汽轮机调节系统讲解.
汽轮机调速系统工作原理
汽轮机调速系统工作原理
汽轮机调速系统是通过对汽轮机的供气量、供水量或燃油量进行调节，使得汽轮机的输出转速能够稳定在所需的设定值上。
汽轮机调速系统的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 采集转速信号：调速系统首先通过传感器或编码器等装置，实时地采集汽轮机的转速信息。
这些转速信号会反映出汽轮机输出功率的变化情况。
2. 比较与调整：调速系统将采集到的转速信号与设定值进行比较。
如果两者的差别超出了允许范围，调速系统则会发出控制信号进行调整。
调整方式可以是通过改变汽轮机的供气量、供水量或燃油量来实现。
3. 控制执行：调速系统的控制信号被送往执行机构，如阀门或执行器等，来调整汽轮机的进气阀门、喷油阀门或供水阀门等。
这样就可以调整汽轮机的供气量、供水量或燃油量，使其输出转速逐渐趋向设定值。
4. 反馈：调速系统会不断地采集汽轮机的转速信号，并与设定值进行比较。
通过持续地比较与调整，调速系统可以不断地对汽轮机的输出转速进行修正，使其保持在设定值上。
总的来说，汽轮机调速系统通过不断地采集转速信号、比较与调整、控制执行和反馈等步骤，使得汽轮机能够根据设定值来调整输出转速，以满足不同工况下的需求，并实现稳定运行。
《汽轮机》课件一、调节系统简介
外界负荷减小时，阻力矩减 小，主力矩如不变，则转速 升高
当外界负载条件一定时，电 磁阻力矩是随转速的增加而 迅速增加。
➢ 在平衡状态下，Mt1=Me1，
d 0
dt
➢ 则角速度ω=常数，转速n=常数，机组稳定在某一转 速下运行。
Mt1与Me1两曲线交点A， 即为平衡工况点。 转速为na
随着转速的升 高，主力矩逐 渐减小。
电磁阻力矩与转速关系取决于外界负载的特 性，电网中的负载大致可分为三类
➢ 频率变化对有功功率没有直接影响的负载， 如照明、电热设备等；
➢ 有功功率与频率成正比变化的负载，如金 属切削机床、磨煤机等；
➢ 有功功率与频率成三次方或高次方变化的 负载，如鼓风机、水泵等。
转 速 变
化
Δn
油动机
错油门
Δx
感受机构 （调速器）
传动放大机构
负反馈 （杠杆）
机械液压调节系统 (MHC ) (mechanical hydraulic control)
汽轮机的调节系统采用机械元件作为控制器，转速 作为控制信号，而执行器采用液压元件。
1.机械液压调节系统的调节功能比较单一，只能根据转速 变化信号进行调节----外扰
汽轮机的主力矩可用下式表示
Mt
1000PT
1000PT
2 n
60
9549 PT n
PT——汽轮机内功率（kW）；
➢ 若将 PT=G△Htηri代入上式则得
Mt
9549tri
G n
△Ht——汽轮机理想焓降（kJ/kg）； ηri——汽轮机的内效率；
G——汽轮机的蒸汽流量（kg/s）。
汽轮机调速系统原理
汽轮机调速系统原理
汽轮机调速系统是通过控制汽轮机的燃料供给和负载调节，使其在不同负荷条件下保持稳定运行的一种控制系统。
其原理主要包括几个方面：
1. 反馈控制原理：汽轮机调速系统通过测量转速信号、负载信号以及燃烧器供气压力等参数，形成反馈信号，并与设定值进行比较。
通过比较的结果，控制调速阀的开度，以实现转速的调整和稳定。
2. PID控制原理：调速系统中常采用PID控制器。
PID控制器
通过比较实际转速与设定值之间的误差，即偏差，根据比例、积分和微分三个控制量来调节调速阀的开度。
比例控制器根据误差大小来快速响应，积分控制器用于消除稳态误差，微分控制器用于减小系统的超调量和震荡。
3. 负载调节原理：汽轮机负载调节的原理是通过调整燃料供给量来实现的。
当负荷增加时，调速系统信号作用于燃料调节阀，使其开度增大，增加燃料供给，以增加汽轮机输出功率。
