汽轮机的调节及油系统

汽轮机的调节及油系统

当汽轮机轴直接与泵、鼓风机、压缩机等机器相连结时，这些机器的负荷变化会引起汽轮机轴功率的变化。我们要求汽轮机能在各种可能遇到的运行情况下，安全可靠。又有较好的运行特性，在长期正常运行时要求有好的经济性。对于一般汽轮机要求在维持额定转速的条件下调变功率，以满足负荷需要。也就是汽轮机的功率应满足外界负荷的要求，才能维持转速的稳定。即N汽＝N负。否则，就不能维持转速稳定。如果发出的功率N汽高于N负。那么转速便要升高。由此可见，要维持汽轮机的转数稳定的基本条件，仍是汽轮机的功率与负荷需要的功率取得平衡。

由于汽轮机的功率与蒸汽消耗量之间有一定的关系，负荷的变化就要引起汽轮机蒸汽消耗量的对应变化。所以，汽轮机的调节，可以通过一些机构来改变汽轮机的进汽量，以达到汽轮机功率的改变。

调节系统的任务是：调节汽轮机的转速使之在稳定工况下的规定值维持不变，当负荷变化时，保证转速的偏差不超过所规定的范围。

一．简单的调节系统（原理）

如图6－8所示是最简单的调节系统简图。调速器1是离心飞锤式调速器，它的作用是感受转速变化的信号，它是由两个调速器轴旋转的飞锤和弹簧组成。它通过一组减速齿轮或蜗轮蜗杆传动，由汽轮机主轴带动。汽轮机转动后，调速器跟着一起转动。飞锤由于绕调速器旋转而产生离心力。离心力的大小和它的旋转半径成正比又和它的转速平方成正比。当汽轮机在某一转速稳定进行时，飞锤由于离心力飞到一定位置，刚好使离心力同弹簧的收缩力以及滑环套筒等的总重量相平衡。当汽轮机转速有变化时，假如变高了，离心力就增加了，超过弹簧的收缩力，使飞锤向外飞出一些，在新的位置上重新平衡。这样汽轮机每一个不同的转速，调速器的飞锤就相应地有一个不同的位置。飞锤的位置由滑环a的位移变成调速器的行程。所以当转速变化时使a点上下移动。a点移动就是讯号。

由于滑环的位移，使连杆ab以b点为支点作逆时针转动，并带动了错油门2的活塞向上移动，于是打开了通向油动机去的油路，使从油泵来的高压油，经错油门流入油动机活塞3上部油室，而油动机活塞下部的油将被油动机活塞压向油箱。当油进人油动机上部时，此时调速阀4就关小了一些，减少了汽轮机的进气量，以满足负荷减小的需要。在调速阀门逐

步关小，油动机活塞向下移动的同时，通过杠杆的作用使错油门活塞下移，至错油门活塞重新切断通往油动机的油口时油动机停止运动。调节汽阀达到负荷相适应的开度后，调节系统又重新达到稳定。当负荷增加时调节系统动作相反。图6—9为简单调节系统原理方块图。

由上述过程看出，油动机活塞的动作是由错油门活塞动作所致，油动机活塞动作后又反过来影响错油门的动作，这种油动机活塞位移反过来影响错油门活塞位移的作用，称为反馈。由于这种反馈使错油门活塞产生与原来方向相反的位移，称为负反馈，负反馈能使调节系统稳定。调节系统要处于稳定状态，错油门活塞就必须处在断开油路的位置，对于图6－9所示调节系统，则错油门活塞的支点o必须处在原来的断开位置，使错油门活塞回到原来断开位置这一任务是由反馈装置来完成的。

在上述简单的调节系统中，调节汽阀是由油动机操纵的，油动机的提升是由压力油的油压和油动机活塞的面积决定的，只要提高压力油的油压或增大油动机活塞的面积，就可获得足够大的提升力。而调速器只是用来操纵错油门的活塞可以做得较小，因而比较灵敏。

