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1、会计学1汽轮机原理汽轮机原理 调节保护调节保护(boh)系统系统第一页，共41页。1、调节保护系统、调节保护系统(xtng)的任务的任务n n调节系统任务n n1）汽轮机未并网时的转速调节n n2）汽轮机并网后的功率调节n n3）汽轮机并网后的频率调节n n保护系统任务n n1）汽轮机超速n n2）轴承润滑油压低n n3）凝汽器真空恶化(hu)n n4）转子轴向位移增大2第1页/共41页第二页，共41页。3第2页/共41页第三页，共41页。调节保护调节保护(boh)系统类型系统类型n n机械液压（机械液压（Mechanical Hydraulic Control SystemMechanica
2、l Hydraulic Control System）n n 由纯机械由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等如杠杆、曲柄、凸轮等)、液压、液压(错油门、油缸等错油门、油缸等)部件组成。部件组成。n n 系统复杂，驱动力大、控制精度低，维修困难，可靠性较差。系统复杂，驱动力大、控制精度低，维修困难，可靠性较差。n n数字电液（数字电液（Digital Electric Hydraulic Control SystemDigital Electric Hydraulic Control System）n n 模拟模拟(mn(mn)测量、数字控制、液压伺服执行。测量、数字控制、液压伺服执行。n n 系统简单
3、，驱动力大、控制精度高、响应速度快，可靠性强，维修方便，系统简单，驱动力大、控制精度高、响应速度快，可靠性强，维修方便，自动控制水平高。自动控制水平高。4第3页/共41页第四页，共41页。转速调节转速调节(tioji)对象对象n n转子的转动方程n n式中，J 汽轮发电机组转子的转动惯量n n 转子的旋转(xunzhun)角速度n n Mt汽轮机蒸汽转矩n n Mg发电机电磁转矩 n n Mf各种阻力矩 5第4页/共41页第五页，共41页。XHDEH III XHDEH III 转速调节转速调节(tioji)(tioji)原理原理6第5页/共41页第六页，共41页。中间中间(zhngjin)再
4、热汽轮机的再热汽轮机的调节调节7第6页/共41页第七页，共41页。n n再热器储存大量蒸汽，在机组甩负荷时,即使高压调门关闭，再热器蒸汽进入(jnr)汽轮机仍有可能产生严重超速，为此设置中压调节汽门。n n为减小中压调门节流损失，通常在机组负荷30%以上时中压调门全开。n n再热器储汽量变化产生的动态滞后，限制了机组响应外界负荷变化要求的速度，要求高压调门过开或过关，由高压缸增发或少发补偿再热器动态滞后，提高负荷响应速度。n n采用旁路系统及机炉协调控制CCS。中间中间(zhngjin)再热汽轮机的再热汽轮机的调节调节8第7页/共41页第八页，共41页。汽轮机的功率汽轮机的功率(gngl)调节
5、调节9第8页/共41页第九页，共41页。n n影影响响汽汽机机功功率率的的因因素素：高高中中压压调调门门开开度度、初初终终参参数数、中间再热容积的参数；中间再热容积的参数；n n采采用用功功率率反反馈馈回回路路，动动态态修修正正调调门门开开度度，能能有有效效提提高高功功率率控控制制速速度度和和精精度度，消消除除“内内扰扰”影影响响；然然而而，在在发发电电机机甩甩负负荷荷时时将将“瞬瞬间间反反调调(fn(fn dio)”dio)”，引引起汽机超速（可投入起汽机超速（可投入OPCOPC保护）；保护）；n n采采用用功功率率反反馈馈回回路路，可可降降低低阀阀门门管管理理中中对对开开度度流量线性度的要
6、求，降低顺序阀的重叠度；流量线性度的要求，降低顺序阀的重叠度；n n采采用用调调节节级级压压力力反反馈馈可可快快速速消消除除主主汽汽压压力力波波动动影影响响；但实际应用时影响功率控制精度。但实际应用时影响功率控制精度。汽轮机的功率汽轮机的功率(gngl)调节调节10第9页/共41页第十页，共41页。2、调节、调节(tioji)保护系统的组成保护系统的组成n n转速感受机构n n将转速信号转变为一次控制信号n n中间放大机构n n对一次控制信号放大，作控制运算，输出(shch)油动机控制信号n n油动机n n油动机接受控制信号，活塞行走到指定位置n n配汽机构n n将油动机位移转变为汽轮机调门开