反之，当负荷减少时，信号作用于燃料调节阀，使其开度减小，减少燃料供给，以减少汽轮机输出功率。
4. 燃烧器供气控制原理：燃烧器供气控制是调速系统的重要部分之一。
其原理是根据燃烧器的氧气需求来调整供气压力。
当转速下降或负载增加时，氧气需求相应增加，调速系统信号作用于调节阀，使其打开，增加供气压力，以满足燃烧器的要求。
反之，当转速上升或负载减小时，供气压力相应减小，以节约
能源。
通过以上原理的综合作用，汽轮机调速系统能够实现稳定运行和负载变化的快速响应。
这不仅保证了汽轮机的运行安全和可靠性，也提高了能源利用效率。
汽轮机调速系统的工作原理
汽轮机调速系统的工作原理
汽轮机调速系统是一种用于控制汽轮机转速的系统，其工作原理基本上是通过调节汽轮机的负载来实现转速的稳定。
具体来说，汽轮机调速系统由以下几个主要组成部分构成：
1. 传感器：通过感知汽轮机的转速和负载情况，将信号传递给调速器。
2. 调速器：接收传感器的信号，并根据设定的转速使命令，计算出控制信号。
3. 执行器：接收控制信号，通过调节负载来改变汽轮机的输出功率，进而实现转速的调节。
4. 反馈回路：将汽轮机实际转速的信息反馈给调速器，以便及时调整控制信号。
当汽轮机的转速发生变化时，传感器感知到这些变化并将信号传递给调速器。
调速器根据接收到的信号和设定的转速使命，计算出相应的控制信号。
控制信号经过执行器传递给汽轮机，执行器根据控制信号的大小调节负载，从而改变汽轮机的输出功率。
同时，反馈回路实时地将汽轮机的实际转速信息传递给调速器。
调速器通过与设定的转速使命进行比较，计算出新的控制信号。
这个过程不断循环，直到汽轮机的实际转速稳定在设定值附近。
总的来说，汽轮机调速系统通过不断调节负载，使汽轮机的实际转速与设定值保持一致。
这样可以确保汽轮机在运行过程中稳定可靠地工作。
汽轮机调节系统
一次调频 外负荷变化
评：并网机组对外负荷变化引起的电网频率 变化的自动响应
二次调频 外负荷不变，主动改变某些 机组的功率 评：电网对频率的主动调节
目的不同
一次调频 目的是 减少电网频率变化量，但不能 保证频率在合格范围内
不同点：
二次调频 目的是把电网频率调整到合格范围
要求不同
一次调频：快速性
迅速改变电网中参加 一次调频机组的功率
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
（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：
nmax nmin 100%
n0
n
nmax
nmin
速度变动率决定了 静态特性曲பைடு நூலகம்的倾 斜程度
第一节 汽轮机自动调节和保护的基本原理
不同机组对速度变动率 的要求 一般 的 范围为3%~6%
尖峰负荷机组 较小，一般为3%~4%， 也不能过小
n
0
带基本负荷机组 较大，一般为 4%~6%， 也不能过大
n
机组超速 保护动作
转速
P
n
甩全负荷 后，机组
3300 3270
3180 转速稳态
即(2850~3210) r/min
P0 P
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。
速度变动率对机组运行的影响
汽轮机-调节系统
定转速所需的时间 中间容积时间常数：以额定工况进汽量向中间容积充汽，
使其空间中的蒸汽比容达到额定状态比容所需的时间 调节系统特性对动态特性的影响： 速度变动率： δ增大，则波动时间缩短，波动幅度减
小，但飞升转速提高。 滞缓率：越小越好 油动机时间常数：增大，则抗内扰能力提高，但飞升转速
摩擦阻力矩
随转子转速的增加而增大
同步发电机特性
