調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性課件

調(diào)速系統(tǒng)特性一、

靜態(tài)特性、特性曲線1、定義：調(diào)速系統(tǒng)作用時，汽輪機在各個不同的穩(wěn)定工況下，轉(zhuǎn)速與負荷之間的對應(yīng)關(guān)系，用曲線表示稱靜態(tài)特性曲線?；仡櫵姆綀D：第二象限表示轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)特性，為轉(zhuǎn)速n與滑環(huán)位移的關(guān)系，n增大，增大。第三象限表示傳動放大機構(gòu)特性，為滑環(huán)位移與油動機活塞行程之間的關(guān)系，增大，減小。第四象限表示配汽機構(gòu)特性，為油動機活塞行程與功率P的關(guān)系，減小，P減小。二、速度變動率1、定義：在不考慮同步器作用的前提下，當(dāng)外界負荷發(fā)生變化，即使調(diào)速系統(tǒng)動作，穩(wěn)定工況下的轉(zhuǎn)速要發(fā)生微小變化。功率P↑則轉(zhuǎn)速n↓。速度變動率定義

2、對運行的影響（1）決定了并列運行機組間的負荷分配兩臺并列運行的汽輪發(fā)電機組I、II額定轉(zhuǎn)速運行時，二臺機組轉(zhuǎn)速n0，對應(yīng)功率為P1,P2?？偣β蔖＝P1＋P2。當(dāng)外界負荷增加ΔP，調(diào)速系統(tǒng)動作以滿足負荷變化，引起電網(wǎng)頻率下降，汽輪機轉(zhuǎn)速降低Δn。Ⅰ機組功率增加ΔP1，

Ⅱ機組功率增加ΔP2調(diào)速系統(tǒng)自行動作，通過轉(zhuǎn)速的微小變化來改變機組負荷，以適應(yīng)外界需要，從而維持電網(wǎng)頻率盡可能穩(wěn)定的能力稱一次調(diào)頻。并行機組負荷自動變化的特點:圖中：△abc與△ABC相似同理特點：每臺機組承擔(dān)的功率變化與機組額定功率成正比；每臺機組承擔(dān)的功率變化與機組速度變動率δ成反比；這些特點適用于并列運行電網(wǎng)中的所有機組。（2）δ決定了甩負荷時的動態(tài)超速；（3）δ決定了機組運行時工況的穩(wěn)定性；δ不能太小，否則轉(zhuǎn)速波動會產(chǎn)生很大的負荷波動，使動態(tài)特性穩(wěn)定性下降，一般δ≥3％（下限）。δ也不能太大，否則使機組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻能力下降，另一方面使調(diào)節(jié)系統(tǒng)甩負荷后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速過高，有可能使甩負荷后最高飛升轉(zhuǎn)速超過危急保安器的動作轉(zhuǎn)速，不利于機組安全和甩負荷后重新并網(wǎng)帶負荷，δ≤6％（上限）。三、遲緩率1、產(chǎn)生原因分為摩擦、間隙、滑閥重疊度三方面1)

摩擦：零件采用鉸接或滑動聯(lián)接，運動時存在摩擦力。以離心式調(diào)速器為例，轉(zhuǎn)速變化時，重錘產(chǎn)生的離心力變化首先要克服滑環(huán)移動的靜摩擦力，只有克服摩擦后，滑環(huán)的位置才隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。2)間隙凡是有鉸接的地方，為了自由轉(zhuǎn)動，都有間隙存在，只有杠桿的轉(zhuǎn)動量大于間隙時，才能帶動滑閥。3）滑閥重疊度：為了保證斷流式滑閥的斷流，滑閥的凸肩高度大于油口的高度。只有滑閥移動的距離超過重疊度后，油動機才開始動作。2、遲緩率定義：在同一功率下，轉(zhuǎn)速偏差Δn＝n1－n2與額定轉(zhuǎn)速n0之比3、ε對運行的影響：遲緩現(xiàn)象的存在，使靜態(tài)特性曲線中轉(zhuǎn)速與功率無一一對應(yīng)關(guān)系。單機供電時，負荷由外界負載決定，假定P不變，轉(zhuǎn)速會發(fā)生波動，即頻率發(fā)生波動而無法控制。并列運行時，轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定，功率發(fā)生波動ΔP，無法控制。結(jié)論：運行上，ε越小越好，但要求過高給結(jié)構(gòu)和工藝帶來困難，制造成本提高。由于機械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機械傳動和液壓放大環(huán)節(jié)多，ε較大，一般ε<0.3～0.6%，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)ε<0.2％。