7、度11第10页/共41页第十一页，共41页。启动装置启动装置转速感受转速感受同步器同步器中间放大中间放大保护系统保护系统油动机油动机配汽机构配汽机构汽轮机汽轮机调节保护系统调节保护系统(xtng)组成组成12第11页/共41页第十二页，共41页。机械液压调节机械液压调节(tioji)(tioji)系统示例一系统示例一13第12页/共41页第十三页，共41页。机械液压调节系统机械液压调节系统(xt(xt ng)ng)示例二示例二14第13页/共41页第十四页，共41页。油动机油动机(dngj)15第14页/共41页第十五页，共41页。调节调节(tioji)汽门汽门16第15页/共41页第十六页，
8、共41页。调节调节(tioji)汽门汽门17第16页/共41页第十七页，共41页。转速转速(zhun s)传感器传感器18第17页/共41页第十八页，共41页。3、调节、调节(tioji)系统静态特性系统静态特性n n四方图n n额定参数工况下，汽轮机功率、转速之间的关系，称为调节系统的静态特性。n n将转速感受机构、中间(zhngjin)放大机构、配汽机构的静态输入、输出画在一个直角坐标系中，可得调节系统四方图。n n转速升高时，应关小调门，故静态特性曲线的方向是转速升高而负荷减小。19第18页/共41页第十九页，共41页。Pzmnn n图示机械调速系统：n n当转速n，滑环位移z；n n油
9、动机(dngj)活塞位移m；n n阀门开度，进汽量，汽机功率P，抑制 n；n n转速功率关系表现为n，P。20第19页/共41页第二十页，共41页。n n速度变动率定义：n n转速变化与功率(gngl)变化的关系：n n局部速度变动率速度速度(sd)变动率变动率21第20页/共41页第二十一页，共41页。速度速度(sd)变动率变动率n n速度变动率通常(tngchng)取0.03-0.06；n n较大时，相同的转速偏差引起的阀门动作较小，一次调频能力小；n n较大时，电网频率波动对功率影响较小，适应低负荷暖机和高负荷防过载；n n较大时，比例调节稳定性好，适应并网前的转速调节。n n速度变动率
10、较小时，效果相反。22第21页/共41页第二十二页，共41页。速度速度(sd)变动率变动率n n 图示机械调速系统图示机械调速系统(xtng)(xtng)速度变动率：速度变动率：23第22页/共41页第二十三页，共41页。n n转速感受、中间放大、配汽机构各环节产生(chnshng)动作迟缓，并逐渐叠加。（摩擦、间隙、盖度）n n定义为相同功率处转速的相对偏差。n n迟缓率的危害？功率或频率晃动n n调节系统对迟缓率的最低要求（机械液压系统0.4%,数字电液系统0.06%）迟缓迟缓(chhun)率率24第23页/共41页第二十四页，共41页。n n负荷的频率特性与负荷的组成情况有关：n n1）
11、电阻设备的功率与频率无关n n2）感应电动机功率与频率近似成正比n n3）有的负载(fzi)其转矩与转速的平方、三次方成正比 n n4）该曲线在小范围内可用直线近似Pf负荷负荷(fh)静态频率特性静态频率特性25第24页/共41页第二十五页，共41页。n n系系统统的的运运行行频频率率位位于于负负荷荷静静态态频频率率特特性性曲曲线线和和发发电电机机组组的的负负荷荷特特性性曲曲线的交点。线的交点。n n如如果果(rgu)(rgu)交交点点恰恰好好在在额额定定频频率率点点，这这时时电电力系统的有功功率平衡。力系统的有功功率平衡。n n一一次次调调频频：用用电电负负荷荷从从P0P0增增加加到到P1P
12、1，频频率率从从f0f0降低到降低到f1f1。n n二二次次调调频频：命命令令汽汽轮轮机机负荷增加相同幅度。负荷增加相同幅度。f1P1fPP0f0一次调频一次调频(dio pn)、二次调频、二次调频(dio pn)26第25页/共41页第二十六页，共41页。n n例例1 1：某某电电网网由由3 3台台300MW300MW机机组组组组成成，3 3台台汽汽轮轮机机调调节节系系统统的的速速度度变变动动率率分分别别为为3%3%、4%4%和和5%5%。当当电电网网频频率率(pnl)(pnl)为为50Hz50Hz时时3 3台台机机组组发发出出额额定定功功率率。现现因因外外界界负负荷荷减减小小使使电电网网频
