水電站新ppt課件 第四章 水輪機(jī)的調(diào)節(jié)

水電站AAA武漢大學(xué)水利水電學(xué)院Tel:68772274m:chengyg2000@第四章

水輪機(jī)的調(diào)節(jié)2023/5/73為什么水輪機(jī)需要調(diào)節(jié)?水輪發(fā)電機(jī)組要根據(jù)電網(wǎng)的要求提供規(guī)定大小的電能，同時(shí)保證電能的質(zhì)量。電能大?。簺Q定與水頭和流量，而流量大小由導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)。電能質(zhì)量：主要是電流頻率、電壓和功率因素角等，其中電流頻率在我國(guó)為50Hz，規(guī)范規(guī)定大系統(tǒng)偏差不得超過0.2Hz，小系統(tǒng)不得超過0.5Hz。水電在電力系統(tǒng)中一般起調(diào)峰和調(diào)頻作用，其出力要隨電力負(fù)荷的變化而變化。2023/5/744.1水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)機(jī)組發(fā)出的電能頻率決定于機(jī)組轉(zhuǎn)速因此水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)是：根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)的出力，并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍內(nèi)。p為發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù),對(duì)某一發(fā)電機(jī)而言p=const,要使得f=const,必須是n=const。

發(fā)電機(jī)頻率：功率大小電能質(zhì)量2023/5/75調(diào)速器既調(diào)節(jié)水輪機(jī)出力也調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)速器調(diào)速器控制導(dǎo)葉改變開度以調(diào)節(jié)流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)水輪機(jī)出力和轉(zhuǎn)速2023/5/76由于供求能量的不平衡，水輪機(jī)調(diào)節(jié)是動(dòng)態(tài)過程水輪機(jī)提供的能量要跟隨系統(tǒng)要求的能量的改變而改變，但兩者并不會(huì)立即平衡，而是有一動(dòng)態(tài)過程。從機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程中可以看出機(jī)組轉(zhuǎn)速的改變?nèi)Q于主動(dòng)力矩于阻力矩的大小變化只有主動(dòng)力矩和阻力矩平衡時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速才恒定機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量水輪機(jī)的主動(dòng)力矩發(fā)電機(jī)的阻力力矩2023/5/77水輪機(jī)調(diào)節(jié)是使機(jī)組轉(zhuǎn)速逐漸恢復(fù)到同步轉(zhuǎn)速的過程當(dāng)時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)多余能量，使得機(jī)組加速旋轉(zhuǎn)，。當(dāng)時(shí)，機(jī)組能量的不夠，使得機(jī)組減速旋轉(zhuǎn)，。只有當(dāng)時(shí)，。

這時(shí)2023/5/78轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)要通過調(diào)速器實(shí)現(xiàn)

因此必須改變，使之與平衡，使機(jī)組轉(zhuǎn)速很快恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速，這就是水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)。又。顯然改變最有效的辦法是通過改變水輪機(jī)的過水流量Q來實(shí)現(xiàn)。改變Q需調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉的開度，進(jìn)行此調(diào)節(jié)的裝置稱為水輪機(jī)的調(diào)速器。2023/5/794.2水輪機(jī)速器的基本原理和組成水輪機(jī)調(diào)速器的主要作用是：以機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，來調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，達(dá)到改變出力、恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。為此調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須具有敏感、放大、執(zhí)行和反饋四大部分或稱四大元件。2023/5/710調(diào)速器的組成機(jī)構(gòu)機(jī)械液壓式調(diào)速器為例，說明調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成。2023/5/711調(diào)速器的組成機(jī)構(gòu)敏感元件：離心擺，測(cè)量機(jī)組每時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，若有偏差，發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)。放大元件：一級(jí)放大，引導(dǎo)閥和輔助接力器；二級(jí)放大，主配壓閥，是將微弱的調(diào)節(jié)信號(hào)放大。執(zhí)行元件：主接力器，根據(jù)放大的信號(hào)，去改變調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的開度。反饋元件：硬反饋，SXZR連桿系統(tǒng)；軟反饋，緩沖器。保證調(diào)節(jié)適度。

2023/5/712調(diào)速器的組成部分調(diào)速器三大部分組成操作柜(裝有敏感元件、放大元件和反饋元件)

主接力器(執(zhí)行元件，放在蝸殼上部)

油壓裝置，包括壓力源、壓力油筒、油箱和油泵等調(diào)速器的組成部分接力器、推拉桿、拐臂、連桿等調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性——?jiǎng)犹匦哉{(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)，一是調(diào)節(jié)前后的穩(wěn)定狀態(tài)；二是從調(diào)節(jié)開始到終了的過程狀態(tài)。前者可用調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性描述，后者用動(dòng)特性描述。動(dòng)特性是指調(diào)節(jié)過程中機(jī)組轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化，常用n=f(t)的動(dòng)特性曲線表示。不僅要求該動(dòng)特性迅速衰減，收斂于額定轉(zhuǎn)速允許的變化范圍之內(nèi)；而且其動(dòng)態(tài)品質(zhì)的指標(biāo)也能滿足規(guī)范的要求。如書上所提到的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和振蕩次數(shù)等。調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性——靜特性靜特性是指穩(wěn)定狀態(tài)下，機(jī)組轉(zhuǎn)速和機(jī)組出力之間的關(guān)系。如轉(zhuǎn)速n與出力N大小無(wú)關(guān)，保持額定轉(zhuǎn)速不變，稱為無(wú)差調(diào)節(jié)。有差調(diào)節(jié)的靜特性是轉(zhuǎn)速n與出力N呈有一定傾斜度的直線關(guān)系，每一個(gè)出力N對(duì)應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)速n，其調(diào)差率為：有差調(diào)節(jié)便于機(jī)組間負(fù)荷分配nNNnN1NmaxN2NmaxN1’N2’ΔN1ΔN24.4

水輪機(jī)調(diào)速器的類型按調(diào)節(jié)流量的方式分：?jiǎn)握{(diào)(混流、定漿)和雙調(diào)(轉(zhuǎn)漿、水斗)；按其組成元件分：機(jī)械液壓型和電氣液壓型(測(cè)量、反饋、調(diào)差部分采用電氣元件，放大、執(zhí)行部分采用機(jī)械元件)。目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的是數(shù)字式微機(jī)調(diào)速器。水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備的選擇

對(duì)于中小型調(diào)速器可按調(diào)速功選?。粚?duì)于大型調(diào)速器要計(jì)算主配壓閥直徑，選擇相應(yīng)的調(diào)速器。

4.5調(diào)速器的油壓裝置油壓裝置主要部件有油罐、油箱和油泵等壓力油罐：其中油占總?cè)莘e的30-40%，其余70-60%為壓縮空氣?；赜拖洌浩淙莘e約為壓力油罐容積的1.2-1.4倍。油泵：一般為螺旋油泵，有立式和臥式兩種。附件：包括安全閥、逆止閥、節(jié)流閥、壓力表、油位信號(hào)等。油壓裝置根據(jù)壓力油罐的額定油壓和總?cè)莘e來選擇。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的油壓裝置，額定油壓一般為

或。壓力油罐總?cè)萦山?jīng)驗(yàn)公式估