第三節(jié)機調基原課件

1、一、機械液壓調速器的基本結構一、機械液壓調速器的基本結構n圖圖3-3是簡化是簡化凝汽式汽輪機凝汽式汽輪機機械液壓調速系統(tǒng)機械液壓調速系統(tǒng)原理圖原理圖,大虛框大虛框是是機械液壓調速器機械液壓調速器，由，由測速機測速機構構、放大執(zhí)行機構放大執(zhí)行機構、轉速給定裝置轉速給定裝置和和調差機構調差機構等組成等組成.n ( (一一) )測速機構測速機構n 測速機構測速機構由汽輪機由汽輪機主軸主軸帶動的帶動的齒輪傳動機構齒輪傳動機構和和離心飛擺離心飛擺組成。組成。n套筒套筒A的的位置位置表征機組表征機組轉速的轉速的大小大小，套筒，套筒A的的位移位移表征機組表征機組轉速的轉速的變化變化。 放大執(zhí)行機構放大執(zhí)行機

2、構轉速給定裝置轉速給定裝置調差機構調差機構測速機構測速機構ABE凸肩凸肩活塞活塞圖圖3-3 凝汽式汽輪機凝汽式汽輪機機械液壓調速系統(tǒng)原理圖機械液壓調速系統(tǒng)原理圖( (二二) )放大執(zhí)行機構放大執(zhí)行機構n 放大執(zhí)行機構放大執(zhí)行機構由由錯油門錯油門和和油動機油動機組成。組成。n在圖在圖3-33-3位置時位置時, ,錯油門錯油門的兩個的兩個凸肩凸肩正好堵住了油正好堵住了油動機動機上、下腔的油路上、下腔的油路, ,油動機油動機活塞活塞靜止不動靜止不動, ,汽輪汽輪機機調節(jié)汽閥調節(jié)汽閥保持一定開度不變。保持一定開度不變。n當當E E點點向上移動向上移動時時, , 油動機活塞油動機活塞向下移動向下移動,

3、,關小關小調調節(jié)汽閥的開度節(jié)汽閥的開度, ,減少減少進入汽輪機的進入汽輪機的蒸汽量蒸汽量。減速減速n當當E E點向下點向下移動時移動時, ,壓力油進入油動機的下腔壓力油進入油動機的下腔, ,開大開大調節(jié)汽閥的開度調節(jié)汽閥的開度, ,增加增加汽輪機的汽輪機的進汽量進汽量。升速升速n放大執(zhí)行機構放大執(zhí)行機構的的作用作用:n一是一是將將E點點微小的微小的機械位移機械位移放大成了放大成了調節(jié)汽調節(jié)汽閥開度閥開度的的較大較大變化變化;n二是二是將引起將引起E點位移的點位移的微小的作用力微小的作用力變成了變成了強大的、能夠操動調節(jié)汽閥開度變化的作強大的、能夠操動調節(jié)汽閥開度變化的作用力用力。( (三三)

4、)轉速給定裝置轉速給定裝置n圖圖 3-3中中同步器同步器是轉速給定裝置。是轉速給定裝置。n同步器中的同步器中的控制電動機控制電動機由運行人員或由運行人員或自動裝置控自動裝置控 制制，n使其使其正轉正轉或或反轉反轉,再通過機械機構推動再通過機械機構推動 D點點向上向上或或向下向下移動移動,使使 機組機組升速升速或或減速減速。n轉速給定裝置轉速給定裝置的的作用作用有二。有二。調差機構調差機構ABEADCn當轉速給定裝置推動當轉速給定裝置推動D點向上移動時點向上移動時,ACB點不會動點不會動.就就以以F點為軸點為軸推動推動E點向下點向下移動，引起以下移動，引起以下自動調節(jié)自動調節(jié)過程：過程：n調節(jié)過

