热力设备运行.pdf

第一章凝汽式汽轮机的调节 第一节 汽轮机调节的基本概念 一、汽轮机调节的任务 汽轮发电机组是将蒸汽的热能转变为电能的设备。由于电能不能大量的储存，因 此，机组发出的功率应与外界负荷相适应。当两者平衡时，转速在一定的转速下稳 定运行，此时蒸汽在汽轮机转子上产生的主动力矩M 等于发电机转子受到的制动力t 矩Me（不考虑机组的摩擦机械损失），即 M=Met 或 M－M =0 (1-1) t e 当外界负荷发生变化时，发电机制动力矩随之变化，在未对机组进行调节时，汽 轮机的主动力矩未变，则 M－M =△M≠0 t e △M 称为剩余力矩。由力学可知，由于剩余力矩的存在，将使转子的角速度发生 变化，其关系式如下： ?ω ΔM=J （1-2） ?t 式中 J——转子的转动惯量 ?ω ——转子的角加速度。 ?t ?ω 显然，如外界负荷减少，则ΔM＞0, ＞0,机组的转速将增加；反之，若外 ?t ?ω 界负荷增加，则ΔM＜0, ＜0,机组的转速将降低。 ?t 汽轮发电机组的转速变化，将带来下列影响： (1) 影响供电质量。供电质量标准主要有两个，频率和电压。电压虽与机组转速有关， 但主要是对励嵫电流的调整进行调节，而频率只取决于机组的转速，其关系式为： Pn f= 60 式中 n——机组转速； P——发电机磁极对数。 上式表明，供电的频率将随机组转速成正比变化，目前我国供电频率要求为50 ±0.5Hz，因此不允许机组转速有过大的变化。 (2) 影响机组的安全。机组转速增加过大，将使转动部分的零部件产生过大的应力。 例如，当转速增加20℅时，应力增加44℅，将超过转动零部件允许应力，这是转动 部分零部件强度所不允许的。 因此，为了保证供电的质量和机组的安全，汽轮发电机组必须具备能调节汽轮 机功率的调节系统，其基本任务是：在外界负荷与机组功率相适应时，保持机组稳 1 定运行：当外界负荷改变，机组转速发生变化时，调节系统能相应的改变汽轮机的 功率，使之与外界负荷相适应，建立新的平衡，并保持转速偏差不超过规定的范围。 二、直接调节和间接调节 (一) 直接调节 直接调节是一种最简单的调节系统，如图 1-1 所示。当外界负荷减少时，机组转 速上升，通过蜗轮付7的传动，使调速器6的转速随之升高，重锤的离心力增大， 克服弹簧的作用力向外移动，带动滑阀a向上移动，并通过杠杆8关小调节汽阀3， 减小进汽量，使汽轮发电机组的功率与外界负荷相适应，调节系统重新稳定。若外 界负荷增加时，调节系统的动作与上述过程相反。图 1-2 为这种直接调节的原理方 块图。 图1-1 直接调节示意图 图1-2直接调节原理图 1-新蒸汽 2-主汽阀 3-调节汽阀 4-汽轮机 Ⅰ-感应机构 Ⅱ-传动机