同步发电机的端电压决定于无功功率，频率决 定于有功功率。
无功功率决定于励磁，有功功率决定于原动机 的功率。
故电网的电压调节归励磁系统，频率调节归汽 轮机的功率控制系统。
汽轮机的主蒸汽系统简化结构
Ｓ
电
自
动
动
主
主
汽
汽
门
Байду номын сангаас
门
汽轮机
调 节 汽 门
力小 满负荷防止过载，静态特性曲 n2
线也较陡
带基本负荷的机组，在额定负
荷下陡一些，调峰机组特性曲
P
线较平
同步器的作用
同启 控动步制时器汽:外轮界机负进荷汽不量变，,能够改变调节nn阀1 开度的机构
控制升速过程中转速，
n2
创造并网条件。
并网带负荷后
当外界负荷大幅度波动时，调整同步器位置能 P 改变调节系统静态特性曲线（平移），使机组
一、设置调节系统的原因：
供电品质：电压，频率，相位 频率的稳定取决于原动机出力和电网负载
的平衡。 维持频率的稳定要求：原动机出力＝负载 汽轮机出力在运行中必须能根据负载要求
进行调整。
汽轮机调速系统
汽轮机调速系统1. 引言汽轮机调速系统是汽轮机发电站中的重要控制系统之一，它通过调整汽轮机的转速来实现发电机的稳定运行。
本文将介绍汽轮机调速系统的工作原理、组成部分以及常见故障排除方法。
2. 工作原理汽轮机调速系统的工作原理是通过控制汽轮机的供汽量来调节转速。
具体而言，当发电负荷发生变化时，调速系统会感知到负荷变化，并相应地调整汽轮机进汽阀的开度，以保持发电机的稳定输出电压和频率。
3. 组成部分汽轮机调速系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 调速器调速器是整个调速系统的核心部分，它负责接收负荷变化信号并将其转化为对进汽阀开度的控制信号。
调速器通常采用PID控制算法来实现对汽轮机转速的精确控制。
3.2 速度传感器速度传感器用于测量汽轮机的转速，并将转速信号反馈给调速器以进行控制。
常见的速度传感器有霍尔传感器、光电传感器等。
3.3 进汽阀进汽阀负责控制汽轮机的供汽量，它根据调速器的控制信号来调整阀门的开度，以实现对汽轮机转速的调节。
3.4 负荷传感器负荷传感器用于感知发电负荷的变化，并将变化信号反馈给调速器。
根据负荷的变化情况，调速器能够相应地调整进汽阀的开度。
4. 常见故障排除方法汽轮机调速系统可能会出现各种故障，常见的故障包括传感器故障、阀门漏气、控制回路故障等。
下面是一些常见故障的排除方法：4.1 传感器故障当速度传感器或负荷传感器发生故障时，调速系统无法正常感知负荷变化，进而无法对进汽阀进行正确的调节。
此时，应检查传感器的连接情况，确认传感器是否损坏，并及时更换故障传感器。
4.2 阀门漏气阀门漏气会导致汽轮机调速系统失去对进汽阀的精确控制，造成转速不稳定甚至失速。
在排除阀门漏气的故障时，首先要检查阀门的密封情况，如有泄漏现象应及时进行维修或更换。
4.3 控制回路故障控制回路故障可能会导致调速系统无法正确计算并输出控制信号，导致汽轮机转速不稳定。
在排除控制回路故障时，需要检查控制回路的连接情况，确认各个元件是否正常工作，并对故障元件进行修理或更换。
浅析汽轮机自动调节系统
浅析汽轮机自动调节系统摘要：汽轮机调节系统主要的功能体现在三方面，一是确保汽轮机能够安全运行；二是达到用户所需功率的要求；三是确保汽轮机能够保持稳定的转速，即确保电网周波稳定。
也正是基于上述几点，相关人员才大力研发汽轮机调节系统，以使其功能更加的突出。
关键词：汽轮机；自动调节；系统1 汽轮机调节系统保证机组的高品质输出、系统正常运行，满足使用需求是汽轮机调节系统的主要功能。
压力调节、流量调节以及转速调节是汽轮机调节系统常见的三种调节方式。
压力调节：供热式汽轮机常采用压力调节模式。
波纹管调压器是其常用工具。
