《高油压水轮机调速器液压控制系统》-毕业论文.docVIP

PAGE w 1.概述 人类社会不能离开电，但在当前世界上大多用的是火力发电，对于要持续发展的人类社会来说，毕竟不是长久的事，水电应运而生，发展水电是必然也是必须的，水轮机调速器产生于十九世纪末期，经历了由机械液压调速器向电液调速器发展的漫长历程，到二十世纪八、九十年代，电液调速器已十分成熟，成为水轮机调速器的主流产品。 电液调速器的电气部分善于及时应用电子行业的新技术、新产品，几乎与电子技术同步发展。无论是电子管、晶体管、集成电路，还是微机、可编程控制器（PLC）、可编程计算机控制器（PCC），往往是问世不久，就在水轮机电液调速器上得到了应用。而电液调速器的机械液压部分却基本处于停滞状态，与在许多行业中广泛应用的现代液压技术存在着巨大差距。例如：液压元件与数十年前的机械液压调速器基本一样，依然是单件、小批量的生产模式；工作油压维持在2.5Mpa 或4.0 Mpa的低压水平上；压力容器采用油、气接触的普通压力罐；等等。众所周知，在冶金、矿山、起重、运输及工程机械等行业中得到广泛的应用的现代液压技术，同样拥有大量先进而成熟的技术成果：液压元件为大批量工业化生产，品种齐全，标准化、系列化程度高；工作油压早已达到16 ~ 31.5 Mpa；压力容器广泛采用油、气分离的囊式蓄能器；等等。从本质上讲，正是由于没有及时吸收、应用液压行业的新技术、新产品，才导致了电液调速器机械液压部分的停滞和落后状态。反之，只有更好地吸收、应用液压行业的新技术、新产品，才能促进电液调速器机械液压部分加快技术进步、实现产品的升级换代高油压水轮机调速器一面世，便以其高性能、高可靠性、高性价比等显著的技术经济优势赢得了用户和市场，迅速得到推广。短短数年间，初步形成了自3000 Nm到50000 Nm的各型中小型高油压水轮机调速器产品，以及用于冲击式水轮机的各型高油压调速器产品。截止到2005年底，已有数百台中小型高油压水轮机调速器在全国各地电站投入运行，部分高油压水轮机调速器还出口国外，受到用户及设计、安装单位的一致好评，显示了强大的生命力。 2.系统使用要求,进行负载特性分析 2.1 设定 以混流式水轮机为例,额定水头25m,机组额定功率400kw，混流式水轮机以调节导叶角度以调节水的流量，从而改变叶轮的转速 2.2液压控制系统设计的一般步骤 1.油压装置的系统设计，应遵循以下原则： 容量不大于40升的小型高压油压装置，通常只设一台高压齿轮泵组。如机组有无电源开机的要求，则应再并联一台手摇柱塞泵。蓄能器容量为（40~300）升的大中型高压油压装置，通常设两台高压齿轮泵组。对容量更大及用于转桨式水轮机桨叶控制部分的高压油压装置，也可考虑设两大一小共三台高压齿轮泵组，中较小的齿轮泵组用于补充系统的经常性耗油。 2.每台高压齿轮泵组一般应并联一只安全阀，对功率较大的泵组，可考虑同时设置一只卸荷阀。 3. 压力滤油器应设置在蓄能器的进油侧，而不应设置在蓄能器的供油侧，以保护蓄能器的胶囊不受机械杂质的损害。每台齿轮泵组设一只单联的压力滤油器，比两台齿轮泵组共用一只双联的压力滤油器更为灵活、可靠。压力滤油器与蓄能器间应设置单向阀，既保证停泵时压力油不倒流，又方便滤油器清洗。 4.系统功率平衡与频率调整 在电力系统中，由于电能不能大量储存，发电、供电和用电是同时完成的。在任何时刻，电力系统的发电、输配电和用户的用电必须保持功率平衡。电力系统的功率平衡包括有功功率平衡和无功功率平衡。有功功率的不平衡会导致系统频率的波动；无功功率的不平衡则会导致系统电压的波动，严重时甚至导致电力系统的解列和崩溃。由于用户负荷随时都在变化，因而要求发电厂跟随负荷变化不断地进行有功功率和无功功率的调整，以保持电力系统的功率平衡。调整无功功率以保持系统电压稳定由发电机励磁系统实现；而调整有功功率以保持系统频率稳定则是靠机组的调速器实现的。 发电机的频率与转速、磁极对数有以下关系： 式（1-1）中：f为发电机输出的交流电压频率（Hz）；p为发电机的磁极对数；n为发电机的转速（r/min）。 发电机的磁极对数p对具体的发电机来说，是一个确定值。由式（1-1）可知，发电机输出的频率与发电机组的转速成正比。要保持机组频率稳定，就要保持机组转速稳定。为保持机组转速稳定，就要保持输入机组的功率所转换的电功率与机组输出的电功率相等。若输入机组的功率大于机组输出的功率，机组转速和系统频率将上升；反之，若输入机组的功率小于机组输出的功率，机组转速和系统频率将下降。由于电力系统的负荷是随机变化的，机组转速和系统频率必然产生随机波动，显然，机组的功率平衡只能是动态平衡，机组转速和系统频率不可能绝对不变，而只能尽量减少其变化范围，使其稳定在允许的范围内。 我国电力系统规定：电网频率应保持5