水轮机调节重点分析.ppt

调速系统 任务是控制水电机组出力、事故紧急停机。 机组的转速变化可用以下基本动力方程表示 式中， J—机组转动部分的惯性矩； ω—机组的旋转角速度，ω=2πn/60，弧度／s， n为机组转速，r／min； Mt—水轮机的主动力矩； Mg—发电机的阻力矩； t—时间。 水轮机的动力矩可用下式表示 式中, γ——水的容重； Q——水轮机的流量； H——水轮机的工作水头； η——水轮机的效率。 在γ、Q、H、η中，一般不能改变H 和效率η ，只有Q是易于改变，因此，通常把改变Q 而达到改变主动力矩Mt的目的作为水轮机的被调节参数。 通过以上两个公式的比较，可能出现以下三种情况： 1. Mt=Mg ，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，dω/dt=0，ω为一常数，机组以恒定转速运行。 2.Mt＞Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发电机的负荷减小时会出现这种情况，此时dω/dt＞0，机组转速上升，在这种情况下，应对水轮机进行调节，减小流量Q，从而减小Mt，以达到新的平衡状态。 3.Mt ＜ Mg，水轮机的动力矩小于发电机的阻力矩，当发电机的负荷增加时会出现这种情况，此时dω/dt＜0，机组转速下降，在这种情况下，应增大水轮机的流量Q以达到Mt=Mg的新的平衡状态。 反击式水轮机调节流量的机构为导叶，转桨式水轮机尚有转轮叶片（桨叶）；导叶和桨叶由接力器操作，根据水轮机所需流量的大小，改变导叶的开度，桨叶是根据导叶的开度和水头的关系随动于导叶。导、桨接力器的动作则由调速器操纵，根据调速器的指令行事。 水轮机及其导水机构、接力器和调速器构成水轮机自动调节系统。 水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大，需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构，对两个对象进行调节，使调节更为困难。 图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给系统。 电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率f信号转化成位移(或电压)信号输送给计算器(图中的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向， 根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根据指令改变导水机构的开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求，如变化过头，则发出指令进行修正。 在图中，测量、计算、放大、执行和反馈元件总称为自动调速器。导水机构包括机组在内，统称为调节对象。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。 水轮机调节系统以频率 f (亦即机组转速)为被调节参数，根据实测 f 与给定值间的偏差调节导水机构的开度，从而改变机组的出力和转速(频率)，但要使改变后的频率符合给定值需要一个调节过程，这个过程又称为调节系统的过渡过程，在这个过程中，频率、开度等参数随时间不断变化。 各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的动特性。 若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态，亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。 CVZT-150调速器由电子调节器、液压随动系统两大部分构成 电子调节器： 其核心部件为可编程控制器、输入/输出信号调理模块、智能功放/驱动回路；它具有高可靠性和直观、方便的人机接口，提供了全方位、最直接的监测、调试和维护手段。 1.可编程控制器组成：CPU单元、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、高速计数模块、远程通信模块、电源模块。 2