汽轮机液压调节系统及静态特性25页PPT
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汽轮机液压调节系统.
汽轮机液压调节系统目录第一章系统介绍第二章 EH系统第一节概述第二节主要技术参数第三节供油系统第四节执行机构第五节危急遮断系统第六节检修工艺第七节EH系统的故障及处理第三章主汽阀和调速汽阀第一节概述第二节高压主汽阀第三节高压调节汽阀第四节中压主汽阀第五节中压调节阀第六节故障及处理方法第四章保安系统第一节保安系统第二节危急遮断器第三节危急遮断油门第四节手动停机解脱阀第五节注油压出试验第一章系统介绍一、要求汽轮机运行对调节系统的要求是：当外部系统负荷不变时，保持供电的频率不变；当外部系统负荷变化时，迅速改变汽轮机组的功率，使其与系统的变化相适应，维持供电频率在允许范围内变化（一次调频）；当供电频率超出或将要超出允许变化范围时，应能将其调整至变化范围之内（二次调频）；当机组甩负荷时，保证机组动态转速不超过最大允许值（3300）；能适应机组各种启动、停机工况，并在设备故障时限制机组的负荷。
1、机组启动特点及对调节的要求机组启动采用中压缸冲转启动方式，当机组负荷达到额定功率的20时，中压调节阀的开度为100，当机组负荷大于额定功率的20时，中压调节阀保持全开状态。
当负荷达到额定功率的15时，高压缸调节阀开始打开，在三个高压缸调节阀全开时，负荷达到额定功率的35左右，在负荷为额定功率的35-91时，机组滑压运行，高压调节阀保持三个全开；当负荷大于额定功率的91时，机组转入定压运行，第四个调节阀逐渐开大，直至额定负荷。
2、参加调频为使机组能参加一次调频，在定压运行范围内当供电频率变化时调整调节阀的开度；在滑压运行时，当外系统负荷变化，能调整进汽参数，以使机组功率与外负荷相适应。
为使机组能参加二次调频，调节系统内设置类似同步器的机构，通过它可人为的改变调速汽门的开度或蒸汽压力。
二、组成和功能电液调节系统由电子调节装置和液压执行机构两部分组成。
调节装置根据机组运行状态和外系统负荷变化的要求发出调节信号，经调节、放大，转换成可变的控制电流，送至电动液压放大器，转换成液压控制信号，经过油动机的二次液压放大，控制调节阀的开度。
汽轮机的调节系统课件(153张)
转速恢复
与外界平衡
2.功率频率调节
对于单元制中间再热机组，因有中间热容存在。 外扰 机组负荷变化 锅炉出口压力 造成“内扰” 蒸汽压力的变化将影响蒸汽的作功能力，使蒸汽流量和机组 功率之间的比例关系受到影响， 也就是说，1kg蒸汽作功能力产生变化。 即：同样的转速变化得不到相应的功率变化，不能适应外界 负荷变化的要求。这样，机组转速仍将继续变化，易引起电网频 率和调节系统的不稳定。 引入功率大反馈，即功率偏差信号，对机组功率和转速（频 率）的调节。
❖II象限 转速感受特性—转速与一次控制信号关系 ❖III象限 中间放大特性—一次控制信号与油动机行程关系 ❖IV象限 配汽特性—油动机行程与机组功率关系 ❖I象限 调节系统静态特性—功率与转速关系
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
❖高压调门过开或过关
设置动态校正器，通过高压调门的过开或过关，用高压缸过增 或过减出力补偿再热器中间容积产生的时滞，改善机组的一次调 频性能。
❖设置旁路系统
为在机组启、停时有效控制再热汽 温和再热器的冷却，设置高压缸及中 低压缸旁路系统。
为在机组甩负荷时防止锅炉超压、 回收工质，设置机组大旁路系统。
液压(错油门、油缸等)部件组成。 当转速增大时，离心应力迅速增加，例如，转速升高到额定转速的120％时，汽轮机转子所承受的应力将接近于额定转速的1.