4、遲緩現(xiàn)象在四方圖上的表示（i）如無遲緩現(xiàn)象，n－z－m－P有對應(yīng)關(guān)系；（ii）開始汽輪發(fā)電機組穩(wěn)定在1點運行，轉(zhuǎn)速為n1，z1，m1，P1；（iii）如外界負荷降低，轉(zhuǎn)速升高，由于遲緩存在轉(zhuǎn)速剛上升時，z＝0，m，P不變。當(dāng)轉(zhuǎn)速達到n2時，離心力克服遲緩后，滑塊位移z隨n的升高而升高，此時m2P2不變。第二象限內(nèi)，靜態(tài)特性線為兩根，在這范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速的變化不引起z變化，稱調(diào)速器的不靈敏區(qū)；（iv）由于傳動放大機構(gòu)的遲緩，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到n3，滑塊的位移z3克服了摩擦間隙及滑閥的重疊度，隨著z的增大，油動機開始關(guān)小，Δm↓。第三象限區(qū)，同樣存在傳動放大機構(gòu)的不靈敏區(qū)；（v）當(dāng)轉(zhuǎn)速從3點上升，z↑，Δm↓，由于配汽機構(gòu)的遲緩，閥門開度不變，P不變。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到n4，克服配汽機構(gòu)的遲緩后，汽門的開度隨著油動機的關(guān)小而減小。第四象限區(qū)存在配汽機構(gòu)的不靈敏區(qū)。（vi）綜上所述，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化后，汽機功率要遲緩一段時間作相應(yīng)的變化。第一象限二根特性曲線之間稱為整個調(diào)速系統(tǒng)的不靈敏區(qū)。四、同步器(P334)1、功能與作用（1）功能：使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線，按照運行需要進行平移。2、同步器類型靜態(tài)特性曲線的平移一般通過移動調(diào)速器的特性線（第一類同步器）或傳動放大機構(gòu)的特性線（第二類同步器）實現(xiàn)，以第二類為主。通過旋轉(zhuǎn)同步器手輪，使彈簧緊力改變，從而使調(diào)速器的靜態(tài)特性線平移。3、同步器工作范圍1）額定初終參數(shù)、轉(zhuǎn)速下能帶滿負荷，即特性線能移到A－A位置，同時能減負荷到零，即特性線能移到B－B位置，這時同步器的工作范圍相當(dāng)于速度變動率。特性線向上移實質(zhì)是通過同步器開大調(diào)速汽門，下移則關(guān)小調(diào)速汽門。但是蒸汽的初終參數(shù)及汽輪機轉(zhuǎn)速按照規(guī)程允許有一個合格的波動范圍。為了使波動時仍能維持汽輪機在零負荷與額定負荷間正常運行，同步器的工作范圍需繼續(xù)擴大。（2）同步器的下限：（i）當(dāng)電網(wǎng)頻率下降到允許的下限（49.5Hz）時，汽輪機要維持零負荷運行，特性線移至C－C。（ii）當(dāng)蒸汽參數(shù)在允許范圍內(nèi)升高或背壓參數(shù)在允許范圍內(nèi)降低時，汽輪機能維持空負荷運行。由于蒸汽初參數(shù)上升，背壓下降，每公斤蒸汽在汽輪機中的焓降上升，為了維持汽輪機零負荷運行所需的蒸汽量下降，因此調(diào)速汽門要通過同步器進一步關(guān)小，特性線下移到D－D，一般下限行程設(shè)為在額定轉(zhuǎn)速下3～5％處。五、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性1、概念：靜態(tài)特性：汽機在穩(wěn)定狀態(tài)下功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系；動態(tài)特性：汽機如何從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，是動態(tài)過程。（1）穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程a、b、c為穩(wěn)定過程。a為非周期過程，b為微振的過渡過程，c為振蕩的過渡過程，d、e、f為不穩(wěn)定過渡過程。d為等幅振蕩，e為發(fā)散振蕩，f為幅值越來越大。（2）研究內(nèi)容包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及機組甩負荷后的最高轉(zhuǎn)速不超過保險的動作轉(zhuǎn)速。最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的11％～12％。第一保護裝置：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，動作靈活，可靠性高超速保險系統(tǒng)，動作后汽機需要重新掛閘啟動，增加并列時間，容易引發(fā)事故。（3)動態(tài)特性的影響因素系統(tǒng)設(shè)計，結(jié)構(gòu)因素，動態(tài)參數(shù)（時間常數(shù)，速度變動率）加工制造及裝配質(zhì)量（影響遲緩率）運行上因素：油壓波動，油質(zhì)好壞2、影響動態(tài)特性的主要因素分析汽輪機甩負荷時的動態(tài)最大飛升轉(zhuǎn)速具體含義見P339，式6.1.6

1）調(diào)節(jié)對象對動態(tài)特性的影響I）轉(zhuǎn)子飛升時間常數(shù)Ta影響因素：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量J，額定轉(zhuǎn)矩MT0機組容量↑，MT0↑，Ta↓高壓機組容量Ta7～10s，中壓1～14s，中間再熱5～8s。功率大，超速的可能性大，動態(tài)超速的控制難。II）蒸汽容積常數(shù)Tv應(yīng)盡量減小Tv，因為甩負荷時，調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉到空負荷位置，但各中間容積的蒸汽繼續(xù)膨脹做功，使轉(zhuǎn)速的額外飛升增大。2）調(diào)節(jié)系統(tǒng)對動態(tài)特性的影響I）速度變動率大動態(tài)過程的最高轉(zhuǎn)速及穩(wěn)定轉(zhuǎn)速高，動態(tài)超調(diào)量?。?/p>

小轉(zhuǎn)速飛升的絕對值小，但動態(tài)超調(diào)量大，振蕩次數(shù)增加，動態(tài)穩(wěn)定性差。II）油動機時間常數(shù)Tm

0.1s～0.3sTm大則汽門關(guān)閉時間長，動態(tài)過程中的最大轉(zhuǎn)速高，過渡時間長；另一方面減小油壓波動對調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動影響。III）遲緩率εε延長汽門關(guān)閉時間，超調(diào)量增大。2、軸向位移保護裝置轉(zhuǎn)子軸向位移達到一定數(shù)值時發(fā)出警報，當(dāng)增大到某一危險值