一、DEH调节系统的组成
该系统的调节规律是PI(比例、积分)调节,而且是多回路的串级调节系统。整个系统由内回路和外回路组成,内回路可加速调节过程,外回路则可保证输出严格等于给定值;PI调节规律既保证了对系统信息的运算处理和放大,其积分环节又可保证消除静态偏差,从而实现无差调节。
在汽轮机调节系统中,稳定工况下转速与功率之间的关系曲线称为静特性曲线(图1-33);如果稳定状态下,系统中的负荷从零变化到满载,则相应的系统中转速的变化值与额定转速之比,即δn=Δnmax/n0称为整个系统的平均速度不等率(速度变动率);如果稳定状态下,机组的负荷从零变化到满载,则相应的机组转速的变化值与额定转速之比,即δ=Δnmax/n0称为汽轮机调节系统的速度不等率(又称速度变动率)。
汽轮机调节系统的速度不等率是一个非常重要的参数。它的合理与否直接影响机组的稳定运行情况,同时,也将对电网的频率稳定性产生影响。一般机组要求速度不等率在3%~6%之间可调,出厂时设定为4%~5%。
并网运行是指电网中有两台及以上汽轮发电机向用户供电的运行方式。这时,如果不考虑机组之间电力的相互作用的话,电网中各处的频率是相等的。由于转速与频率的对应关系,所以,电网中的各台汽轮机的转速也是一样的。即使具有半速的汽轮机的情况下,各个转速之间也将保持固定的比例关系。而用户的耗电量等于各台汽轮机的功率的总和。
假设电网中有两台并列运行的汽轮机Ⅰ和 Ⅱ,其静态特性曲线为一根直线。速度不等率分别为δ1和δ2,且δ1>δ2,在某一时刻,两台汽轮机的转速均为n,根据它们的各自的静态特性,其功率分别为PⅠ和PⅡ,如图1-17所示。
若系统中用户的耗电量增加了ΔΡ,外界负荷的增加,使得两台机组的转速同时下降。同时调节系统动作,将两台机组的出力分别增加了△PⅠ和△PⅡ,从图l-17可以看出,由于速度不等率δ1>δ2,所以△PⅠ小于△PⅡ。稳定后增加的出力必然与耗电量的增加相同,即△P=△PⅠ+△PⅡ
根据图中的几何关系,有
所以,我们由此得出结论:一台汽轮机分担的负荷,与该汽轮机的功率与整个系统的总功率之比成正比,而与该汽轮机的速度不等率与整个系统的速度不等率之比成反比。
3、汽轮机速度不等率的选取
(1)从一次调频能力考虑
由式(5-1)可知,如果某台机组的速度不等率远比电网的平均速度不等率小,则当电网频率变化时,该机组的负荷变化特别剧烈;如果该机组的速度不等率远比电网的平均速度不等率大,则当电网频率变化时,该机组的负荷变化就很小。因此,应当使电网中的机组的速度不等率尽量接近,同时,考虑到大机组的经济性较好,启动复杂,应当使大型机组承担基本负荷,因此适合采用较大的速度不等率,提高其年利用小时数。而中、小型机组经济性差,启动过程较简单,使其承担尖峰负荷和调频任务,适合采用较小的速度不等率。
(2)从机组本身的运行稳定性考虑
在汽轮机数字电液调节系统(DEH)中,1/Kf=δ,就代表汽轮机调节系统静特性曲线的斜率。速度不等率数值和静特性曲线的形状、位置,都可以采用电路或数字的形式任意设定。
从机组本身的运行稳定性看,速度不等率(机组的调差系数)的倒数就是速度系统的增益(比例系数)1/δ=Kf,因此,速度不等率越小,则系统增益越大,系统越不稳定。因此速度不等率不能过小,一般不能小于 1.2%。
四、一次调频(速度控制)原理
1、单元机组负荷控制系统和原理
2、一次调频(速度控制)原理
而整个速度控制回路的输出为
图 1-33中,当频率变化超过额定频率。±2r/min=±0.033Hz时,才起调节作用,参与调频的负荷变化量限定为 8%,相当于电网频率变化上±2r/min=±0.2Hz 。也有的系统,对参与调频的机组仅限制其增负荷或减负荷的变化量,如图1-35和图及1-36所示。
在DEH系统中,校正环节中的不灵敏区的宽度(即死区)和比例放大系数1/δ=Kf可以很方便地由控制系统维护人员进行调整,从而改变机组的一次调频能力。死区愈宽,机组参与电网调频的能力愈差,死区趋向无穷大时,相当于速度反馈回路已切除,机组带基本负荷运行,可以保证大型机组运行的经济性。
比例放大系数可根据机组在电网中承担调频任务的大小来选择,即机组承担的一次调频百分比确定。调频任务重,比例放大系数大,即速度不等率愈小,反之亦然。调整比例放大系数即改变了机组的速度不等率,即改变了机组的一次调频负荷比例。
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