水電站機(jī)電設(shè)備之第四章

1、A.1 Machine Electricity Equipments in Hydropower Plants A.2 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.3 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.4 水能 機(jī)械能 電能 電力系統(tǒng) 用戶（f, V保持額定值) 電壓調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整系統(tǒng) 頻率調(diào)節(jié) 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 頻率不穩(wěn)定的后果 我國電力系統(tǒng)頻率規(guī)定50 Hz 0.2 0.2 周周/ /秒，秒， 電力系統(tǒng)容量電力系統(tǒng)容量5050萬千瓦萬千瓦 0.5 0.5 周周/ /秒，秒， 電力系統(tǒng)容量電力系統(tǒng)容量 50 50萬千瓦萬千瓦 織布不均勻織布不均勻 電鐘報(bào)時(shí)不準(zhǔn)電

2、鐘報(bào)時(shí)不準(zhǔn) 電動(dòng)設(shè)備因頻率低不能啟動(dòng)電動(dòng)設(shè)備因頻率低不能啟動(dòng) 金屬加工時(shí)影響精度和光潔度金屬加工時(shí)影響精度和光潔度 第一節(jié)第一節(jié) 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.5 P一般固定，f =f (n) n不變，則 f 不變 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的第一個(gè)任務(wù) 水電站一般要求水電站一般要求n n的變化的變化（0.1%0.1%0.4%0.4%）n n額 額 電能不能儲(chǔ)存 用多少，發(fā)多少 保持系統(tǒng)輸入能量= 水輪機(jī)輸出能 量 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的第二個(gè)任務(wù) 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)還有：機(jī)組開、停機(jī)等 60 pn f 水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)

3、的調(diào)速設(shè)備 A.6 水輪機(jī)調(diào)節(jié)任務(wù)：水輪機(jī)調(diào)節(jié)任務(wù)： 1、根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力，以滿足系、根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力，以滿足系 統(tǒng)需要；統(tǒng)需要； 2、擔(dān)負(fù)系統(tǒng)短周期內(nèi)不可預(yù)見的負(fù)荷波動(dòng)，調(diào)整系統(tǒng)頻率；、擔(dān)負(fù)系統(tǒng)短周期內(nèi)不可預(yù)見的負(fù)荷波動(dòng)，調(diào)整系統(tǒng)頻率； 3、機(jī)組的起動(dòng)、并網(wǎng)和停機(jī)等。、機(jī)組的起動(dòng)、并網(wǎng)和停機(jī)等。 基本任務(wù)為：根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力基本任務(wù)為：根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力 并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍0.1%0.4%內(nèi)。內(nèi)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.7 水輪發(fā)電機(jī)組基本

4、運(yùn)動(dòng)方程水輪發(fā)電機(jī)組基本運(yùn)動(dòng)方程： 發(fā)水 MM dt d J M發(fā) 發(fā)發(fā)電機(jī)軸端阻力矩， 發(fā)電機(jī)軸端阻力矩，M水 水水輪機(jī)軸端力矩 水輪機(jī)軸端力矩 constnconst0 dt d MM 發(fā)水 機(jī)組運(yùn)行過程中，可能遇到的三種情況：機(jī)組運(yùn)行過程中，可能遇到的三種情況： 機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 發(fā)水 const,nconst0 dt d MM (1) 負(fù)荷減?。?機(jī)組加速運(yùn)轉(zhuǎn)， 發(fā)水 ( n 0 dt d MM (2) 完成水輪機(jī)調(diào)節(jié)任務(wù)的途徑 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.8 （負(fù)荷增加） 機(jī)組減速運(yùn)轉(zhuǎn)， 發(fā)水 n 0 dt d MM (3) 如何改變?nèi)绾胃淖僊 M水 水？ ？ H