5、程結束時調節(jié)過程結束時(藍色藍色)，發(fā)電機組的，發(fā)電機組的轉速升高轉速升高了了(A)。ABED(1)機組機組空載運行空載運行時調節(jié)機組時調節(jié)機組轉速轉速(頻率頻率)FECABn當機組當機組空載運行空載運行時，開大調節(jié)汽閥的開度增時，開大調節(jié)汽閥的開度增加機組轉速加機組轉速只需克服只需克服由于機組轉速增加而增由于機組轉速增加而增加的加的摩擦阻力和風阻力摩擦阻力和風阻力。這相對于汽輪機額。這相對于汽輪機額定功率是很小的。定功率是很小的。n即即機組機組空載運行時空載運行時，調節(jié)汽閥開度只要有一，調節(jié)汽閥開度只要有一個很小的增加個很小的增加(B(B點一個很小的上移點一個很小的上移) )，就會使，就會使

6、機組轉速有一個很大的增加機組轉速有一個很大的增加 (A(A點上移較大點上移較大) )。n上述說明，上述說明，轉速給定裝置轉速給定裝置使使D點向上移動點向上移動，調節(jié)過程結束會調節(jié)過程結束會使使A點向上移動點向上移動。n即，即，通過調節(jié)轉速給定裝置使機組的轉通過調節(jié)轉速給定裝置使機組的轉速增加了速增加了。n同理，同理，空載運行空載運行中，通過轉速給定裝置推動中，通過轉速給定裝置推動D點點向下移動向下移動時，調速器調節(jié)的結果會使機時，調速器調節(jié)的結果會使機組組轉速下降轉速下降。(2)(2)機組機組并網運行并網運行時調節(jié)機組的有功出力時調節(jié)機組的有功出力n機組機組并網運行時并網運行時，轉速給定裝置推

7、動，轉速給定裝置推動D點向點向上移動上移動時，調速器的動作和空載運行時是一時，調速器的動作和空載運行時是一樣的，但調節(jié)的樣的，但調節(jié)的結果卻不相同結果卻不相同。n？ 機組并網運行時機組并網運行時，由于機組容量相對于系，由于機組容量相對于系統(tǒng)容量來說一般都比較小，機組輸出的有統(tǒng)容量來說一般都比較小，機組輸出的有功功率多或少，功功率多或少，并不會引起系統(tǒng)頻率明顯并不會引起系統(tǒng)頻率明顯的變化的變化。 即機組并網運行時，機組有功功率變化并即機組并網運行時，機組有功功率變化并不會引起不會引起A A點位置有明顯變化點位置有明顯變化。 由于由于A點基本不動點基本不動, 使使D點上移點上移推動推動E點下降點下

8、降后后,E點重新上升到使錯油門凸肩堵住油動機點重新上升到使錯油門凸肩堵住油動機上、下腔油路上、下腔油路,主要是靠主要是靠B點向上移動所帶動點向上移動所帶動的的。 B點向上移動就標志著調節(jié)汽閥開度增加點向上移動就標志著調節(jié)汽閥開度增加。 即，即，機組并網運行時機組并網運行時,轉速給定裝置只能調節(jié)轉速給定裝置只能調節(jié)機組有功出力機組有功出力,而對機組轉速基本上沒有調節(jié)而對機組轉速基本上沒有調節(jié)。( (四四) )調差機構調差機構為為保證保證并聯(lián)運行的機組并聯(lián)運行的機組能夠能夠在在某一確定的某一確定的有功功率有功功率運行運行并并合理分配合理分配有功功率有功功率，要求發(fā)電機組調速系統(tǒng)要求發(fā)電機組調速系統(tǒng)

