汽轮机调节系统技术问答汇总
1、汽轮机调节系统的任务是什么？
汽轮机调节系统的基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机的功率以满足用户用电重变化的需要，同时保证汽轮发电机组的工作转速在正常容许范围之内。
2．调节系统一般应满足哪些要求？
调节系统应满足如下要求：
（1）当主汽门全开时，能维持空负荷运行。
（2）由满负荷突降到零负荷时，能使汽轮机转速保持在危急保安器动作转速以下。
（3）当增、减负荷时，调节系统应动作平稳，无晃动现象。
（4）当危急保安器动作后，应保证高、中压主汽门、调节汽门迅速关闭。
（5）调节系统速度变动车应满足要求（一般在4％～6％），迟缓率越小越好，一般应在0.5％以下。
3. 汽轮机进汽调节方式有几种？各有何优缺点？
汽轮机的进汽调节方式有三种：
（1）节流调节法：节流调节法也称质量调节法。汽轮机的进汽量全部经过一个或几个同时开关的调节汽门进入所有喷嘴。这种调节法只有带额定负荷时，调节汽门全开，节流损失最小，此时汽轮机效率最高。负荷减少时调节汽门关小，使蒸汽在调节汽门内产生节流作用，降低蒸汽压力，然后进入汽轮机。由于节流作用而存在节流损失，汽轮机的效率也降低。
（2）喷嘴调节法：也称断流调节法。进入汽轮机的蒸汽量，通过数只依次启闭的调节汽门，进入汽轮机的第一级喷嘴调整汽轮机的负荷。每个调节汽门控制一组喷嘴，根据负荷的多少确定调节汽门的开启数目。在每一个调节汽门未开足时，也有节流损失，但这仅是全部新蒸汽的一部分，因此在低负荷时比节流调节的节流损失小，经济性好。缺点是检修安装时调整较为复杂；变工况时调节汽室温度变化大，负荷的变动速度不能太快。
4、旁通调节法：采用节流调节的汽轮机，特别是反动式汽轮机应用较多。通常在汽轮机的经济负荷下，主调节汽门全开。超出经济负荷时开旁通门，把新蒸汽引至后面几级叶片中去。其优点是在经济（设计）负荷时运行效率最高，节流损失最少。其缺点是当超过经济负荷时，旁通进汽，优质金属材料的比例相应提高，其效率也因旁通阀的节流损失和旁通室压力升高而下降。
5．汽轮机调节系统为什么必须设反馈装置？
在汽轮机的调节系统中，滑阀的位移，使油动机动作。而油动机的动作又反过来影响滑阀的位移，这种作用叫反馈作用。反馈作用是汽轮机自动调节中保持调节动作能稳定下来的一个重要组成部分。如果没有反馈作用，调节系统将无法工作。
常用的反馈机构有杠杆反馈、窗口反馈、弹簧反馈。
6. 什么是调节汽门的重叠度？为什么必须有重叠度？
采用喷嘴调节的汽轮机，一般都有几个调节汽门。当前一个调节汽门尚未完全开启时，就让后一个调节汽门开启，即称调节汽门具有一定的重叠度。调节汽门的重叠度通常为10％左右，也就是说，前一个调节汽门开启到阀后压力为阀前压力的90％左右时，后一个调节汽门随即开启。
如果调节汽门没有重叠度，执行机构的特性曲线就有波折，这时调节系统的静态特性也就不是一根平滑的曲线，这样的调节系统就不能平稳地工作，所以调节汽门必须要有重叠度。
7．什么是调节系统的静态特性和动态特性？
调节系统的工作特性有两种，即动态特性和静态特性。在稳定工况下，汽轮机的功率和转速之间的关系即为调节系统的静态特性。从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性叫做调节系统的动态特性，是指在过渡过程中机组的功率、转速、调节汽门的开度等参数随时间的变化规律。
8．什么是调节系统的静态特性曲线？对静态特性曲线有何要求？
调节系统的静态特性曲线即在稳定状态下其负荷与转速之间的关系曲线。
