電廠汽輪機(jī)原理及系統(tǒng)ch6汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)ppt課件

1、Ch6 汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)本章內(nèi)容提要v汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成v汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性v汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v中間再熱機(jī)組的調(diào)節(jié)v汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)及主要裝置v數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)簡(jiǎn)介6.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成v供電品質(zhì)的主要標(biāo)準(zhǔn)電壓、頻率v同步發(fā)電機(jī)的特性 v端電壓決定于無(wú)功功率，頻率決定于有功功率v電壓與頻率調(diào)節(jié)v無(wú)功功率決定于勵(lì)磁，有功功率決定于原動(dòng)機(jī)的功率。故發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)歸勵(lì)磁系統(tǒng)，頻率調(diào)節(jié)歸汽輪機(jī)的功率控制系統(tǒng)。6.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成HPIPLPGEN過(guò)熱器再熱器stMemfMM22stemfdJMMMdt主動(dòng)力矩：蒸汽驅(qū)動(dòng)力矩阻力矩：電磁阻力矩機(jī)械摩擦阻力矩當(dāng)

2、外界電負(fù)荷增大時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁阻力矩增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降；反之，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速上升。因而，汽輪機(jī)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差改變調(diào)節(jié)汽門的開(kāi)度，即改變進(jìn)汽量和焓降，使蒸汽的驅(qū)動(dòng)力矩與電磁阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有時(shí)稱為調(diào)速系統(tǒng)。機(jī)組力矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系機(jī)組力矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系6.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成v轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程與汽輪機(jī)調(diào)速 v機(jī)組的自調(diào)節(jié)特性v外界負(fù)荷改變時(shí)，可自動(dòng)穩(wěn)定到一個(gè)新工況v有差調(diào)節(jié)v調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，若nA和nB有差值v調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本工作原理及組成v直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)、間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)v閉環(huán)的汽輪機(jī)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成v轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)v傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)v執(zhí)行機(jī)構(gòu)v調(diào)節(jié)對(duì)象6.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成轉(zhuǎn)速感受

3、機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮慰刂菩盘?hào)中間放大機(jī)構(gòu) 中間功率放大油動(dòng)機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)配汽機(jī)構(gòu) 油動(dòng)機(jī)行程與蒸汽流量非線性校正機(jī)構(gòu)同步器 單機(jī)時(shí)改變機(jī)組轉(zhuǎn)速和并網(wǎng)時(shí)改變機(jī)組功率啟動(dòng)裝置 啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)、提升轉(zhuǎn)速至同步器動(dòng)作轉(zhuǎn)速6.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)與組成v調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類v機(jī)械液壓調(diào)節(jié) v 系統(tǒng)由純機(jī)械(如杠桿、曲柄、凸輪等)、液壓(錯(cuò)油門、油缸等)部件組成。系統(tǒng)復(fù)雜，控制精度低，維修困難，可靠性較差。v模擬電液調(diào)節(jié) v轉(zhuǎn)速感受器將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號(hào)，中間放大及配汽特性的非線性校正采用模擬電路，控制信號(hào)與油動(dòng)機(jī)行程反饋信號(hào)差動(dòng)后經(jīng)功率伺服放大輸入到電液轉(zhuǎn)換器(或稱電液伺服閥)，控制油動(dòng)機(jī)的行程。系統(tǒng)得到簡(jiǎn)

4、化，控制精度得到提高，但模擬電路存在溫漂、時(shí)漂，復(fù)雜非線性校正和控制算法難以實(shí)現(xiàn)。v數(shù)字電液調(diào)節(jié) v轉(zhuǎn)速感受器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖，經(jīng)計(jì)算機(jī)脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后轉(zhuǎn)速為數(shù)字式轉(zhuǎn)速信號(hào)，功率等信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。中間放大及配汽非線性校正幾各種復(fù)雜控制算法由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)簡(jiǎn)單，控制精度高，可靠性強(qiáng)，維修方便，自動(dòng)控制水平很高。旋轉(zhuǎn)阻尼液壓調(diào)速系統(tǒng)6.2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性v6.2.1 靜態(tài)特性v6.2.2 動(dòng)態(tài)特性6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性的四方圖汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性的四方圖v完整描述調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速感受特性、中間放大特性、完整描述調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速感受特性、中間放大特