5、 Q M 水 從理論上講，任意改變從理論上講，任意改變、Q、H、中之一，都可改變中之一，都可改變M水 水 但但為被調(diào)節(jié)量為被調(diào)節(jié)量 改變改變不經(jīng)濟(jì)不經(jīng)濟(jì) 改變改變 H不現(xiàn)實(shí)不現(xiàn)實(shí) 只能改變只能改變Q 改變改變M水 水 改變改變不可能不可能 （通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度改變）（通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度改變） 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.9 水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)： 反擊式：活動(dòng)導(dǎo)葉（反擊式：活動(dòng)導(dǎo)葉（+轉(zhuǎn)輪葉片）轉(zhuǎn)輪葉片） 沖擊式：帶針閥的噴嘴以及折流板。沖擊式：帶針閥的噴嘴以及折流板。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、接力器和調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、接力器和調(diào)速器構(gòu)成水輪

6、機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.10 水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)與其它自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，有下列特點(diǎn)水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)與其它自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，有下列特點(diǎn) （1 1）水輪機(jī)）水輪機(jī)Q Q很大時(shí)，發(fā)額定出力，移動(dòng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)需很大的力很大時(shí)，發(fā)額定出力，移動(dòng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)需很大的力 要求要求 水輪機(jī)調(diào)速器具有強(qiáng)大的放大元件和外來能源水輪機(jī)調(diào)速器具有強(qiáng)大的放大元件和外來能源 （2 2）軸流轉(zhuǎn)槳式和沖擊式需要兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)）軸流轉(zhuǎn)槳式和沖擊式需要兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu) 協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)系調(diào)節(jié)系 統(tǒng)復(fù)雜統(tǒng)復(fù)雜 （3 3）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)快速動(dòng)作）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)快速動(dòng)作 產(chǎn)生水擊產(chǎn)生水擊 其他原動(dòng)機(jī)沒有的特

7、點(diǎn)其他原動(dòng)機(jī)沒有的特點(diǎn) 水輪機(jī)調(diào)速器：調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.11 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過渡過程 機(jī)組負(fù)荷變化轉(zhuǎn)速偏差改變導(dǎo)葉開度（針閥行程）出力- 負(fù)荷達(dá)到新的平衡轉(zhuǎn)速恢復(fù) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài) 調(diào)節(jié)前后的穩(wěn)定狀態(tài)靜特性 調(diào)節(jié)開始到終了的過渡狀態(tài)動(dòng)特性 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.12 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性 導(dǎo)葉開度一定時(shí)，調(diào)速器在穩(wěn)定狀態(tài)下，n N n n n0 nmax nmin N N Nmax 無差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 各參數(shù)隨時(shí)間的變化情況，及在經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能回到初

8、始狀各參數(shù)隨時(shí)間的變化情況，及在經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能回到初始狀 態(tài)，這種特性稱調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性。態(tài)，這種特性稱調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.13 (1)無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié) 不管負(fù)荷如何變化，在調(diào)節(jié)前后，機(jī)組轉(zhuǎn)速均保持為不管負(fù)荷如何變化，在調(diào)節(jié)前后，機(jī)組轉(zhuǎn)速均保持為 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n0不變，這種調(diào)節(jié)稱為無差調(diào)節(jié)。對(duì)單機(jī)運(yùn)行的不變，這種調(diào)節(jié)稱為無差調(diào)節(jié)。對(duì)單機(jī)運(yùn)行的 機(jī)組才有可能采取這種無差調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式。機(jī)組才有可能采取這種無差調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式。 (2)有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 使機(jī)組在不同負(fù)荷時(shí)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速，也就是說機(jī)組使機(jī)組在不同負(fù)荷時(shí)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速，

9、也就是說機(jī)組 從一種穩(wěn)定狀態(tài)經(jīng)過調(diào)節(jié)過渡到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，從一種穩(wěn)定狀態(tài)經(jīng)過調(diào)節(jié)過渡到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， 機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不同的，這種調(diào)節(jié)稱為有差調(diào)節(jié)。機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不同的，這種調(diào)節(jié)稱為有差調(diào)節(jié)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.14 有差調(diào)節(jié)的調(diào)差率有差調(diào)節(jié)的調(diào)差率 時(shí)，即為無差調(diào)節(jié)當(dāng)用在實(shí)際運(yùn)行中，一般采 機(jī)組額定轉(zhuǎn)速。 ；它相當(dāng)于最大負(fù)荷工況 機(jī)組最小的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速， 它相當(dāng)于空載工況； 機(jī)組最大的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，式中 0e %,80e n n n %100 pp 0 min max 0 minmax n nn ep 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.15

