水電站課件第4章

1、第四章 水輪機(jī)調(diào)節(jié)一、水輪調(diào)節(jié)的任務(wù) 電壓變化發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)完 成（自動(dòng))使U=U額系統(tǒng)負(fù)荷變化 電流頻率變化f ，f =k(p,n)，p不變，只有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n f穩(wěn)定(f=50Hz)，由水輪機(jī)調(diào)速器完成。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)：1、隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力。2、保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。3、常規(guī)啟動(dòng)、停機(jī)、增減負(fù)荷、事故關(guān)機(jī)，對并入電網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行成組調(diào)節(jié)(負(fù)荷分配)。二、水輪機(jī)調(diào)節(jié)原理水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式為：式中： 水輪機(jī)主動(dòng)力矩(水流推動(dòng)葉片做功)； 發(fā)電機(jī)的阻力矩； 機(jī)組慣性矩； 角加速度 ； 機(jī)組的旋轉(zhuǎn)角速度，=n/30。所以當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=M

2、g，n=ne又：要使 ，一般不能改變H和效率，而是通過改變Q而達(dá)到改變主動(dòng)力矩Mt的目的。 調(diào)節(jié)流量的途徑： 反擊式：通過改變導(dǎo)葉開度a0 ，ZZ：同時(shí)改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角。 沖擊式：通過改變噴針行程。 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的定義： 隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷變化，水輪機(jī)相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度(或針閥行程)，使機(jī)組轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為水輪機(jī)調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 水輪機(jī)調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機(jī)調(diào)速器。 三、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 水輪機(jī)+導(dǎo)水機(jī)構(gòu)+調(diào)速器水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 調(diào)速器的作用： 以轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，迅速自動(dòng)地調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度（或針閥行程），以達(dá)到改變出力恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)速產(chǎn)生

3、偏差，調(diào)速器動(dòng)作，改變導(dǎo)葉的開度，使負(fù)荷達(dá)到新的平衡，轉(zhuǎn)速得到恢復(fù)。在這一系列過程中，調(diào)速系統(tǒng)有兩種狀態(tài)，一種是調(diào)節(jié)前和調(diào)節(jié)后的穩(wěn)定狀態(tài)（調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性）；另一種是從調(diào)節(jié)開始到調(diào)節(jié)終了各相關(guān)參數(shù)隨調(diào)節(jié)時(shí)間變化的過渡狀態(tài)（調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性）。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性是指機(jī)組轉(zhuǎn)速與出力的關(guān)系。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性是指過渡過程中轉(zhuǎn)速等可調(diào)參數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系，常以n=f(t)或=f(t)的動(dòng)特性曲線來表示。調(diào)速器主要有以下幾個(gè)部分組成：測量機(jī)構(gòu)：測量機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差，并把偏差信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰菩盘枺缓筝敵?。放大機(jī)構(gòu)：(引導(dǎo)閥+輔助接力器、主配閥+主接力器，二級放大)：位移變化油壓變化。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主接力器，控制導(dǎo)葉開

4、度，改變流量反饋機(jī)構(gòu)：緩沖器和杠桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)調(diào)節(jié)使導(dǎo)葉開度變化符合要求時(shí)，反饋信號使調(diào)節(jié)停止。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)機(jī)組水能Q、H執(zhí)行元件反饋元件測量元件放大元件X電能U、I、f給定ff四、調(diào)速器的類型與系列(一) 類型1、按調(diào)速器元件工作原理分： 機(jī)械液壓(機(jī)調(diào))、電氣液壓(電調(diào))和微機(jī)調(diào)速器 機(jī)械液壓調(diào)速器：機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，造價(jià)較高，精度和靈敏度不高。（20世紀(jì)30年代） 電調(diào)優(yōu)越性：調(diào)節(jié)性能優(yōu)良，靈敏度和精確度高，成本低，便于安裝、檢修和參數(shù)調(diào)整。用電氣回路代替機(jī)調(diào)中的自動(dòng)控制部分。 （20世紀(jì)80年代）微機(jī)調(diào)速器優(yōu)點(diǎn)：1、便于采用先進(jìn)的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，保證水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜、動(dòng)特性。2、軟件

5、靈活性大，提高性能和增加功能主要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。3、硬件集成度高、體積小、可靠性高，操作簡單，便于維護(hù)。4、便于直接與廠級或系統(tǒng)級上位計(jì)算機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)全廠或電站群的綜合控制，從而提高水電站的自動(dòng)化水平。2、按調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)數(shù)分：單調(diào)、雙調(diào)。單調(diào)：一個(gè)導(dǎo)葉啟閉機(jī)構(gòu)，如混流和軸流定漿機(jī)組 雙調(diào)：有兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(導(dǎo)葉開度，葉片轉(zhuǎn)置角)，ZZ、CJ（針閥、折流板轉(zhuǎn)動(dòng)）3、按大?。ㄈ萘浚┐笮停褐髋鋲洪y直徑80mm以上中型：操作功10000Nm30000Nm小型：操作功小于10000Nm，特?。盒∮?000Nm （二) 調(diào)速器系列 （反擊式水輪機(jī)）第一部分：基本特性和類型大型：無代號； 中小型帶油壓裝置：Y；

6、 特?。篢機(jī)械液壓：無代號； 電氣液壓：D單調(diào)：無代號； 雙調(diào)：S調(diào)速器：T第二部分：工作容量 中小型調(diào)速器9.81N.m；大型指主配閥直徑(mm)第三部分：額定油壓 2.5Mpa 不加注例：YT300 中型、帶油壓裝置、機(jī)調(diào)、額定油壓2.5Mpa，工作容量3009.81Nm DST100A40 大型、電氣液壓、雙調(diào)節(jié)調(diào)速器；主配閥直徑100mm，額定油壓40105pa，A是第一次改型后產(chǎn)品。 A、B、C為改型次數(shù)，系列型譜見表215。 五、調(diào)速器油壓裝置 油壓裝置是供給調(diào)速器壓力能源設(shè)備，是調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備之一。組成：壓力油箱（儲存壓力油)、集油箱（收集調(diào)速器回油和漏油)、油泵（向壓力油箱送油)。六、水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備的選擇包括：調(diào)速柜、接力器