5、性、配汽特性和功率配汽特性和功率轉(zhuǎn)速靜態(tài)特性的四象限圖。四轉(zhuǎn)速靜態(tài)特性的四象限圖。四方圖對(duì)機(jī)械液壓、模擬電液、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)方圖對(duì)機(jī)械液壓、模擬電液、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)均適用，但表述方式有所不同。均適用，但表述方式有所不同。vII象限象限 轉(zhuǎn)速感受特性轉(zhuǎn)速感受特性轉(zhuǎn)速與一次控制信號(hào)關(guān)系轉(zhuǎn)速與一次控制信號(hào)關(guān)系vIII象限象限 中間放大特性中間放大特性一次控制信號(hào)與油動(dòng)機(jī)一次控制信號(hào)與油動(dòng)機(jī)v 行程關(guān)系行程關(guān)系vIV象限象限 配汽特性配汽特性油動(dòng)機(jī)行程與機(jī)組功率關(guān)系油動(dòng)機(jī)行程與機(jī)組功率關(guān)系vI象限象限 調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系v速度變動(dòng)率速度變動(dòng)率 v速度變動(dòng)率

6、，又稱速度不等率，用來(lái)描述四方圖速度變動(dòng)率，又稱速度不等率，用來(lái)描述四方圖中中I象限曲線的斜率。汽輪機(jī)空負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的象限曲線的斜率。汽輪機(jī)空負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速與額定負(fù)荷下所對(duì)應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速差，與最大轉(zhuǎn)速與額定負(fù)荷下所對(duì)應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速差，與額定轉(zhuǎn)速的比，稱為速度變動(dòng)率。額定轉(zhuǎn)速的比，稱為速度變動(dòng)率。maxmin0100%nnnZmnN6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v頻率的一次調(diào)整v由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制或調(diào)節(jié)器感受電網(wǎng)頻率(周波)變化，改變有功功率輸出，維持同步區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷平衡。v特點(diǎn)機(jī)組調(diào)節(jié)，有差調(diào)節(jié)，機(jī)組功率改變量正比于頻率偏差v頻率的二次調(diào)整 v電網(wǎng)根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)頻率偏差和網(wǎng)際交換功率偏差

7、，通過(guò)平移機(jī)組調(diào)節(jié)靜態(tài)特性線改變組的功率輸出v特點(diǎn)電網(wǎng)調(diào)節(jié)，消除頻率偏差，維持電網(wǎng)頻率在額定值附近0f一次調(diào)頻二次調(diào)頻1fPS1PS功頻率率6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v速度變動(dòng)率描述了單位轉(zhuǎn)速變化所引起的汽輪機(jī)出力的增減。機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，各機(jī)組感受的電網(wǎng)頻率變化是相同的，但因調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動(dòng)率的不同，所產(chǎn)生的功率相對(duì)改變是不同的。利用靜態(tài)特性線斜率與速度變動(dòng)率的關(guān)系求得v很明顯，在電網(wǎng)頻率變化相同情況下，速度變動(dòng)率大的機(jī)組功率相對(duì)變化就小。反之，速度變動(dòng)率小的機(jī)組功率相對(duì)變化就大。v因而，增強(qiáng)機(jī)組一次調(diào)頻能力，速度變動(dòng)率應(yīng)取得小些。反之，對(duì)帶基本負(fù)荷機(jī)組，速度變動(dòng)率應(yīng)取大些。一般速度

8、變動(dòng)率為5%。過(guò)小的速度變動(dòng)率不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率稍有變化就會(huì)使汽輪機(jī)產(chǎn)生較大的功率改變。故一般速度變動(dòng)率不小于3.0%。v對(duì)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，速度變化率不宜過(guò)大，因?yàn)樵跈C(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，過(guò)大的速度變化率使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)速度減慢，有可能引起超速。此外，甩負(fù)荷后穩(wěn)定轉(zhuǎn)速過(guò)高，也不利于機(jī)組的安全，故一般不大于6%。001PnPn6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v局部速度變動(dòng)率 v實(shí)際的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因轉(zhuǎn)速感受和中間放大及配汽機(jī)構(gòu)均存在非線性，這樣，在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，速度變動(dòng)率并不是常數(shù)。另一方面，從實(shí)際運(yùn)行方面，也不希望速度變動(dòng)率均勻分布。按速度變動(dòng)率的定義推廣得局部速度變動(dòng)v速度變動(dòng)率的