10、 并列運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配并列運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配 1# 1# 2# 2# N1 N1 N2 N2 N2 N2 N2 N2 n0n0 n0 n0 n0 n0 n0n0 nn nn NN NN 兩臺(tái)調(diào)差率相同并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配 兩臺(tái)不同調(diào)差率并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配 N1 N1 N2 N2 N1=N2 N1+N2= Ne N15m 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.37 轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器 油壓裝置選擇 工作能力：以壓力油箱容積和額定油壓為表征工作能力：以壓力油箱容積和額定油壓為表征 求油箱總?cè)莘e求油箱總?cè)莘eVk 由表由表4-2，選擇相鄰偏大

11、的油壓裝置，選擇相鄰偏大的油壓裝置 混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)： 轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)： 若油壓裝置尚需供給空放閥和進(jìn)水閥的接力器用油時(shí)，在上列總?cè)粲蛪貉b置尚需供給空放閥和進(jìn)水閥的接力器用油時(shí)，在上列總 容積中按要求可增加容積中按要求可增加 (910)Vt 和和3Vf ，Vt、Vf 分別為空放閥和進(jìn)分別為空放閥和進(jìn) 水閥接力器的容積水閥接力器的容積 sk VV)2018( csk VVV)54()2018( max0 2 1max0 0 1 4 , )072.0036.0( 5.2 )45.03.0( SdVDS P Dd cc c 額定油壓，MPa D15m 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備

12、水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.38 一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) f和和U的變化應(yīng)保持在額定值附近的某一范圍內(nèi)的變化應(yīng)保持在額定值附近的某一范圍內(nèi) f 大系統(tǒng)：大系統(tǒng)：0.2Hz，小系統(tǒng)：小系統(tǒng)：0.5Hz 要求系統(tǒng)中所有承擔(dān)負(fù)荷的機(jī)組，在系統(tǒng)負(fù)荷變化要求系統(tǒng)中所有承擔(dān)負(fù)荷的機(jī)組，在系統(tǒng)負(fù)荷變化 時(shí)，能迅速改變其輸入功率使之適應(yīng)于外界負(fù)荷的需要，時(shí)，能迅速改變其輸入功率使之適應(yīng)于外界負(fù)荷的需要， 并同時(shí)使電力系統(tǒng)的頻率恢復(fù)和保持在上述允許范圍以并同時(shí)使電力系統(tǒng)的頻率恢復(fù)和保持在上述允許范圍以 內(nèi)。內(nèi)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.39 二、機(jī)組調(diào)節(jié)的途徑二、機(jī)組調(diào)節(jié)

13、的途徑 gt MM dt d J 水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式為水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式為 機(jī)組的主動(dòng)力矩機(jī)組的主動(dòng)力矩Mt是由水流對(duì)水輪機(jī)葉片的作用力形是由水流對(duì)水輪機(jī)葉片的作用力形 成的，它推動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)的阻抗力矩成的，它推動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)的阻抗力矩Mg是發(fā)電機(jī)定是發(fā)電機(jī)定 子對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力矩，它的方向與機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和子對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力矩，它的方向與機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和Mt的的 方向相反，它代表發(fā)電機(jī)的有功功率輸出。方向相反，它代表發(fā)電機(jī)的有功功率輸出。 要求改變水輪機(jī)的主動(dòng)力矩要求改變水輪機(jī)的主動(dòng)力矩Mt，使之迅速地適應(yīng)于新，使之迅速地適應(yīng)于新 發(fā)電機(jī)阻抗力矩發(fā)電機(jī)阻抗力矩Mg，重新使，

