汽轮机及辅 助设备（常家芳）汽轮机(一 3) - 图文(3)

统的一个重要品质指标。通常，速度变动率?在3—6% 的范围内。太大或太小都会给机组带来不利影响。 (2) 速度变动率的确定

确定速度变动率时，应综合考虑以下几个方面：

a. 并列运行时机组之间的负荷分配

当机组并列在电网中运行时，外界负荷改变，将使电网频率发生变化，从而引起电网中各机组自动地按其静态特性承担一定的负荷变化，以减少频率的变化，即一次调频。例如，有两台机组并列在电网中运行，其负荷分配如图1-86所示。其中，N0。1机组的速度变动率为?1，N0。2机组的速度变动率为?2，且?1>?2。当外界负荷降低?P时，电网频率增加，汽轮机转速相应增加?n，两台机组的负荷都按各自的静态特性曲线变化，分别减少功率?P1和?P2，且?P1 + ?P2= ?P。由图上可知，?P2>?P1。这说明，并列运行的机组，当外界负荷变化时，速度变动率越大，分配给该机组的负荷变化量越小；反之，则越大。因此，带基本负荷的机组，其速度变动率应选大一些，使电网频率改变时，负荷变化较小。即，减少参加一次调频的作用。而带尖峰负荷的调频机组，速度变动率应选小一些，以增强其一次调频的作用。

b. 对运行稳定性的影响

速度变动率越大，调节系统的稳定性越好；反之，则越差。可以这样设想，当速度变动率?为零时，调节系统的静态特性曲线为一根水平线，这当然是不稳定的。对凝汽式机组而言，一般速度变动率减小到2 % 以下时，就不稳定了。因此，在考虑一定的稳定储备后，通常速度变动率不小于3 % 。 c. 对甩负荷时机组转速的影响

速度变动率对汽轮机甩负荷时动态超速影响很大，一般情况下，甩满负荷时动态超速偏差较静态偏差大50 % 左右，即动态最大转速升高可达静态偏差的1.5倍。可见，速度变动率?越大，动态超速也越大。为了保证甩满负荷时，不致引起超速保护装置动作，通常速度变动率以不大于6 % 为宜。

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由以上分析可知，对调节系统的速度变动率，既不希望它过大，也不要求它过小，应根据具体情况，权衡利弊，统筹考虑后才能确定。 4.2.2.2 迟缓率?

上述调节系统的静态特性曲线仅仅是理论的，它是建立在机组转速和负荷一一对应的基础上得出的。即，一旦出现转速偏差，调速系统就立即动作，机组功率就立即改变。但是，实际上由于构件间的摩擦、间隙以及滑阀过封度等因素的影响，调节系统在机组转速上升及下降过程中，静态特性曲线不再是一条直线，而变成两条近乎平行的曲线，并称为调节系统的迟缓现象，如图1-87所示。

由于迟缓现象的存在，在同一功率下，转速上升过程的特性曲线与转速下降过程的特性曲线之间的转速差?n与额定转速n0之比，称为调节系统的迟缓率，或称不灵敏度，以?表示。即：

???n?100% n0 图1-87 调速系统的迟缓现象

迟缓率对汽轮机运行是十分不利的。因为，迟缓率越大，说明从汽轮机转速变化到调节阀动作所需的时间越长，从而造成汽轮机不能及时适应外界负荷变动的需要。特别在机组甩负荷时，迟缓率造成的调节阀关闭滞后，将使转速升高过多，从而引起危急保安器动作。此外，由于迟缓率的存在，在并列运行时，机组负荷发生摆动；单机运行时，转速发生摆动，引起供电频率波动。因此，要求迟缓率越小越好。按照《电力工业技术管理法规》（试行）规定，调节系统的迟缓率应不大于0.5 %，对新装的机组应不大于0.2 %。目前根据我国的设计和制造水平，规定?≤0.3—0.5 %；而国外机组一般均按照国际电工委员会规定的标准，?≤0.06 %。

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4.2.2.3 速度变动率与迟缓率对机组的共同影响

在调速系统的迟缓区内，机组转速与功率的单值对应关系被破坏，因而不起调节作用。如果当速度变动率?和迟缓率?一定时，其单值对应关系的破坏程度还与机组的运行方式有关.。

(1) 单机运行

单机运行时，机组发出的功率取决于外界负荷。只要负荷不变，机组发出的功率就不变。此时，由于存在迟缓率，机组转速将在?n范围内任意变动（如图1-88所示），其变动值为： ?n???n0

图1-88 迟缓率对单机运行的影响

显然，单机运行时，转速的变动值只与调节系统的迟缓率有关，而与速度变动率无关。

(2) 并列运行

并列运行的机组，发电机的频率必须严格地与电网频率相同。在电网频率稳定时，可以认为汽轮机的转速是恒定的。这时，机组调节系统迟缓区的存在，将使机组的功率P在较大范围内任意变化，其变动值为?P（见图1-89所示）。因为

?ABC∽?abc，所以，

ABab? BCbc于是可得：

?PH???P 或 ?P??PH ?

式中：PH——额定功率。

如果?= 0.5 %,?= 5 %,则?P= 10 %PH。这说明机组在并列运行时，同样的迟缓率（?=

图1-89 并列运行机组迟缓

区存在的影响

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0.5 %），将使负荷任意变动值在10 %额定负荷范围内。并且?越小，这种负荷变动值的范围就越大。如果上例中的?= 2.5 %，则?P将扩大到20 %PH。对于并列运行机组，由于?和?的共同影响，就在较大的范围内破坏了功率与转速的单值对应关系，这是不允许的。由于目前绝大多数机组都在并列运行，所以必须考虑?和

?对调节系统的共同影响。当?较小时，?也应相应减小，从而对调节系统部件的

结构、加工工艺和装配等方面提出了更高的要求。 4.2.3 静态特性曲线的合理形状 4.2.3.1 对静态特性的基本要求

为了保证汽轮机在任何功率下都能稳定运行，不发生转速或负荷摆动，调节系统的静态特性曲线应是连续、平滑和沿负荷增加方向逐渐向下倾斜的曲线，中间没有任何水平段或垂直段，如图1-90所示。

4.2.3.2 汽轮机空载和满负荷时的要求 (1) 空载时的要求

静态特性曲线在空载附近应陡一些，这样有利于汽轮发电机组的并网和机组低负荷暖机。当静态特性曲线在空载附近较陡时，调节系统产生的波动、调节阀开度变化较小，进汽量的变化也就较小，因而机组的转速波动较小，容易并网。另外，机组并网后开始带负荷时，它仍然处于加热阶段。此时，调节系统的静态特性曲线较陡，在电网频率降低时，能避免机组负荷增加过多，从而使机组不至于因加热过快而引起热应力过大和膨胀不均匀。

(2) 满负荷时的要求

静态特性曲线在满负荷附近也要陡一些，这样一方面在电网频率降低时，能防止机组超负荷过多，保证机组安全运行；另一方面，当机组在经济功率下运行时，如果电网频率升高，机组负荷降低较少，从而使机组保持较高的经济性。

图1-90 静态特性曲线的合理形状

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4.3. 同步器 4.3.1 同步器的作用

从调节系统的静态特性曲线可以看出，在不考虑迟缓率时，汽轮机的每一个功率都对应着一个确定的转速。这样，在单机运行时，机组的转速将随负荷的变化而变化，也就是供电的频率将随着负荷的变化而变化，因而不能保

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