第六章 汽轮机调节.ppt
f np 60
p — 发电机的磁极对数，一般为一对磁极，n=3000r/min， f=50Hz；
2021/5/11
功率、负载与转速的关系：
I
d
dt
Mt
Me
Iρ — 转子的转动惯量； Mt — 汽轮机的蒸汽动力矩； Me — 发电机的电磁阻力矩；
其中
Mt
9555
pi n
pi — 汽轮机的内功率；
n1 n2 100 %
n0
一次调频：电负荷改变引起电网频率变化时，电网中并列运 行的各台机组均自动地根据自身的静态特性线承担一定负荷 的变化以减少电网频率的改变。
2021/5/11
较小的δ表明机组静态调节偏差小，参加一次调频的能力 强，易于维持电网的频率在较小的范围内波动以保证有较好 的供电品质； δ小使调节系统动作的快速性增加，因而可以使甩负荷时 机组的动态超速降低，保证机组的安全，这对大功率机组极 为安全； δ过小，会引起调节系统的不稳定；在很小的转速变化扰 动下，机组负荷将发生很大变化，甚至引起机组强烈振荡。 2、δ对一次调频的影响
通过试验或计算得到各组成环节（转速感受机构、阀位控制 机构、配汽机构与调节对象）的静态特性曲线后，用作图的方 法求取调节系统的静态特性。
2021/5/11
第一象限为调节系统的静态特性曲线，反映了机组功率与 转速间的关系； 第二象限表示调速器的特性，纵横坐标分别为转速n和调速 器滑阀位移xn； 第三象限是执行机构的特性，表示调速器滑阀位移xn与调 节汽阀开度m的对应关系； 第四象限坐标为调节阀门开度m与功率P，当汽轮机的蒸汽 参数确定后，一定的蒸汽流量G就对应了一定的机组功率P， 所以第四象限表示了配汽机构与调节对象的特性。
第六章 汽轮机调节
p — 发电机的磁极对数，一般为一对磁极，n=3000r/min， f=50Hz；
2021/5/11
功率、负载与转速的关系：
I
d
dt
Mt
Me
Iρ — 转子的转动惯量； Mt — 汽轮机的蒸汽动力矩； Me — 发电机的电磁阻力矩；
其中
Mt
9555
pi n
pi — 汽轮机的内功率；
n1 n2 100 %
n0
一次调频：电负荷改变引起电网频率变化时，电网中并列运 行的各台机组均自动地根据自身的静态特性线承担一定负荷 的变化以减少电网频率的改变。
2021/5/11
较小的δ表明机组静态调节偏差小，参加一次调频的能力 强，易于维持电网的频率在较小的范围内波动以保证有较好 的供电品质； δ小使调节系统动作的快速性增加，因而可以使甩负荷时 机组的动态超速降低，保证机组的安全，这对大功率机组极 为安全； δ过小，会引起调节系统的不稳定；在很小的转速变化扰 动下，机组负荷将发生很大变化，甚至引起机组强烈振荡。 2、δ对一次调频的影响
通过试验或计算得到各组成环节（转速感受机构、阀位控制 机构、配汽机构与调节对象）的静态特性曲线后，用作图的方 法求取调节系统的静态特性。
2021/5/11
第一象限为调节系统的静态特性曲线，反映了机组功率与 转速间的关系； 第二象限表示调速器的特性，纵横坐标分别为转速n和调速 器滑阀位移xn； 第三象限是执行机构的特性，表示调速器滑阀位移xn与调 节汽阀开度m的对应关系； 第四象限坐标为调节阀门开度m与功率P，当汽轮机的蒸汽 参数确定后，一定的蒸汽流量G就对应了一定的机组功率P， 所以第四象限表示了配汽机构与调节对象的特性。
第六章 汽轮机调节
汽轮机的调节、保护和供油系统 教学PPT课件
三、数字电液调节系统
DEH控制系统
• 控制任务：将热能转化为旋转机械能
• 控制目的：对发电机组转速的控制
高压主汽阀
过热段
高压调节阀
锅炉
再热段
HP
IP
中压调节阀 再热主汽阀
LP
凝汽器
发电机
双缸双排气中间再热机组简图
三、数字电液调节系统
三、数字电液调节系统
（一）基本调节原理
①采样讯号除转速为数字量外，其余均为模拟量，送入计算 机前需经A／D转换器变换成数字量，在计算机中进行数字处理和 运算，其输出数字量经D／A变换后送至电液转换器，将电讯号转 变成液压讯号，此液压讯号作用于油动机，控制主汽门及调节汽 阀的开度，使汽轮机的转速或功率发生变化。
范围（3000±30r/min）内，从而保证供电质量和机组安全。
一、汽轮机的调节系统
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。
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)
三、数字电液调节系统
DEH调节系统设置了四种运行方式：
相邻两种运行方式都可相互切换，且可做到无扰切换。
①二级手动 是最低级的运行方式。是DEH调节系统的最末级
硬件备用。 由常规的模拟部件组成，通过操作台上的阀位
增、减按钮，对阀门进行控制。
三、数字电液调节系统
