调速系统的静态特性

2) 间隙
凡是有铰接的地方，为了自由转动，都有间隙存在， 凡是有铰接的地方， 为了自由转动， 都有间隙存在， 只有杠杆的转动量大于间隙时，才能带动滑阀。 只有杠杆的转动量大于间隙时，才能带动滑阀。
3）滑阀重叠度： ）滑阀重叠度：
为了保证断流式滑阀的断流，滑阀的凸肩高度大于油口的高度。 为了保证断流式滑阀的断流，滑阀的凸肩高度大于油口的高度。只有滑阀移 动的距离超过重叠度后，油动机才开始动作。 动的距离超过重叠度后，油动机才开始动作。
ii）ε与δ关系 ii）
功率晃动的幅度
ε P = P δ 0
额定负荷
由于迟缓现象存在而造成的负荷波动与ε成正比， δ成反比 成反比； 由于迟缓现象存在而造成的负荷波动与ε成正比，与δ成反比； 成正比 为满足一定的P， 越小 也越小 由于ε难以避免 越小， 也越小， 难以避免， 不能太小 为满足一定的 ，δ越小，ε也越小，由于 难以避免，δ不能太小 。
3、同步器工作范围
1）额定初终参数、转速下能带满负荷，即 ）额定初终参数、转速下能带满负荷， 特性线能移到A－ 位置 位置， 特性线能移到 －A位置，同时能减负荷 到零，即特性线能移到B－ 位置 位置， 到零，即特性线能移到 －B位置，这时 同步器的工作范围相当于速度变动率 。
δ n0 特性线向上移实质是通过同步器开大调 速汽门，下移则关小调速汽门。但是蒸 速汽门，下移则关小调速汽门。 汽的初终参数及汽轮机转速按照规程允 许有一个合格的波动范围。 许有一个合格的波动范围。为了使波动 时仍能维持汽轮机在零负荷与额定负荷 间正常运行， 间正常运行，同步器的工作范围需继续 扩大。 扩大。
2、同步器类型
静态特性曲线的平移一般通过移动调速器的特性线（第一类同步器） 静态特性曲线的平移一般通过移动调速器的特性线（第一类同步器） 或传动放大机构的特性线（第二类同步器）实现，以第二类为主。 或传动放大机构的特性线（第二类同步器）实现，以第二类为主。 通过旋转同步器手轮，使弹簧紧力改变， 通过旋转同步器手轮，使弹簧紧力改变，从而使调速器的静态特性 线平移。 线平移。
2、迟缓率定义：
在同一功率下，转速偏差 ＝ 与额定转速n 在同一功率下，转速偏差n＝n1－n2与额定转速 0之比
ε=
n n0
3、ε对运行的影响：
迟缓现象的存在， 迟缓现象的存在，使静态特性曲线中转 速与功率无一一对应关系。 速与功率无一一对应关系。 单机供电时，负荷由外界负载决定， 单机供电时，负荷由外界负载决定，假 不变， 定P不变，转速会发生波动εn0，即频率 不变 发生波动而无法控制。 发生波动而无法控制。 并列运行时，转速由电网频率决定， 并列运行时，转速由电网频率决定，功 率发生波动P，无法控制。 率发生波动 ，无法控制。 结论： 结论： 运行上， 越小越好，但要求过高给结构和工艺带来困难，制造成本提高。 运行上，ε越小越好，但要求过高给结构和工艺带来困难，制造成本提高。 由于机械液压调节系统的机械传动和液压放大环节多， 较大， 由于机械液压调节系统的机械传动和液压放大环节多，ε较大，一般 <0.3～0.6%，电液调节系统ε<0.2％。 ε<0.3～0.6%，电液调节系统ε<0.2％。
并行机组负荷自动变化的特点: 并行机组负荷自动变化的特点:
图中： 图中：△abc与△ABC相似 与 相似
P PH 1Hale Waihona Puke Baidu1 = n nmax nmin
H n p1 ∴p1 = × n0 δ1
同理 特点： 特点：
H n p2 p2 = × n0 δ2
每台机组承担的功率变化与机组额定功率成正比； 每台机组承担的功率变化与机组额定功率成正比； 每台机组承担的功率变化与机组速度变动率δ成反比； 每台机组承担的功率变化与机组速度变动率δ成反比； 这些特点适用于并列运行电网中的所有机组。 这些特点适用于并列运行电网中的所有机组。
2、 对运行的影响 δ
（1）决定了并列运行机组间的负荷分配 ） 两台并列运行的汽轮发电机组I、 两台并列运行的汽轮发电机组 、II
