第四章 汽轮机的调节
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间的变化关系。 对于汽轮机调节系统的动态特性必须提出稳定性要好、
震荡次数要少及过度过程调整时间要短的要求。
图4-16 甩负荷后转速的过渡过程
影响调节系统动态特性的主要因素：
1、稳定性 ns (1 )n0 ns (1 )n0
2、动态超调量
max 100%
式中max ——最大飞升转速的相对量，即max
配。这种能够平移调节系统
静态特性线的装置称为同步 器，其作用是：
（1）单机运行时 ，启动过程 中提升机组转速达到额定值；
带负荷运行时可以保证机组
在任何稳态负荷下转速维持
在额定值。
图4-13 单机运行时同步器的作用
（2）并列运行时，同步器可改变汽轮机功率，并可在各 机组间进行负荷重新分配，保持电网频率基本不变，这个 过程称为二次调频。
第四章 汽轮机的调节
• 汽轮机调节系统 的静态特性、动 态特性
• 汽轮机液压调节 系统
• 中间再热机组的 调节
第一节 汽轮机调节的任务与组成
一、汽轮机调节的任务
机组的功率与外界负荷相适应 任务
使供电的频率基本不变
供电质量标准主要有两个：一是频率；二是电压。
二、汽轮发电机组的自调节特性
作用在转子上的力矩有三个：蒸汽作用在转子上的主
（1）转速感受机构。 其作用是感受转速的变化，并将其变为能使调节系统动
作的信号。转速感受机构通常又称为调速器。
（2）传动放大机构。 其作用是将调速器送来的信号进行放大，并将放大的信
号送至执行机构--配汽机构。传送发达机构在向执行机构发 信号的同时，还发出一个信号使滑阀复位并使油动机活塞 停滞运动。实现反馈设备元件称为反馈机构。负反馈的作 用是使调节系统稳定。
如果电网频率与额定频率的偏离量为 n ，那么由调节 系统静态特性曲线和速度变动率的定义可由求得机组功率 改变的相对量为：
功率分配
P n 1
P0 n0
（4-4）
速度变动率愈大，单位转速变化所引起的功率变化就愈小。
带尖峰负荷机组，速度变动率应取小些，对带基本负荷的 机组，速度变动率则应取大些。
速度变动率范围：3% 6%
保护装置动作转速：(1.10 ~ 1.12)n0
由式(4-4)定义的速度变动率称为总体速度变动率，而 将下式定义的速度变动率称为局部速度变动率：
dn P0 100%
dP n0
机组在满负荷附近，过小的速度变动率在电网频率降 低时容易使机组过载，危及机组的运行安全，所以，在机 组满负荷处的速度变动率也应取得大一些。 曲线形状要求： 1、沿功率增加方向向下倾斜； 2、连续、平滑不应有突跃点和水平段； 3、在空负荷、较低负荷和满负荷处较陡
会引起功率的晃动，P
P0
n0
③并列运行，
图4-12 调节系统迟缓对汽轮机运行的影响
（四）同步器与静态特性曲线平移 （一簇线）
1、同步器的作用
在汽轮机并列运行时，若电网的频率基本不变，则
机组所承担的负荷也就基本不变。因此在机组并网带负 荷时，也应有一能平移静态特性先的装置，在并列运行
的机组见进行负荷的重新分
（1）同步器最小调节范围。 （2）静态特性线的下限位置。 通常设在额定转速下-5.0%处 （3）静态特性线的上限位置。 上限位置通常设在7.0%处。
初参数升高且真空升高，上移 初参数降低切真空降低，下移
图4-15 同步器的调节范围
二、汽轮机调节系统的动态特性
（一）动态特性基本概念 调节系统由一个稳定工况到另一稳定工况时转速随时
nmax n0 n0
（3）执行机构。 作用是接受放大后的调节信号，调节汽轮机的进气量，
即改变汽轮机的功率。
（4）调节对象。 对汽轮机调节来说，调节对象就是汽轮发电机组。当汽
轮机进汽量改变时，汽轮发电机组发出的功率、转速也发 生相应的改变。
第三节 汽轮机调节系统的 静态特性、动态特性
一、汽轮机调节系统的静态特性
稳定工况下，汽轮机的功率与转速之间的对应关系称 为调节系统的静态特性。 （一）四方图
图4-10 汽轮机调节系统速度变动率ห้องสมุดไป่ตู้布
（三）迟缓率（一条带状区域）
定义：在调节系统增、减负荷特性曲线上，相同功率处转