②一级手动 是一种开环运行方式，作为操作员自动方式的备用。 通过操作盘上按键可以控制各阀门的开度，各键之间 有逻辑联锁条件，还具有超速保护控制器OPC、主汽门压 力控制器TPC、RUNBACK和脱扣等保护功能。
汽轮机调节系统ppt课件
• • •
（三）迟缓率
1．迟缓现象及迟缓率的定义 由于摩擦、间隙、滑阀盖度及油的粘滞力的影响，调节系统的静态 特性曲线不是一根，而是一条静态特性带，这种现象称为调节系统的 迟缓现象 。
•
通常用迟缓率来衡量迟缓程度，在同一功率下因迟缓
而出现的最大转速变动量与额定转速的比值百分数被定义为
迟缓率，即
n n n a b 100 % 100 % n n 0 0
•
•
• • •
1.转子飞升时间常数
2.中间容积时间常数
3．转速变动率 4.油动机时间常数 5.迟缓率
第四节
汽轮机液压调节系 统
一、转速感受机构
• 速感受机构是将速度信号转变为一次控制信号的元件。 种类：机械、液压和电子。
1、高速弹性调速器
高速弹性调速器特性曲线
2、径向钻孔脉冲泵
脉冲泵特性曲线
油泵出口处的压力 ：
• 机组单机运行时，迟缓会引起转速自发变化（即转速
摆动） • 机组并网运行时， 迟缓会引起功率自发发生变化（即 功率飘移）。
•
综上所述，由于液压调节系统只能根据转速 变化信号来自动调节功率，而无法接受蒸汽参数 变化信号来自动调节功率，因此，液压调节系统 不具备抵抗蒸汽参数变化等内部扰动信号的能力。
(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）。
差动活塞上的净油压作用力： 随动滑阀放大器的静态特性： Z
《汽轮机》课件三、调节系统特性
a
f2 允许的最低频率
b e g
Px
Pn
pi
用同步器控制机组的负荷（以径向泵调节系统为例）
当外界负荷不变，转 速不变，一次油压不 变，动作同步器的手 轮，压紧弹簧，压力 变换器活塞下移，二 次油压下降，错油门 活塞下移，油动机活 塞下移，调节阀开大， 功率增加
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不稳定过渡过程
4.动态特性的指标
1）稳定性 运行机组受到干扰后离开平衡位置，经调节系统 作用后，能过渡到新的平衡状态；或者在扰动撤 消后，能恢复到原来平衡位置，这样的系统就是 稳定系统。振荡次数不超过3~~5次。
2）动态超调量（动态偏差）
在过渡过程中，转速超过最后稳定值的最大 转速偏差量称为超调量
6%
p
n
330 30270 3180
3000
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机组超速 保护动作
转速
动态过程转速最大
超调量一般为1.5 n0
t
（3）对调节系统的稳定性的影响
速度变动率越小，机组的负荷变动越大，流量变化越大，汽轮 机的工况变动就越厉害，稳定性就越差。因此速度变动率不应 太小。 速度变动率的合格范围：(3-6)%
动态特性：在过渡过程中，各个环节和系统输入输出 之间的关系。（转速—时间）
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一、调节系统静态特性
1.定义：稳定状态下，汽轮机功率、转速之间的对应关系，称为调节系统的静态特性。
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。
f2 允许的最低频率
b e g
Px
Pn
pi
用同步器控制机组的负荷（以径向泵调节系统为例）
当外界负荷不变，转 速不变，一次油压不 变，动作同步器的手 轮，压紧弹簧，压力 变换器活塞下移，二 次油压下降，错油门 活塞下移，油动机活 塞下移，调节阀开大， 功率增加
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不稳定过渡过程
4.动态特性的指标
1）稳定性 运行机组受到干扰后离开平衡位置，经调节系统 作用后，能过渡到新的平衡状态；或者在扰动撤 消后，能恢复到原来平衡位置，这样的系统就是 稳定系统。振荡次数不超过3~~5次。
2）动态超调量（动态偏差）
在过渡过程中，转速超过最后稳定值的最大 转速偏差量称为超调量
6%
p
n
330 30270 3180
3000
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机组超速 保护动作
转速
动态过程转速最大
超调量一般为1.5 n0
t
（3）对调节系统的稳定性的影响
速度变动率越小，机组的负荷变动越大，流量变化越大，汽轮 机的工况变动就越厉害，稳定性就越差。因此速度变动率不应 太小。 速度变动率的合格范围：(3-6)%