在调节压力时，以压力作为信号作用于波纹管，通过与弹簧在物理的作用下压力变形，从而实现位移输出。
流量调节：流量调节常常应用于流体机械如驱动高炉鼓风机的变速汽轮机中。
通常通过孔板两侧之间的压力差测出流量信号。
转速调节：在任何汽轮机中，都对工作转速有一定的标准和要求，因而都有调速器设置。
机械式与飞锤式离心调速器是早期使用的主要方式。
要将转速信号转变为位移，该调速器主要通过重锤绕轴旋转，其产生一定的离心力使得弹簧变形。
采用这种方式虽然工作可靠，但是其转速范围较窄，而且其传动还需要减速装置，工作效率较低。
二十世纪五十年代初，机械式高速离心调速器的出现，能够通过主轴直接传动，其位移输出的实现主要是由重锤所产生的离心力让钢带由于受力变形。
2 汽轮机调节系统的结构第一，随着我国科学技术的不断发展，汽轮机调节系统的不断改进，产生了电液调节系统。
不断增加单机容量，机组采用滑式压与单元制运行方式，同时使用再热机组，以及不断增加的机组停、启次数，机组电网集中调度问题从而产生电液调节。
电液调节系统的执行器由液压元件组成，控制器由机构元件组成，其具有闭环转速与超速跳闸的调节功能。
但是闭环转速调节范围较窄，与此同时，系统的速度方面相对较低。
因为汽轮机调节系统是固定的静态特性，汽轮机的间隙引起的迟缓较大，从而导致汽轮机的静态特性无法随意更改和变化。
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手 动 遮 断 装 置
1—手柄；2—防护罩；3—活塞
动作原理
手动遮断装置是汽轮机停机的手动 保护装置，安装在前轴承座端面上， 若机组需要停机时，首先将手柄外 的防护罩拿掉，然后推手柄，使活 塞往里移动，此时安全油经该装置 泄掉，从而使主汽门，调节汽门关 闭。
调 速 系 统 能 满 足 那 些 要 求
(1)当主蒸汽门全开状态时,调速系统能维持 汽轮机空负荷运行 (2)当汽轮机由满负荷突然甩到空负荷时, 调速系统能维持汽轮机的转速在危急保安 器动作转速下 (3 )主蒸汽门和调汽门门杆、错油门、油动 机及调速系统的各活动、连接部件,没有卡 涩和松动现象.当负荷变化时,调汽门应平 稳地开关;负荷不变化时,负荷不应有摆动 (4)在设计允许范围内的各种运行方式下,调 速系统必须能保证使机组顺利并入电网,家 负荷到额定、减负荷到零、与电网解列 (5)当危急保安器动作后,应保证主蒸汽门关 闭严密
磁力断路油门
在正常情况下，活塞被弹簧 顶至最高处，由上腔室油管 来的安全油经中间油室同向 系统，当动作信号输入磁力 断路油门后，电磁线圈通电， 吸铁将活塞下压，上腔室的 来油被切断，中间油室至回 油室的通路被打开，安全油 系统失压，汽轮机紧急停运。
偏心环油囊式危急遮断器
1—偏心环；2—调整螺母；3—弹簧；4—调整螺杆； 5—套筒；6—衬套；7—顶丝；8—圆柱销；9—泄油孔
排烟风机
• 排烟风机为离心式风 机，用于使轴承箱回油 管及油箱建立微真空， 以保证回油通畅，油烟 无外溢，保证油系统安 全、可靠。
冷 油 器
在一台汽轮机的润滑系统中，常备有两台以上冷油器， 这样，既可以保证冷却效果，又可以进行轮换检修。几台冷 油器可以并联运行，也可以串联运行，串联运行比并联运行 时的冷却效果好，但串联运行时使系统阻力增大，要求润滑 油有比较富裕的压头．
直流润滑油泵
直流润滑油泵在机 组事故工况、系统 供油装置无法满足 需要或交流失电的 情况下使用，提供 保证机组顺利停机 需要的润滑油。但
直流事故油泵不能用 于机组起动或正常运 行。
三，注油器
