调速系统的静态特性——【汽轮机精品课件】

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。
（2）具体作用讨论:
（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，即保证机 组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，这种 利用同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。
• 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， 负荷变动时转速变化不大。速度变化率取小一点，一般为3～4％。
• 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％ 。
2) 间隙
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。
3）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。只有滑阀移 动的距离超过重叠度后，油动机才开始动作。
2、迟缓率定义：
• 在同一功率下，转速偏差Δn＝nBaidu Nhomakorabea－n2与额定转速n0之比
（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 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。
调速系统特性
一、 静态特性、特性曲线
1、定义：调速系统作用时，汽轮机在各个不 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。
回顾四方图： • 第二象限表示转速感受机构特性，为转速n
与滑环位移 的Z 关系，n增大，Z增大。 • 第三象限表示传动放大机构特性，为滑环
位移与油动机活塞行程m 之间的关Z系， 增大，m 减小。
并行机组负荷自动变化的特点:
图中：△abc与△ABC相似
P1
P1H
n nmax nmin
p1
n
n0
p1H
1
同理 特点：
p2
n n0
p2H
2
• 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；
这些特点适用于并列运行电网中的所有机组。
（2）δ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； • 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
（iii）如外界负荷降低，转速升高，由于迟缓 存在转速刚上升时，z＝0，m，P不变。当 转速达到n2时，离心力克服迟缓后，滑块位 移z随n的升高而升高，此时m2P2不变。第 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，称调速器的不 灵敏区；
（iv）由于传动放大机构的迟缓，当转速升到n3，滑块的位移z3克服 了摩擦间隙及滑阀的重叠度，随着z的增大，油动机开始关小， Δm↓。第三象限区，同样存在传动放大机构的不灵敏区；
2、 对运行的影响
（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、II
• 额定转速运行时，二台机组转速n0，对应功率为P1,P2。总功率P＝P1＋P2。 • 当外界负荷增加ΔP，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Δn 。 Ⅰ机组功率增加ΔP1 ， Ⅱ机组功率增加ΔP2 • 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 需要，从而维持电网频率尽可能稳定的能力称一次调频。
ii）ε与δ关系
功率晃动的幅度
P P0
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，与δ成反比； • 为满足一定的ΔP，δ越小，ε也越小，由于ε难以避免，δ不能太小 。
4、迟缓现象在四方图上的表示
（i）如无迟缓现象，n－z－m－P有对应关系 ；
（ii）开始汽轮发电机组稳定在1点运行，转速 为n1，z1， m1，P1；
性下降，一般δ ≥3％（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
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，不利于机组安全和甩负荷后重新并网带 负荷， δ ≤ 6％（上限）。
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， 调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。
∴局部速度变动率 dn pH 100%
dp n0
静态特性曲线的形状： • 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。 • 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 分为摩擦、间隙、滑阀重叠度三方面 1) 摩擦：
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，重锤产生的离心力 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。
n
n0
3、ε对运行的影响：
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。 • 单机供电时，负荷由外界负载决定，假
定P不变，转速会发生波动 n，0 即频率
发生波动而无法控制。 • 并列运行时，转速由电网频率决定，功
率发生波动ΔP，无法控制。 • 结论：
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，ε较大，一般 ε<0.3～0.6%，电液调节系统ε<0.2％。
（v）当转速从3点上升，z↑，Δm↓，由于配汽机构的迟缓，阀门开 度不变，P不变。当转速升到n4，克服配汽机构的迟缓后，汽门的开 度随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。
• 第四象限表示配汽机构特性，为油动机活
塞行程m与功率P的关系，m 减小，P减小。
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n↓。
• 速度变动率定义
nmax nmin
n0
n0
nmax
2
nmin
电网中机组分类：