14、重新使Mt=Mg達(dá)到新的平衡，使轉(zhuǎn)速達(dá)到新的平衡，使轉(zhuǎn)速 恢復(fù)到原來的額定轉(zhuǎn)速，頻率亦恢復(fù)到額定頻率?；謴?fù)到原來的額定轉(zhuǎn)速，頻率亦恢復(fù)到額定頻率。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.40 水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)：水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)： 反擊式：活動(dòng)導(dǎo)葉（反擊式：活動(dòng)導(dǎo)葉（+轉(zhuǎn)輪葉片）轉(zhuǎn)輪葉片） 沖擊式：帶針閥的噴嘴以及折流板。沖擊式：帶針閥的噴嘴以及折流板。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、接力器和調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、接力器和調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 水輪機(jī)主動(dòng)力矩水輪機(jī)主動(dòng)力矩Mt的關(guān)系式為：的關(guān)系式為： QH M t 改變改變Mt，最好和最有效的辦法是通過改變水輪機(jī)的過

15、水，最好和最有效的辦法是通過改變水輪機(jī)的過水 流量流量來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.41 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的兩種工作狀態(tài)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)的兩種工作狀態(tài)： (1)調(diào)節(jié)前后的穩(wěn)定狀態(tài)，用調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性來描述；調(diào)節(jié)前后的穩(wěn)定狀態(tài)，用調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性來描述； (2)從調(diào)節(jié)開始到終了的過渡過程，用動(dòng)特性來描述。從調(diào)節(jié)開始到終了的過渡過程，用動(dòng)特性來描述。 調(diào)節(jié)過程：包括開度變化、流量變化、出力變調(diào)節(jié)過程：包括開度變化、流量變化、出力變 化和轉(zhuǎn)速變化等的化和轉(zhuǎn)速變化等的過渡過程過渡過程。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.42 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性：各參數(shù)隨時(shí)間的

16、變化情況，及在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性：各參數(shù)隨時(shí)間的變化情況，及在 經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能回到初始狀態(tài)，這種特性稱調(diào)節(jié)經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能回到初始狀態(tài)，這種特性稱調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的靜特性。系統(tǒng)的靜特性。 一、調(diào)速系統(tǒng)的靜特性一、調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.43 (1)無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié) 不管負(fù)荷如何變化，在調(diào)節(jié)前后，機(jī)組轉(zhuǎn)速均保持為不管負(fù)荷如何變化，在調(diào)節(jié)前后，機(jī)組轉(zhuǎn)速均保持為 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n0不變，這種調(diào)節(jié)稱為無差調(diào)節(jié)。對(duì)單機(jī)運(yùn)行的不變，這種調(diào)節(jié)稱為無差調(diào)節(jié)。對(duì)單機(jī)運(yùn)行的 機(jī)組才有可能采取這種無差調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式。機(jī)組才有可能

17、采取這種無差調(diào)節(jié)的運(yùn)行方式。 (2)有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 使機(jī)組在不同負(fù)荷時(shí)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速，也就是說機(jī)使機(jī)組在不同負(fù)荷時(shí)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速，也就是說機(jī) 組從一種穩(wěn)定狀態(tài)經(jīng)過調(diào)節(jié)過渡到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，組從一種穩(wěn)定狀態(tài)經(jīng)過調(diào)節(jié)過渡到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， 機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不同的，這種調(diào)節(jié)稱為有差調(diào)節(jié)。機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不同的，這種調(diào)節(jié)稱為有差調(diào)節(jié)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.44 機(jī)組轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷增減而變化的程度稱為有差調(diào)節(jié)的調(diào)差率，機(jī)組轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷增減而變化的程度稱為有差調(diào)節(jié)的調(diào)差率， 用用ep表示，表示，ep的表達(dá)式為：的表達(dá)式為： %100 0 minmax n nn ep n

