第六章汽轮机

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• • • • • •
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 第二节 液压调节系统 第三节 中间再热式汽轮机的调节 第四节 调节系统的试验和调整 第五节 汽轮机功频电液调节 第六节 背压和抽汽式汽轮机的调节
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 一、自动调节的概念 按照用户随时变化的用电需要, 1.自动调节的任务 数量 及时改变发出的功率 供给用户 电力生 电压 调整励磁机的电流 产的任务 的电能 质量 n-汽轮机转速 频率
n0
3000
6%
动态过程转速最大 超调量一般为1.5 n0
p
3000
t
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 ㈢ 迟缓率 调节系统,升速过程和减速过程各有一根静态曲线,不相 重合,形成一条带状,它表示该调节系统阻力的大小,通 常用调节系统的迟缓率表示。

n1 n2 n 100% 100% n0 n0
3.静态偏差值 ()= 转速调节系统中,有差调节系统的静态偏差值 P0 n P =- P n 功率变化量 n0 P0 n0 4.过渡过程调整时间T 扰动作用于调节系统后,从响应扰动开始到被调量达到 基本稳定所经历的时间称为过渡过程调整时间。
()- ()
作用
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 (五)汽轮机运行对调节系统静态特性的要求 转速感受机构特性 实际调节系统 中间放大传递特性 非线性 配汽机构特性 静态特性曲线并非直线 各处速度变动率不同 曲线上该点的斜率
n
n0
局部速度变动率
合理的特性曲线的形状 连续,平滑,单调,无突变点 连续向功率增加方向倾斜向下
max 最大飞升转速的相对量
max
nmax n0 n0

Leabharlann Baidu
为了在机组甩全负荷工况下,转子的转速飞升不致使 超速保安器动作,甩负荷后的最高飞升转速应
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
max 低于超速保安器整定的动作转速((110%~112%)n0), 取7%~9%,如δ=5%,有σ=40%~80% 。
P2 P1 p
速度变动率决定了外负荷变化时的转速变化量 汽轮发电机组在并网运行期间,其转速与电网 并网运行 频率对应,电网中所有发电机组输出功率的总 和与所有负载消耗功率的总和平衡时,电网频率
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 保持稳定。也就是说,并网机组的转速是由电网中所有 机组共同调节的。 当外负荷变化时,电网所有机组的总功率与电负荷失衡, 引起电网频率变化,要求并网机组迅速按各自静态特性 曲线改变功率,使电网变化等于总负荷变化,减少电网 频率的变化量,这个过程叫做一次调频。 在参加一次调频的各机组间 以两台机组并列运行为例说明 电网总负 n n 荷变化量 如何分配? n2
n
0
P
极端情况 0 机组功率在零负荷和满负 荷间晃动,不能稳定运行。
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 带基本负荷机组 较大,一般为 4%~6%,
也不能过大
机组超速保 护动作转速
n n
3180 甩全负荷后, 机组转速稳态 变化量 3300 3270 3180
(110-112)%n0
0
即(2850~3210) r/min
P
P0
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。 稳定过程 a 无振荡的过渡过程 b 小幅振荡快速衰减的过渡过程 c 大幅振荡慢衰减过渡过程
c
dn Mt Me , 0, n d
n an c
nb
转速
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 2.直接调节和间接调节 直接调节 当外负荷变化,转子力矩平衡被打破后,感知转速的变化 的装臵叫调速器 调节汽门由调速器本身直接带动,称为直接调节
调节汽门

汽轮机
n
o
调速器
间接调节系统
+
_ 油动机 调节汽门 调速器 汽轮机
二次调频,电网频率不正常 时,通过平移某些机组的静 态特性曲线,增加或减小这 些机组功率,以恢复电网的 正常频率,这称为二次调频
能够平移调节系统静态特性曲线的装臵称为同步器。 汽轮机并列运行时,可以进行负荷在各机组间的 重新分配,此时机组转速不变,或在电网频率超出 合格范围时进行二次调频。 汽轮机单机运行时,可以确保机组在任何负荷下 保持转速不变。
n
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 当外界负荷变化时,调 节系统动作结束后,机 组并不维持转速不变, 不同的负荷对应不同的 稳定转速,只是转速的 变动较小,这种调节是 有差调节。 有差调节根本原因,反 馈是刚性反馈
a 压 力 油 3. 无差调节 回 油
b
c
采用弹性反馈可实现无差调节,不用于转速调节,用于供 热汽轮机的调压系统,维持压力不变。
P0
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 原则 (1)电网频率较低、蒸汽初参数较高、终参数较低时, 机组能并网空转运行; (2)电网频率较高、蒸汽初参数较低、终参数较高能满 发。
n
F E A B C D F E A n0 B C D
0.07n0 0.05n0
同步器的调节范围 一般为静态特性曲线 0.025n 空负荷对应的转速范 围为(-5%~+7%)n0
(2)蒸汽容积时间常数Tv
Tv表示了中间容积内蒸汽的做功能力与机组额定功率的比 值Tv愈大,表明中间容积内蒸汽的做功能力愈强,机组甩 负荷后,即使调节汽门全部关闭,各中间容积内的蒸汽继 续膨胀做功,也会使机组转速额外飞升。
甩负荷后转速过渡过程
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理

