课时单元_电厂热力设备及运行_第12章_汽轮机的调节与保护

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1、华北电力大学环境科学与工程学院电厂热力设备及运行任课教师：杨官平二○一一年一月封面汽轮机调节原理调节系统的特性汽轮机的保护装置汽轮机的供油系统第十二章汽轮机的调节与保护第一节汽轮机调节原理电网对汽轮发电机组的要求汽轮机调节系统的任务汽轮机转速调节原理汽轮机转速调节方式调节系统的工作原理一、电网对汽轮发电机组的要求使汽轮发电机组的发电量随时满足电用户的需要。保证供电的质量。电压：调整励磁机的电流。频率：调整汽轮机转速。我国电力系统供电频率标准：电网系统容量大于3000MW时，电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz(转速波动±12r

2、/min)。系统容量小于3000MW时，偏差值可以放宽到±0.5Hz(转速波动±30r/min)电力系统非正常状态下，供电频率允许偏差不超过±1.0Hz(转速波动±60r/min)。二、汽轮机调节系统的任务当外界负荷不变时，维持机组转速恒定。当外界负荷改变时，改变进汽量或蒸汽参数，使汽轮机转速不超过允许值。在机组启、停过程中，控制机组的功率与转速按要求变化。三、汽轮机转速调节原理1.转子运动方程图12-1汽轮发电机转子运动方程2.驱动力矩Md转速n增加，圆周速度u增加，圆周力Fu减小，驱动力矩Md减小。蒸汽流量Q增加，圆周力Fu增

3、加，驱动力矩Md增加。蒸汽焓降Ht增加，驱动力矩Md增加。3.电磁阻力矩Mem和摩擦力矩Mf电磁阻力矩Mem外界负荷增加，Mem增大。转速增加，Mem增大。摩擦力矩Mf转速增加，Mf增大。摩擦力矩Mf相对很小，可忽略。4.自平衡能力定义：汽轮发电机组依靠自身力矩与转速之间的变化特性可以自发地从一个稳定工况调整到另一稳定工况,这种调节能力被称为汽轮发电机组的自平衡能力。图12-2汽轮发电机转子自平衡特性示意图力矩转速Md1Mem2Mem1naanbb4.自平衡能力自平衡能力相当薄弱，当外界负载变化时，要通过相当大的转速变动才能达到新

4、的平衡。一般，负荷变化10％，转速将变化20～30%。转速的巨大变化，不仅不能满足供电品质的要求，而且也将威胁机组自身的安全。为了保证负荷变化时，减小转速波动，必须配调节系统。在负荷变化时，改变汽轮机进汽量或进汽参数，从而改变驱动力矩，从而保证供电质量。5.转速调节当外界负荷不变时，Md=Mem，转速n不变。当外界负荷减小时，Mem减小，Md也需减小，否则转速n升高。蒸汽流量Q减小，驱动力矩Md减小。蒸汽参数降低，蒸汽焓降Ht减小，驱动力矩Md减小。当外界负荷增大时，Mem增大，Md也需增大，否则转速n降低。蒸汽流量Q增大，驱动力

5、矩Md增大。蒸汽参数提高，蒸汽焓降Ht增大，驱动力矩Md增大。5.转速调节图12-3汽轮发电机转子转速调节示意图力矩转速Md1Mem2Mem1naanbbMd2cnc定义：调节系统感受转速变化,通过改变进汽量可以使机组发电功率与外界负荷适应,维持电网频率基本不变。四、汽轮机转速调节方式1.喷嘴调节图12-4喷嘴调节示意图1-主汽阀；2-调节阀定义：在汽轮机进汽参数不变的条件下，通过改变进汽调节汽门的开度控制汽轮机的进汽量，完成转速调节任务。汽轮机的第一级喷嘴叶栅分成若干段，每段对应一个调节汽阀，控制各段喷嘴叶栅的进汽量。汽轮机的第

6、一级喷嘴叶栅称为“调节级”。2.节流调节图12-5节流调节示意图定义：由调节汽门改变开度或几个调节汽门同时改变其开度来控制进汽量，完成转速调节任务。改变进汽量，也改变蒸汽的理论焓。GP0,t0主汽门调节汽门汽轮机3.滑压调节图12-6滑压调节示意图定义：通过改变锅炉的出口蒸汽压力（一般温度不变）来调节汽轮机的进汽量（当然蒸汽的理想焓降也相应变化）来控制汽轮机的功率与外负荷相适应，从而完成转速调节任务。五、调节系统的工作原理1.直接调节图12-7直接调节原理图1.直接调节图12-8直接调节系统示意图和方框图o转速感受机构传递放大机构

7、配汽机构调节汽门汽轮机调速器Qn1.直接调节工作过程：当转速升高时，重锤在离心力的作用下向外张开，使滑环向上移动。滑环上移通过刚性的杠杆关小调节汽阀，使转速下降。当转速降低时，动作过程相反。缺点：只靠杠杆将滑环移动量传递的力量很小，调速器能力有限。适用范围：只能用于小型汽轮机。调速器带动的是油动机滑阀，而由压力油来驱动阀门。当转速升高时，滑环向上移动,通过刚性的杠杆带动油动机滑阀向上移动,上油口打开，压力油进入油动机上部，同时下油口打开，油动机下部的油排回油，油动机活塞向下移动，关小调节汽阀，使转速下降。同时反过来，油动机活塞向下

8、移动带动滑阀向下移动，当油动机滑阀回到原来的中间位置时，上油口和下油口关闭，油动机恢复到静止状态。当转速降低时,动作过程相反。2.间接调节压力油回油bac图12-9间接调节原理图2.间接调节图12-10间接调节系统方框图汽轮机调节汽门调速器油动机+