9、分布 v低負(fù)荷(010%)處 機(jī)組并網(wǎng)帶初負(fù)荷時(shí)，為避免負(fù)荷過(guò)大變化引起的熱沖擊，希望低負(fù)荷處速度變動(dòng)率大些。這樣，并網(wǎng)帶初負(fù)荷時(shí)，即使電網(wǎng)頻率有較大波動(dòng)，也不會(huì)引起負(fù)荷大的波動(dòng)。v滿負(fù)荷(90100%)處 由于機(jī)組的過(guò)負(fù)荷能力是有限的，一般不希望機(jī)組過(guò)大超負(fù)荷，故在此區(qū)域內(nèi)速度變動(dòng)率可取得大些，但不超過(guò)整體速率變動(dòng)率的3倍。v速度變動(dòng)率的合理分布 兩端大、中間小且連續(xù)平滑變化。 00100%PdndP n 6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v遲緩率滯緩率） v由于動(dòng)、靜部件間存在摩擦，傳動(dòng)機(jī)械間存在曠動(dòng)間隙，滑閥凸肩與油口間存在蓋度。這些非線性因素的存在，使得調(diào)節(jié)系統(tǒng)上、下行程特性線不重合

10、，將此現(xiàn)象稱為滯緩。v定義：調(diào)節(jié)系統(tǒng)上、下行程(即增、減負(fù)荷)特性線上，相同功率處轉(zhuǎn)速偏差與額定轉(zhuǎn)速的比，稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯緩率。即v滯緩率對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)和運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。滯緩是響應(yīng)的死區(qū)，單機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速漂移，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生負(fù)荷波動(dòng)，波動(dòng)的大小不僅與滯緩率有關(guān)，而且反比于速度變動(dòng)率。v對(duì)機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求滯緩率小于0.6%；對(duì)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求滯緩率小于0.2%。但不能完全沒(méi)有滯緩，在數(shù)字電液控制系統(tǒng)中，設(shè)置一定大小的死區(qū)，避免控制系統(tǒng)過(guò)度頻繁動(dòng)作造成部件磨損。120100%nnn0PP6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v同步器與靜態(tài)特性線平移v同步器的作用 靜態(tài)特性線表明，機(jī)

11、組不同功率下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是不等的。一次調(diào)頻在滿足外界負(fù)荷要求時(shí)，并不能滿足頻率要求。v在單機(jī)運(yùn)行時(shí)既滿足負(fù)荷需求，又能使頻率達(dá)到額定值，必須平移特性線。v機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電網(wǎng)的頻率，在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，要改變機(jī)組出力，必須移動(dòng)靜態(tài)特性線。二次調(diào)頻v同步器為用于平移靜態(tài)特性線的裝置，單機(jī)運(yùn)行時(shí)改變轉(zhuǎn)速，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)改變功率。v同步器的調(diào)節(jié)范圍v上極限 機(jī)組達(dá)到電網(wǎng)同步轉(zhuǎn)速后，由同步器操作由空負(fù)荷帶至滿負(fù)荷，靜態(tài)特性線向上移動(dòng)的范圍至少為d；如果考慮機(jī)組低參數(shù)時(shí)仍能達(dá)到額定出力，即油動(dòng)機(jī)及調(diào)門過(guò)開(kāi)，向上的范圍則地求更大；電網(wǎng)高周波運(yùn)行時(shí)，同步器向上操作的范圍加大。因而，對(duì)速度變動(dòng)率為5%的

12、調(diào)節(jié)系統(tǒng)，上極限一般為7。v下極限 機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中在達(dá)到同步器動(dòng)作轉(zhuǎn)速后，由操作同步器使機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。為便于并網(wǎng)操作，應(yīng)留有足夠的轉(zhuǎn)速空間。此外，考慮機(jī)組高參數(shù)、電網(wǎng)低周波工況，要求同步器能并網(wǎng)操作，故對(duì)速度變動(dòng)率為5的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，下極限一般為5。6.2.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性v同步器工作范圍與速度變動(dòng)率的關(guān)系 v由前已知，同步器的工作范圍與速度變動(dòng)率緊密相關(guān)，上極限不得小于速度變動(dòng)率，否則機(jī)組就不能發(fā)出額定功率。下極限不能過(guò)小，否則無(wú)法并網(wǎng)操作。nNmz6.2.2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性v動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的差別 v運(yùn)動(dòng)部件具有慣性，油流流動(dòng)存在阻力，中間容積存在質(zhì)量吞吐，并且還存

