水轮机调节原理及调速器选择.ppt

《水 电 站》 2012年5月 第五章 水轮机的调速设备 一、水轮调节的任务 水轮机调节的任务： 随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。 保持机组转速和频率变化在规定范围内，最大偏差不超过±0.5Hz，大电力系统不超过±0.2Hz。 启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)，以达到经济合理的运行。 二、水轮机调节原理 水轮发电机组的运动方程式为： 式中：Mt——水轮机主动力矩(水流推动叶片做功) Mg ——发电机的阻力矩 J ——机组转动部分的转动惯量； ——角加速度； 所以当负荷变化时，应调节Mt，使Mt=Mg，n=ne 又： 要使 ，一般不能改变H和效率η，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：通过改变喷嘴开度。 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。 水轮机调节系统的特点： （1）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。 （2）水轮发电机组以水为介质，与蒸汽等相比，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。 （3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协调结构，实现双重调节。 三、水轮机调节系统的基本工作原理 调速器原理图 四、水轮机调节系统的组成 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，已达到改变出力恢复转速的目的。 水轮机自动调节系统: 调速柜+油压设备+接力器。其中中小型水轮机调速器将这三部分组合成一个整体，称为组合式，运行方便。 调速系统 油压装置 调速柜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。 反馈机构：缓冲器和杠杆机构，当调节使=时，反馈信号使调节停止。 油压设备的作用：供给调速器压力油，传递操作力。由压力油罐、回油箱、油泵、输油管、附件等组成。 额定工作油压分为两种：有的电站采用低油压，为2.5MPa；有的电站采用高油压，为4.0MPa。 调速器工作时的高油压来自油罐，低压侧的油通过回油管路进入回油箱。 当油压降低到正常工作油压下限(2.3~2.7MPa)时，油泵自动启动，将回油箱内的油泵入压力油罐，油压达到正常工作油压上限时，油泵停止工作。 接力器是调速器的执行元件，控制导叶开度，改变流量，大型电站设两个或两个以上接力器。 五、调速器的类型与系列 (一) 类型 1、按调速器元件结构分： 机械液压(机调)：信号测量、信号综合、信号反馈均由机械环节完成。现在很少使用。 电气液压(电调)：用电气回路代替机调中的机械元件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低，便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器，赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。 数字式电液调速器监控系统主界面 数字式电液调速器油压装置显示画面 2、按调节机构数分 单调：一个导叶起闭机构，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：活塞直径80mm以上 中型：操作功10000Nm~30000Nm 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； 特小：T 机械液压：无代号； 电动调节：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 不加注释 例： YT—300 中型、带油压装置、机调、额定油压2.5MPa，工作容量300×9.81Nm DST—100A—40 大型、电气液压、双调节调速器；主配阀直径100mm，额定油压40kg/cm2(4.0MPa)，A是第一次改型后产品 A、B、C为改型次数，系列型谱