13、频率率(pnl)(pnl)升升高高0.1Hz0.1Hz，试试问问：此此时时电电网的总负荷为多少？各台机组的负荷分配又是怎样？网的总负荷为多少？各台机组的负荷分配又是怎样？n n例例2 2：考虑实际一次调频框图：考虑实际一次调频框图：课堂练习课堂练习27第26页/共41页第二十七页，共41页。4、调节、调节(tioji)系统动态特性系统动态特性n n动态特性(txng)指标n n1）稳定性n n2）动态超调量n n3）静态偏差n n4）过渡过程时间28第27页/共41页第二十八页，共41页。甩负荷甩负荷(fh)动态特性的影响因动态特性的影响因素素n n汽轮机甩负荷最大飞升转速和过渡过程时间(sh
14、jin)，取决于以下因素：n n1）转子时间(shjin)常数n n2）蒸汽中间容积时间(shjin)常数n n3）速度变动率n n4）油动机时间(shjin)常数n n5）调节系统迟缓率29第28页/共41页第二十九页，共41页。5、汽轮机电液调节、汽轮机电液调节(tioji)系统系统n nDEH系统(xtng)设备由两部分组成n n1）电子部分n n2）液压部分30第29页/共41页第三十页，共41页。31第30页/共41页第三十一页，共41页。32第31页/共41页第三十二页，共41页。操作操作(cozu)画面画面33第32页/共41页第三十三页，共41页。油动机油动机(dngj)系统系
15、统34第33页/共41页第三十四页，共41页。电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀（Electro-hydraulic Servo-valvesElectro-hydraulic Servo-valves）35第34页/共41页第三十五页，共41页。电液伺服阀电液伺服阀n n线圈(xinqun)通入直流电，控制电流在衔铁上产生磁通，衔铁旋转（例如顺时针）；n n挡板在衔铁带动下向左移动，使左侧喷油口通流面积减小，引起滑阀左侧油压增大；n n滑阀右移，高压油进入油动机活塞下腔室，活塞上移，调门开启；n n滑阀右移时，弹簧管受逆时针反馈力矩，弯曲变形，与衔铁所受的主动力矩相互抵消，平衡时滑阀位
16、移保持不变，油口开度不变；n n控制电流、主动力矩、反馈力矩、油口开度、油流量、油动机活塞移动速度，近似线性关系。36第35页/共41页第三十六页，共41页。37第36页/共41页第三十七页，共41页。38第37页/共41页第三十八页，共41页。39第38页/共41页第三十九页，共41页。传感器传感器传感器传感器ETS控制柜（PLC）电磁阀电磁阀显示操作面板危急遮断危急遮断(zh dun)系统系统40第39页/共41页第四十页，共41页。本章本章(bn zhn)思考题思考题n n1 1）什么是一次调频？什么是二次调频？）什么是一次调频？什么是二次调频？n n2 2）汽轮机调节系统为什么要采用功
17、、频调节？）汽轮机调节系统为什么要采用功、频调节？n n3 3）中间再热汽轮机为什么会存在功率滞后现象？）中间再热汽轮机为什么会存在功率滞后现象？n n4 4）旁路系统有什么作用？）旁路系统有什么作用？n n5 5）如何预防汽轮机超速？）如何预防汽轮机超速？n n6 6）调节系统静态特性四方图各象限代表什么意义）调节系统静态特性四方图各象限代表什么意义(yy)(yy)？n n7 7）什么是调节系统静态特性的速度变化率？其大小对机组运行稳定性和一次调频能力）什么是调节系统静态特性的速度变化率？其大小对机组运行稳定性和一次调频能力有何影响？有何影响？n n8 8）迟缓率是什么？对机组运行稳定性和安全性有何影响？）迟缓率是什么？对机组运行稳定性和安全性有何影响？n n9 9）局部速度变动率在整个调节范围内应如何分布？）局部速度变动率在整个调节范围内应如何分布？n n1010）汽轮机调节系统动态特性主要有哪些指标？）汽轮机调节系统动态特性主要有哪些指标？n n1111）调节系统动态特性受到哪些因素的影响？）调节系统动态特性受到哪些因素的影响？n n1212）电液转换器是怎样工作的？）电液转换器是怎样工作的？41第40页/共41页第四十一页，共41页。