13、在滯緩。這些因素的存在，在輸入擾動(dòng)作用后，系統(tǒng)并不是快速地按比例動(dòng)作，而是克服慣性遲后于輸入動(dòng)作，輸出與靜態(tài)特性發(fā)生偏離。v在調(diào)節(jié)過(guò)渡過(guò)程中，在靜態(tài)平衡點(diǎn)附近因慣性出現(xiàn)過(guò)調(diào)和產(chǎn)生振蕩，有時(shí)經(jīng)多次振蕩逐漸衰減到平衡點(diǎn)，有的可能產(chǎn)生持續(xù)振蕩。v對(duì)實(shí)際系統(tǒng)，響應(yīng)快往往會(huì)出現(xiàn)大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的振蕩；不出現(xiàn)振蕩往往響應(yīng)很慢。通過(guò)合理的控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，既要響應(yīng)快，又要超調(diào)小、振蕩次數(shù)少。6.2.2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性v動(dòng)態(tài)特性描述v穩(wěn)定性 系統(tǒng)受擾動(dòng)后對(duì)很快穩(wěn)定到新的平衡工作點(diǎn)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)求零、極點(diǎn)計(jì)算判別系統(tǒng)是否穩(wěn)定。v動(dòng)態(tài)超調(diào)量 在調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)最大超調(diào)量與穩(wěn)定值的

14、差，與穩(wěn)定值的比。v靜態(tài)偏差值 甩負(fù)荷后的穩(wěn)定值與額定轉(zhuǎn)速的差。機(jī)組甩不同負(fù)荷時(shí)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是不同的。v過(guò)渡過(guò)程調(diào)整時(shí)間 從響應(yīng)擾動(dòng)到基本達(dá)到穩(wěn)定值所經(jīng)歷的時(shí)間為過(guò)渡過(guò)程調(diào)整時(shí)間。一般要求過(guò)渡過(guò)程時(shí)間盡可能短。v影響甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的因素v轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)方程v在機(jī)組甩負(fù)荷階躍擾動(dòng)下，轉(zhuǎn)速快速飛升，調(diào)節(jié)系統(tǒng)感受轉(zhuǎn)速變化關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門，切斷汽輪機(jī)的蒸汽供給，蒸汽驅(qū)動(dòng)力矩減小，轉(zhuǎn)子飛升速率下降，在調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，然后轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降。最高飛升轉(zhuǎn)速由下式估算：2電磁蒸 汽2機(jī)械 損失dJMMMdt01max122vannTTTTmax*100%max0max0*100%nnn其中，6.2.

15、2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性v影響甩負(fù)荷最高飛升轉(zhuǎn)速的本體因素v轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Ta 轉(zhuǎn)子慣性越大，轉(zhuǎn)速飛升所需的驅(qū)動(dòng)力矩就越大，甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升就越低。大機(jī)組的轉(zhuǎn)子慣性小于小型機(jī)組，因而，在甩相同百分率負(fù)荷時(shí)，大機(jī)組的飛升轉(zhuǎn)速高于小型機(jī)組。v蒸汽中間容積 蒸汽中間容積越大，貯存的蒸汽就越多，甩負(fù)荷后剩余蒸汽力矩就越大，轉(zhuǎn)速飛升就越高。大機(jī)組蒸汽導(dǎo)管的存在，中間容積大于小型機(jī)組，特別是中間再熱器，因而，為抑制甩負(fù)荷工況下轉(zhuǎn)速過(guò)度飛升，油動(dòng)機(jī)的關(guān)閉速度的要求就越高。6.2.2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性v影響甩負(fù)荷最高飛升轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)因素v速度變動(dòng)率 速率變動(dòng)率越大，甩負(fù)荷后穩(wěn)定轉(zhuǎn)速就越高，在超調(diào)量

16、相同時(shí)，最高飛升轉(zhuǎn)速就越大。另一方面，大的速度變動(dòng)率可減小動(dòng)態(tài)超調(diào)量和過(guò)渡過(guò)程的振蕩次數(shù)，縮短過(guò)渡過(guò)程調(diào)整時(shí)間。v油動(dòng)機(jī)的時(shí)間常數(shù)Tm 油動(dòng)機(jī)的時(shí)間常數(shù)越大，則關(guān)閉時(shí)間就越長(zhǎng)，甩負(fù)荷后進(jìn)入汽輪機(jī)的剩余蒸汽量就越多，飛升轉(zhuǎn)速就越高。因而，對(duì)大型機(jī)組，一般要求甩負(fù)荷工況下油動(dòng)機(jī)全行程關(guān)閉時(shí)間小于0.2s。v遲緩率 遲緩率越大，甩負(fù)荷后調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)滯就越大，油動(dòng)機(jī)關(guān)閉滯后，引起汽輪機(jī)剩余蒸汽量增多，轉(zhuǎn)速飛升加大。因而，盡可能減小遲緩率。6.3 汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v靜態(tài)特性四方圖 v轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)速變換為一次油壓，杠桿碟閥、繼動(dòng)器、錯(cuò)油門油動(dòng)機(jī)為中間放大環(huán)節(jié)，將一次油壓轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛣?dòng)機(jī)行程。要改變調(diào)