动态特性：在过渡过程中，各个环节和系统输入输出 之间的关系。（转速—时间）
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一、调节系统静态特性
1.定义：稳定状态下，汽轮机功率、转速之间的对应关系，称为调节系统的静态特性。
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。
chap6-1汽轮机调节系统 汽轮机原理课件
对于带基本负荷的机组，不希望机组负荷有 较大的变动，即速度变动率要大一些
汽轮机在电网中总是并列运行
(三)迟缓率 因此，在考虑了机组所有负荷和各种阻力后， 调节系统的静态特性曲线将不是一根，而是 一个带状区域
迟缓率过大会引起调节系统晃动，并使调节过渡过程恶化。因此，希望迟缓率 ε越小越好
迟缓率对机组运行产生不良影响。 单机运行
Chap6 汽轮机调节系统 §6-1 汽轮机自动调节和保护的基本原理
一、自动调节的概念 1．自动调节的任务 2．直接调节和间接调节
弹性反馈调节系统原理图：
4．速度调节和功率调节 根据转速的变化来控制调节汽门的开度的，称为速度调节系统
在功频电液调节系统中，除测量速度信号外，还测取汽轮机的功率信号
并列运行
迟缓率的存在将会引起机组功率在较大范围内晃动
(四)特性曲线的平移——同步器
在平移特性曲线前(实线)，两台机组的总功率为 在平移特性曲线后(虚线)，两台机组的总功率为
这种平移调节系统静态特性曲线的装置称为同步器。同步器的作用在于：
1） 汽轮机在单机运行时，使用同步器可以确保机组在任何负荷下保持转速不变 2） 汽轮机在并列运行时，通过同步器可以进行负荷在各机组间的重新分配，此 时机组转速保持不变
(五)汽轮机运行对调节系统静态特性的要求 1．静态特性曲线的形状
静态特性曲线还应连续向功率增加的方向向下倾斜。不允许有水平段。除 此以外、要求静态持性曲线在零负荷、低负荷及满负荷处较陡
(1)并列容易 (2)低负荷时负荷变动较小
(3)满负荷时不会过载
2．同步器的调节范围 （1）同步器调节的最小范围 （2）静态特性曲线的下限线位置 下限线位置应符合下述要求 1）当电网频率较额定位低2.5％时，为使机组仍能维持空负荷远行，静态 特性曲线的下限位置应为cc 2)当新汽参数升高及真空提高时
汽轮机在电网中总是并列运行
(三)迟缓率 因此，在考虑了机组所有负荷和各种阻力后， 调节系统的静态特性曲线将不是一根，而是 一个带状区域
迟缓率过大会引起调节系统晃动，并使调节过渡过程恶化。因此，希望迟缓率 ε越小越好
迟缓率对机组运行产生不良影响。 单机运行
Chap6 汽轮机调节系统 §6-1 汽轮机自动调节和保护的基本原理
一、自动调节的概念 1．自动调节的任务 2．直接调节和间接调节
弹性反馈调节系统原理图：
4．速度调节和功率调节 根据转速的变化来控制调节汽门的开度的，称为速度调节系统
在功频电液调节系统中，除测量速度信号外，还测取汽轮机的功率信号
并列运行
迟缓率的存在将会引起机组功率在较大范围内晃动
(四)特性曲线的平移——同步器
在平移特性曲线前(实线)，两台机组的总功率为 在平移特性曲线后(虚线)，两台机组的总功率为
这种平移调节系统静态特性曲线的装置称为同步器。同步器的作用在于：
1） 汽轮机在单机运行时，使用同步器可以确保机组在任何负荷下保持转速不变 2） 汽轮机在并列运行时，通过同步器可以进行负荷在各机组间的重新分配，此 时机组转速保持不变
(五)汽轮机运行对调节系统静态特性的要求 1．静态特性曲线的形状
静态特性曲线还应连续向功率增加的方向向下倾斜。不允许有水平段。除 此以外、要求静态持性曲线在零负荷、低负荷及满负荷处较陡
(1)并列容易 (2)低负荷时负荷变动较小
(3)满负荷时不会过载
2．同步器的调节范围 （1）同步器调节的最小范围 （2）静态特性曲线的下限线位置 下限线位置应符合下述要求 1）当电网频率较额定位低2.5％时，为使机组仍能维持空负荷远行，静态 特性曲线的下限位置应为cc 2)当新汽参数升高及真空提高时
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
3.利用现代控制技术，采用预测控制， 根据历史和当时负荷波动趋势，预测 负荷变化，通过提前改变燃料量作好 负荷变化的准备，增强一次调频能力， 并使蒸汽参数波动控制在最小范围内， 提高机组运行的经济性和安全性。
6.1.3 汽轮机调节系统的基本组成
调节系统基本组成 ❖转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 ❖中间放大机构 中间功率放大 ❖油动机 执行机构 ❖配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正机构 ❖同步器 单机时改变机组转速和并网时改变机组功率 ❖启动装置 启动冲转、提升转速至同步器动作转速