额定转速运行时，二台机组转速 对应功率为P 总功率P＝ 额定转速运行时，二台机组转速n0，对应功率为 1,P2。总功率 ＝P1＋P2。 当外界负荷增加P，调速系统动作以满足负荷变化，引起电网频率下降， 当外界负荷增加 ，调速系统动作以满足负荷变化，引起电网频率下降， 汽轮机转速降低n 。 汽轮机转速降低 Ⅰ机组功率增加P1 ， Ⅱ机组功率增加P2 机组功率增加 机组功率增加 调速系统自行动作，通过转速的微小变化来改变机组负荷， 调速系统自行动作，通过转速的微小变化来改变机组负荷，以适应外界需 从而维持电网频率尽可能稳定的能力称一次调频。 要，从而维持电网频率尽可能稳定的能力称一次调频。
4、迟缓现象在四方图上的表示
有对应关系； （i）如无迟缓现象，n－z－m－P有对应关系； ）如无迟缓现象， － － － 有对应关系 点运行， （ ii）开始汽轮发电机组稳定在 点运行 ， 转速 ） 开始汽轮发电机组稳定在1点运行 为n1，z1， m1，P1； （ iii） 如外界负荷降低 ， 转速升高 ， 由于迟缓 ） 如外界负荷降低， 转速升高， 存在转速刚上升时， ＝ ， 不变。 存在转速刚上升时，z＝0，m，P不变。当 ， 不变 转速达到n 离心力克服迟缓后， 转速达到 2时，离心力克服迟缓后，滑块位 的升高而升高， 不变。 移z随n的升高而升高，此时m2P2不变。第 随 的升高而升高 此时 二象限内，静态特性线为两根，在这范围内， 二象限内， 静态特性线为两根， 在这范围内， 转速的变化不引起z变化 变化， 转速的变化不引起 变化 ， 称调速器的不灵 敏区； 敏区；
调速系统特性
一、 静态特性、特性曲线 静态特性、
1、 定义 ： 调速系统作用时 ， 汽轮机在各个不 、 定义： 调速系统作用时， 同的稳定工况下， 同的稳定工况下，转速与负荷之间的对应关 系，用曲线表示称静态特性曲线。 用曲线表示称静态特性曲线。 回顾四方图： 回顾四方图： 第二象限表示转速感受机构特性，为转速n 第二象限表示转速感受机构特性 ，为转速 的关系， 增大 增大。 增大， 与滑环位移Z的关系，n增大， Z 增大。 第三象限表示传动放大机构特性， 第三象限表示传动放大机构特性，为滑环位 之间的关系， 移与油动机活塞行程 m 之间的关系， Z 增 大， m减小。 减小。 第四象限表示配汽机构特性， 第四象限表示配汽机构特性，为油动机活塞 与功率P的关系 减小，P减小。 的关系， 减小， 减小 减小。 行程 m 与功率 的关系， m
静态特性曲线的形状： 静态特性曲线的形状： 空负荷附近，要求速度变化率大些。 空负荷附近，要求速度变化率大些。 满负荷附近，速度变动率大些。 满负荷附近，速度变动率大些。 总的分布是速度变动率两端大，中间小且无拐点平滑变化。 总的分布是速度变动率两端大，中间小且无拐点平滑变化。
三、迟缓率
1、产生原因 、 1) 摩擦： 摩擦： 零件采用铰接或滑动联接，运动时存在摩擦力。 零件采用铰接或滑动联接，运动时存在摩擦力。以 离心式调速器为例，转速变化时， 离心式调速器为例 ， 转速变化时 ， 重锤产生的离心 力变化首先要克服滑环移动的静摩擦力， 力变化首先要克服滑环移动的静摩擦力 ，只有克服 摩擦后，滑环的位置才随转速的变化而变化。 摩擦后，滑环的位置才随转速的变化而变化。 分为摩擦、间隙、 分为摩擦、间隙、滑阀重叠度三方面
n0 =
nmax + nmin 2
电网中机组分类：
带尖峰负荷机组：承担电网负荷的波动，积极参与一次调频， 带尖峰负荷机组：承担电网负荷的波动，积极参与一次调频，启停及负 荷适应性好。特点：设计工况效率不一定高，但效率曲线较平坦， 荷适应性好。特点：设计工况效率不一定高，但效率曲线较平坦，负荷 变动时转速变化不大。速度变化率取小一点，一般为3～ ％。 变动时转速变化不大。速度变化率取小一点，一般为 ～4％。 带基本负荷机组：稳定电网负荷频率。特点：功率大，在设计工况下效 带基本负荷机组：稳定电网负荷频率。特点：功率大， 率高，在电网频率波动时，负荷变化不大，速度变动率应该大些， 率高，在电网频率波动时，负荷变化不大，速度变动率应该大些，一般 为4～6％ 。 ～ ％