由此可知，任何一个调节系统都是由感应机构（调速器）、传动或传动放大机构（如：简单调节中的错油门、油动机及反馈装置）及配汽机构（调节气阀）等三部分组成

二、全液压调节系统

径向离心式泵调速器调节系统和旋转阻尼调速器调节系统都是全液压调节系统其原理如第一章第七节中液压传动工作原理。

图为汽轮机调速器调节系统

1.径向泵

2.压力变换器

3.错油门

4.油动机

5.调节汽阀

6.反馈油口

液压传动原理示意图。它主要由径向泵1、压力变换器2、错油门3、油动机4和反馈油口6等组成。径向泵1在入口油压为一定时，其出口油压仅随转速改变而变化，故用来作为汽轮机调节系统的调速机构。当外界负荷减少时，汽轮机转速上升，装在汽轮机主轴上的径向泵出口油压Pl升高，压力变换器2的活塞上移，压力变换器的泄油口A面积减小，二次脉冲油压Px升高。错油门3的活塞上移，压力油进人油动机活塞的下侧（上侧排油）油动机活塞上移，关小调节汽阀，汽轮机功率减小，使机组功率与外界负荷相适应。在油动机活塞上移的同时，反馈油口6的泄油面积增大，二次脉冲油压Pr降低，当二次脉冲油压Px恢复到原来数值时，错油门活塞处于断开位置，调节系统重新稳定。外界负荷增加时，调节系统动作过程与上相反。

三、液压传动系统的组成：

1．驱动元件：为液压泵，它是供给液压系统动力和流量的元件。

2．控制元件：为压力变换器，错油门，是控制液体流向的元件。还有控制压力的元件。

3．执行元件：为油动机（液压缸）

4．辅助元件：有油箱、滤油器、蓄能器，冷却器及阀门、连接件等。

四、液压传动的优点：

（1）液压传动易获得较大的力或力矩，并易于控制。

（2）在输出同等功率的条件下采用液压传动，其体积小和重量轻，因此惯性小，动作灵敏，便于实现频繁的换向。

（3）液压传动可实现较大的调速范围，能较方便地实现无级调速。

（4）液压传动易于实现过载保护。

（5）液压传动因采用油液作为工作介质，对元件具有防锈性和自润滑能力，使用寿命长。

（6）液压传动便于布局，可较远距离操纵。

（7）液压传动易于实现系列化、标准化、通用化及自动化。

五、液压传递的应用：

液压传动在机泵运行中是重要组成部分——机泵的供油系统。

l. 油系统的组成：（以离心式压缩机组为例）

离心式压缩机组的油系统是根据压缩机的结构、工作压力、输送介质及机组驱动方式的不同，设计的不同系统和供油方式。按油的作用，一般有润滑油系统、密封油系统、调节油系统和动力油系统。

（一）润滑油系统

润滑油系统的作用是在轴承中及摩擦表面上形成油膜，对轴承、增速箱、齿轮联轴节起润滑作用，并带走这些部件在运转中所产生的热量。因此，油系统必须提供一定流量并具有一定压力的润滑油。由于离心式压缩机组转速很高，油中若含有杂质、污物，将严重损坏轴瓦，轴颈、齿轮等。因此，对润滑油的清洁度有严格的严求。

（二）密封油系统

高压离心式压缩机或工作介质是有毒、易燃、易爆气体的离心式压缩机，往往采用浮环密封或机械密封等轴封结构。在这些机构中，密封油将通过轴与浮环、动环与静环的间隙，而这些间隙都是处在相对运动的动、静部件之间，不清洁的油将会磨损这些部件。所以，对密封油除了要求一定的油压外，对油的清洁度也有较高的要求。

（三）调节油系统

采用汽轮机驱动的压缩机，汽轮机的调速保安装置都是用油压进行控制的，它除了要求油压稳定外，还要求油质十分洁净。因为油中的杂质可能堵死错油门及起反馈或稳压作用的各细小油孔而使调节失灵。