速偏差 通常用
表n 示n，1 即n2与额定转速
n0
的比为调节系统的迟缓率，
n1 n2 100% n
n0
n0
对机组运行的影响：① 过大，会引起调节系统的不稳
定②单机运行，会引起转速的自振，n
力矩
M
t
、发电机的电磁阻力矩
M
、摩擦力矩
e
M
f
。
I
dw dt
Mt
Me
稳定工况下：M t M e
剩余力矩：M Mt
外界负荷 ，M
0，dMwe
0,
n
dt
外界负荷 ，M 0，dw 0, n dt
图4-1 汽轮机与发电机的 特性曲线
三、调节系统的基本工作原理及组成
1、直接调节系统
调节汽阀是由调速器本身 直接带动的，所以称为直接调 节。应将调速器滑环的位移在 功率上加以放大，从而构成间 接调节系统。
图4-9 汽轮机调节系统的四方图
（二）速度变动率
定义：汽轮机空负荷时所对应的最大转速 nmax与额定负荷
时所对应的最小转速nmin之差，与额定转速 n0的比值，称
为调速系统的速度变动率或速度不等率，通常用 表示，
即
nmax nmin 100%
n0
太小不稳定
太大保护装置动作
一次调频：当外界负荷变化引起电网频率变动时，各机组 的调速系统将根据各自的静态特性，自动增、减负荷，以 维持电网的周波。这一过程称为一次调频。
图4-2 直接调节系统
图4-3 直接调节系统方框图
2、间接调节系统
油动机活塞的运动是错 油门滑阀位移引起的，而活 塞位移反过来又影响错油门 滑阀的位移，这种作用称为 反馈。因为这种反馈是要抵 消调速器对滑阀的作用的， 故称为负反馈。
图4-4 间接调节系统
图4-5 间接调节系统原理方框图
一个闭环的汽轮机自动调节系统可分为下列四个组成部分：
通过平移转速感受特性线的同步器为第一类同步器； 平移中间传递放大特性线来实现的同步器，称为第二类同 步器。
图4-14 同步器平移静态特性曲线
（a）第一类同步器 （b）第二类同步器
2、同步器的调节范围
同步器调节范围要求： 在额定蒸汽参数和电网周波下能顺利的将机组加载到
满负荷和卸载到空负荷外，还应充分考虑蒸汽参数、真空 和电网周波等在允许范围内变化时，也能完成上述功能。
震荡次数要少及过度过程调整时间要短的要求。
图4-16 甩负荷后转速的过渡过程
影响调节系统动态特性的主要因素：
1、稳定性 ns (1 )n0 ns (1 )n0
2、动态超调量
max 100%
式中max ——最大飞升转速的相对量，即max
配。这种能够平移调节系统
静态特性线的装置称为同步 器，其作用是：
（1）单机运行时 ，启动过程 中提升机组转速达到额定值；
带负荷运行时可以保证机组
在任何稳态负荷下转速维持
在额定值。
图4-13 单机运行时同步器的作用
（2）并列运行时，同步器可改变汽轮机功率，并可在各 机组间进行负荷重新分配，保持电网频率基本不变，这个 过程称为二次调频。
第四章 汽轮机的调节
• 汽轮机调节系统 的静态特性、动 态特性
• 汽轮机液压调节 系统
• 中间再热机组的 调节
第一节 汽轮机调节的任务与组成
一、汽轮机调节的任务
机组的功率与外界负荷相适应 任务
使供电的频率基本不变
供电质量标准主要有两个：一是频率；二是电压。
二、汽轮发电机组的自调节特性
作用在转子上的力矩有三个：蒸汽作用在转子上的主
（1）转速感受机构。 其作用是感受转速的变化，并将其变为能使调节系统动
作的信号。转速感受机构通常又称为调速器。
（2）传动放大机构。 其作用是将调速器送来的信号进行放大，并将放大的信
号送至执行机构--配汽机构。传送发达机构在向执行机构发 信号的同时，还发出一个信号使滑阀复位并使油动机活塞 停滞运动。实现反馈设备元件称为反馈机构。负反馈的作 用是使调节系统稳定。
如果电网频率与额定频率的偏离量为 n ，那么由调节 系统静态特性曲线和速度变动率的定义可由求得机组功率 改变的相对量为：
功率分配
P n 1
P0 n0
（4-4）
速度变动率愈大，单位转速变化所引起的功率变化就愈小。
带尖峰负荷机组，速度变动率应取小些，对带基本负荷的 机组，速度变动率则应取大些。
速度变动率范围：3% 6%