调节系统静态特性曲线应该是一条平滑下降的曲线，中间不应有水平部分，曲线两端应较陡。如果中间有水平部分，运行时会引起负荷的自发摆动或不稳定现象。曲线左端较陡，主要是使汽轮机容易稳定在一定的转速下进行发电机的并列和解列，同时在并网后的低负荷下还可减少外界负荷波动对机组的影响。右端较陡是为使机组稳定经济负荷，当电网频率下降时，使汽轮机带上的负荷较小，防止汽轮机发生过负荷现象。
9. 什么叫调节系统速度变动率？对速度变动率有何要求？
从调节系统静态特性曲线可以看到，单机运行从空负荷到额定负荷，汽轮机的转速由n2降低至n1，该转速变化值与额定转速n0之比称之为速度变动率，以δ表示
即 δ＝（n2－n1）/n0×100％
δ较小的调节系统具有负荷变化灵活的优点，适用于担负调频负荷的机组；δ较大的调节系统负荷稳定性好，适用于担负基本负荷的机组；δ太大，则甩负荷时机组易超速；δ太小调节系统可能出现晃动，故一般取4％～6％。
速度变动率与静态特性曲线有关，曲线越陡，则速度变动率越大，反之则应越小。
10. 什么是调节系统的迟缓率？
调节系统在动作过程中，必须克服各活动部件内的摩擦阻力，同时由于部件的间隙，重叠度等影响，使静态特性在升速和降速时并不相同，变成两条几乎平行的曲线。换句话说，必须使转速多变化一定数值，将阻力、间隙克服后，调节汽门反方向动作才刚刚开始。同一负荷下可能的最大转速变动△n和额定转速n0之比叫做迟缓率（又称为不灵敏度），通常用字母ε表示，即ε=△n/n0×100%。
11．调节系统迟缓率过大，对汽轮机运行有什么影响？
调节系统迟缓率过大造成对汽轮机运行的影响有：
（1）在汽轮机空负荷时；由于调节系统迟缓率过大，将引起汽轮机的转速不稳定，从而使并列困难。
（2）汽轮机并网后，由于迟缓率过大，将会引起负荷的摆动。
（3）当机组负荷骤然甩至零时，因迟缓率过大、使调节汽门不能立即关闭，造成转速突升，致使危急保安器动作。如危急保安器有故障不动作，那就会造成超速飞车的恶性事故。
12．为什么说迟缓率不能等于零？
（1）实际的调节系统迟缓率不可能做到等于零。因调节系统各机构在运行中总存在摩擦等阻力，油动机滑阀总要有过封度，使系统感受到转速变化到调节汽门开度变化存在迟缓。
（2）从理论上分析，迟缓率等于零的调节系统是不稳定的，因为这将造成调节过分灵敏，使调节汽门处在不停的动作之中。尤其对于液压式调节系统，保持一些微小的迟缓率，对改善调节性能是有益的。液压式调节系统的调节油压不可避免地存在着油压波动，它将使调节汽门窜动。这也就是错油门必须有一定的过封度，使其抵消油压波动的影响，避免调节汽门窜动的道理。 最好的迟缓率是ε＝0.3％～0.4％。
13．采用电液调节系统有哪些优点？
采用电液调节系统有如下优点：
（1）采用电气元件增加了调节系统的精度，减少了迟缓率，在甩负荷时能迅速地将功率输出返零，改善了动态超速。
（2）实现转速的全程调节，控制汽轮机平稳升速。
（3）可按选定的静态特性（可方便地改善静态特性的斜率及调频的最大幅值）参与电网一次调频，以满足机、炉、电网等多方面的要求。
（4）采用功率系统，具有抗内扰及改善调频动态特性的作用，可提高机组对负荷的适应性。
（5）能方便地与机、炉、主控设备匹配，实现机、电、炉自动控制。
15．汽轮机为什么必须有保护装置？
为了保证汽轮机设备的安全，防止设备损坏事故的发生，除了要求调节系统动作可靠以外，还应该具有必要的保护装置．以便汽轮机遇到调节系统失灵或其他事故时，能及时动作、迅速停机，避免造成设备损坏等事故。
保护装置本身应特别可靠，并且汽轮机容量越大，造成事故的危害越严重, ，因此对保护装置的可靠性要求就越高。
16．自动主汽门的作用是什么？
自动主汽门的作用是在汽轮机保护装置动作后，迅速切断汽源并使汽轮机停止运行。因此，它是保护装置的执行元件。
17. 对自动主汽门有什么要求？
