武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案

1、武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案授課時間： 年 月 日 星期 授課序號：1 課 題認(rèn)知水輪機調(diào)速系統(tǒng)教 學(xué) 方 式引導(dǎo)文法，實物展示教 具PPT、YWT數(shù)字閥式調(diào)速器教 學(xué)目 標(biāo)（1）掌握水輪機調(diào)速系統(tǒng)的主要組成、結(jié)構(gòu)，了解其發(fā)展；（2）理解水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù)；（3）了解水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理。重 點難 點重點：水輪機調(diào)速系統(tǒng)的主要組成、結(jié)構(gòu)難點：水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本任務(wù)作 業(yè)查資料，用PPT描述你喜歡的某個水電站的調(diào)速系統(tǒng)。預(yù) 習(xí) 內(nèi) 容課 后記 載學(xué)生聽教師講授時的表現(xiàn)：學(xué)生交流活動中的表現(xiàn)：今后要注意事項：檢 查意 見教學(xué)內(nèi)容及過程教學(xué)方法教學(xué)地點和教具時間1. 水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)速是如何維

2、持在額定的？（搭建學(xué)生新舊知識的橋梁）2. 調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)水力發(fā)電的生產(chǎn)過程如圖4- 1 所示，由水輪機將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再由發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，送入電力系統(tǒng)供給用戶使用。圖4- 1 水力發(fā)電過程示意圖水輪機調(diào)節(jié)的基本任務(wù)可分為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、有功功率調(diào)節(jié)和水位調(diào)節(jié)。并作為電網(wǎng)的一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和與電網(wǎng)控制有關(guān)的附加功能。3、調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、組成 圖4-2為PLC水輪機微機調(diào)速器的總體框圖，原則上它也適用于一般的水輪機微機調(diào)速器。按照一般的劃分，水輪機微機調(diào)速器可看成由微機調(diào)節(jié)器和機械(電氣)液壓系統(tǒng)組成。將電氣或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成機械液壓信號和將機械液壓信號轉(zhuǎn)換成電氣或數(shù)字信號的裝置

3、，稱為電/機轉(zhuǎn)換裝置。電液轉(zhuǎn)換裝置、微機(PLC)調(diào)節(jié)器和機械液壓系統(tǒng)一起，作為總體結(jié)構(gòu)的3個組成部分之一。 圖4-2 PLC水輪機微機調(diào)速器的總體結(jié)構(gòu)（1）前向通道如圖4-2所示，前向通道是圖中由左至右的控制信息的傳遞通道，是任何一種結(jié)構(gòu)的調(diào)速器必須具備的主通道。 通道y1是電機轉(zhuǎn)換裝置的前向輸出通道，它輸出的主要是機械位移，也可以是液壓信號，是機械液壓系統(tǒng)的輸入控制信號。通道y是機械液壓系統(tǒng)的輸出通道，它輸出的是接力器的位移，也是調(diào)速器的輸出信號。（2）反饋通道反饋通道是指與前向通道信息傳遞方向相反的通道，由圖4-1可以清楚地看出，可能的反饋通道有2-1，3-1， 2-2，3-2和3-3。

4、其概念也比較清楚，例如，反饋通道3-1是接力器位移Y經(jīng)過電機轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為電氣量或數(shù)字量，再送給微機(PLC)調(diào)節(jié)器作為反饋信號的通道。（3）綜合比較點綜合比較點是系統(tǒng)中前向通道和反饋通道信息的匯合點。圖4-1繪出了分別位于微機(PLC)調(diào)節(jié)器、電/機轉(zhuǎn)換裝置和機械液壓系統(tǒng)中的3個比較點：Al ，A2， A3。在一般情況下，A1是數(shù)字量綜合比較點，A2是電氣量綜合比較點，A3是機械量綜合比較點。（4） 微機(PLC)調(diào)節(jié)器a)輸出(前向通道u/N)信號 .模擬量(通過數(shù)模轉(zhuǎn)換A/D)輸出u 0+10V； 420mA； -10V+10V。 數(shù)字量輸出N 雙向脈寬調(diào)制(PWM)輸出；(100200

5、)kHz定位脈沖。（5） 電/液轉(zhuǎn)換裝置將電氣或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成機械液壓信號的裝置；將機械液壓信號轉(zhuǎn)換成電氣或數(shù)字信號的裝置(接力器位移轉(zhuǎn)換裝置)。6. 機械液壓系統(tǒng)隨動型機械液壓系統(tǒng)：執(zhí)行機構(gòu)型機械液壓系統(tǒng)。4調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理在圖4-3 中，水輪機和發(fā)電機連成一個整體，稱為水輪發(fā)電機組。我們可以把機組轉(zhuǎn)動部分看成一個繞定軸轉(zhuǎn)動的剛體，根據(jù)理論力學(xué)可得：J×dw/dt=M 式中J機組轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣量；dw/dt機組角加速度；M作用于機組轉(zhuǎn)動部分的合外力矩。圖4-3 水輪發(fā)電機組示意作用于機組轉(zhuǎn)動部分的合外力矩包括兩部分，一是水流推動水輪機的主動力矩，用Mt 表示；二是發(fā)電機阻力

6、矩，用Ms 表示，故上式可用下式表示J×dw/dt=Mt-Ms發(fā)電機阻力矩隨著用電負(fù)荷的變化而變化。當(dāng)動力矩和阻力矩失去平衡時，機組轉(zhuǎn)速就會隨之而變化。根據(jù)上式，轉(zhuǎn)速的變化有三種情況：（1）當(dāng)Mt Ms時，dw/dt0 ，說明電網(wǎng)負(fù)荷減少，機組轉(zhuǎn)速上升，電網(wǎng)頻率升高，這時需要減少水輪機動力矩，使動力矩與阻力矩相等，電網(wǎng)的頻率恢復(fù)到正常范圍；（2） Mt =Ms時，機組轉(zhuǎn)速保持不變；（3） 當(dāng)Mt Ms時，dw/dt0，電網(wǎng)負(fù)荷增加，機組轉(zhuǎn)速下降，電網(wǎng)頻率下降，這時需要增加水輪機動力矩，使電網(wǎng)頻率恢復(fù)到正常范圍。調(diào)速器按負(fù)荷變化引起的機組轉(zhuǎn)速或頻率的偏差，調(diào)整水輪機導(dǎo)葉或噴針開度，使水輪機動力矩和發(fā)電機阻力矩及時恢復(fù)平衡，從而使轉(zhuǎn)速和頻率保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。5. 布置任務(wù)：請你用PPT描述一個水電廠的水輪機調(diào)速器的作用、功能、結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方式。引導(dǎo)文如下：（1）用于本學(xué)習(xí)任務(wù)的所有資料都放在你面前了嗎？如果不是，缺少哪些？（2）你是否了解水輪機調(diào)速器的形式、任務(wù)？如果沒有，你可以到網(wǎng)上查詢相關(guān)資料。（3）目前水電站有哪些類型的調(diào)速器？查找黃龍灘水電廠的資料，說明該調(diào)速系統(tǒng)的特點，有什么優(yōu)缺點。（4）通過咨詢，你應(yīng)能描述發(fā)電機的轉(zhuǎn)速取決于哪些因素，調(diào)速器是如何將頻率穩(wěn)定在50HZ的。（5）調(diào)查本實