汽轮机课件－调速系统的静态特性

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1、调速系统特性一、 静态特性、特性曲线1、定义：调速系统作用时，汽轮机在各个不同的稳定工况下，转速与负荷之间的对应关系，用曲线表示称静态特性曲线。回顾四方图：第二象限表示转速感受机构特性，为转速n与滑环位移的关系，n增大，增大。第三象限表示传动放大机构特性，为滑环位移与油动机活塞行程之间的关系，增大，减小。第四象限表示配汽机构特性，为油动机活塞行程与功率P的关系，减小，P减小。二、速度变动率1、定义：在不考虑同步器作用的前提下，当外界负荷发生变化，即使调速系统动作，稳定工况下的转速要发生微小变化。功率P↑则转速

2、n↓。速度变动率定义电网中机组分类：带尖峰负荷机组：承担电网负荷的波动，积极参与一次调频，启停及负荷适应性好。特点：设计工况效率不一定高，但效率曲线较平坦，负荷变动时转速变化不大。速度变化率取小一点，一般为3～4％。带基本负荷机组：稳定电网负荷频率。特点：功率大，在设计工况下效率高，在电网频率波动时，负荷变化不大，速度变动率应该大些，一般为4～6％。2、对运行的影响（1）决定了并列运行机组间的负荷分配两台并列运行的汽轮发电机组I、II额定转速运行时，二台机组转速n0，对应功率为P1,P2。总功率P＝P1＋P2

3、。当外界负荷增加ΔP，调速系统动作以满足负荷变化，引起电网频率下降，汽轮机转速降低Δn。Ⅰ机组功率增加ΔP1，Ⅱ机组功率增加ΔP2调速系统自行动作，通过转速的微小变化来改变机组负荷，以适应外界需要，从而维持电网频率尽可能稳定的能力称一次调频。并行机组负荷自动变化的特点:图中：△abc与△ABC相似同理特点：每台机组承担的功率变化与机组额定功率成正比；每台机组承担的功率变化与机组速度变动率δ成反比；这些特点适用于并列运行电网中的所有机组。（2）δ决定了甩负荷时的动态超速；（3）δ决定了机组运行时工况的稳定性；δ

4、不能太小，否则转速波动会产生很大的负荷波动，使动态特性稳定性下降，一般δ≥3％（下限）。δ也不能太大，否则使机组参与电网一次调频能力下降，另一方面使调节系统甩负荷后的稳定转速过高，有可能使甩负荷后最高飞升转速超过危急保安器的动作转速，不利于机组安全和甩负荷后重新并网带负荷，δ≤6％（上限）。局部速度变动率转速感受及中间放大传递特性存在着非线性，特别是配汽机构，调节汽门的开度与流量有严重的非线性，所以静态特性曲线各处的速度变动率不相同。∴局部速度变动率静态特性曲线的形状：空负荷附近，要求速度变化率大些。满负荷附

5、近，速度变动率大些。总的分布是速度变动率两端大，中间小且无拐点平滑变化。三、迟缓率1、产生原因分为摩擦、间隙、滑阀重叠度三方面1) 摩擦：零件采用铰接或滑动联接，运动时存在摩擦力。以离心式调速器为例，转速变化时，重锤产生的离心力变化首先要克服滑环移动的静摩擦力，只有克服摩擦后，滑环的位置才随转速的变化而变化。2)间隙凡是有铰接的地方，为了自由转动，都有间隙存在，只有杠杆的转动量大于间隙时，才能带动滑阀。3）滑阀重叠度：为了保证断流式滑阀的断流，滑阀的凸肩高度大于油口的高度。只有滑阀移动的距离超过重叠度后，油动

6、机才开始动作。2、迟缓率定义：在同一功率下，转速偏差Δn＝n1－n2与额定转速n0之比3、ε对运行的影响：迟缓现象的存在，使静态特性曲线中转速与功率无一一对应关系。单机供电时，负荷由外界负载决定，假定P不变，转速会发生波动，即频率发生波动而无法控制。并列运行时，转速由电网频率决定，功率发生波动ΔP，无法控制。结论：运行上，ε越小越好，但要求过高给结构和工艺带来困难，制造成本提高。由于机械液压调节系统的机械传动和液压放大环节多，ε较大，一般ε<0.3～0.6%，电液调节系统ε<0.2％。ii）ε与δ关系功率晃动

7、的幅度由于迟缓现象存在而造成的负荷波动与ε成正比，与δ成反比；为满足一定的ΔP，δ越小，ε也越小，由于ε难以避免，δ不能太小。额定负荷4、迟缓现象在四方图上的表示（i）如无迟缓现象，n－z－m－P有对应关系；（ii）开始汽轮发电机组稳定在1点运行，转速为n1，z1，m1，P1；（iii）如外界负荷降低，转速升高，由于迟缓存在转速刚上升时，z＝0，m，P不变。当转速达到n2时，离心力克服迟缓后，滑块位移z随n的升高而升高，此时m2P2不变。第二象限内，静态特性线为两根，在这范围内，转速的变化不引起z变化

8、，称调速器的不灵敏区；（iv）由于传动放大机构的迟缓，当转速升到n3，滑块的位移z3克服了摩擦间隙及滑阀的重叠度，随着z的增大，油动机开始关小，Δm↓。第三象限区，同样存在传动放大机构的不灵敏区；（v）当转速从3点上升，z↑，Δm↓，由于配汽机构的迟缓，阀门开度不变，P不变。当转速升到n4，克服配汽机构的迟缓后，汽门的开度随着油动机的关小而减小。第四象限区存在配汽机构的不灵敏区。（vi）综上所述，当