第五 章 水轮机调速设备.ppt

第五章 水轮机的调速设备 5.1 水轮机调节的基本概念 5.2 调节系统的特性 5.3 水轮机调速器的基本工作原理 5.4 调速器的类型与系列 5.5 调速系统的油压装置 5.6 水轮机调速设备的选择 5.1 水轮机调节的基本概念 一、水轮机调节的任务 5.1 水轮机调节的基本概念 一、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，最大偏差不超过±0.5Hz，大电力系统不超过±0.2Hz。 3.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。 5.1 水轮机调节的基本概念 二、机组调节途径 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 ——机组惯性矩； ——角加速度； 5.1 水轮机调节的基本概念 当负荷发生变化时，Mg将变化，但dω/dt应为0，以保证n不变，从而保证f不变，故应调节Mt，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。即调节水轮机的引用流量Q，使，使Mt=Mg，n=ne。 当机组相应地减少或增加负荷时，在机组调节流量的短时间△t内，使转速上升或下降，则转速允许的变化值和△t的选择由调节保证计算来实现。 5.1 水轮机调节的基本概念 1.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（针阀行程）。 2.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。 3.调节实质：调节转速 5.1 水轮机调节的基本概念 4.水轮机调速器：水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。它是以机组转速的偏差为依据进行调节的。 　　水轮机调节系统的组成：水轮机、导水机构、调速器。 5.2　调节系统的特性 一、调速系统的静特性 　　导叶开度一定时，调速器在稳定状态下，机组转速与机组所带负荷之间的关系，即出力调节前后机组转速的状态。 　　1、无差调节：调节前后机组转速不变，如图5-1a，单机运行机组才可能实现。 　　因多台机组并列运 行时各台机组反应时间 和动作快慢不同。 5.2　调节系统的特性 　　2、有差调节：调节前后机组转速有一小的偏差，如图5-1b。 　　其调差率表达式为： 5.2　调节系统的特性 　　有差调节可使在电力系统中并列运行的机组不仅保持同步运行，并可在机组间按照调度要求明确地进行负荷分配。 5.2　调节系统的特性 二、调速系统的动特性 　　出力调节过程中机组转速随时间变化的关系。 　　书上内容课下自己了解，没有多大用处。具体调节时间的确定见《水电站建筑物》课程调节保证计算相关章节。 5.3 水轮机调速器的基本工作原理 　　调速器的组成：(以机械液压型调速器为例) 　　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：包括引导阀+辅助接力器、主配阀+主接力器，二级放大，将位移变化→油压变化。 　　执行机构：主接力器，控制a0，改变Q。由外界能源完成。 　　反馈机构：缓冲器和杠杆机构，当调节使水轮机的主动力矩Mt=发电机的阻抗力矩Mg时，反馈信号使调节停止。 5.4 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，利用离心摆)和电气液压(电调，利用电气回路)。 　　电调的优越性：调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低，便于安装调整。电气液压是用电气回路代替机调中的机械元件。 5.4 调速器的类型与系列 　　2、按调节机构数分为：单一调节和双重调节。 　　单调：仅设一个导叶起闭机构，如混流和轴流定浆机组。 　　双调：有两个调节机构，如ZZ设有a0及φ调节机构、CJ设有针阀和折流板转动调节机构。 5.4 调速器的类型与系列 　　3、按大小（容量）分为 　　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：操作功小于3000Nm 。 5.4 调速器的类型与系列 二、调整器的系列 　　表5.1给出了1978年提出的反击式水轮机系列型谱表。 　　表中型号由三部分组成，各部分之间用短横线隔开： 　　1、第一部分：调速器的基本特性和类型。采用汉语拼音的第一个字母表示。 　　大型：无代号；中小型带油压装置：Y；特小：T。机械液压：