17、節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性只能改變轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)和中間放大機(jī)構(gòu)特性。v轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)特性 v將速度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮慰刂菩盘?hào)的元件，有機(jī)械、液壓、電子式三種。v典型設(shè)備：高速?gòu)椥哉{(diào)速器、徑向鉆孔脈沖泵、旋轉(zhuǎn)阻尼器。v旋轉(zhuǎn)阻尼器：一次油壓正比于轉(zhuǎn)速的平方(p1=kn2)，在汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速附近，級(jí)數(shù)展開(kāi)后成線性關(guān)系。旋轉(zhuǎn)阻尼管長(zhǎng)度不同，比例系數(shù)而變，從而改變轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)特性。但改變量不是很大，在發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)很難改變轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)特性。6.3 汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v中間放大機(jī)構(gòu)特性 v 對(duì)不同的轉(zhuǎn)速感受機(jī)構(gòu)配套不同的中間放大器。主要有壓力控制式和流量控制式兩種。v對(duì)于旋轉(zhuǎn)阻尼轉(zhuǎn)速感受器：配套的是波形筒碟閥放大器。決定一次油

18、壓與油動(dòng)機(jī)行程靜態(tài)特性的因素有杠桿碟閥放大器、繼動(dòng)器靜態(tài)反饋彈簧的放大特性。v杠桿碟閥放大器 v改變碟閥直徑，可以改變一、二次油壓的比例關(guān)系。當(dāng)增大碟閥直徑時(shí)，在相同一次油壓改變量下，二次油壓改變量增大，即放大倍數(shù)增大，從而使油動(dòng)機(jī)滿行程對(duì)應(yīng)的一次油壓改變量減小，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動(dòng)率降低。反之，減小碟閥直徑時(shí)，速度變動(dòng)率增大。6.3 汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v繼動(dòng)器靜態(tài)反饋彈簧 v當(dāng)增大靜態(tài)反饋彈簧剛度時(shí)，油動(dòng)機(jī)全行程所對(duì)應(yīng)的二次油壓改變量增大，亦即一次油壓改變量增大，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率變大。改變繼動(dòng)器杠桿支點(diǎn)位置時(shí)，相當(dāng)于改變靜反饋彈簧的剛度，從而引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動(dòng)率的改變。當(dāng)支點(diǎn)位置遠(yuǎn)離靜反

19、饋彈簧時(shí)，對(duì)應(yīng)油動(dòng)機(jī)全行程靜反饋彈簧長(zhǎng)度的改變量增大，相當(dāng)于增大靜反饋彈簧的剛度，速度變動(dòng)率變大。v影響速度變動(dòng)率的其它因素 v影響上汽機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性的因素還有很多，如同步器主、輔彈簧剛度、杠桿長(zhǎng)度、波形筒底部直徑、繼動(dòng)器活塞直徑等，但這些因素在發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)一般不易改變。波形筒-碟閥放大器6.3 汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v油動(dòng)機(jī)又稱液壓伺服馬達(dá)v作用：是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。v構(gòu)成：錯(cuò)油門、油動(dòng)機(jī)活塞及反饋機(jī)構(gòu)等組成。v特點(diǎn)：慣性小、驅(qū)動(dòng)力大、動(dòng)作快、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。v性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：靜態(tài)方面為提升力系數(shù)，動(dòng)態(tài)方面為時(shí)間常數(shù)。v提升力系數(shù)：用于描述油動(dòng)機(jī)開(kāi)啟汽門的能力，定義為：v油

20、動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)：表示在錯(cuò)油門滑閥油口開(kāi)度最大時(shí)，油動(dòng)機(jī)活塞在最大進(jìn)油條件下走完整個(gè)工作行程所需的時(shí)間。表示為：油動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)力 傳動(dòng)比系數(shù)提升力系數(shù)開(kāi)啟汽門所需的最大提升力maxmaxmmmATQ6.3 汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)v配汽機(jī)構(gòu)v將油動(dòng)機(jī)活塞的行程轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)的進(jìn)汽量。v作用：放大油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力，校正行程-流量特性。v組成：配汽傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)汽閥。6.4 中間再熱機(jī)組的調(diào)節(jié)v蒸汽容積動(dòng)態(tài)特性對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)和影響v蒸汽室、蒸汽導(dǎo)管、再熱器傳熱管及聯(lián)箱等具有容積的空間，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)其間充滿蒸汽，貯汽量決定于蒸汽的壓力和溫度。稱這樣的蒸汽容積為中間容積。中間容積與電路中的電容等價(jià)。v當(dāng)要求機(jī)組

