体结构。为了提高调节级的级效率，其应具有一定的反动度。考虑到调节级为部分进汽的级，且叶片较短，为了减小漏汽损失，一般反动度值不宜过大。

（2）压力级的特点：压力级一般是指调节级后各非调节级。根据蒸汽容积流量的大小和压力的高低，将压力级分为三种不同的级组：高压级组、中压级组和低压级组。

A． 高压级组：高压级组中蒸汽容积流量不大，其变化相对较小。高压级组的通流部分叶栅高度一般不大，平均直径和叶栅高度变化比较平缓，其各级的能量损失中叶栅端部损失、级内间隙漏汽损失所占比例较大。当蒸汽容积流量较小，可采用部分进汽的措施来提高叶片高度。对于大容量汽轮机，高压级组通流部分叶栅高度虽较大，但为了保证必要的刚度和强度，往往采用较厚的高压隔板和较宽的喷嘴，这将导致喷嘴相对高度降低，端部损失较大。

B．中压级组：中压级组介与高压级组与低压级组之间，随着蒸汽的不断膨胀，其容积流量已较大。中压级组一般工作在过热蒸汽区，无湿汽损失，同时各级的端部损失和漏汽损失相对较小，级组中各级的级效率较高。

C．低压级组：低压级组指包括最末级在内的几个压力级，其蒸汽压力低，容积流量大，一般工作于湿蒸汽区。由于低压级组蒸汽容积流量急剧增大，导致低压级组的叶栅高度和平均直径相应增大。一般加大直径可限制叶栅高度过分增大，又可增加级的理想焓降，减少级数，但末级的余速损失也会相应增大。低压级由于平均直径增加，叶栅高度增大，圆周速度相应增加，使离心力增大。在目前的技术条件下，末级叶片长度可达1000mm左右，末级的平均直径可达2500mm左右。单排汽口的汽轮机，其最大额定功率可达150MW左右。因此大功率汽轮机的低压部分必须进行分流。为减少湿汽损失，降低湿汽对叶片的冲蚀，限制汽轮机排汽的湿度应不超过12～13%，并设置去湿装置和采用去湿措施来降低蒸汽湿度对叶栅的冲蚀。

第2章 汽轮机的负荷调节思考题解答

1. 汽轮机的负荷调节方式有几种？各有什么优点？

解答：汽轮机的负荷调节的方式有喷嘴调节、节流调节、滑压调节和复合调节四种。

喷嘴调节和节流调节是定压运行机组采用的负荷调节方式，在外负荷变化时，通过改变调节阀的开度，使进汽量变化，改变机组的功率，与外负荷的变化相适应。

采用喷嘴调节的汽轮机，在外负荷变化时，各调节阀按循序逐个开启或关闭。由于在部分负荷下，几个调节阀中只有一个或两个调节阀未全开，因此在相同的部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，其内效率的变化也较小。从经济性的角度，当机组负荷经常变动时，这种调节方式较为合理。 汽轮机采用节流调节，在部分负荷下，所有的调节阀均关小，进汽节流损失较大，在相同的部分负荷

下，其内效率相应较低，因此这种调节方式仅适应于带基本负荷的汽轮机。另外，采用节流调节的汽轮机没有调节级，在工况变化时，高、中压级的温度变化较小，故启动升速和低负荷时对零件加热均匀。

采用滑压调节的汽轮机，在外负荷变化时，调节阀保持全开，通过改变进汽压力，使进汽量和蒸汽的理想焓降变化，改变机组的功率，与外负荷的变化相适应。在相同的部分负荷下，由于所有的调节阀均全开，节流损失最小。但在部分负荷下，由于进汽压力降低，循环效率随之降低。另外，由于锅炉调节迟缓，在部分负荷下，若所有的调节阀均全开，当负荷增加时，调节阀不能参与动态调节，机组的负荷适应性较差。只有单元机组，或可切换为单元制连接的机组，其汽轮机才能采用复合调节方式。 复合调节方式是上述调节方式的组合。它有两种组合方式：其一是高负荷区采用额定参数定压运行喷嘴调节；中间负荷段采用滑压运行；低负荷区，采用低参数定压运行节流调节，即“定－滑－定”的调节方式。其二是低负荷区，采用低参数定压运行节流调节，其他负荷区采用滑压运行，即“滑－定”的调节方式。由于复合调节方式包含滑压调节方式，也只有单元机组，或可切换为单元制连接的机组，其汽轮机才能采用。对于亚临界机组，在高负荷区采用额定参数定压运行喷嘴调节，节流损失不大，循环效率没有降低，其经济性优于滑压运行方式。另外，可使部分负荷下滑压运行的主蒸汽压力相应提高，使循环效率降低较少，提高滑压运行的经济性，而且可以利用已关闭的高压调节阀参与动态调节，提高机组对外界负荷变化的适应能力。在低负荷区采用低参数定压运行节流调节，有利于锅炉稳定运行。对于超临界机组，在高负荷区等压线和等温线很陡，采用滑压调节经济性优于额定参数定压运行喷嘴调节，若不参加电网调频，在高、中负荷区采用滑压调节；在低负荷区采用低参数定压运行节流调节，即“滑－定”的复合调节方式。若参加电网调频，仍要采用“定－滑－定”的复合调节方式。