注油器结构如图所示，它是 由喷嘴 1 。吸油室 2 ，混合室 3 和 扩压管 4 组成。压力油以很高的 速度自喷嘴 1 喷出，将吸油室中 的油带入混合室 3 ，然后进入扩 压管 4 ，在扩压管中油流速度降 低，其速度能转变为压力能。由 此可见，注油器的作用是将小流 量的高压油转换成大流量的低压 油，对主油泵的入口或润滑系统 供油。注油器通常布置在油箱里， 既可使油均匀地进入吸油室，又 可避免漏入空气。
高压电动油泵
高压电动油泵的作用是在汽轮机启动，停 机或发生事故，主油泵不能正常工作时， 及时地向调节、保护系统和润滑系统供油。 在机组冲转前必须投入运行，建立正常油 压，高压电动油泵到机组定速后且主油泵 正常工作可退出运行。
交流润滑油泵
交流润滑油泵 在冷态启动 投入盘车前 投入运行。 主要作用是 提供润滑油， 赶出油中的 空气。
调节保安系统
调 速 系 统 的 基 本 任 务 （ 作 用 ）
汽轮机独立运行时，当工况发生 变化时，调节汽轮机转速，使之 保持在规定的范围内。 当汽轮机并网运行时，当电网频 率发生变化时，调节汽轮机负荷， 使之与外界负荷相适应。
对于带调节抽汽式的汽轮机来说， 当工况发生变化时，调节抽汽压 力在规定的范围内。
Байду номын сангаас
汽轮 机调速系统
转速 感受机构
传动 放大机构
配汽机构
反馈机构
自动主汽门
汽 轮 机 主 要 保 护 系 统
磁力断路油门 危急遮断器 危急遮断油门 手动遮断装置
OPC超速保护 装置 ETS超速保护 装置
自动主汽门
自动主汽门装在调节汽门之前， 在正常运行时保持全开状态，不 参加蒸汽流量的调节，任何一个 遮断保护动作，主汽门便迅速关 闭，隔绝蒸汽来源，紧急停机。
油 注 排 冷 烟 油 油 风 箱 器 机 器
离心式主油泵的工作原理
在泵内充满油的情况下，叶轮旋转使 叶轮内的油也跟着旋转，叶轮内的油 在离心力的作用下获得能量，叶轮槽 道中的油在离心力的作用下甩向外围 流进泵壳，于是叶轮中心压力降低， 这个压力低于进油管内压力，油就在 这个压力差作用下由油箱流向叶轮， 这样油泵就可以不断的吸油，不断的 供油。
主油泵泵壳
主油泵泵体
主油泵是主轴驱动 离心泵，水平地安 装在汽轮机的前轴 承箱内，泵轴与汽 轮机的高压转子刚 性连接。
主油泵的作用
主油泵为单级双吸式离心泵，安装于前轴承箱 内，直接与汽轮机主轴（高压转子延伸小轴） 联接，由汽轮机转子直接驱动。主油泵出口压 力油送到润滑油和调节油系统。
高压油泵
危 急 遮 断 油 门
1—拉钩；2—活塞；3—壳体； 4—压弹簧；5—扭弹簧
动作原理
机械超速保护装置即两只飞环式危急遮断器。当 机组转速升至3270~3330r/min时，飞环因离心力 增大克服弹簧力而飞出撞击危急遮断油门的挂钩， 使其脱扣，保安油泄掉，关闭自动主汽门，并通 过危急继动器建立事故油去关闭调节汽门和低压 油动机。通过抽汽阀联动装置关闭各抽汽逆止门。
汽机发电机 各轴承和盘 车装置
在轴承中形成 稳定的油膜， 维持转子的良 好旋转。
汽轮机油系统的作用
向机组各轴承供油，润滑和冷却轴承 供给调节系统和保护装置稳定充足的压力油， 使他们正常工作 供应各传动机构润滑用油
主
油 压 油
泵 泵
主 要 设 备 介 绍
高
交 流 润 滑 油 泵 直 流 润 滑 油 泵
汽轮机油系统
汽 轮 机 油 系 统
汽轮机润滑油系统
汽轮机调节保安系统
润滑油系统概述
汽轮发电机组是高速运转的大型 机械，其支持轴承和推力轴承需要 大量的油来润滑和冷却，因此汽轮 机必须有供油系统用于保证上述装 置的正常工作。此外，润滑油系统 还为调速油系统提供低压安全油
润滑油系统的作用
润 滑 建立油膜 循环换热 其他系统油源 盘车系统、顶轴 油系统、发电机 密封油系统、低 压安全油提供稳 定可靠的油源 转子的热传导、表 面摩檫以及油涡流 会产生相当大的热 量，为始终保持油 温合适，就需要一 部分油量来进行换 热