21、負(fù)荷增大時(shí)，開(kāi)大調(diào)門增大通流部分的進(jìn)汽量，增大的蒸汽量先充向中間容積，使之貯汽量增多來(lái)提高中間容積的壓力，隨后通流部分蒸汽量增多，機(jī)組出力增大。當(dāng)中間容積的壓力與達(dá)到新工況平衡點(diǎn)時(shí)，通流部分出力達(dá)到預(yù)定值。反之，在機(jī)組負(fù)荷下降時(shí)，關(guān)小調(diào)節(jié)汽門，機(jī)組功率并不立即減小，而是待中間容積釋放貯汽、壓力下降后逐漸減小。v再熱器及冷、熱再熱管龐大的容積空間，蒸汽的吞吐量很大，對(duì)機(jī)組功率調(diào)節(jié)產(chǎn)生很大的時(shí)滯。不僅使機(jī)組一次調(diào)頻能力下降，而且對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全產(chǎn)生威脅，在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)再熱器中間容積釋放出的蒸汽足使機(jī)組嚴(yán)重超速40。v采用單元制的問(wèn)題v機(jī)爐動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的差異、機(jī)爐最低負(fù)荷的不一致、再熱器的冷卻問(wèn)題。6

22、.4 中間再熱機(jī)組的調(diào)節(jié)v中間再熱機(jī)組調(diào)節(jié)的特點(diǎn)v高壓調(diào)門過(guò)開(kāi)或過(guò)關(guān) 通過(guò)高壓調(diào)門的過(guò)開(kāi)或過(guò)關(guān)，用高壓缸過(guò)增或過(guò)減出力補(bǔ)償再熱器中間容積產(chǎn)生的時(shí)滯，改善機(jī)組的一次調(diào)頻性能。v設(shè)置中壓調(diào)節(jié)汽門 設(shè)置中壓調(diào)節(jié)汽門，在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)快速切斷中壓缸的進(jìn)汽。在低負(fù)荷時(shí)，改變中壓缸的進(jìn)汽量，控制再熱汽溫。為減小高負(fù)荷時(shí)中壓調(diào)門的節(jié)流損失，通常當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于30后，中壓調(diào)門保護(hù)全開(kāi)。v設(shè)置旁路系統(tǒng) 為在機(jī)組啟、停時(shí)有效控制再熱汽溫和再熱器的冷卻，設(shè)置高壓缸及中低壓缸旁路系統(tǒng)。為在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)防止鍋爐超壓、回收工質(zhì)，設(shè)置機(jī)組大旁路系統(tǒng)。6.4 中間再熱機(jī)組的調(diào)節(jié)v中間再熱機(jī)組調(diào)節(jié)的特點(diǎn)v機(jī)組采用協(xié)調(diào)控制 v主要

23、的機(jī)組控制方式v汽機(jī)跟隨控制方式：負(fù)荷改變信號(hào)先送給鍋爐，響應(yīng)慢、延滯。v鍋爐跟隨控制方式：汽輪機(jī)根據(jù)功率訊號(hào)改變流量、壓力變化。v機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式：指令同時(shí)發(fā)給鍋爐和汽機(jī)，同步調(diào)整。v中間再熱機(jī)組為單元機(jī)組，一次調(diào)頻主要利用鍋爐金屬材料的蓄熱。但大型鍋爐特別是直流鍋爐，蓄熱量較中小型來(lái)得小。這樣，在機(jī)組參與一次調(diào)頻時(shí)，蒸汽參數(shù)波動(dòng)較大，不利于機(jī)組的運(yùn)行安全和使用壽命。v為此，在機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)，不僅改變調(diào)門開(kāi)度，還應(yīng)改變鍋爐的燃料量，在滿足外界負(fù)荷需求時(shí)，盡可能減小蒸汽參數(shù)波動(dòng)?，F(xiàn)代控制技術(shù)可采用預(yù)測(cè)控制，根據(jù)歷史和當(dāng)時(shí)負(fù)荷波動(dòng)趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)負(fù)荷變化，通過(guò)提前改變?nèi)剂狭孔骱秘?fù)荷變化的準(zhǔn)備，增強(qiáng)

