水轮机调节的基本概念课件

水轮机调节的基本概念华中科披大学魏守平水轮机调节的基本概念1水轮机调节糸统2水轮机调节的任务O3水轮机调节糸统的特点o4水轮机调速器(水轮机控制糸统)05.水轮机微机调速暴的原理图06.水轮机傲机调速景机械液压糸统因O7.静态特性08.动态特性水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统水轮机调节条统的结构如图所示。其工作过程为:测量元件把机蛆转速n(频阜f)、功率PB水头H、流量Q等量测量出朱,与给定信号和反愦信号综合后,经火校正元件控制执行机构,执行机枸操纵水轮机导水机枸和桨叶机构,同肘经反馈元件送回反馈信号至信号综合点。引水和泄水水轮机统发电机电网、负荷被控制系统测量元件执行机构放大校正元件一给定元件反馈元件水轮机控制系统(水轮机调速器基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统水轮机控制糸统hydraulicturbinecontrolsystems:用来检测被控参量(转速、功率、水位、流量等)与给定量的偏差,并将它们按一定特性转换成主接力景行程偏差的一些设备所组成的無统。被控制糸统controlledsystem:由水轮机控制糸统控制的無统,宅包括水轮机、引水和泄水糸统、装有电压调节暴的发电机及其所并入的电网水轮机调节条统hydraulicturbineregulatingsystem:由水轮机控制统和被控制無统组成的闭环糸统随动集统sevo-systen:旬动跟踪控制装置輪出,开转换放大的位置反馈控制糸统。基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统水轮发电机组转动部分的运动方程为:式中:机组转动部分的惯性矩(kgm2机组转动角速度(rad/s);n—机组转动速度r/min厂;M—一水轮机转矩(Nm);M—发电机负荷阻力矩「负戴转矩)(N-m)上式清楚地表明,水轮发电机组是转速对力矩的积分环节,机组转速(频率)保持恒值的条件是即要求否则就会导致机組转速(频率)相对于颉定值持续升高或降低,从而出现转速(频率)偏差;在以后的分析中可以看到,由于水轮发电机组具有水轮机转矩对转速的传懣無数(1(∈x)和发电机负戴转矩对转速的传懣無数的特性,使得水轮发电机组转速对力矩是一个一阶惯性环节。基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统水轮机转矩M,=~h或中:Q—一遁过水轮机的流量(m3/5);H一水轮机净水头(m);n——水轮机效率;p—水的密废g/m3)所以,在一定的机鈕工况下,只有调节流量Q和嫩率,才能调节水轮机转矩,达到的目的。从最终效界来看,水轮机调节的任务是维持水轮发电机组转速(频卒)在顿定值附近的允许施圜内。然而,从实质上讲,只有当水轮机调节骠相应地调节水轮机导水机构开度(从而调节水轮机流量Q)和水轮机轮叶的角度(从而调节水轮机效率),使,才能使机组在一个允许的稳定转速(频率)下运行。从这个意义上讲,水轮机调节的尖质就是:根据偏离额定值的转速(频率)差信号,调节水轮和的导水机构和轮叶机构,维持水轮发电机组功卒与负荷功阜的平衙基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统¤水轮机调节系统是一个闭环自动调节条统口开环無统:众所周知,如象统的輪出量对亲统的輪入(控制)作用设有影响,则这个集统是开环無统(Openloopsysten)。因此,对应于一个輪入(控制)量,便有一个相应圆定的輪出量与之对应,無统的控制精度取决于無统的校准;但是,当無统出现扰动或多救`化肘,原来相应圓定的輪出量就会变化了;所以,采用开环控制集统是不可能构成精确的控制集统的。口闭环亲统:以图可以看出,水轮机调节统的輪出(机组(电网)频卓、机组功卓等)对集的控喇作用(转速(频率)给定、机蛆功阜给定、接力獸开度给定等)有着直接的影响般称其为反愦作用(Feedbackeffect);所以,水耠机调节集统是一个闭环集统,水轮机控制乘统(调遠)自身也是一个闭环亲统。輪入信号与反馈信号之差称之为误差,误差信号施加在控制骠的輪入可以减少糸统的误差,并使無统的輪出量槌于给定值。所以,闭环统就是利用反偾来臧小集的误差。当然,对于一个阅环控制(调节)集统来说,集统的穗定性(Stability)始终是一个重要闷题。除去穩定闷題之外,闭环控制(调节)集统的动态过程及动态品质(性能)也是比开环泉统复杂的多;因为,闭环控制(调节)集统动态稳定时,还可能出现动悫过程中超调或衰减振荡(Damplyoscillation)现象基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统●水轮机调节糸统是一个闭环自动调节糸统水轮机调节糸统和水轮机控制糸统在工作过程中,有两种工作状态:静态(稳定状态)和动态(瞬丈状态)。调节条统的静态又称为稳定状态:億定状态((steadystate)是指机组在恒定的负荷、给定信号和水头下运行,水轮机控制無统和水轮机调节無统的所有变量都处于平衡状态的运行状态。调节集统的动态又称为瞬态:当糸统受到负荷、水头等扰动作用,或给定信号叟化肘,無统将出现相应的运动,经过一段肘问后,在新的条件下进入了新的稳定状态。从原稳定状态到新德定状态的动过程,就称为水轮机调节糸统和水轮机控制無统的动态。糸统动态不稳定时,则出现等幡振荡或发散振荡,糸统不能正常工作、没有德定状态;所以,一个动态糸统是德定的,是对阏环动态無统的最基本要求。基本概念水轮机调节的基本概念1水轮机调节系统●水轮机调节糸统是一个闭环发电机自动调节糸统被控制系统闭环無统的德定性在扰动作用下会偏离原来的平街状态(静执行机构放大校正元件给定元件态)而产生偏差,进入动态,所谓动态無统的稳定性,就是指当上述扰动峭夹后或者反馈元件扰动保持为常量时,动态亲统由动态恢复轮机控凯设备(系统到新的平衙状态(静态)的性能。如景糸统能够恢复到平衡状态,则無统是稳定的;若条统偏差不能逋除且愈泉愈大、不能水轮机调节無统是一个闭环自动复到到平衙状态,则称集统是不稳定的。调节条统,由水轮机控制集统和星然,稳定性是一个闭环动态统能够正被控制無统组成,它除了兵有一常工作的录基本要求。般闭环控制無统的头性外,还有些值得注意的特点基本概念水轮机调节的基本概念2水轮机调节的任务在水轮机数字式(微机)电液调速器出现以前,水轮机调速景的主要作用是根据偏高机蛆频阜(转速