为了保证安全，要求自动主汽门动作迅速，并关闭严密。对于高压汽轮机来说，在正常进汽参数和排汽压力的情况下，自动主汽门关闭后（调节汽门全开），汽轮机转速应能够降低到1000r／min以下。自汽轮机保护系统动作到主汽门完全关闭的时间，通常要求不大于0.5～0.8S。
18．自动主汽门活动装置的作用是什么？
为防止主汽门长期不动造成卡涩，一般主汽门都设活动装置。
有手轮的中压主汽门，活动时用手轮将主汽门关小几圈，再开足主汽门。
上海汽轮机厂生产的高压自动主汽门的活动试验，是通过活动小阀将操纵室的油压泄掉一点，主汽门关小。当油动机活塞关小至一定行程时（一般5mm），泄油口被堵住，主汽门不会继续关闭。关团试验小阀，主汽门重又开足。
19．中压主汽门和中压调节汽门合并成联合汽门的形式有什么优缺点？
中间再热机组再热后的主汽门和调节汽门（即中压主汽门和中压调节门）合并在同一阀体内构成联合汽门。工作时先打开带有预启阀的主汽门，然后再开启调节汽门。这种结构布置紧凑，汽流流动损失小，主汽门门杆伸出端较长，易卡涩而且预启阀处易磨损。
20. 主汽门带有预启阀结构有什么优点？
高压汽轮机主汽门门碟较大，而且新汽压力很高，门碟在开启前，阀门的前后压差很大，需要很大的油动力来开启它，因此操纵座油动机也要设计得很大。主汽门带有预启阀结构后，开后主汽门的提升力大为减小，使操纵装置结构紧凑。
21. 为什么通常主汽门都是以油压开启，而以弹簧力来关闭？
这是因为在任何事故情况下，包括在油源断绝时，自动主汽门仍应能迅速关闭。所以一般主汽门都是设计成以弹簧力来关闭的。为了可靠起见，一般还采用双弹簧结构。
为了有足够大的关闭力及关闭快速，一般在主汽门全关时，弹簧对主汽门还有5000～8000kN的压缩力。
22．对自动主汽门的严密性有什么具体要求？
对于高压汽轮机，要求在额定的蒸汽初参数和背压下，主汽门全关后（调节汽门全开），机组转速能降到1000r／min以下。
对于中、低压汽轮机，应保证主汽门全关后（调节汽门全开），汽轮机转速应能降到零。
23．汽轮机为什么装设超速保护装置？
汽轮机是高速转动设备，转动部件的离心力与转速的平方成正比，即转速增高时，离心应力将迅速增加。当汽轮机转速超过额定转速20％时，离心应力接近于额定转速下应力的1.5倍，此时不仅转动部件中按紧力配合的部套会发生松动，而且离心应力将超过材料所允许的强度使部件损坏。为此汽轮机均设置超速保护装置，它能在超过额定转速8％～12％时动作，迅速切断进汽，使汽轮机停止运转。
24．危急保安器有哪两种型式？
按结构特点不同，危急保安器可分为飞锤式和飞环式两种。它们的工作原理完全相同。其基本原理是当汽轮机转速达到危急保安器规定的动作转速时，飞锤（或飞环）飞出，打击脱扣杆件，使危急遮断滑阀（危急遮断油门）动作，关闭自动主汽门和调节汽门，使汽轮机迅速停机。
25．飞环式危急保安器与飞锤式危急保安器结构上有什么不同？
上海汽轮机厂和北京重型电机厂生产的汽轮机通常采用飞环式危急保安器。它和飞锤式危急保安器主要不同之处，就是用一个套在汽轮机主轴上的具有偏心重量的飞环代替偏心飞锤。当汽轮机转速升高到动作转速时，偏心环的离心力克服弹簧力而向外飞出。飞环的飞出转速也可以通过调整螺母改变弹簧力来调整。
26．汽轮机轴向位移保护装置起什么作用？有哪几种型式？
汽轮机转子与静子之间的轴向间隙很小，当转子的轴问推力过大，致使推力轴承乌金熔化时，转子将产生不允许的轴向位移，造成动静部分摩擦，导致设备严重损坏事故，因此汽轮机都装有轴向位移保护装置。其作用是：当轴向位移达到一定数值时，发出报警信号；当轴向位移达到危险值时．保护装置动作，切断进汽，停机。
轴向位移保护装置按其感受元件结构，可分为机械式、液压式、电气式三大类。前面两类常用于中小型汽轮机上，后者都用于大功率汽轮机上。