汽轮机及辅 助设备（常家芳）汽轮机(一 3) - 图文(5)

位移。因此，改变支点的位置，也就相当于平移了调节系统的静态特性曲线。 当转速不变时，C点位置不动，通过杠杆使调速滑阀移动，改变了错油门泄油口的开度，使脉动油压发生变化，随之改变油动机活塞位置，并带动调节阀动作以达到平移调节系统静态特性曲线的目的。

4.4 调节系统的动态特性

汽轮机运行稳定与否除了与静态特性有关之外，还与动态特性有关，因此在分析调节系统特性时，必须同时研究静态特性与动态特性。所谓动态特性是指从一个稳定工况变化到另一个稳定工况的过渡过程。这些过程可能是稳定的，也可能是不稳定的。如果过程是稳定的，调节系统动作结束时，达到新的稳定工况；否则，调节系统动作起来就无止境，当然这种系统根本就不能用。 4.4.1 动态特性的质量指标

调节系统动态特性品质的好坏，主要由下列三项指标进行评价。

图1-100 机组甩全负荷时转速的过渡过程

4.4.1.1 稳定性

当机组受到扰动后，经过调节系统的调节作用，能够在新的状态下稳定，或者恢复到原来的稳定状态。那么，这种调节系统是稳定的。但是，稳定是相对的，一般在调节好的波动值不超过允许范围时，就可以认为该调节系统是稳定的。对转速而言，只要其稳定后的转速与机组空载转速的偏差值，不大于速度变动率与

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额定转速乘积的1/15；并且，动态特性明显的振荡次数不超过3—5次，就可认为该调节系统是稳定的。例如，图1-100为汽轮机全甩负荷时，转速的几种过渡过程。 图1-100（a）上的三条过渡曲线，都随着时间t的增长最终趋近于由静态特性线决定的空载转速nmax。这样的过程是稳定的，能完成这样过程的调节系统称为稳定的调节系统。图1-100（b）所示的三条过渡曲线，或者围绕nmax作不衰减的谐振（曲线d），或者振幅随时间t逐渐增大（曲线e），或者偏离后就一直扩散开去（曲线f）。这些过程都是不稳定的过程，这种不能使机组重新稳定的调节系统称为不稳定调节系统。就普遍意义上讲，一个在运行中的闭环汽轮机调节系统，当给定值、负荷以及蒸汽参数等发生变化时，它的输出量（功率或转速）就发生变化，如果上述干扰所引起的输出量的变化，随着时间的推移趋向于某一个定值，如图1-100（a）中的三条过渡曲线，则该系统为稳定的调节系统。否则，就是不稳定的调节系统。

图中，?为甩全负荷时，机组瞬时转速n同额定转速nmin之差与工作转速n0的比值。 4.4.1.2 超调量

机组甩负荷后，所达到的瞬时最高转速与稳定后的转速之差，称为超调量。超调量的概念可以从图1-101清楚看出，图中nmax是机组甩负荷后所达到的瞬时最高转速，n0???n0?(1??)n0是机组稳定后的转速，?nmax?nmax?(1??)n0即为超调量。超调量不应过大，否则会引起危急保安器动作，以及动态过程振荡次数增加。因此，通常要求额定参数下甩

图1-101超调量的示意图

全负荷后出现的最高转速应比危急保安器动作转速低额定转速的3 %。 4.4.1.3 过渡时间

机组受到扰动后，从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所需的时间，称为

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过渡时间。显然，过渡时间越短越好。通常要求机组甩全负荷后，其过渡时间应保持在5—50 s之内。 4.4.2 影响动态特性的主要因数

影响机组动态特性的因素很多，为了便于了解，从两个方面进行对比介绍。 4.4.2.1 机组方面

(1) 转子的飞升时间Ta

机组转子在额定功率时，受蒸汽力矩M0的作用，转速从零升至额定转速所需的时间，称为转子的飞升时间Ta。即，

Ta?J(?0?0)J?0 ?M0M0式中：J为转子的转动惯量；?0为额定转速时，转子的角速度。Ta的值越小，说明转子越容易加速，机组甩负荷时就越容易造成超速。随着机组容量的增加，Ta值越来越小。例如，中、低压机组的Ta= 11—14s，高压机组Ta≈7—10s，超高压再热机组的Ta≈5—8s。因而对调节系统的要求也越来越高。 (2) . 中间容积时间Tv

汽轮机在运行时，从调节阀到末级的通流部分，回热抽汽管道（逆止阀之前）、中间再热器以及再热器与汽轮机之间的联络管道内都充满着蒸汽。机组甩负荷时，尽管各调节阀已关至空载位置（或关闭），但储存在这些中间容积内的蒸汽将继续进入汽轮机膨胀作功，使机组转速继续增加，以致引起危急保安器动作。因此，这些中间容积的存在，将使调节过程变慢，动态偏差增大，调节品质下降。 中间容积对调节过程的影响，不仅与其容积大小有关，而且还与容积内的蒸汽参数有关。通常，用中间容积时间来Tv来表示其对调节过程的影响。在额定流量D0下，将中间容积充满额定工况下的蒸汽流量所需的时间，称为中间容积时间。它可以表示为：

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Tv?DV?V ??D0D0D0v 式中：V——中间容积；

v，D——分别为额定工况下，中间容积内的蒸汽比容和流量； D0——额定工况下，主蒸汽的流量。

中间容积时间越长，对调节过程越不利，应尽可能降低其值。主要措施是减小中间容积。例如把调节阀直接装在汽缸上，抽汽管道逆止阀尽可能靠近汽缸等。 4.4.2.2 调节系统方面 (1) 速度变动率?

图1-102表示速度变动率?对动态过程的影响。图中，?n/n0是机组甩负荷后瞬时转速的相对变化量。从图上可以看出，?增大，则机组甩负荷后的瞬时最高转速增高，因此要求?< 6 %；?减小，甩负荷后的最高转速就降低；但超调量却增大，因而波动次数增多，即衰减得慢，稳定性变差。因此，通常要求?> 3 %，局部速度变动率也不得小于2.5 %。 (2) 油动机时间常数

油动机时间常数是在错油门开度最大、油压差为额定值时，油动机活塞完成工作行程所需的时间。油动机时间常数越小，则表明油动机动作越迅速，对调节系统的稳定性越有利，使超调量减小。但是，要减少油动机时间常数，就需增大主油泵的供油量；因而油动机的时间常数也不宜过小，应全面考虑后确定。 (3) 迟缓率?

图1-102?对动态过程的影响

Ta?10s,T0?0.24s,Tm?0.2s

?-转速相对值?n/n0

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迟缓率对调节系统是不利的。迟缓率增大，对周期性调节过程的影响是，使过渡时间延长，超调量增大，甚至造成不稳定的振荡。因此，应尽可能减少调节系统的迟缓率。

4.4.3 中间再热机组的动态特性 4.4.3.1 再热机组动态特性的缺陷

中间再热机组在甩去额定负荷时的动态特性远不如一般凝汽式机组。它在甩去额定负荷后，动态飞升转速很大，容易造成机件的严重损坏。所以，对再热机组动态特性不理想问题必须引起足够的重视。 4.4.3.2 影响再热机组动态特性的原因 (1) 中间容积很大

由于再热器以及连接再热器与汽轮机的管道，在高、中压缸之间形成一个很大的中间蒸汽容积，当汽轮机甩负荷后，虽然高压缸的自动主汽阀和调节阀很快关闭，新蒸汽不再进入高压缸；但是，残留在中间容积内的再热蒸汽。仍能进入中、低压缸继续膨 …… 此处隐藏：1477字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……