18、max機(jī)組最大的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)于空載工況；機(jī)組最大的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)于空載工況； nmin機(jī)組最小的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)于最大負(fù)荷工況；機(jī)組最小的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)于最大負(fù)荷工況； n0機(jī)組額定轉(zhuǎn)速。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速。 (與機(jī)組流量的關(guān)系與機(jī)組流量的關(guān)系) 在實(shí)際運(yùn)行中，一般采用在實(shí)際運(yùn)行中，一般采用ep=08%，當(dāng)，當(dāng)ep=0時(shí)，即為無差時(shí)，即為無差 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.45 兩臺(tái)調(diào)差率相同并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配兩臺(tái)調(diào)差率相同并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配 兩臺(tái)不同調(diào)差率并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配兩臺(tái)不同調(diào)差率并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷分配 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水

19、輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.46 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性：調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性：在調(diào)節(jié)過程中，各參數(shù)隨時(shí)間的變?cè)谡{(diào)節(jié)過程中，各參數(shù)隨時(shí)間的變 化情況，及在經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能達(dá)到新的平衡狀態(tài)化情況，及在經(jīng)過一段時(shí)間以后是否能達(dá)到新的平衡狀態(tài) （即穩(wěn)定工況），與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性有關(guān)，這種特性稱調(diào)（即穩(wěn)定工況），與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性有關(guān)，這種特性稱調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性。節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性。 二、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性二、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性主要是指在調(diào)節(jié)過程中機(jī)組轉(zhuǎn)速隨時(shí)間調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)特性主要是指在調(diào)節(jié)過程中機(jī)組轉(zhuǎn)速隨時(shí)間 變化的關(guān)系，它常以變化的關(guān)系，它常以n=f(t)的動(dòng)特性曲線來表示。的動(dòng)特性曲線來表示。 第四

20、章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.47 各種過渡過程曲線各種過渡過程曲線 (a)發(fā)散振蕩；發(fā)散振蕩；(b)等幅振蕩；等幅振蕩； (c)衰減振蕩衰減振蕩(無差無差)；(d) 非周期振蕩非周期振蕩(無差無差)； (e) 衰減振蕩衰減振蕩(有差有差)； (f) 非周期振蕩非周期振蕩(有差有差) 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.48 調(diào)節(jié)品質(zhì)：調(diào)節(jié)品質(zhì)： 1）轉(zhuǎn)速的超調(diào)量）轉(zhuǎn)速的超調(diào)量 p 無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié) 1 max 100% p n n 有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 000 nnn max 0 100% p n n 一般要求一般要求 0.20.3。 p 第四章第四章 水輪機(jī)的

21、調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.49 2）調(diào)節(jié)時(shí)間）調(diào)節(jié)時(shí)間TP：一般采用當(dāng)轉(zhuǎn)速恢復(fù)的偏差值不再大于：一般采用當(dāng)轉(zhuǎn)速恢復(fù)的偏差值不再大于 某一某一值時(shí)。值時(shí)。值對(duì)大型調(diào)速器取值對(duì)大型調(diào)速器取0.2%n0，其他調(diào)速器取，其他調(diào)速器取 0.4%n0。 3）振蕩次數(shù)）振蕩次數(shù)X：即波動(dòng)的周期數(shù)，通常在調(diào)節(jié)時(shí)間：即波動(dòng)的周期數(shù)，通常在調(diào)節(jié)時(shí)間Tp內(nèi)內(nèi) ，要求振蕩的次數(shù)，要求振蕩的次數(shù)X不超過不超過12周期。周期。 4）衰減度）衰減度 ： 主要過渡過程：主要過渡過程： （1 1）小波動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)分析；）小波動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)分析； （2 2）水力干擾調(diào)節(jié)品質(zhì)分析。）水力干擾調(diào)節(jié)品質(zhì)分析。 max 2max )( n

22、 nn 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.50 一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 調(diào)節(jié)系統(tǒng)就必須具有測(cè)量、放大、執(zhí)行及反饋等組成的機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就必須具有測(cè)量、放大、執(zhí)行及反饋等組成的機(jī)構(gòu) 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.51 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)機(jī)機(jī) 組組 執(zhí)行元件執(zhí)行元件放大元件放大元件 反饋元件反饋元件 測(cè)量元件測(cè)量元件 水能水能 Q H 電能電能 U I f 給給 定定 f f 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.52 二、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理二、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理 對(duì)有差靜特性線的平對(duì)有差靜特性線的平 移，可以