9、有圖有圖3-4靜態(tài)特性。靜態(tài)特性。PGf1f2ff0PGPG1PG2圖圖3-4發(fā)電機組調發(fā)電機組調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性速系統(tǒng)的靜態(tài)特性n圖圖3-4說明，機組調速系統(tǒng)對發(fā)電機頻率說明，機組調速系統(tǒng)對發(fā)電機頻率調節(jié)的結果，并沒有保證發(fā)電機頻率恒定調節(jié)的結果，并沒有保證發(fā)電機頻率恒定不變，而是不變，而是“有差調節(jié)有差調節(jié)”所以其特性也稱所以其特性也稱為為調差特性調差特性。PGf1f2ff0PGPG1PG2n調速器中形成調差特性的調速器中形成調差特性的結構稱為結構稱為調差機構調差機構,調節(jié)杠調節(jié)杠桿桿AC、CB比例關系比例關系,可以可以改變機組調速系統(tǒng)的調差特改變機組調速系統(tǒng)的調差特性性。A B CDFE

10、ABPGf1f2ff0PGPG1PG2圖圖3-4發(fā)電機組調發(fā)電機組調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性速系統(tǒng)的靜態(tài)特性若機組穩(wěn)定在若機組穩(wěn)定在點點PG=PG1,f=f1機組負荷增加時機組負荷增加時,調速系統(tǒng)調調速系統(tǒng)調節(jié)的節(jié)的結果是機組輸出的有功功結果是機組輸出的有功功率增加了率增加了,頻率卻降低了頻率卻降低了,如穩(wěn)定在圖如穩(wěn)定在圖3-4的的點點(PG=PGe，f=f2)運行。運行。1調差特性的形成調差特性的形成返返A 假定機組穩(wěn)定在假定機組穩(wěn)定在點點(PG=PG1,f=f1)運行。運行。 當負荷突然增加，機組轉速下降（當負荷突然增加，機組轉速下降（ A點下移），點下移），D不動不動C、F、E下移下移凸肩下移凸

11、肩下移壓力油進壓力油進入下腔使活塞上移入下腔使活塞上移B上移，汽閥開度增加上移，汽閥開度增加機組轉速上升機組轉速上升A點上移。點上移。 A點和點和B點向上移動會帶動點向上移動會帶動C、F、E向上移動。向上移動。 當當E點重新回到原位且錯油門的凸肩重新將油點重新回到原位且錯油門的凸肩重新將油動機活塞上腔和下腔的油路堵死時，調節(jié)汽閥動機活塞上腔和下腔的油路堵死時，調節(jié)汽閥開度和發(fā)電機的頻率就不會變化了。調節(jié)過程開度和發(fā)電機的頻率就不會變化了。調節(jié)過程結束。結束。 調節(jié)結束后調節(jié)結束后,A點穩(wěn)定在何處點穩(wěn)定在何處? 頻率是否回到了頻率是否回到了f1呢呢? 因為調節(jié)結束時，因為調節(jié)結束時，E、F、C必

12、須回到原位，而必須回到原位，而B點點上升了，上升了，A點就只有穩(wěn)定在低于原位置了。點就只有穩(wěn)定在低于原位置了。 即，機組負荷增加時，調速系統(tǒng)調節(jié)的結果是機即，機組負荷增加時，調速系統(tǒng)調節(jié)的結果是機組輸出的有功功率增加了，頻率卻降低了，如穩(wěn)組輸出的有功功率增加了，頻率卻降低了，如穩(wěn)定在圖定在圖3-4的的點點(PG=PGe，f=f2)運行。運行。 根據調速器的工作原理，當機組負荷減小時，調根據調速器的工作原理，當機組負荷減小時，調速系統(tǒng)調節(jié)的結果，速系統(tǒng)調節(jié)的結果，PG會減小，而會減小，而f會增加。這樣會增加。這樣就形成了圖就形成了圖3-4的調差特性。的調差特性。 式中式中 、*用有名值和標幺值表