2． 什么单元机组的汽轮机均采用复3． 合调节方式？

解答：复合调节方式综合喷嘴调节、节流调节和滑压调节的优点，在负荷调节过程中可以使机组获得较高的经济性，提高机组对外负荷变化的响应速度。而且只有单元机组，或可切换为单元制连接的机组，其汽轮机才能采用复合调节方式，故单元机组均采用复合调节方式。对于亚临界中间再热机组，在高负荷区，采用额定参数定压运行，喷嘴调节的节流损失不大，循环效率没有降低，其经济性优于滑压运行方式。而且使部分负荷下滑压运行的主蒸汽压力相应提高，循环效率降低较少，经济性相应提高。同时，可以利用高压调节阀参与动态调节，提高机组对外界负荷变化的适应能力。在低负荷区，要保证锅炉稳定运行，故采用低参数定压运行节流调节。即“定－滑－定”的复合调节方式。对于超临界机组，在理论上高负荷区采用滑压运行的经济性优于额定参数定压运行喷嘴调节，但若参加电网

调频，为了提高机组滑压调节的动态特性，仍采用“定－滑－定”的复合调节方式，只是采用额定参数定压运行喷嘴调节的区段相对较小。若超临界机组在电网中带基本负荷，则可采用高负荷和中间负荷区滑压运行，低负荷区低参数定压运行的“滑－定”复合调节方式。 4． 轮机运行对其调节系统的基本要求有哪些？ 解答：汽轮机运行对其调节系统有如下基本要求：

1）能控制汽转机转速，按要求从零逐步升高到额定转速；并入电网后，能使机组功率在零和额定值之间任一负荷下稳定运行；外负荷不变时，能保持机组功率和转速不变。

2）在外负荷变化时，能迅速改变机组输出功率与外负荷相适应，从原稳定工况过渡到新的稳定工况，保证机组转速的变化在允许范围内。

3）在机组甩负荷（主汽门全开，突然与电网解列，负荷降至零）时，能维持机组转速在3000r/min左右空负荷运行。

4）能按要求控制机组正常停机；当出现危及机组安全的情况时，能迅速切断汽源，实行事故停机。 4. 汽轮机调节系统一般由哪些机构组成？各自的作用分别是什么？

解答：汽轮机的调节系统，由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。

它们各自的作用如下：感应机构接受调节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。

5． 调节系统动态特性品质用哪几项指6． 标7． 来衡量？何谓动态响应曲线？

解答：衡量调节系统动态特性品质的指标为：（1）调节系统的动态稳定性。即受扰动后，能从原稳定工况过渡到新的稳定工况。（2）动态超调量。即在调节动态过程中，被调量的最大值与新的稳定工况对应值之差。（3）过渡时间。即从原稳定工况过渡到新的稳定工况所经历的时间，或被调量振荡的次数。

动态响应曲线是指当机组受到扰动，由原稳定工况过渡到新的稳定工况过程中，被调量随时间的变化曲线。

8． 影响汽轮机调节系统动态特性的主要因素有哪些？改善调节系统动态特性的措施有哪些？ 解答：影响调节系统动态特性的主要因素有：转子飞升时间常数、中间容积时间常数、油动机时间常

数、速度变动率和迟缓率等。其中转子飞升时间常数和中间容积时间常数属于调节对象的特性参数，而油动机时间常数、速度变动率和迟缓率属于调节系统的特性参数。 改善调节系统动态特性的措施有：

1） 尽量减小调节系统的迟缓率。调节系统的迟缓率是由于运动元件的摩擦、错油门的过封度、信号传递和综合速度慢等原因造成。设计中调节元件的铰链应采用高精度的滚珠轴承；采用自动对中滑阀，2） 或旋转滑阀，3） 或蝶阀；少用平衡弹簧；采用电液调节系统等。运行中保持调节油的质量。检修时，4） 在保证调节特性的条件下，5） 可适当调整移动件的间隙和错油门的过封度等。 6） 适当调整调节系统的速率变动率。在保证机组甩全负荷时能维持空负荷运行的前提下，7） 适当增大速率变动率(一般不8） 得超过6%)。对液压调节系统，9） 在油动机反馈系统中都设有调整速度变动率的元件。电液调节系统，10） 调整系统的速率变动率更方便。

11） 适当减小油动机时间常数。在保证机组稳定工况转速波动和功率波动在允许范围的前提下，12） 尽可能减小油动机时间常数。具体方法是：在系统设计时，13） 提高调节油压以减小油动机活塞的面积；加宽错油门控制油口的宽度或采用特殊型线油口。

14） 设置加速度调节器(微分器)。当转速的变化率较大时，15） 加速度调节器可给错油门一个附加信号，16） 加快油动机的关闭速度。

17） 甩负荷时同18） 步器回零。机组甩负荷时，19） 同20） 步器快速退到空负荷对应的位置（同21） 步器回零），22） 使转速稳定在3000r/min左右。

23） 消除或减弱中间再热器的影响。对于中间再热机组，24） 可设置中压调节阀和加装动态效正器，25） 尽可能消除或减弱中间再热器的影响。

9． 研究调节系统动态特性的方法有几种？现场一般采用哪种方法？

解答：研究调节系统动态特性的方法有三种：理论分析、试验研究和试验仿真。电厂一般采用实验研究法。用理论分析法研究调节系统动态特性，通过建立调节系统各环节和调节对象的数学模型，进行分析计算，判断其动态特性的优劣。在建立调节系统各环节和调节对象的数学模型时，均作了一些简化假设，所以计算结果与实际动态过程存在差异，因此，仅用于新型调节系统的设计和改进方案的预测。对于电厂的汽轮机，调节系统已经存在，通常都用甩负荷试验的方法研究和分析其动态特性。对于大型机组，甩全负荷对电网的影响比较大，也可采用试验仿真的方法，通过甩部分负荷的试验结果，修改理论分析的数学模型，使其趋近实际系统，再进行分析计算，得到甩全负荷时的动态特性。 10． 中间再热式汽轮机的调节特点是什么？为什么有这些特点？

解答：由于中间再热式汽轮机与锅炉之间采用单元制连接，并存在很大的中间再热器容积，其调节特