23、使單機(jī)運(yùn)行的機(jī)移，可以使單機(jī)運(yùn)行的機(jī) 組在負(fù)荷不變的情況下改組在負(fù)荷不變的情況下改 變其轉(zhuǎn)速，可使并列運(yùn)行變其轉(zhuǎn)速，可使并列運(yùn)行 的機(jī)組在保持轉(zhuǎn)速不變的的機(jī)組在保持轉(zhuǎn)速不變的 情況下改變其負(fù)荷。情況下改變其負(fù)荷。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.53 反擊式水輪機(jī)調(diào)速器系列型譜反擊式水輪機(jī)調(diào)速器系列型譜 系列系列 型型 式式 類型類型 壓力油箱式壓力油箱式通流式通流式 大型大型中型中型小型小型特小型特小型 單調(diào)節(jié)單調(diào)節(jié) 調(diào)速器調(diào)速器 機(jī)械液壓式機(jī)械液壓式 T100YT1800 YT3000 YT300 YT600 YT1000 TT35 TT75 TT150 TT300 電

24、氣液壓式電氣液壓式 DT80 DT100 DT150 YDT1800 YDT3000 雙調(diào)節(jié)雙調(diào)節(jié) 調(diào)速器調(diào)速器 機(jī)械液壓式機(jī)械液壓式 ST100 ST150 電氣液壓式電氣液壓式 DST80 DST100 DST150 DST200 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.54 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.55 一、油壓裝置的組成及其工作原理一、油壓裝置的組成及其工作原理 每臺(tái)機(jī)組都有它單獨(dú)的調(diào)速器和與之相每臺(tái)機(jī)組都有它單獨(dú)的調(diào)速器和與之相 配合的油壓裝置，它們中間以油管路相配合的油壓裝置，它們中間以油管路相 通。通。 大型調(diào)速器的油壓裝置，由于其尺寸較大

25、型調(diào)速器的油壓裝置，由于其尺寸較 大，是單獨(dú)分開設(shè)置的。大，是單獨(dú)分開設(shè)置的。 中小型調(diào)速器的油壓裝置與調(diào)整柜組成中小型調(diào)速器的油壓裝置與調(diào)整柜組成 一個(gè)整體，在布置安裝和運(yùn)行上都較方一個(gè)整體，在布置安裝和運(yùn)行上都較方 便。便。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.56 油壓裝置是由壓力油罐、回油箱、油泵機(jī)組及其附件組成。壓力油壓裝置是由壓力油罐、回油箱、油泵機(jī)組及其附件組成。壓力 油罐供給調(diào)速系統(tǒng)保持一定壓能的壓力油；回油箱是用作收集調(diào)油罐供給調(diào)速系統(tǒng)保持一定壓能的壓力油；回油箱是用作收集調(diào) 速器的回油和漏油；油泵機(jī)組用作向壓力油罐輸送壓力油。速器的回油和漏油；油泵機(jī)組用作向

26、壓力油罐輸送壓力油。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.57 二、油壓裝置的系列二、油壓裝置的系列 油壓裝置因結(jié)構(gòu)的型式不同而分為油壓裝置因結(jié)構(gòu)的型式不同而分為 分離式和組合式分離式和組合式兩種。兩種。 分離式是將壓力油罐和回油箱分開分離式是將壓力油罐和回油箱分開 制造和布置，中間用油管連接；制造和布置，中間用油管連接； 組合式是將兩者組合為一整體。組合式是將兩者組合為一整體。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.58 油壓裝置工作容量的大小是以壓力油罐的容積油壓裝置工作容量的大小是以壓力油罐的容積(m3)來表征來表征 的，并由此組成油壓裝置的系列型譜。型號(hào)由

