性线的装置，单机运行时改变转速，并网 运行时改变功率。 同步器的工作范围 上极限 机组达到电网同步转速后，由同步器操作由空负荷带至 满负荷，静态特性线向上移动的范围至少为；如果考虑机组低 参数时仍能达到额定出力，即油动机及调门过开，向上的范围则 地求更大；电网高周波运行时，同步器向上操作的范围加大。因 此，对速度变动率为5%的调节系统，上极限一般为7％。 下极限 机组启动过程中在达到同步器动作转速后，由操作同步 器使机组达到额定转速。为便于并网操作，应留有足够的转速空 间。此外，考虑机组高参数、电网低周波工况，要求同步器能并 网操作，故对速度变动率为5％的调节系统，下极限一般为－5％。
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
速度变化率描述了单位转速变化所引起的汽轮机出力的增减。机 组并网运行时，各机组感受的电网频率变化是相同的，但因调节 系统速度变动率的不同，所产生的功率相对改变是不同的。利用 静态特性线斜率与速度变动率的关系求得 P n 1 P0 n0 很明显，在电网频率变化相同情况下，速度变动率大的机组功率 相对变化就小。反之，速度变动率小的机组功率相对变化就大。 因此，增强机组一次调频能力，速度变动率应取得小些。反之， 对带基本负荷机组，速度变动率应取大些。一般速度变动率为 5%。过小的速度变动率不利于机组稳定运行，因为电网频率稍 有变化就会使汽轮机产生较大的功率改变。故一般速度变动率不 小于3.0%。对机械液压调节系统，速度变化率不宜过大，因为在 机组甩负荷时，过大的速度变化率使调节系统的响应速度减慢， 有可能引起超速。此外，甩负荷后稳定转速过高，也不利于机组 的安全，故一般不大于6%。
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24
负荷静态频率特性
负荷的频率特性与负 荷的组成情况有关 ：
1）电阻设备的功率
与频率无关
P
2）感应电动机功率 与频率近似成正比
3）有的负载其转矩
与转速的平方、三次
方成正比
f
4）该曲线在小范围 内可用直线近似
25
一次调频、二次调频
系统的运行频率位于负 荷静态频率特性曲线和 P 发电机组的负荷特性曲 线的交点。
34
电液伺服阀（Electro-hydraulic Servo-valves）
35
电液伺服阀
线圈通入直流电，控制电流在衔铁上产生磁通， 衔铁旋转（例如顺时针）；
挡板在衔铁带动下向左移动，使左侧喷油口通流 面积减小，引起滑阀左侧油压增大 ；
滑阀右移，高压油进入油动机活塞下腔室，活塞 上移，调门开启；
移z↑； 油动机活塞位移m↓； 阀门开度↓，进汽量
↓，汽机功率P↓， z 抑制 n↑； 转速—功率关系表现 为n↑，P↓。
20
n P
m
速度变动率
速度变动率定义：
转速变化与功率变化 的关系：
局部速度变动率
21
nmax nmin
n0
n n0
P P0 P n 1
P0 n0 dn P0
例2：考虑实际一次调频框图：
27
4、调节系统动态特性
动态特性指标 1）稳定性 2）动态超调量 3）静态偏差 4）过渡过程时间
28
甩负荷动态特性的影响因素
汽轮机甩负荷最大飞升转速和过渡过程时间，取 决于以下因素：
1）转子时间常数 2）蒸汽中间容积时间常数 3）速度变动率 4）油动机时间常数 5）调节系统迟缓率
模拟测量、数字控制、液压伺服执行。 系统简单，驱动力大、控制精度高、响应速度快， 可靠性强，维修方便，自动控制水平高。
4
转速调节对象
转子的转动方程
J
d
dt
Mt
Mg
M
f
式中， J ——汽轮发电机组转子的转动惯量
ω——转子的旋转角速度
Mt——汽轮机蒸汽转
采用功率反馈回路，可降低阀门管理中对开度— —流量线性度的要求，降低顺序阀的重叠度；
采用调节级压力反馈可快速消除主汽压力波动影 响；但实际应用时影响功率控制精度。
10
2、调节保护系统的组成
转速感受机构 将转速信号转变为一次控制信号 中间放大机构 对一次控制信号放大，作控制运算，输出油动机
ETS 控制柜 （PLC）
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显示操作 面板
电磁阀
电磁阀
本章思考题
1）什么是一次调频？什么是二次调频？ 2）汽轮机调节系统为什么要采用功、频调节？ 3）中间再热汽轮机为什么会存在功率滞后现象？ 4）旁路系统有什么作用？ 5）如何预防汽轮机超速？ 6）调节系统静态特性四方图各象限代表什么意义？ 7）什么是调节系统静态特性的速度变化率？其大小对机
2
3
调节保护系统类型
机械液压（Mechanical Hydraulic Control System） 由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等)、液压(错油
门、油缸等)部件组成。 系统复杂，驱动力大、控制精度低，维修困难，
可靠性较差。 数字电液（Digital Electric Hydraulic Control System）
如果交点恰好在额定频 率点，这时电力系统的 有功功率平衡。
