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第七章 600MW汽轮机的调节和保护系统 汽轮机调节系统的特性 汽轮机调节系统的任务是对汽轮机的转速、负荷进行调节，同时还应参与电网的一次调频，而且要求静态和动态调节过程具有足够的稳定性。 汽轮机调节系统的工作质量，是用调节系统的特性来评价的。调节系统的特性包括静态特性和动态特性两个方面。静态特性是研究系统元件参数或空间位置的相互关系，是与时间无关的，常用四方图来描述调节系统的静态特性（如图7-1所示）。动态特性则是研究系统元件的参数随时间变化的规律，是研究系统的运动过程，一般通过机组甩负荷过程来研究调节系统的动态特性，如图7-2所示。 图7-1 调节系统的静态特性 图7-2 调节系统的动态特性 汽轮机运行对调节系统有如下基本要求： （1） 能控制汽转机转速，按要求从零逐步升高到额定转速；并入电网后，能使机组功率在零和额定值之间任一负荷下稳定运行；外负荷不变时，能保持机组功率和转速不变。 （2） 在外负荷变化时，能迅速改变机组输出功率，从原稳定工况过渡到新的稳定工况，使其输出功率迅速与外负荷相适应，以保证机组转速的变化在允许范围内。 （3） 在机组甩负荷（突然与电网解列，负荷降至零）时、能维持机组转速在3000r／min左右空负荷运行； （4） 能按要求控制机组正常停机；当出现危及机组安全的情况时，能迅速切断汽源，实行事故停机。 这些基本要求中除事故停机之外，其实质均是要求调节系统能精确地控制汽轮机的功率，以达到控制机组转速的目的。在机组并网前，控制汽轮机的功率与机组转子旋转摩擦阻力消耗的功率相等；在机组并网后，使汽轮机的功率与摩擦阻力消耗的功率和外负荷需要的电功率相适应。 一、调节系统的静态特性 调节系统的静态特性反映了机组转速与功率之间的关系（见图7-1）。图7-1中曲线aa两端所对应的转速n1和n2之差与机组额定转速比值的百分数，称为速度变动率（也称速度不等率，用δ表示）。它代表汽轮机调节系统的静态调速特性，是调节系统的一个重要的特性参数。国际电工委员会（IEC）建议δ取值方法如下： （l）具有随功率增加而转速下降的可调倾斜特性。倾斜特性用转速不等率δ表示，一般δ取3％～6％，不允许超过6％。 (2)局部转速不等率δ的最小值应不小于总转速不等率的0.4倍。 (3)在0％到10％额定负荷范围内，最大局部转速不等率无一定限制。 (4)在90％到100％额定负荷范围内，最大局部转速不等率不应超过总不等率的3倍（除最后一个调节汽阀外）。 (5)设有平移静态特性曲线的同步器时，同步器调整范围一般在频率增加方向能升高δ十1%-2％，在下降方向能降低3%-5％；在空负荷时，可调转速范围为额定转速的十6％一一6％。 （6）静态特性的上下行线具有不重合性，以迟缓率ε表示，一般ε不大于0.2％-0.5％。IEC推荐不大于0.06％。 (7)在额定参数条件下，汽轮机应能维持空负荷稳定运行。 (8)在并列运行时，由调速系统引起的功率摆动不应超过下式所规定的波动值： 在单机运行时，转速摆动不应超过1.1ε。 图7-1明显地表示了汽轮机转速n、调速滑阀（又称错油门）行程s、调节阀行程h（或油动机行程m）,汽轮机功率P之间的关系。图上各曲线形状由调节阀型线、配汽传动机构的传动比以及调节方式等因素决定。其中第一象限功率与转速关系曲线aa的斜率，就是代表机组静态调节特性的速度变动率。 当汽轮机从空负荷到额定负荷时，借助同步器在不大的范围内平移调节系统的静态特性曲线，以使机组维持在额定转速n0。 二、调节系统的动态特性 汽轮机调节系统的动态特性，是指系统的参数在受到扰动后随时间变化的整个过程的性能。图7-2是调节系统的动态特性曲线。 一个良好的调节系统，应是静态特性符合要求，动态特性良好，特别是要经得起甩负荷的考验。判别调节系统动态特性好坏的指标有： （1）稳定性 汽轮机运行中，当受到扰动而离开稳定工况后能很快过渡到新的稳定工况，或在扰动消除后能恢复到原来的稳定工况，这样的调节系统是稳定的。 （2）动态超调量 在汽轮机调节系统中，被调量（转速）的动态超调量是指汽轮机最大飞升转速与最后稳定转速之差和最后稳定转速比值的百分数，可用下式表示： 为了不引起超速保护系统动作，甩负荷时的最大飞升转速应低于超速保护整定的动作转速值。一般情况下，超速保护的动作转速值为（110%—112%）n0。因此取40%—80%（δ=5%）。 3．静态偏差值 在汽轮机调节系统中，采用的是有差调节，其静态偏差值为δ。 4．过渡时间 外界扰动作用于调节系统后，从调节过程开始到被调量满