27、三部分組成，的，并由此組成油壓裝置的系列型譜。型號(hào)由三部分組成， 各部分之間也用短橫線分開：各部分之間也用短橫線分開： 第一部分第一部分YZ用用“油油”、“裝裝”兩字漢語拼音第一字母組成，兩字漢語拼音第一字母組成， 對(duì)組合式油壓裝置在對(duì)組合式油壓裝置在YZ之前加字母之前加字母H，對(duì)分離式不加。，對(duì)分離式不加。 第二部分為阿拉伯?dāng)?shù)字的分式，分子表示壓力油罐的總?cè)莘e，第二部分為阿拉伯?dāng)?shù)字的分式，分子表示壓力油罐的總?cè)莘e， 分母表示壓力油罐的數(shù)目，沒有分母者為分母表示壓力油罐的數(shù)目，沒有分母者為1個(gè)壓力油罐。其個(gè)壓力油罐。其 后注有后注有A、B、C者為改型的次序標(biāo)記。者為改型的次序標(biāo)記。 第三部分的

28、阿拉伯?dāng)?shù)字表示油壓裝置的額定油壓，無數(shù)字者第三部分的阿拉伯?dāng)?shù)字表示油壓裝置的額定油壓，無數(shù)字者 表示額定油壓為表示額定油壓為25105Pa。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.59 油壓裝置系列型譜油壓裝置系列型譜 油壓裝置油壓裝置 型式型式 分離式分離式組合式組合式 油壓裝置油壓裝置 系列系列 YZ1 YZ1.6 YZ2.5 YZ4 YZ6 YZ8 YZ10 YZ12.5 YZ16/2 YZ20/2 HYZ0.3 HYZ0.6 HYZ1 HYZ1.6 HYZ2.5 HYZ4 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.60 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備一般包括調(diào)速柜，主接力器和

29、油壓裝置三部分水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備一般包括調(diào)速柜，主接力器和油壓裝置三部分 (1)中小型調(diào)速器中小型調(diào)速器是將三部分組合在一起成為一個(gè)整體設(shè)備，以主是將三部分組合在一起成為一個(gè)整體設(shè)備，以主 接力器的工作容量接力器的工作容量(也稱為調(diào)速功也稱為調(diào)速功)為表征組成標(biāo)準(zhǔn)系列，在選擇時(shí)為表征組成標(biāo)準(zhǔn)系列，在選擇時(shí) 只需要計(jì)算出水輪機(jī)的調(diào)速功只需要計(jì)算出水輪機(jī)的調(diào)速功即可。即可。 (2)大型調(diào)速器大型調(diào)速器三者是分開的，而且調(diào)速柜三者是分開的，而且調(diào)速柜(包括主配壓閥在內(nèi)包括主配壓閥在內(nèi))、 主接力器和油壓裝置三者并不固定配套，以主配壓閥直徑來表征的，主接力器和油壓裝置三者并不固定配套，以主配壓閥直徑來表

30、征的， 因此須因此須先求得主接力器的容積，然后據(jù)此計(jì)算主配壓閥直徑先求得主接力器的容積，然后據(jù)此計(jì)算主配壓閥直徑，選擇，選擇 相應(yīng)的調(diào)速器。相應(yīng)的調(diào)速器。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.61 一、中小型調(diào)速器的選擇一、中小型調(diào)速器的選擇 反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī)調(diào)速功調(diào)速功 A(200250)Q 1maxD H 沖擊式水輪機(jī)調(diào)速功沖擊式水輪機(jī)調(diào)速功 6000 81. 9 max 3 0 00 Hd dzA 式中式中 z0噴嘴數(shù)目；噴嘴數(shù)目； d0額定流量時(shí)的射流直徑，額定流量時(shí)的射流直徑，cm。 已知調(diào)速功已知調(diào)速功A，可在調(diào)速器系列型譜表中選出所需要的調(diào)，可在調(diào)速器系列