24、一次調(diào)頻能力，并使蒸汽參數(shù)波動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。6.5 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)及主要裝置v原則性組成v機(jī)組運(yùn)行中一旦從電網(wǎng)中解列、甩去全部電負(fù)荷，汽輪機(jī)巨大的驅(qū)動(dòng)力矩可使轉(zhuǎn)子快速飛升，為防止超速毀機(jī)事故發(fā)生，要求調(diào)節(jié)汽門在極短的時(shí)間內(nèi)全行程關(guān)閉。v主汽門必要性：在事故工況下為有效切斷汽輪機(jī)的蒸汽供給，還必須設(shè)置主汽門，即使調(diào)門關(guān)閉不快或關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，也能防止機(jī)組超速。v此外，對(duì)低真空、低潤(rùn)滑油壓、大脹差、高振動(dòng)等危及機(jī)組安全的惡性故障，發(fā)生時(shí)必須快速停機(jī)。v汽輪機(jī)除設(shè)置調(diào)節(jié)系統(tǒng)外，還設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)全稱為控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)部分控制調(diào)節(jié)汽門，保護(hù)部分控制主汽門，但在主汽

25、門關(guān)閉時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)信號(hào)作用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使調(diào)節(jié)汽門同時(shí)關(guān)閉。6.5 汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)及主要裝置v汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)v包括：超速保護(hù)、低油壓保護(hù)、軸向位移及差脹保護(hù)、低真空保護(hù)、振動(dòng)保護(hù)、軸承回油溫度或瓦溫保護(hù)、發(fā)電機(jī)故障保護(hù)、手動(dòng)遮斷保護(hù)、防火保護(hù)。v特點(diǎn)：只要“合與“斷兩種調(diào)節(jié)雙位調(diào)節(jié)v自動(dòng)主汽門：包括主汽門和自動(dòng)關(guān)閉器v超速保護(hù)裝置：分為機(jī)械式、液壓式和電氣式。6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述vDEH (Digital Electro-Hydraulic )出現(xiàn)的背景v汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是當(dāng)今汽輪機(jī)特別是大型汽輪機(jī)必不可少的控制系統(tǒng)，是電廠自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的組成部分之一。隨著電網(wǎng)峰谷差的增加，火電

26、站中大機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)艱巨，采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以滿足調(diào)峰要求，因而，DEH控制系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。v現(xiàn)代DEH系統(tǒng) 采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心的分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述v調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用v汽輪機(jī)是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的原動(dòng)機(jī)，由于外界負(fù)荷隨時(shí)都可能發(fā)生變化，而且不能大量存儲(chǔ)，所以要求發(fā)電量與外界負(fù)荷隨時(shí)保持平衡；同時(shí)要保證供電質(zhì)量(頻率和電壓)。這些任務(wù)主要由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)完成 。v調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展v第一代汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是機(jī)械離心式調(diào)速器，至今已有一百多年歷史。v第二代是液壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，大約出現(xiàn)在二、三十年代。第二代調(diào)節(jié)系統(tǒng)中均采用了機(jī)械傳動(dòng)或感應(yīng)環(huán)節(jié)

27、。因此也可稱為機(jī)械、液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它相對(duì)第一代調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，在響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)精度和減小遲緩方面有了很大的提高。 6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述v調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展v第三代汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是模擬式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，大約出現(xiàn)在四十年代。這種系統(tǒng)采用有運(yùn)算功能的電氣元件取代了第一、二代系統(tǒng)中的感應(yīng)、傳遞放大的機(jī)械、液壓環(huán)節(jié)，而仍保留了液壓執(zhí)行器油動(dòng)機(jī)。 v到50年代中期，才出現(xiàn)了不依靠機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)的純電調(diào)系統(tǒng)。以后，隨著數(shù)字計(jì)算技術(shù)的發(fā)展及其在過(guò)程自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是計(jì)算機(jī)容量、速度和可靠性的飛速發(fā)展。出現(xiàn)了以數(shù)字計(jì)算機(jī)作為主要控制裝置，以模擬式電氣系統(tǒng)作為手操后備，采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的第四代汽輪機(jī)

28、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DEH系統(tǒng) 。6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述v汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀v隨著電網(wǎng)峰谷差的增加及核電站和水電站的增多，小火電廠的相繼關(guān)閉，火電站中大機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)艱巨，采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以滿足調(diào)峰要求，因而，DEH控制系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。vDEH的組成v控制運(yùn)算部分 :是DEH系統(tǒng)的核心，由控制柜(包含分散控制單元DPU、通訊板、I用板)、端子柜、跳閘控制柜等構(gòu)成，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)的目標(biāo)值、轉(zhuǎn)速升速率，汽輪機(jī)逐步打開(kāi)處理、網(wǎng)上傳送、控制回路運(yùn)算、邏輯功能運(yùn)算等。 v執(zhí)行機(jī)構(gòu) :包括主汽門、調(diào)節(jié)門、油動(dòng)機(jī)、電液伺服閩及供油系統(tǒng)等。 v跳閘回路 :完成機(jī)組危急遮斷功

