汽轮机调节系统
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
功频调节 ※原理 基于频率、功率反馈的调节
※优点 减少动态滞后，消除内扰，提高调节品质 ※不足 甩负荷时动态反调，不利用超速安全
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
调节级压力反馈
※原理 调节级后压力第一时间反映内扰，校正功率偏
差
※优点 提高克服内扰品质 ※不足 压力波动引起机组功率波动
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3.1 机械液压调节系统不足
系统复杂
调节品质差 自控水平低
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3.2 电液控制原理与系统
实际开度
－
PID
伺服 放大器
调 制 解调器
E/H
3kHz
要求开度 +
N/M
要求功率 AGC
+ +
N N S S
一次调频
N 0 n n0
6.2 汽轮机调节系统及其特性
6.2.1 汽轮机调节系统的组成
调节系统
其它保 护信号
保护系统
锅
炉 主汽门 调节汽门
发电机 转速
汽轮机 功率
图 6-1 汽 轮 机 调 节 保 护 系 统 原 理 性 框 图
6.2 汽轮机调节系统及其特性
对调节系统的要求 驱动功率大 惯性小，动作速度快 控制精度高 系统组成 转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 中间放大机构 中间功率放大 执行机构 驱动调节汽门开度 配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正 同步器及启动装臵 启动、同步操作
II象限 转速感受特性—转速与一次控制信号 III象限 中间放大特性—一次控制信号与油动机行程 IV象限 配汽特性—油动机行程与机组功率 I象限 调节系统静态特性—功率与转速 ※速度变动率 速度变动率(又称不等率)，四方图中I象
限曲线的斜率。空负荷时最大转速与额定负荷下最小转 速差，与额定转速的比，称为速度变动率。 即
+
M
n0
-
转速
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制 6.3.3 数字电液控制系统
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3.4 电液伺服执行机构
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
电液伺服阀 电液转换器
..\..\及其特性
调节系统的种类 ※机械液压调节 由纯机械(如杠杆、曲柄、凸轮等)、液
压(错油门、油缸等)部件组成。系统复杂，控制精度低， 维修困难，可靠性较差。
※模拟电液调节
转速测量、中间放大、反馈及配汽特 性非线性校正采用模拟电路，执行用液压伺服机构。系 统简单，控制精度较高，但模拟电路存在温漂、时漂， 复杂非线性校正和控制算法难以实现。 压伺服执行。系统简单，控制精度高，可靠性强，维修 方便，自动控制水平很高。
压缸的进汽；低负荷时，改变中压缸的进汽量，控制 再热汽温；为减小节流损失，机组负荷大于30％后中 压调门保持护全开
※高压调门过开或过关 用高压缸过增或过减出力补偿
再热器中间容积产生的时滞，改善一次调频性能。
※设臵旁路系统 启、停时，有效控制再热汽温和再热
器的冷却；甩负荷时，防止锅炉超压、回收工质
※机、炉协调控制 中间再热机组为单元机组
n m a x n m in n0 100%
6.2 汽轮机调节系统及其特性
※意义 单位转速变化所引起的汽轮机出力增减，表示
机组参与电网一次调频能力。由静态特性线求得
P P0 n 1 n0
※设臵原则 速度变动率大的机组功率相对变化小；反
之，机组功率相对变化大。对带基本负荷机组，一般为 5%。调频机组小些，但过小运行不稳，故一般不小于 3.0%。
上，最大转速偏差与额定转速的比 m ax n n
1 2
100%
n0
滞缓与调节品质 滞缓是响应死区，单机时引起转速
漂移，并网时产生负荷波动
N N0
滞缓率限制 过大影响调节品质，过小频繁动作造成
部件磨损。一般要求：机械液压型，滞缓率不大于0.4%； 电液型，滞缓率不大于0.06%
PS
f1
f0
频率
6.1 汽轮机调节保护的任务与系统组成
6.1 汽轮机调节保护的任务与系统组成
