基于pcc的步进式水轮机双调整调速器的研制

《基于pcc的步进式水轮机双调整调速器的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、1绪论导叶开度和桨叶开度)的实现，同时增加了插值和RBF网络协联数据求取之间的转换，提高了协联关系的安全性和调速器的稳定性和可靠性，使水轮机无论在任何状态下都可正确地运行。1．3本文研究的目的本文在水轮机调速器常规PID控制的基础上引进先进控制技术一桨时自适应控制实现协联关系自寻优和智能技术一径向基函数(RBF)神经网络拟合、自校正协联关系，提出了一种适用于转桨式水轮机的基于PCC的新一代步进式水轮机双调整调速器。其目的就是为说明智能技术及先进控制理论在水轮机调速器的重要作用，提高水轮机效率，实现

2、转桨式水轮机调节系统中协联部分的智能化，为以后进一步实现水轮机调节系统的完全智能化打下坚实的基础。2水轮机双调整调节系统水轮机双调整调节系统是由水轮机控制设备和被控系统组成的闭环系统。转桨式水轮发电机组、引水及泄水系统及其所并入的电网称为水轮机双调整调节系统中的被控系统；用来检测被控参量(频率、功率、水位、流量等)与给定值的偏差，并将其接一定特性转换成接力器开度偏差的一些装置组合，称为水轮机控制设备“1。其结构如图卜l所示。隧殛两蔓蔓j⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图卜1水轮机调节系统结构图2

3、．1协联关系转桨式水轮机采用双重调节使水轮机的导时开度和桨叶开度随着电力系统外负荷的增减同时变化，并使导叶开度和桨叶开度之间形成最优协联关系，使得水轮机内水力损失最小，经常运行在最优工况或最优工况附近。称这种保持导叶开度和桨叶开度之间最优协联关系工况为协联工况“1。在双调整调节系统中，协联关系是其主要组成部分之一。转桨式水轮机每个桨叶开度都有与之相配和、较窄的效率曲线高效率区；而且每西安理工大学硕士学位论文种桨叶开度的高效率，都有对应的导叶开度，即导叶开度和桨叶开度之间有一个协调关系：在不同的水头

4、下，导叶开度与桨叶开度之间存在不同的协调关系。反映不同水头下导叶开度和桨叶开度之间协调关系的组合，称为协联关系。”1即：z=f(Y，^)(z：桨叶开度，Y：导叶开度，h：水头)。其协联关系曲线如图2-2所示。桨叶开度泵图2—2转桨式水轮机协联关系曲线2．1．1协联关系的检测协联的目的就是使桨叶开度按照一定的规律随动于导叶开度，保持水轮机在较宽的高效率区运行。众所周知，水轮机的效率可以用下式描述：”去2刍∽e，仉2高2面皑。6’式中：玑一水轮机效率；％一发电机效率；￡一水轮机轴功率：只一发电机有功功

5、率；p一水的密度；g一重力加速度：Q一水轮机引用流量；H一水轮机的工作水头。2水轮机双调整调节系统a相对效率在水电厂(站)，水头可在短期内认为不变，这时有：P"盖(2-7)叩。掣其中，々碓可从发电机端测出。对于装有转桨式水轮机的水电站来说，大多数是具有喇叭形迸水口、不规则断面的河床式水电站，由于过流断面大，测点多，其他诸如安装支架等技术难题都是难以克服的。因此，像这种现场条件要实测流量的绝对值尚不现实，而采用测量相对效率来检测协联关系，即利用指数流量Q+=足√幽(Ah：差压值)代P替流量绝对值，效

6、率的大小可用—j二判断。7。4Ahb预测效率目前对于转桨式水轮机来说测量流量最为常用的一种是蜗壳压差法。蜗壳压差法虽然简单，但在实际测试过程中(尤其是在在线监测中)也暴露出了几个问题(如：压力的稳定，排气)，据了解国内这套设备由于这些原因大都没有正常投入运行，若要改进这些问题，又会相应的增加成本，并且流量的测量只是一个中间环节。因此，下面将通过流量预测值代替流量测量值。水轮机流量的预测计算目前还没有确定的方法，如果忽略摩檫损失，根据动量守恒定理和转轮出口速度矩方程由水轮机基本方程可得出水轮机流量调

7、节方程：，2珊+—rlg—HQ=上2rib；coctgct+tgp—F。(2—8)西安理工大学硕士学位论文其中：r一转轮出口半径；F一水轮机转轮出口过流面积；09一机组转动角速度；bo～导叶高度；a一导叶出流角；玎一水轮机水力效率；口一转轮桨叶出口角度。通过计算和试验表明：利用水轮机流量调节方程预测流量值与试验值比较符合，差值在3％以内，达到工程应用精度要求。“”将式(2-8)代入式(2-6)中并简化可得[121：玎：一生生+』L。／，a国zP：+!丝!坚+—4pPgr—ctgfl(2㈣’29H2

8、pgH、f碓劢009rigF(o通过试验证明利用该方法所得的效率曲线和相对效率所得曲线具有相似的形状，因此该方法具有一定的实用性，但其计算过程中需将角度值按照一定的比例关系转为开度值，计算过程相对比较复杂。2．1．2协联数据自寻优为保证转桨式水轮机运行在高效率区，导叶和桨叶开度之间必须实现协联调节，这就需要依赖于协联曲线。而实际投运的原型水轮机与给出的协联关系存在着一定的误差，因此单纯按照给定的协联关系很难保证机组运行于真正最优工况点上。协联关系曲线最好能根据实际运行状态来确定，而