（ iv）由于传动放大机构的迟缓， 当转速升到 3， 滑块的位移 3 克服了 ） 由于传动放大机构的迟缓，当转速升到n 滑块的位移z 摩擦间隙及滑阀的重叠度，随着z的增大 油动机开始关小， 的增大， 摩擦间隙及滑阀的重叠度，随着 的增大，油动机开始关小，m↓。 。 第三象限区，同样存在传动放大机构的不灵敏区； 第三象限区，同样存在传动放大机构的不灵敏区； v）当转速从3点上升 z↑，m↓，由于配汽机构的迟缓， 点上升， （v）当转速从3点上升，z↑，m↓，由于配汽机构的迟缓，阀门开度不 不变。 变，P不变。当转速升到 4，克服配汽机构的迟缓后，汽门的开度随 不变 当转速升到n 克服配汽机构的迟缓后， 着油动机的关小而减小。第四象限区存在配汽机构的不灵敏区。 着油动机的关小而减小。第四象限区存在配汽机构的不灵敏区。 （vi）综上所述，当转速变化后，汽机功率要迟缓一段时间作相应的变 ）综上所述，当转速变化后， 第一象限二根特性曲线之间称为整个调速系统的不灵敏区。 化。第一象限二根特性曲线之间称为整个调速系统的不灵敏区。
四、同步器( 四、同步器(P334)
1、功能与作用 、 （1）功能：使调节系统的静态特性曲线，按照运行需要进行平移。 ）功能：使调节系统的静态特性曲线，按照运行需要进行平移。
（2）具体作用讨论: ）具体作用讨论:
汽轮机单机运行时， （ i） 汽轮机单机运行时 ， 同步器可以在满足 功率要求的同时满足转速要求， 功率要求的同时满足转速要求，即保证机组 在任何稳态负荷下转速维持在额定值。 在任何稳态负荷下转速维持在额定值。 （ii）并列运行时，通过同步器可改变各台机 ii）并列运行时， 组的功率使电网总功率符合外界需要， 组的功率使电网总功率符合外界需要，同时 维持电网频率在额定范围之内， 维持电网频率在额定范围之内，这种利用同 步器调整并列运行的机组负荷， 步器调整并列运行的机组负荷，以维持电网 频率稳定的方式称为二次调频。 频率稳定的方式称为二次调频。 （iii）并网前机组功率为零，通过同步器移动特性线，相当于改变汽 iii）并网前机组功率为零，通过同步器移动特性线， 轮机组的转速，当转速与外界电网频率同步时，可以合闸并网， 轮机组的转速，当转速与外界电网频率同步时，可以合闸并网，这是同 步器名称的来历。 步器名称的来历。
（2）δ决定了甩负荷时的动态超速； 决定了甩负荷时的动态超速； （3）δ决定了机组运行时工况的稳定性； 决定了机组运行时工况的稳定性； δ不能太小，否则转速波动会产生很大的负荷波动，使动态特性稳定性 不能太小，否则转速波动会产生很大的负荷波动， 不能太小 下降，一般δ ≥3％（下限）。 下降，一般 ％ 下限） δ也不能太大， 否则使机组参与电网一次调频能力下降，另一方面使 也不能太大， 否则使机组参与电网一次调频能力下降， 也不能太大 调节系统甩负荷后的稳定转速过高， 调节系统甩负荷后的稳定转速过高，有可能使甩负荷后最高飞升转速 超过危急保安器的动作转速， 超过危急保安器的动作转速，不利于机组安全和甩负荷后重新并网带 负荷， 负荷， δ ≤ 6％（上限）。 ％ 上限）
二、速度变动率
1、定义：在不考虑同步器作用的前提下，当外界负荷发生变化，即使 、定义：在不考虑同步器作用的前提下，当外界负荷发生变化， 调速系统动作，稳定工况下的转速要发生微小变化。功率P↑则转速 则转速n↓。 调速系统动作，稳定工况下的转速要发生微小变化。功率 则转速 。 速度变动率定义
δ=
nmax nmin n0
局部速度变动率
转速感受及中间放大传递特性存在着非线性，特别是配汽机构， 转速感受及中间放大传递特性存在着非线性，特别是配汽机构，调 节汽门的开度与流量有严重的非线性， 节汽门的开度与流量有严重的非线性，所以静态特性曲线各处的速 度变动率不相同。 度变动率不相同。 ∴局部速度变动率
δ′ =
dn pH ×100% dp n0