任务 高精度地控制机组的转速和功率输出，快速地响应电网的 负荷扰动，满足优良供电品质要求，保障机组安全和优化寿命 损耗，实现安全、经济运行。 原则性组成 机组运行中一旦从电网中解列、甩去全部电负荷， 汽轮机巨大的驱动力矩可使转子快速飞升，为防止超速毁机事 故发生，要求调节汽门在极短的时间内全行程关闭。在事故工 况下为有效切断汽轮机的蒸汽供给，还必须设臵主汽门，即使 调门关闭不快或关闭不严时，也能防止机组超速。此外，对低 真空、低润滑油压、大胀差、高振动等危及机组安全的恶性故 障，发生时必须快速停机。因此，汽轮机除设臵调节系统外， 还设臵保护系统。调节保护系统全称为控制系统。调节部分控 制调节汽门，保护部分控制主汽门，但在主汽门关闭时，保护 系统信号作用于调节系统，使调节汽门同时关闭。
em f
st
机械摩擦阻力矩 机组力矩与转速关系
J d
2
dt
2
M
st
M
em
M
f
6.1 汽轮机调节保护的任务与系统组成 电网有功负荷变化的基本特征 第一类变化 幅度小、周期短， 具有随机性。幅度小于5%，秒 级。 第二类变化 幅度较大、周期较 长，有一定可预测性。大于5%， 分级。
第三类变化 幅度大、周期长， 由生产、生活和气象等节律引 起的。
※数字电液调节 模拟测量、模数转换、数字控制、液
6.2 汽轮机调节系统及其特性
6.2.2 静态特性四方图与速度变动率
n
z
N
m
汽轮机机械液压调节系统
6.2 汽轮机调节系统及其特性
6.2 汽轮机调节系统及其特性
四方图 描述调节系统转速感受特性、中间放大特性、
配汽特性和功率—转速静态特性的四象限图。
d n P0 d P n0 100%
速度变动率的分布
※低负荷(0～10%)处 机组并网带初负荷时，为避免负
荷变化过大引起的热冲击，要求速度变动率大些
※满负荷(90～100%)处 避免过载，此区域内速度变动
率可取大些，但不超过整体速率变动率的3倍
※合理分布 两端大、中间小且连续平滑变化
6.2 汽轮机调节系统及其特性 6.2.3 同步器及行程范围
※动态滞后 压力决定中间容积中的贮汽量，又决定其
后通流部分的进汽量，产生类似于电容充、放电的动 态滞后效应
※一次调频品质下降 再热器庞大的中间容积，时间常
数达数十秒，产生很大的时滞，不仅一次调频能力下 降，并且也危及机组的超速安全
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
中间再热机组的调节特点 ※设臵中压主汽门和调节汽门 甩负荷时，快速切断中
49.36
49.48
49.56 49.52
49.68 49.64
49.72
49.84
49.92 49.88
49.96
50.04 50
50.08
49.44 49.4
49.8 49.76
13 :56: 31 13 :56: 42 13 :56: 53 13 :57: 04 13 :57: 15 13 :57: 26 13 :57: 37 13 :57: 48 13 :57: 59 13 :58: 10 13 :58: 21 13 :58: 32 13 :58: 43 13 :58: 54 13 :59: 05
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
快速卸载阀 溢流阀，快速关闭油动机
调整手柄 针阀
安全油
低压 回油
油缸 下腔室
6.3 汽轮机数字电液(DEH)控制
6.3.5 控制原理&中间再热机组的调节
中间容积与功率调节动态特性 ※中间容积 汽轮机蒸汽流程中，能存贮蒸汽的容积，
如蒸汽室、导汽管、再热器传热管及联箱等
第6章 汽轮机调节保护系统
再热器
过热器
M M 当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力矩增大，导 HP IP GEN LP 致转子的转速下降；反之，转子的转速上升。因此， M 汽轮机应根据转速偏差改变调节汽门的开度，即改变 进汽量和焓降，使蒸汽的驱动力矩与电磁阻力矩及摩 主动力矩：蒸汽驱动力矩 擦力矩相平衡。故汽轮机调节系统有时称为调速系统。 阻力矩：电磁阻力矩
对机械液压调节系统，响应速度较慢，速度变化率不
宜过大，机组甩负荷后容易引起超速。故一般不大于 6%。
小机组 对电网一次调频贡献有限，故取大些.大机组能力大,则贡献大,取小
点.
6.2 汽轮机调节系统及其特性
局部速度变动率 因转速感受、中间放大及配汽机构均
存在非线性，故速度变动率呈非线性分布。此外，实 际中也需要不均匀分布。局部速度变动率
第6章 汽轮机调节保护系统
6.1 调节保护的任务与系统组成 6.1.1供电品质与电网负荷—频率控制(LFC) 供电品质 电压、频率和波形 同步发电机的特性 端电压决定于无功功率，频率决定 于有功功率 电压与频率调节 无功功率决定于励磁，有功功率决定 于原动机的功率。故发电机的电压调节归励磁系统， 频率调节归汽轮机的功率控制系统 转子运动方程与汽轮机调速
系列1
13 :59: 16 13 :59: 27 13 :59: 38 13 :59: 49 14 :00: 00 14 :00: 11 14 :00: 22 14 :00: 33 14 :00: 44 14 :00: 55 14 :01: 06 14 :01: 17 14 :01: 28
