水电站课件第4章

1、第四章 水轮机调节一、水轮调节的任务 电压变化发电机电压调节系统完 成（自动)使U=U额系统负荷变化 电流频率变化f ，f =k(p,n)，p不变，只有调节转速n f稳定(f=50Hz)，由水轮机调速器完成。 水轮机调节的任务：1、随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。2、保持机组转速和频率变化在规定范围内。3、常规启动、停机、增减负荷、事故关机，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)。二、水轮机调节原理水轮发电机组的运动方程式为：式中： 水轮机主动力矩(水流推动叶片做功)； 发电机的阻力矩； 机组惯性矩； 角加速度 ； 机组的旋转角速度，=n/30。所以当负荷变化时，应调节Mt，使Mt=M

2、g，n=ne又：要使 ，一般不能改变H和效率，而是通过改变Q而达到改变主动力矩Mt的目的。 调节流量的途径： 反击式：通过改变导叶开度a0 ，ZZ：同时改变叶片转角。 冲击式：通过改变喷针行程。 水轮机调节的定义： 随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶开度(或针阀行程)，使机组转速恢复并保持为额定转速的过程，称为水轮机调节。 调节实质：调节转速 水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。 三、水轮机调节系统的组成 水轮机+导水机构+调速器水轮机自动调节系统。 调速器的作用： 以转速偏差为依据，迅速自动地调节导叶开度（或针阀行程），以达到改变出力恢复转速的目的。机组负荷发生变化时，转速产生

3、偏差，调速器动作，改变导叶的开度，使负荷达到新的平衡，转速得到恢复。在这一系列过程中，调速系统有两种状态，一种是调节前和调节后的稳定状态（调节系统的静特性）；另一种是从调节开始到调节终了各相关参数随调节时间变化的过渡状态（调节系统的动特性）。调节系统的静特性是指机组转速与出力的关系。调节系统的动特性是指过渡过程中转速等可调参数随时间的变化关系，常以n=f(t)或=f(t)的动特性曲线来表示。调速器主要有以下几个部分组成：测量机构：测量机组转速偏差，并把偏差信号转变为位移信号，然后输出。放大机构：(引导阀+辅助接力器、主配阀+主接力器，二级放大)：位移变化油压变化。执行机构：主接力器，控制导叶开

4、度，改变流量反馈机构：缓冲器和杠杆机构，当调节使导叶开度变化符合要求时，反馈信号使调节停止。导水机构机组水能Q、H执行元件反馈元件测量元件放大元件X电能U、I、f给定ff四、调速器的类型与系列(一) 类型1、按调速器元件工作原理分： 机械液压(机调)、电气液压(电调)和微机调速器 机械液压调速器：机构复杂，制造困难，造价较高，精度和灵敏度不高。（20世纪30年代） 电调优越性：调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低，便于安装、检修和参数调整。用电气回路代替机调中的自动控制部分。 （20世纪80年代）微机调速器优点：1、便于采用先进的调节控制技术，保证水轮机调节系统具有优良的静、动特性。2、软件

5、灵活性大，提高性能和增加功能主要通过软件来实现。3、硬件集成度高、体积小、可靠性高，操作简单，便于维护。4、便于直接与厂级或系统级上位计算机相连接，实现全厂或电站群的综合控制，从而提高水电站的自动化水平。2、按调节机构数分：单调、双调。单调：一个导叶启闭机构，如混流和轴流定浆机组 双调：有两个调节机构(导叶开度，叶片转置角)，ZZ、CJ（针阀、折流板转动）3、按大小（容量）大型：主配压阀直径80mm以上中型：操作功10000Nm30000Nm小型：操作功小于10000Nm，特小：小于3000Nm （二) 调速器系列 （反击式水轮机）第一部分：基本特性和类型大型：无代号； 中小型带油压装置：Y；

6、 特小：T机械液压：无代号； 电气液压：D单调：无代号； 双调：S调速器：T第二部分：工作容量 中小型调速器9.81N.m；大型指主配阀直径(mm)第三部分：额定油压 2.5Mpa 不加注例：YT300 中型、带油压装置、机调、额定油压2.5Mpa，工作容量3009.81Nm DST100A40 大型、电气液压、双调节调速器；主配阀直径100mm，额定油压40105pa，A是第一次改型后产品。 A、B、C为改型次数，系列型谱见表215。 五、调速器油压装置 油压装置是供给调速器压力能源设备，是调速系统设备之一。组成：压力油箱（储存压力油)、集油箱（收集调速器回油和漏油)、油泵（向压力油箱送油)。六、水轮机调速设备的选择包括：调速柜、接力器