一次调频：用电负荷从 P0 增 加 到 P1 ， 频 率 从 f0 降低到f1。
二次调频：命令汽轮机 负荷增加相同幅度。
26
P1 P0
f f1 f0
课堂练习
例1：某电网由3台300MW机组组成，3台汽轮机调节系 统 的 速 度 变 动 率 分 别 为 3% 、 4% 和 5% 。 当 电 网 频 率 为 50Hz时3台机组发出额定功率。现因外界负荷减小使电 网频率升高0.1Hz，试问：此时电网的总负荷为多少？ 各台机组的负荷分配又是怎样？
第六章 汽轮机调节保护系统
1、调节保护系统的任务 2、调节保护系统的组成 3、调节系统的静态特性 4、调节系统的动态特性 5、汽轮机电液调节系统
1、调节保护系统的任务
调节系统任务 1）汽轮机未并网时的转速调节 2）汽轮机并网后的功率调节 3）汽轮机并网后的频率调节
保护系统任务 1）汽轮机超速 2）轴承润滑油压低 3）凝汽器真空恶化 4）转子轴向位移增大
29
5、汽轮机电液调节系统
DEH系统设备由两部分组成 1）电子部分
常规模件：DO、DI、AO、AI、HUB 等 专用模件：测速、伺服、同期等模块
2）液压部分
供油元件：油箱、油泵、冷油器、蓄能器、再生装置等 执行元件：油动机、伺服阀、LVDT、电磁阀等
30
31
32
操作画面
33
油动机系统
控制信号 油动机 油动机接受控制信号，活塞行走到指定位置 配汽机构 将油动机位移转变为汽轮机调门开度
11
调节保护系统组成
启动装置
保护系统
转速感受
中间放大
油动机
配汽机构
同步器
12
汽轮机
机械液压调节系统示例一
13
机械液压调节系统示例二
14
油动机
15
调节汽门
16
调节汽门
17
转速传感器
图示机械调速系统速度变动率：
z 1 n K
m
l2 l1
z
P
l2
Kl1
n
P m
Kl1 P0 l2 n0
23
迟缓率
转速感受、中间放大、配汽机构各环节产生动 作迟缓，并逐渐叠加。（摩擦、间隙、盖度）
定义为相同功率处转速的相对偏差。
n1 n2
n0
迟缓率的危害？——功率或频率晃动 调节系统对迟缓率的最低要求（机械液压系统
组运行稳定性和一次调频能力有何影响？ 8）迟缓率是什么？对机组运行稳定性和安全性有何影响？ 9）局部速度变动率在整个调节范围内应如何分布？ 10）汽轮机调节系统动态特性主要有哪些指标？ 11）调节系统动态特性受到哪些因素的影响？ 12）电液转换器是怎样工作的？
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XHDEH III 转速调节原理
6
中间再热汽轮机的调节
7
中间再热汽轮机的调节
再热器储存大量蒸汽，在机组甩负荷时,即使 高压调门关闭，再热器蒸汽进入汽轮机仍有可 能产生严重超速，为此设置中压调节汽门。
为减小中压调门节流损失，通常在机组负荷 30%以上时中压调门全开。
再热器储汽量变化产生的动态滞后，限制了机 组响应外界负荷变化要求的速度，要求高压调 门过开或过关，由高压缸增发或少发补偿再热 器动态滞后，提高负荷响应速度。
采用旁路系统及机炉协调控制CCS。
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汽轮机的功率调节
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汽轮机的功率调节
影响汽机功率的因素：高中压调门开度、初终参 数、中间再热容积的参数；
采用功率反馈回路，动态修正调门开度，能有效 提高功率控制速度和精度，消除“内扰”影响； 然而，在发电机甩负荷时将“瞬间反调”，引起 汽机超速（可投入OPC保护）；
滑阀右移时，弹簧管受逆时针反馈力矩，弯曲变 形，与衔铁所受的主动力矩相互抵消，平衡时滑 阀位移保持不变，油口开度不变；
控制电流、主动力矩、反馈力矩、油口开度、油 流量、油动机活塞移动速度，近似线性关系。
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电液伺服阀.exe
调节系统动作原理 .exe
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危急遮断系统
传感器 传感器 传感器 传感器
18
3、调节系统静态特性
四方图
额定参数工况下，汽轮机功率、转速之间的关系， 称为调节系统的静态特性。
将转速感受机构、中间放大机构、配汽机构的静 态输入、输出画在一个直角坐标系中，可得调节 系统四方图。
转速升高时，应关小调门，故静态特性曲线的方 向是转速升高而负荷减小。
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图示机械调速系统： 当转速n↑，滑环位
dP n0
速度变动率
速度变动率δ通常取0.03-0.06； δ较大时，相同的转速偏差引起的阀门动作较小，
一次调频能力小； δ较大时，电网频率波动对功率影响较小，适应
低负荷暖机和高负荷防过载； δ较大时，比例调节稳定性好，适应并网前的转
速调节。 速度变动率δ较小时，效果相反。
22
速度变动率