31、型譜表中選出所需要的調(diào) 速器。速器。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.62 二、大型調(diào)速器的選擇二、大型調(diào)速器的選擇 (一一)接力器的選擇接力器的選擇 1.導(dǎo)葉接力器的選擇導(dǎo)葉接力器的選擇 對(duì)大型調(diào)速器通常采用兩個(gè)接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，當(dāng)油壓裝置對(duì)大型調(diào)速器通常采用兩個(gè)接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，當(dāng)油壓裝置 的額定油壓為的額定油壓為2.5MPa時(shí)，每個(gè)接力器的直徑：時(shí)，每個(gè)接力器的直徑： max 1 0 1 H D b Dd s 系數(shù)表系數(shù)表 導(dǎo)葉數(shù)導(dǎo)葉數(shù)b b0 0161624243232 標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉0.0310.0310.0340.0340.0290.029

32、0.0320.032 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱導(dǎo)葉標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱導(dǎo)葉0.0290.0290.0320.0320.0270.0270.0300.0300.270.270.0300.030 注：注：1.1.若若b0/D1的數(shù)值相同，而轉(zhuǎn)輪不同時(shí)，的數(shù)值相同，而轉(zhuǎn)輪不同時(shí)，Q11大時(shí)取大值；大時(shí)取大值； 2.2.同一轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪，蝸殼包角大并用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱型導(dǎo)葉者取大值，但包角同一轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪，蝸殼包角大并用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱型導(dǎo)葉者取大值，但包角 大，用標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉者取小值。大，用標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉者取小值。 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.63 若油壓裝置的額定油壓為若油壓裝置的額定油壓為4.0MP4.0MPa a時(shí)

33、，則接力器直徑時(shí)，則接力器直徑 sss ddd81. 0 0 . 4 5 . 2 05. 1 由以上計(jì)算得的由以上計(jì)算得的dsds( (或或 ) )值便可在標(biāo)準(zhǔn)接力器系列表選擇相鄰值便可在標(biāo)準(zhǔn)接力器系列表選擇相鄰 偏大的直徑。偏大的直徑。 s d 接力器接力器 直徑直徑(mm)(mm) 200200225225250250275275300300325325350350375375400400450450 500500550550600600650650700700750750800800850850900900 標(biāo)準(zhǔn)接力器系列標(biāo)準(zhǔn)接力器系列 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A

34、.64 接力器最大行程接力器最大行程Smax可由下列經(jīng)驗(yàn)公式求得可由下列經(jīng)驗(yàn)公式求得 max0max )8 . 14 . 1 (aS 式中式中 a a0max 0max可由模型水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度 可由模型水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度a a0Mmax 0Mmax換算求得： 換算求得： 00 0max0max 00 M M M D Z aa DZ 較小的系數(shù)用于轉(zhuǎn)直徑較小的系數(shù)用于轉(zhuǎn)直徑D1D15m5m的情況。的情況。 max 2 max 2 2 2 1 2SdSV s d s s 將所求得的將所求得的S Smax max的單位化為 的單位化為m m，則可求兩個(gè)接力器的總?cè)莘e，則可求兩個(gè)接力器的總?cè)莘eVsV

35、s為：為： 第四章第四章 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備 A.65 2.2.轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器的計(jì)算轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器的計(jì)算 對(duì)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的雙調(diào)節(jié)調(diào)速器，除選擇導(dǎo)葉接力器外尚須對(duì)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的雙調(diào)節(jié)調(diào)速器，除選擇導(dǎo)葉接力器外尚須 選擇轉(zhuǎn)輪葉片的接力器，該接力器裝在輪轂內(nèi)，它的直徑選擇轉(zhuǎn)輪葉片的接力器，該接力器裝在輪轂內(nèi)，它的直徑dc、 最大行程最大行程Scmax和容積和容積Vc可按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：可按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算： 0 1 5 . 2 )45. 03 . 0( P Ddc 1max0 )072. 0036. 0(DS max0 2 4 SdV cc 當(dāng)當(dāng)D15m時(shí)，可采用較小的系數(shù)。時(shí)，可采