Байду номын сангаас
电网有功负荷变化的基本特征
电网有功负荷随人们生活、工作 节律而变。基本特征是以24小时为 周期的大幅、慢变上迭加随机、小 幅、快变波动。
➢ 第一类变化
幅度小、周期短，具有随机性。 幅度小于5%，秒级。
➢ 第二类变化
幅度较大、周期较长，有一定可 预测性。大于5%，分级。
➢ 第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活 和气象等节律引起的。
频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
❖高压调门过开或过关
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
调节系统
其它保 保护系统 护信号
锅炉
主汽门 调节汽门
发电机 转速
汽轮机 功率
图6-1 汽轮机调节保护系统原理性框图
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
6.1.1供电品质与电网有功功率与频率的调整
供电品质
发电厂的任务是向用户提供品质优良的电能。 电能的品质是电压、频率和波形。
M st
M em
Mf
再热器
过热器 HP IP
M em M f
LP
GEN
M st
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
为什么叫调速系统？ 当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力 矩增大，导致转子的转速下降，反之，转子的 转速上升。
因此，汽轮机应根据转速偏差改变调节汽 门的开度，即改变进汽量和焓降，使蒸汽的驱 动力矩与电磁阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽 轮机调节系统有时称为调速系统。
同步发电机的特性
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。
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
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转子运动方程与汽轮机调速
J
d 2
dt 2
➢ 第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活 和气象等节律引起的。
汽轮机的调节系统课件(PPT153页)
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频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
汽轮机液压调节系统及静态特性
由额定转速位置做铅垂线与 ,交于E,F点，再通过EF线段中点做水平 线交AB\CrDr线交于点o\o，则线代表了在该同步器位置下汽轮机调速系 统的由空负荷至满负荷转速相对变化量,即速度变动率。
(3)模拟油压法 例如东方厂机组，操作静态试验伐，使油动机行程由空负荷（23mm） 变化到满负荷（127mm），其压增变化量对应的转速差与额定转速之比即 为速度变动率。
同步器的调整速范围示意图如下：
4、一次调频与二次调频 （1）一次调频 机组通过调节系统动作，按静态特性由一个稳定工况调整到新的平 稳工况称一次调频，见下图所示, 电网周波降低时机组负荷增加。
（2）二次调频 操作同步器，使静态曲线向上平移（例上图虚线位置）, 直至机 组转速回到预定的质量范围内为止，这种用同步器来调节供电频率的 方法称二次调频。 利用同步器平移静态曲线的作用，尚可实现电网的二次调额, 见 下图所示。 若让2号机带原来负荷，一次调频后的总功率变动量全由1号机承 担。则可操作1号机同步器, 使1号机静态特性线移至线位置，1号机 功率增加，使总功率大于总负荷，于是电网周波升高，当转速回到时， 2机则回到原来负荷，则1机承担了全部的负荷变化，实现了电网的二 次调频。
1 任务 1)在正常运行时，通过改变汽轮机的进汽量，使汽轮机 的功率输出满足外界负荷的要求，且使调节后的转速稳 定在规定的范围内。 2)在危急事故工况快速关闭调节汽门或主汽门，使机器 维持空转或快速停机。 2 基本组成部分 1)转速敏感机构 2)中间放大机构 3)执行机构 4)配汽机构 5)同步器
3 转速控制原理框图
考虑迟缓率之后四象限图如下图。
由上可见，由于各环节的存在迟缓，使系统的迟缓率增大。