实验三汽轮机调节系统静态特性的测试
一、汽轮机调节系统的任务
汽轮机是汽轮发电机组主要设备之一，由于电能是不能储存的，但又要必须保证随时适 应电力用户的需要。因此，汽轮机装有调节系统，以保证汽轮发电机组能根据用户的需要提 供足够的、一定质量的电力。
二、对调速系统的要求
1．调速系统应保证机组在额定转速下，稳定地在满负荷范围内运行。而且当参数及周 波在允许范围内变化时，也能在额定负荷至零负荷范围内运行，并保证汽轮发电机组顺利地并列和解列。
2.为了保证机组稳定运行，由于迟滞或其它原因引起的自发性负荷变动应在允许范围 内，以保证机组经济、安全运行。 3．当负荷变化时，调速系统应保证机组平稳地由一个工况过渡到另一个工况,而不致 发生大的摆动或长时间的摆动。
4.当机组甩负荷到零时，调速系统应能保证不使危机保安器动作，即维持空负荷运转。
三、调速的基本原理
当机组在某一负荷下稳定运行时，由于外界某处有一干扰力(负荷变化或参数变化),
破坏了机组原来的平衡状态，汽轮机转速发生变化。调速系统将及时接受这一变化信号(感应机构),并及时通过传动、放大机构送到执行机构来改变机组的进汽量，使汽轮机的主力矩与发电机的反力矩达到一个新的平衡状态，来完成调节的任务。其基本原理见“汽轮机原理”讲义不再重复。
四、调节系统静态特性的试验方法与步骤
由于以上对调节系统的要求，所以对调节系统要求具备良好的静态特性，以掌握机组的 调节性能。对于新安装的机组和大修后的机组都要做静态特性试验，观察特性曲线是否变化，是否合乎设计要求。
1.实验用的设备、仪器:
（1）实验台系采用北京重型电机厂生产的AK-12-2型汽轮机调节系统，它采用离心
飞锤式调速器、迫转式泊动机、由凸轮轴带动四个调节汽门。此系统为两级放大。同步器为手摇式活动支点同步器，用改变支点的位置达到改变特性曲线。
（2）交流电动油泵：油泵为蜗杆式油泵，供调节用油。 电压：380V；功率：4.5KW。
（3）直流电动机：用来带动调整器旋转。
电压：220V；电流：285A；转速：575～1150转/分： 功率：75HP(马力)1马力=0.746KW
汽轮机调速器与直流电机传动比为1:3.615。 （4）可控硅传动装置：用来供直流电动机直流电源并调整转速。（5）滑线可变电阻：配合传动柜调整直流电动机转速。 （6）转速表：手携式光电转速表。 （7）位移传感器：接收滑环位移信号。 （8）信号源：指示位移数值。 2.实验目的：
（1）测取调速系统的静态特性曲线N-n及感应机构n-x、传动放大机构x一ψ、执行 （2）计算出调节系统的速度变动率： （3）计算出调节系统的迟缓率ε： （4）计算出同步器的上下限富裕行程范围： （5）观察调节汽门的重叠度△。
机构ψ-N的特性曲线：
3.实验方法步骤：
（1）清理设备及环境卫生；
（2）盘动各转动机械靠背轮，应转动灵活； （3）检查油箱油位指示是否正常； （4）合上总电源开关；
（5）起动交流电动油泵，监视油压指示是否正常； （6）合上控制回路开关，合上主回路开关； （7）起动直流电动机，监视转速上升情况；
（8）手动调节旋钮，待电压升至220V时用滑线电阻器将转速升到750转/分，停留一 分钟；
（9）将同步器摇到低限位置(11.75mm)；
（10）用滑线电阻器继续升速，每升10转/分记录一次转速n、油动机转角ψ、滑环位
移x等数值，一直升到830转/分,停留5分钟，然后用滑线电阻器降速，从830转/分降到750转/分，同样每降10转/分记录以上数值；
（11）将同步器摇到高限位置(21mm)；
（12）用滑线电阻升速到830转/分开始记录，每升10转/分记录一次n、ψ、x数值， 一直升到0转/分止。 （13）用滑线电阻降速：从0转/分降到830转/分，每降10转/分记录次n、ψ、x 数值，即结束实验； （14）停止各机械运转，整理现场。
4.注意事项
（1）在升速过程中不能出现降速现象，降速过程中不能有升速现象。
(2)记录过程中，以哨声为准，以保证各参数记录的同时性。 (3)实验过程中，要遵守纪律，不得随意乱动设备，仪器。
5.实验结果整理:
(1) 记录项目，见
记录表。 (2) 记录分工： 读转数1人，兼吹哨发令
记录调速器滑环位移1人
记录翅转油动机转角2人
限图。
（3）数据整理
①绘制特性曲线，即汽轮机调速系统静态特性四象
