第五章 水轮机调速设备.ppt

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1、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、水轮机调节的任务系统负荷变化→系统电压发生变化→发电机励磁装置动作→发电机的端电压恢复并保持在许可范围内。系统负荷变化→系统电流的频率f发生变化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→发电机调速器动作→发电机的转速恢复并保持在许可范围内。系统负荷变化一、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，

2、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；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

3、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喷嘴头喷嘴口喷针头水流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。Q

4、油压活塞5.1水轮机调节的基本概念一、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：nmax－机组最大稳定转速，相当于空载工况；nmin－机组最小稳定转速，相当于最大负荷工况；n0－机组额定转速。实际运行一般取ep=0~8%。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

5、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。当各机组调差率相同且>0，要满足相同转速同步并列运行，必须等负荷分配方式工作。当各机组采用不同负荷分配方式工作，要满足相同转速同步并列运行，调整各自调差率即可。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。调节保证计算：计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和机组转速上升值均在允许范围内。5.2调节系统的特

6、性调速器的组成：(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。5.3水轮机调速器的基本工作原理一、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。

7、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。机壳转轮折流板喷管喷嘴引水板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