汽轮机本体检修课件(第五讲)

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1、汽轮机的调速系统一、汽轮机调节的基本任务凝汽式汽轮发电机组生产的电能有数量和质量两方面的要求。由于电能不易大量储存，而用户的耗电量(或称负荷)又随时在改变，因此，机组输出的功率就必须随用户耗电量的改变而相应改变，以保证供电的数量。供电的质量指标电压频率电压除与机组的转速有关外，还可以通过对励磁机的调整来调节发电频率则主要取决于汽轮机的转速对于一对磁极的发电机，其发电频率f为f=n/60(HZ)此式表明交流电频率f与机组转速n成正比变化。在额定转速n0=3000r／min下运行时，供电频率f=50Hz。供电频率过高或过低不仅影响用户的生产，

2、而且也影响电厂本身生产的安全性和经济性。目前我国供电频率要求为50±0．5Hz。对于额定转速n。=3000r／min的机组，转速的允许变化范围是3000±30r／min，显然运行时机组转速不允许有过大的变化，因此在汽轮机上均设有自动调节系统。调速系统的任务当外界负荷变化时，能及时地调节机组的功率，以满足用户负荷变化的需要；同时保证机组的工作转速在正常允许范围之内，从而使供电频率维持在额定值左右。满足供电数量保证供电质量机组在运行中，其转子在旋转时受到两个力矩的作用蒸汽力矩电磁力矩蒸汽力矩MT是蒸汽在汽轮机转子上产生的，它的大小主要与蒸汽流

3、量有关(蒸汽参数为定值)，而方向与转子旋转方向相同电磁力矩ML是发电机转子在磁场中旋转时受到的阻力矩，其大小与发电机输出功率多少有关，而方向与转子旋转方向相反。若将机组的转子当作刚体，则转子的运动方程为MT—ML=Idω/dtI—机组转子的转动惯量；dω/dt—转子的角加速度当功率平衡时MT—ML=0，I≠0，则dω/dt=0，因ω=常数，所以n=30ω/π=常数，此时机组作等速圆周运动，转速是稳定的，称为稳定工况，又称平衡状态。当ML突然增加MT保持不变，则MT-ML＜0，即dω/dt＜0，n将降低，电频率随之降低。当ML突然减小MT保

4、持不变，则MT-ML＞0，即dω/dt＞0，n将升高，电频率随之增加。汽轮机调节系统设计的基本原理它感受功率不平衡而引起的转速的变化，通过传动装置，来控制进汽阀的开度，改变汽轮机的进汽量，重新建立平衡，恢复稳定工况，并使转速保持在规定范围内，以稳定电网频率。这种根据机组转速进行调节的系统又称调速系统调速系统应满足的要求当蒸汽参数和电网频率在允许范围内变化时，调速系统应能保证机组从空负荷至满负荷范围内稳定运行，并保证发电机能顺利地并网和解列。当负荷变化时，调速系统应能保证机组从某一稳定工况安全地过渡到另一稳定工况，而不会发生长期的和较大的负

5、荷摆动。为了保证机组稳定运行，各种原因引起的负荷摆动均应在允许范围之内。当机组突然甩负荷时，调速系统应保证转速最大升高值小于超速保护装置动作转速二、汽轮机调节系统的类型(一)机械液压式调速系统1784年，瓦特应用离心式直接作用调速器（如图所示）控制蒸汽机。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，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。在这种情况下，调节的任务就在于：随着机组角速度的变化，来增加或减少蒸汽流量，以此来保持能量平衡。1、直接调节系统直接调节系统的控制方框图见图：汽轮机的负荷都是通

6、过转速（电网频率）的变化来调节的；调速器滑环位置与汽轮机的阀门位置是一个固定的对应关系；也就是说一定的汽轮机转速与汽轮机的功率是一一对应的；因此就产生了一定的不均匀度。这表现为虽然采用了调速器，但只能维持转速在一定的范围内，而不能保证转速的恒定。1一调速器；2一滑环；3一错油门滑阀;4一油动机活塞；5一调节阀;6一汽轮机;7一发电机；8一传动齿轮；9一同步器；I一转速感受机构；Ⅱ一传动放大机构；Ⅲ一执行机构(a)间接调节系统简图(b)间接调节原理方框图2、间接调节系统调节系统的动作过程当外界负荷减少时：机组转速升高，调速器重锤的离心力增加

7、，克服弹簧作用力使滑环上移，杠杆ABC暂时以C点为支点，顺时针旋转，使错油门活塞随之上移，油动机活塞上部接通压力油而下部通排油，油动机活塞在上下油压差作用下下移，关小调节阀。在油动机活塞下移的同时，杠杆ABC暂时以A点为支点，顺时针旋转使B点下移，带动错油门活塞下移，当错油门活塞回复至中间位置时，堵塞油动机的上下油口，油动机活塞停止移动，在新的功率下调节系统处于新的平衡状态。当外界负荷增加时：机组转速下降，调节系统的动作与上述相反。在该系统中，由于滑阀动作，使油动机活塞产生位移，而油动机活塞的运动又反过来带动滑阀使其复位，这种作用称为反馈

8、。完成反馈作用的装置(如杠杆)叫反馈机构。如图中，调速器滑环的作用和油动机活塞的作用是使滑阀的移动方向相反，所以是负反馈。显然，反馈是调节系统的一个重要组成部分，采用负反馈能使调节系统很快地稳