f
d e
e 等幅振荡 不稳定过程 d 发散振荡 f 一直飞升
不稳定过渡过程

(二)对调节系统动态特性的要求 1.稳定性 汽轮机运行中,当受到扰动激励离开原来的稳定工况 后,能很快地过渡到新的稳定工况,或扰动消失后能回 复到原来的稳定工况,这样的调节系统是稳定的。
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 4.速度调节和功率调节 根据汽轮机的转速来控制调节汽门的开度,称为速度调节 系统 根据汽轮机的转速和功率来控制调节汽门的开度,称为功 率调节--功频电液调节
Up 给定 Ufp PI η 调节器 功率 放大 测功 元件 电液转换器 测频 元件 错油门 油动机 汽轮机
f nP 60
P-发电机电机对数, 对全速机为1
电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz(转速波动 ±12r/min)
系统容量较小(<3000MW)时,偏差值可以放宽到 ±0.5Hz(转速波动±30r/min) ⒉转子运动方程
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 蒸汽主力矩 摩擦阻力矩 转子运动方程
n1
△ P1
P1
P
△ P2
P2
P
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 可见,在外负荷变化引起电网频率变化时,参加一次调 频的机组按照各自速度变动率自动分配总负荷变化量。
速度变动率小的机组,承担负荷变化大,一次调频能力强。 速度变动率大的机组,承担负荷变化小,一次调频能力弱。 不同机组对速度变动率 的要求 一般 的范围为3%~6% 也不能过小 尖峰负荷机组 较小,一般为3%~4%,
调速器特 性曲线
△z 调速器 滑环位 移
P2
P1
P 配汽机构 特性曲线
传递特性 曲线
△m 油动机活塞行程
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
nmax nmin 100% n0
速度变动率决定了静态特 性曲线的倾斜程度
nmax
nmin
p n
速度变动率对机组运行的影响 单机运行
n
n’2 n2 n1
n1,n2表示在机组同一功率下的最高和最低转速
n
n0是汽轮机的额定转速
迟缓率 越小越好 液压调节系统 0.2% ~ 0.5% 功频电液调节系统 0.06%
P2
P0
P1
P
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
n n
n n0
n0
P
n0
P
P0 P
汽轮机单机运行,迟缓率引起机组转速自振; 汽轮机并列运行,迟缓率引起机组的功率的晃动.
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 调节系统稳定性的判别,可由系统的传递函数按自动 控制理论中系统稳定性的判据来分析、计算。对于实 际的调节系统,除满足稳定性基本要求外,还应留有 一定的稳定性裕度。 2.动态超调量 对于汽轮机调节系统,被调量转速的动态超调量σ可表 max 示为
a b
力矩
如图a点,n=na ②电网负载减少,阻力矩特性线变为Me2,
Mt Me , dn 0, n d n ( M t , M e )
Me2
如机组进汽量不变 如图b点达到新平衡,n=nb 汽轮发电机组的自调节特性。
转速
na
nb
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 ③电网负载减少 如机组感知到转速上升减少进汽量 n , G0 M t , n M e 如图c点达到新平衡,n=nc na c na b 必须在汽轮机上安装自动调节系统 汽轮机自动调节系统的任务: 当外界电负荷发生改变时,汽轮机转速有一个很小的变 化时,自动改变进汽量,使发出的功 Me1 力矩 率与外界电负荷相适应。并保证调节 Mt1 Mt2 a Me2 后的机组转速的偏差不超过规定的小 范围。 b
Δ为一个给定的转速微小偏差,
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
() 为经时间T后的转速相对值. 在汽轮机调节系统动态特性分析中,通常将允许偏差 Δ取为静态偏差值的5%,即 5% n0 。过渡过程调整 时间尽可能短,一般为数秒或数十秒,最长不应超过1min。 如δ=5%, 7.5r / min 。 5.震荡次数 在调整时间T内被调量的震荡次数。明显的振荡不应超 过2~3次。 (三)影响动态特性的一些主要因素 甩负荷时的动态最大飞升转速

30 I dn Mt Me d
转子上的力矩 发电机电磁阻力矩
G0 htmaci P T M t 9555 9555 n n
M e k1 k2 n k3n 2 k4 n3
M f相对很小,可以忽略
dn ①电网负载与功率平衡时: Mt Me, 0 d
Me1 Mt1
㈣同步器与二次调频一次调频结束
后电网频率不 合格怎么办?
电网频率不 变时,如何 改变机组负 荷?
一次调频只能减缓电网 电网频率变化时 ,并列 频率的变化但不能保证 运行机组按照速度变动 频率在合格范围内 率自动分配负荷
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
n
n2 n1 b c P2 P1 P 平移静态特性曲线 维持转速不变 a
nmax
其中
J 0 Ta M T0
n0 Ta
T2 T1 2 Tv
Tv
W P0
i
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 1.调节对象对动态特性的影响 (1)转子飞升时间常数Ta 转子时间常数Ta表示了转子的转动惯量与额定转矩的相 对大小。转子的惯性愈大,甩负荷后的最大飞升转速就 愈小。随着机组容量的增大,机组转矩增加较转子惯性 增大来得快,故大型机组的转子时间常数小于小型机组, 一般中间再热机组的转子时间常数约为5~8s。
Uf
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 二、调节系统的静态特性 (一)静态特性曲线及四方图 稳定状态下,汽轮机的功率和转速之间的关系,称为调 节系统的静态特性。 调节系统的四方图
n
调节系统静 态特性曲线
(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:
不允许有水平段
P0
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理 (1)并列容易 零负荷、低负荷及 (2)低负荷时负荷变动较小 满负荷处较陡 (3)满负荷时不会过载 使整体速度变动率在合格范围内,且 中间区域较平坦 保持一定的一次调频能力中间段的最 小局部速度变动率不得小于整体速度 变化率的40% n (六)同步器的调节范围 蒸汽参数波动 正常蒸汽参数 为 真空变化 满足 额定转速工况 要求以外, 电网频率波动 预留足够的调节范围
相关文档
最新文档