29、能。 6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述vDEH功能v新型的DEH系統(tǒng)，除了能夠完成負(fù)荷控制、轉(zhuǎn)速控制等常規(guī)控制功能外，一般還具有各種汽輪機(jī)功能試驗(yàn)、閥門試驗(yàn)和超速試驗(yàn)等許多附屬功能。v升速v 自動(dòng)方式 投操作員自動(dòng)、掛閘，選擇控制方式，操作員設(shè)定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)門，自動(dòng)提升轉(zhuǎn)速。在此過(guò)程中，當(dāng)目標(biāo)值通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置升速率為最大值。此時(shí)設(shè)置其它轉(zhuǎn)速目標(biāo)值無(wú)效，保證汽輪機(jī)以最快的速度通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。v 程控方式 汽輪機(jī)掛閘啟動(dòng)后，如選擇程控啟動(dòng)方式、系統(tǒng)值、各階段暖機(jī)的轉(zhuǎn)速及時(shí)間，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過(guò)程的全程自動(dòng)。另外，由于考慮了機(jī)組本身熱力特性，對(duì)延長(zhǎng)機(jī)組本體使用壽命，提高熱效率也有很大幫助。6.6

30、 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述v摩擦檢查摩擦檢查 v機(jī)組在操作員自動(dòng)狀態(tài)掛閘，操作員投入摩擦檢查功能。自機(jī)組在操作員自動(dòng)狀態(tài)掛閘，操作員投入摩擦檢查功能。自動(dòng)設(shè)置某一轉(zhuǎn)速目標(biāo)值及升速率，轉(zhuǎn)速升到后，目標(biāo)值置零，動(dòng)設(shè)置某一轉(zhuǎn)速目標(biāo)值及升速率，轉(zhuǎn)速升到后，目標(biāo)值置零，調(diào)門關(guān)下，進(jìn)行摩擦檢查。再按摩擦檢查按鈕，退出摩擦檢調(diào)門關(guān)下，進(jìn)行摩擦檢查。再按摩擦檢查按鈕，退出摩擦檢查方式。查方式。v自動(dòng)同期自動(dòng)同期 v機(jī)組升速到同期轉(zhuǎn)速區(qū)，電氣專業(yè)投入同期裝置后，向機(jī)組升速到同期轉(zhuǎn)速區(qū)，電氣專業(yè)投入同期裝置后，向DEH發(fā)出發(fā)出“同期允許信號(hào)，同期允許信號(hào)，DEH系統(tǒng)接收此信號(hào)并投入系統(tǒng)接收此信號(hào)并投入“自動(dòng)自動(dòng)同期功

31、能，并將此同期功能，并將此“投入信號(hào)返回電氣控制系統(tǒng)。同期投入信號(hào)返回電氣控制系統(tǒng)。同期裝置根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻的差距，向裝置根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻的差距，向DEH發(fā)送發(fā)送“同期增減同期增減信號(hào)以調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻同步，準(zhǔn)備機(jī)組并網(wǎng)。此時(shí)信號(hào)以調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速與網(wǎng)頻同步，準(zhǔn)備機(jī)組并網(wǎng)。此時(shí)DEH處于一種處于一種“遙控狀態(tài)。遙控狀態(tài)。 v并網(wǎng)帶負(fù)荷并網(wǎng)帶負(fù)荷 v機(jī)組并網(wǎng)成功后，機(jī)組并網(wǎng)成功后，DEH控制系統(tǒng)將功率目標(biāo)值設(shè)定為額定功控制系統(tǒng)將功率目標(biāo)值設(shè)定為額定功率的率的2%5,目標(biāo)值和給定值為相應(yīng)功率的閥位開(kāi)度。投目標(biāo)值和給定值為相應(yīng)功率的閥位開(kāi)度。投入功率回路后，操作員可設(shè)定負(fù)荷目標(biāo)值及升降負(fù)荷率，機(jī)入功率回路后，操作員可設(shè)定負(fù)荷目標(biāo)值及升降負(fù)荷率，機(jī)組功率值將以此速率向目標(biāo)值變化。投入功率回路瞬間，給組功率值將以此速率向目標(biāo)值變化。投入功率回路瞬間，給定值、目標(biāo)值應(yīng)該自動(dòng)跟蹤機(jī)組功率值，實(shí)現(xiàn)回路投切過(guò)程定值、目標(biāo)值應(yīng)該自動(dòng)跟蹤機(jī)組功率值，實(shí)現(xiàn)回路投切過(guò)程無(wú)擾動(dòng)。無(wú)擾動(dòng)。6.6 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述v參與一次調(diào)頻參與一