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汽轮机调节系统
汽轮机是发电厂的原动机，驱动同步发电机旋转产生电能，向电网输送符合数量和供电品质（电压与频率）要求的电力。由同步发电机的运行特性可知，发电机的端电压决定于无功功率，而无功功率决定于发电机的励磁；电网的频率决定于有功功率，即决定于原动机的驱动功率。因此，电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率调节归汽轮机的功率控制系统。这样，机组併网运行时，根据转速偏差改变调节汽门的开度，调节汽轮机的进汽量及焓降，改变发电机的有功功率，满足外界电负荷的变化要求。由于汽轮机调节系统是以机组转速为调节对象，故习惯上将汽轮机调节系统称为调速系统。
基本介绍
- 中文名：汽轮机调节系统
- 外文名：Steam turbine governing system
- 作用：调整汽轮机内功率，满足电力需求
- 特点：电网频率与功率同步调节
- 套用：电网
汽轮机调节系统的基本组成
调节系统主要由转速感受机构、中间放大机构、油动机、配汽机构、同步器及启动装置组成，其原理性框图如图所示。
汽轮机调节保护系统原理性框图转速感受机构又称调速器，是将转子的转速信号转变成一次控制信号， 按照工作原理可分为机械式、液压式和电子式三大类。中间放大器对一次控制信号功率放大，并按调节目标做控制运算，产生油动机的控制信号。油动机是一种液压位置伺服马达，按中间放大器的控制信号产生带动配汽机构动作的驱动力，并达到预定的开度位置。配汽机构是将油动机的行程转变为各调节汽门的开度，通过配汽机构的非线性传递特性，汽轮机的进汽量与油动机行程间校正到近似线性关係。同步器作用于中间放大器，产生控制油动机行程的控制信号，单机运行时改变汽轮机的转速，併网运行时改变机组的功率;启动装置在机组启动时用于沖转，并提升转速至同步器动作转速。
汽轮机直接调节与间接调节系统
下图a为汽轮机直接调节系统示意图。当外界电负荷减小时，将使汽轮机转速升高，离心式调速器1的飞锤向外扩张，使滑环A向上移动，通过槓桿2关小调节阀，汽轮机的进汽量减小，汽轮发电机组发出的电功率也相应减小，从而与外界负荷建立起新的平衡；反之亦然。由此可知， 自动调节系统不仅能使机组转速保持在一定的範围内，而且还能使进汽量与功率相平衡。该系统的基本原理可用图b的方框图来表示。在上述调节系统中，调节阀是由调速器本身直接带动的，所以称为直接调节系统。
直接调节系统的方框图与示意图由于调速器的能量有限，--般难以直接带动汽轮机的调节阀，所以将调速器滑环的位移通过油动机从能量上加以放大后，间接带动汽轮机的调节阀，从而构成间接调节系统。下图a是一种最简单的一级放大调节系统。利用调速器滑环带动错油门滑阀，再藉助压力油的作用，使油动机带动调节阀。当外界电负荷减小，转速升高时，调速器滑环A向上移动，通过槓桿2带动错油门5的滑阀向上移动;此时，错油门的上油口与压力油相通，而下油口则与排油口相通，压力油进入油动机上油腔，而其下油腔与回油口相通，所以在油动机活塞上形成较大的压差，推动活塞向下移动，关小调节阀，减小汽轮机的进汽量，从而使机组功率与外界相适应；反之亦然。
当转速升高，调速器滑环带动错油门滑阀上移时，油动机活塞向下移动，而油动机活塞的位移又通过槓桿带动错油门滑阀向下移动；当错油门滑阀恢复到中间位置时，压力油不再与油动机相通，活塞停止运动，机组就达到了新的功率平衡，调节系统也达到了新的平衡状态。油动机活塞的运动是由错油门滑阀位移所引起的，而活塞位移反过来又影响错油门滑阀的位移，这种作用称为反馈，槓桿2称为反馈槓桿。由于油动机活塞对错油门滑阀的反馈作用与调速器滑环对错油门滑阀的作用是相反的，所以称为负反馈。下图b为间接调节系统原理方框图。
间接调节系统示意图与方框图
间接调节系统示意图与方框图汽轮机保护系统
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，还必须设定主汽门，即使调节汽门]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， 汽轮机除设定调节系统外，还设定保护系统，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。汽轮机调节保护系统原理性框图如下。
汽轮机调节保护系统原理示意图对于不同的功率、不同形式的汽轮机，所设定的保护装置也不完全相同。汽轮机设定以下自动保护装置、超速保护装置、串轴保护装置、低油压保护装置以及低真空保护装置。
汽轮机调节系统的任务
(1)在外界负荷与机组功率相适应时，保持汽轮机稳定运行。
(2)当外界负荷发生变化或机组负荷变化时，汽轮机的调节系统能相应的改变汽轮机的功率， 使之与外界或机组负荷相适应，建立新的平衡，并保持汽轮机的工作转速在规定範围内。
(3)对于抽汽式汽轮机，当工况发生变化时，调整抽汽压力在规定範围内。汽轮机的调节系统，除接受汽轮机的转速变化信号外，还应接受被驱动机械所发的信号，即具有双脉冲调节装置。信号经放大，最后控制调节气阀的开度，改变进入汽轮机的蒸汽量， 以适应外界负荷或蒸汽状态的变化， 使汽轮机的转速保持在一定範围内。当机组转速增加时， 应迅速关小调节气阀;当机组转速减小时，则应迅速开大调节气阀，以建立新的平衡。调节系统还应满足工艺系统的要求，保证机组定转速运行和变转速运行。石油化工装置中的工业汽轮机，都是靠调节系统自动完成这一任务。
汽轮机调节系统的要求
(1)调节系统应保证机组在额定的参数下，安全、平稳地满负荷至零负荷範围内运行。当参数和频率在允许範围内变动时，调节系统应能使机组平稳地在满负荷至零负荷範围内运行，保证汽轮发电机组能顺利地併网和解列。
(2)当主气阀全开和蒸汽参数在额定情况下，调节系统应能维持汽轮机在空负荷下稳定运行，转速不应有明显摆动;当负荷变化时，调节系统应能保证机组平稳地从一个工况过渡到另一工况，不发生较大的和长期的负荷摆动(摆动值不大于额定负荷的2% )。
(3)由满负荷突然降到空负荷时，能使汽轮机转速保持在危急保全器动作转速以下。
(4)同步器的工作範围，空负荷的转速应保证在额定转速的95% ~ 107%範围内，调节系统的速度变动率般在4% ~6%範围内；迟缓率应在0.5%以内。
(5)当危急保全装置动作后，应保证主气阀、调节气阀迅速关闭，主气阀的关闭时间应不大于1s。
(6)变速调节汽轮机的调节，除接受机组转速信号外，还应接受被驱动机械所发出的信号， 即应有双脉冲调节装置。