文档介绍：第七章汽轮机自动调节
第一节汽轮机自动调节系统
一,汽轮机自动调节系统的任务:
1,汽轮机为什么必需具备自动调节系统?
电能不能大量储存,火电厂发出的电力必须随时满足用户要求,即在数量、质量要求同时满足用户要求。
(1)数量要求:用户对发电量的要求。这就是要求电力负荷根据用户要求来调整发电大小,以满足用户要求。
(2)供电质量要求:供电质量就是指频率和电压。其中,电压可以通过变压器解决。电网频率则直接取决于汽轮机的转速。转速高则频率高,转速低则频率低。
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因此汽轮机必须具备调速系统,以保证汽轮发电机组根据用户要求,供给所需电力,并保证电网频率稳定在一定范围之内。
(3)火电厂自身安全的需要:汽轮发电机组工作时, 转子、叶轮、叶片等承受很大的离心力,而且离心力与转速的平方成正比。转速增加,离心力将迅速增加。当转速超过一定限度时就会使部件破坏,出大事故。
2,调速系统的任务:
(1)满足用户足够的电力(数量、质量);
(2)保证汽轮发电机组始终在额定转速左右运行。
* * 除了调速系统之外,汽轮机组还必须具有保护系统(超速保护、轴向位移保护等)。
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3,汽轮发电机组转子运动方程式:
机组在工作时,作用在转子上的力矩有三个:蒸汽主力矩、发电机反力矩、摩擦力矩。在稳定状态下,三者的代数和为零:
通常,摩擦力矩很小,这样一来,上式可写成:
(7—2)
机组运行时,只要蒸汽主力矩和发电机反力矩不平衡,就会产生角加速度。
4,调速系统的功能:
蒸汽主力矩和发电机反力矩随转速的变化如图7----1所示:当转速n增加时,蒸汽主力矩减小,发电机反力矩增加;当转速n减小时,蒸汽主力矩增加,发电机反力矩减小。 A点是两力矩平衡状态点:曲线1、2之交点。
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(1) 当外界负荷减少时,反力矩由曲线2变到曲线2’,而主力矩曲线1不变。其工作点由A移到B,机组转速由(自平衡能力:当不考虑调速系统的功能作用下,负荷变动时,机组能自动保持平衡状态的能力)。
(2) 当调速系统动作,减小进汽量,主力矩曲线由1 变为1’,与反力矩曲线2’交于C点,机组转速变为接近)。
图7-1
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二,运行对调速系统的要求
1,调速系统应能保证:当蒸汽参数和电网频率在允许范围内变化时,机组能从满负荷到空负荷范围内稳定运行,并保证机组能顺利地并网和解列;
2,当负荷变化时,调速系统应能保证机组从一稳定工况安全地过度到另一稳定工况,而不发生较大的长期的负荷摆动;
3,为了保证机组稳定运行,各种因素引起的负荷摆动应在允许范围内;
4,当机组突然甩电负荷时,调速系统应能保证机组转速最大升高值小于超速保护装置动作转速。
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三,汽轮机调速系统的基本原理
(一)简单的汽轮机自动调速系统(图7---2)
1,主要部件:调速器,滑阀(错油门),油动机,调节阀。
2,油路:Po------高压油,Pn-------排油。
3,工作原理:
当外界负荷N减少,机组转速n升高,调速器飞锤向外扩张,滑环A上移,杠杆ABC以C点为支点带动滑阀B点上移,高压油Po通过滑阀油口进入油动机上油室,油动机下油室与排油Pn相通,活塞下移,关小调节阀5,减小进汽量,机组功率减小。
同时,杠杆以A点为支点带动滑阀B点下移,滑阀回中,切断窗口,高压油停止流动。调速系统达到新的平衡状态。
* 当外界负荷N增加时,机组转速n下降,调速系统各部套调节过程相同,而动作方向相反。
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图7---2
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(二)调速系统的静态特性曲线(图7--3)
1,有差调节:从图7---2可知,杠杆C有不同位置,则A就有不同位置,而B点在任一平衡状态其位置不变。这就是说,对应不同的功率,就有不同的转速。
2,静态特性曲线: 汽轮发电机组转速与功率的关系曲线称为调速系统的静态特性曲线。如图7---3所示。
3,静态特性曲线的平移-------同步器
同步器是调速系统的部件之一。操作同步器,可使汽轮机在同一转速下有不同的功率,或者是在同一功率下有不同的转速。
4,速度变动率:当同步器位置不变,机组的功率从额定功率变为零功率时,其转速由上升到。转速的变化量与额定转速之比称为调速系统的速度变动率,用表示。
(7----3)
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(三)调速系统的组成部分
( 1)转速感受元件: 转速感受元件的作用是测量机组转速的变化,并把转速变化信号转化为其他物理量而输送给下一调节环节。
(2)传动放大机构: 传动放大机构是接受、放大转速感受元件输送的信号,并输送给下一机构。
(3)配汽机构: 配汽机构是接
受放大后的信号,调节汽轮机
的进汽量,改变机组功率。
另外,还有同步器等
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四,国产汽轮机调速系统简介
(一)机械液压调速系统(哈尔滨汽轮机厂)
1,主要部