13、示的用有名值和標幺值表示的調差系數(shù)調差系數(shù); f*、PG*用標幺值表示的機組用標幺值表示的機組頻率和有功功率頻率和有功功率增量增量；PGe發(fā)電機的發(fā)電機的額定有功功率額定有功功率。 式式(3-13)稱為稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)方程式發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)方程式。 (3-13)機組調差特性用機組調差特性用調差系數(shù)調差系數(shù)表示。表示。調差系數(shù)定義調差系數(shù)定義為為(3-11)(3-12) (一一)失靈區(qū)的形成失靈區(qū)的形成 因因機械摩擦、間隙和重疊機械摩擦、間隙和重疊,由由機械液壓調速器機械液壓調速器構成的機組構成的機組調速系統(tǒng)的調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性并不是靜態(tài)特性并不是圖圖3-4所示的平滑曲線所示的平滑曲線,

14、而是而是圖圖3-5示一條帶狀曲線示一條帶狀曲線. 設機組穩(wěn)定在圖設機組穩(wěn)定在圖3-5的的點點運運行行,輸出輸出PG=PG0，f=f1。圖圖3-53-5機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)PGf1f2f0PWPG0f0PWfWfWn當機組負荷增加時，轉速會下降。當機組負荷增加時，轉速會下降。n由于間隙和摩擦的影響由于間隙和摩擦的影響,圖圖3-3中中A、C、F、E各各點點并不能并不能隨著機組轉速的下降而立即隨著機組轉速的下降而立即向下移動向下移動.n就是就是E點向下點向下移動了移動了,由于錯油門凸肩與其缸體由于錯油門凸肩與其缸體上通向油動機油路的窗口之間存在上通向油動機油路的窗口之間存在重疊重

15、疊(這是凸這是凸肩可靠堵住油路窗口所必須的肩可靠堵住油路窗口所必須的),油動機活塞和油動機活塞和調調節(jié)汽閥開度節(jié)汽閥開度也也不能不能隨即隨著隨即隨著E點點的移動而的移動而變化變化。當機組當機組負荷增加負荷增加時時,轉轉速會下降速會下降.只有下降到只有下降到f2(即即點）點）時克服了時克服了摩擦力摩擦力,走完了走完了間隙和間隙和重疊重疊之后之后,調節(jié)汽閥開調節(jié)汽閥開度度才才開始隨頻率的下開始隨頻率的下降而開大降而開大。圖圖3-5機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)PGf1f2f0PWPG0f0PWfWfW式中式中fW調速器的調速器的最大頻率呆滯最大頻率呆滯,fW=(f1-f2)/2 圖圖3-

16、5機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)由于頻率在由于頻率在f1和和f2之間變化之間變化時時,調速器不能調節(jié)調速器不能調節(jié),因此因此將將f1和和f2之間叫做之間叫做調速系統(tǒng)調速系統(tǒng)的的失靈區(qū)失靈區(qū),也稱也稱調速死區(qū)調速死區(qū)。用用失靈度失靈度描述，即描述，即PGf1f2f0PWPG0f0PWfWfW（3-14） 由于失靈區(qū)的存在,使得機組并網運行時所帶有功負荷成為不確定值。 如圖,對應于發(fā)電機額定頻率fe時,其有功功率可能為(PG0-PW)和(PG0+PW)之間的任何值。 圖圖3-5機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)PGf1f2f0PWPG0f0PWfWfWPG0-PWPG0PW 調速器

17、的 最大頻率呆滯fW 、最大誤差功率PW與調差系數(shù)之間有如下關系: 式中PW 最大誤差功率的絕對值 圖圖3-5機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)機組調速系統(tǒng)的失靈區(qū)PGf1f2f0PWPG0f0PWfWfW 將上式用標幺值表示，有將上式用標幺值表示，有上式還可變換為上式還可變換為（3-15）（3-16） PW*=/* 機組最大誤差功率的標幺值機組最大誤差功率的標幺值PW*與與失靈度失靈度成正比成正比，與調差系數(shù)與調差系數(shù)成反比成反比。 在一定的在一定的失靈度失靈度下下, 過小過小將產生大的將產生大的功率分配誤功率分配誤差差PW*，但若，但若加大加大,則會使調頻結束時則會使調頻結束時頻差過大頻差過大。因此因此不宜過大不宜過大。 但若使但若使0或太小或太小,