保护装置动作转速：(1.10 ~ 1.12)n0
由式(4-4)定义的速度变动率称为总体速度变动率，而 将下式定义的速度变动率称为局部速度变动率：
dn P0 100%
dP n0
机组在满负荷附近，过小的速度变动率在电网频率降 低时容易使机组过载，危及机组的运行安全，所以，在机 组满负荷处的速度变动率也应取得大一些。 曲线形状要求： 1、沿功率增加方向向下倾斜； 2、连续、平滑不应有突跃点和水平段； 3、在空负荷、较低负荷和满负荷处较陡
会引起功率的晃动，P
P0
n0
③并列运行，
图4-12 调节系统迟缓对汽轮机运行的影响
（四）同步器与静态特性曲线平移 （一簇线）
1、同步器的作用
在汽轮机并列运行时，若电网的频率基本不变，则
机组所承担的负荷也就基本不变。因此在机组并网带负 荷时，也应有一能平移静态特性先的装置，在并列运行
的机组见进行负荷的重新分
（1）同步器最小调节范围。 （2）静态特性线的下限位置。 通常设在额定转速下-5.0%处 （3）静态特性线的上限位置。 上限位置通常设在7.0%处。
初参数升高且真空升高，上移 初参数降低切真空降低，下移
图4-15 同步器的调节范围
二、汽轮机调节系统的动态特性
（一）动态特性基本概念 调节系统由一个稳定工况到另一稳定工况时转速随时
nmax n0 n0
（3）执行机构。 作用是接受放大后的调节信号，调节汽轮机的进气量，
即改变汽轮机的功率。
（4）调节对象。 对汽轮机调节来说，调节对象就是汽轮发电机组。当汽
轮机进汽量改变时，汽轮发电机组发出的功率、转速也发 生相应的改变。
第三节 汽轮机调节系统的 静态特性、动态特性
一、汽轮机调节系统的静态特性
稳定工况下，汽轮机的功率与转速之间的对应关系称 为调节系统的静态特性。 （一）四方图
图4-10 汽轮机调节系统速度变动率ห้องสมุดไป่ตู้布
（三）迟缓率（一条带状区域）
定义：在调节系统增、减负荷特性曲线上，相同功率处转
速偏差 通常用
表n 示n，1 即n2与额定转速
n0
的比为调节系统的迟缓率，
n1 n2 100% n
n0
n0
对机组运行的影响：① 过大，会引起调节系统的不稳
定②单机运行，会引起转速的自振，n
力矩
M
t
、发电机的电磁阻力矩
M
、摩擦力矩
e
M
f
。
I
dw dt
Mt
Me
稳定工况下：M t M e
剩余力矩：M Mt
外界负荷 ，M
0，dMwe
0,
n
dt
外界负荷 ，M 0，dw 0, n dt
图4-1 汽轮机与发电机的 特性曲线
三、调节系统的基本工作原理及组成
1、直接调节系统
调节汽阀是由调速器本身 直接带动的，所以称为直接调 节。应将调速器滑环的位移在 功率上加以放大，从而构成间 接调节系统。
图4-9 汽轮机调节系统的四方图
（二）速度变动率
定义：汽轮机空负荷时所对应的最大转速 nmax与额定负荷
时所对应的最小转速nmin之差，与额定转速 n0的比值，称
为调速系统的速度变动率或速度不等率，通常用 表示，
即
nmax nmin 100%
n0
太小不稳定
太大保护装置动作
一次调频：当外界负荷变化引起电网频率变动时，各机组 的调速系统将根据各自的静态特性，自动增、减负荷，以 维持电网的周波。这一过程称为一次调频。
图4-2 直接调节系统
图4-3 直接调节系统方框图
2、间接调节系统
油动机活塞的运动是错 油门滑阀位移引起的，而活 塞位移反过来又影响错油门 滑阀的位移，这种作用称为 反馈。因为这种反馈是要抵 消调速器对滑阀的作用的， 故称为负反馈。
图4-4 间接调节系统
图4-5 间接调节系统原理方框图
一个闭环的汽轮机自动调节系统可分为下列四个组成部分：
通过平移转速感受特性线的同步器为第一类同步器； 平移中间传递放大特性线来实现的同步器，称为第二类同 步器。
图4-14 同步器平移静态特性曲线
（a）第一类同步器 （b）第二类同步器
2、同步器的调节范围
同步器调节范围要求： 在额定蒸汽参数和电网周波下能顺利的将机组加载到
满负荷和卸载到空负荷外，还应充分考虑蒸汽参数、真空 和电网周波等在允许范围内变化时，也能完成上述功能。