②计算出同步器上下限富裕行程范围。 ③计算出调节系统的速度变动率、迟缓
率。
附录：厂家提供的配汽机构特性曲线ψ-N关系表如下： 转角(度〉 功率(瓦)
转角(度〉 功率(瓦〉 转角(度〉 功率(瓦〉 210 12200 125 7000 219 138 8000 155 9000 162 9500 . 173 10000 185 11000 200 12000 23 0 44 200 58 1000 74 2000 87 3000 93 3500 102 5000 106 5500 113 6000 13000
三、 汽轮机调节系统静态特性的测试实验报告
教师评语
实验四热能动力设备模型简介
本模型厅设置的模型有：
1.20万千瓦火力发电厂整体模型； 2.20万千瓦汽轮机本体模型； 3.20万千瓦汽轮机调节系统模型； 4.670吨/时锅炉本体模型； 5.锅炉生产过程演示模型； 6.锅炉汽包模型； 7.磨煤机模型； 8.空气预热器模型；
9.12万千瓦汽轮机剖面木制模型； 10.750千瓦汽轮机； 11.250千瓦汽轮机； 12.汽轮机叶片；
13.60万千瓦汽轮机本体模型； 14.1900TM直流锅炉模型； l5.汽轮机辅件模型若干件。
设置该模型厅的目的主要是为了让学生对于整个火力发电厂的生产设备、系统及生产过 程有一个全面系统的了解，并对整个火力发电厂建立起一个整体概念。
对于热动专业的学生以及其它有关专业的学生，可针对具体设备模型：对设备的结构及工作原理进行较深入地了解，从而加深对专业理论课的感性认识和理解，弥补课堂教学和下厂实习之不足。
20万千瓦火力发电厂模型包括：机、炉、电、输煤、除尘等全套设备系统，适于教学之 用。
汽轮机、锅炉等模型装置可供热动专业及其它有关专业的师生进行形象直观的现场教学 之用。
1.汽轮机本体基本特性、蒸汽流程、给水流程：
20万千瓦汽轮机为：三缸、三排汽、中间再热、凝汽式汽轮机。该汽轮机具有八段抽汽，这八段抽汽分别供给四台低压加热器、一台除氧器和三台高压加热器。
（1）汽轮机本体基本特性：
汽轮机型号：N200-130/535/535型 型式：超高压中间再热凝汽式 额定功率：200000千瓦 经济功率：200000千瓦 转速：3000转/分 工作频率:50赫兹 主蒸汽压
2力:129kg/cm(12.MPa)主蒸汽温度：535℃
高压缸排汽温度：313℃ 再热蒸汽温度:535℃
凝汽器背压：0.05绝对大气压 冷却水温度：20℃ 额定工况下：
主汽流量：610吨/时
再热蒸汽流量：5353吨/时 低压缸排汽量：42053吨/时
2调节级后压力：98kg/cm（9.60MPa）转动方向：面向车头顺时针方向 级数：27级 37段
高压缸：调节级+11级 中压缸：10级
低压缸：5级×3
汽轮机总长度：21.03米 末级叶片长度：665毫米 (2)蒸汽流程：
来自锅炉的新蒸汽通过两个高压主汽调节阀进入高压缸，高压缸排汽经中间再热器再热后通过两个中压主汽阀，四个中压调节阀进入中压缸，蒸汽出中压缸分三路进入低压缸，低压缸排汽进入凝汽器，凝汽器内的来自低压缸的排汽其热量被循环水带走，最终凝结成水然后排入凝汽器的热水井。 (3)给水流程：
凝结水泵将凝结水从热水井中抽出，经四台低压加热器、除氧器，然后由给水泵从除氧 器抽出给水，经三台高压加热器打入锅炉下级省煤器、上级省煤器，最后进入锅炉汽包。
2.锅炉本体基本特性、过热蒸汽流程、再热蒸汽流程：
670吨/时锅炉为自然循环锅炉。
（1）锅炉本体基本特性
2过热蒸汽压力：140kg/cm(绝对压力) 过热蒸汽温度：540℃ 再热蒸汽流量：579吨/时
2再热蒸汽入口/出口压力：27.5/25.5kg/cm(绝对压力)给水温度：240℃
冷风温度：30℃ 热风温度：350℃
（2）过热蒸汽流程:
汽包→部分顶棚过热器（由前至后）→悬吊管→水平烟道底包墙管→悬吊管→侧墙包墙管→后墙包墙管→部分顶棚过热器（由后至前）→前屏→一级喷水减温(并交叉)→后屏（两侧逆流部分）→第二次交叉→后屏(中间顺流部分)→汽一汽热交换器→对流过热器冷段(两侧逆流部分)→二级喷水减温（并第三次交叉）→对流过热器热段(中间顺流部分)→集汽联箱→汽轮机高压缸。 (3)再热蒸汽流程：
汽轮机高压缸→低温段再热器（尾部烟道上方呈水平布置)→汽一汽热交换器→高温段 再热器(水平烟道后部呈垂直布置)→汽轮机中压缸。
