调速器培训课件剖析.ppt

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1、水轮机微机调速器培训课件一.水轮机调节的基本概念1.水轮机调节系统水轮机调节系统的结构如图所示。其工作过程为：测量元件把机组转速n（频率f）、功率Pg、水头H、流量Q等参量测量出来，与给定信号和反馈信号综合后，经放大校正元件控制执行机构，执行机构操纵水轮机导水机构和桨叶机构，同时经反馈元件送回反馈信号至信号综合点。一.水轮机调节的基本概念图1：水轮机调节系统结构图水轮机控制系统hydraulicturbinecontrolsystems:用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差，并将它们按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组

2、成的系统。被控制系统controlledsystem:由水轮机控制系统控制的系统，它包括水轮机、引水和泄水系统、装有电压调节器的发电机及其所并入的电网。水轮机调节系统hydraulicturbineregulatingsystem:由水轮机控制系统和被控制系统组成的闭环系统。随动系统servo-system:自动跟踪控制装置输出，并转换、放大的位置反馈控制系统。一.水轮机调节的基本概念水轮发电机组转动部分的运动方程为：式中：J——机组转动部分的惯性矩（kg·m2）；——机组转动角速度（rad/s）；n——机组转动速度r/min）；Mt——水轮机转矩（N

3、·m）；Mg——发电机负荷阻力矩（负载转矩）（N·m）。上式清楚地表明，水轮发电机组是转速对力矩的积分环节，机组转速(频率)保持恒值的条件是，即要求，否则就会导致机组转速(频率)相对于额定值持续升高或降低，从而出现转速(频率)偏差；在以后的分析中可以看到，由于水轮发电机组具有水轮机转矩对转速的传递系数(())和发电机负载转矩对转速的传递系数的特性，使得水轮发电机组转速对力矩是一个一阶惯性环节。一.水轮机调节的基本概念水轮机转矩式中：Q——通过水轮机的流量（m3/s）；H——水轮机净水头（m）；η——水轮机效率；——水的密度g/m3）。所以，在一定的机

4、组工况下，只有调节流量Q和效率，才能调节水轮机转矩，达到的目的。从最终效果来看，水轮机调节的任务是维持水轮发电机组转速（频率）在额定值附近的允许范围内。然而，从实质上讲，只有当水轮机调节器相应地调节水轮机导水机构开度（从而调节水轮机流量Q）和水轮机轮叶的角度（从而调节水轮机效率），使，才能使机组在一个允许的稳定转速（频率）下运行。从这个意义上讲，水轮机调节的实质就是：根据偏离额定值的转速（频率）差信号，调节水轮机的导水机构和轮叶机构，维持水轮发电机组功率与负荷功率的平衡。一.水轮机调节的基本概念水轮机调节系统是一个闭环自动调节系统开环系统:众所周知，如

5、果系统的输出量对系统的输入(控制)作用没有影响，则这个系统是开环系统(Openloopsystem)。因此，对应于一个输入(控制)量，便有一个相应固定的输出量与之对应，系统的控制精度取决于系统参数的校准；但是，当系统出现扰动或参数变化时，原来相应固定的输出量就会变化了；所以，采用开环控制系统是不可能构成精的。闭环系统:从图1可以看出，水轮机调节系统的输出(机组(电网)频率、机组功率等)对系统的控制作用(转速(频率)给定、机组功率给定、接力器开度给定等)有着直接的影响，一般称其为系统(调速在控制器的输入可以减少系统的误差，并使系统的输出量趋于给定值。所以

6、，闭环系统就是利用反馈来减小系统的误差。当然，对于一个闭环控制(调节)系统来说，系统的稳定性(Stability)始终是一个重要问题。除去稳定问题之外，闭环控制(调节)系统的动态过程及动态品质(性能)也是比开环系统复杂的多；因为，闭环控制(调节)系统动态稳定时，还可能出现动态过程中超调或衰减振荡(Damplyoscillation)现象。一.水轮机调节的基本概念水轮机调节系统和水轮机控制系统在工作过程中，有两种工作状态：静态（稳定状态）和动态（瞬变状态）。调节系统的静态又称为稳定状态:稳定状态(steadystate)是指机组在恒定的负荷、给定信号和水

7、头下运行，水轮机控制系统和水轮机调节系统的所有变量都处于平衡状态的运行状态。调节系统的动态又称为瞬态:当系统受到负荷、水头等扰动作用，或给定信号变化时，系统将出现相应的运动，经过一段时间后，在新的条件下进入了新的稳定状态。从原稳定状态到新稳定状态的运动过程,就称为水轮机调节系统和水轮机控制系统的动态。系统动态不稳定时，则出现等幅振荡或发散振荡，系统不能正常工作、没有稳定状态；所以，一个动态系统是稳定的，是对闭环动态系统的最基本要求。闭环系统的稳定性在扰动作用下会偏离原来的平衡状态(静态)而产生偏差，进入动态，所谓动态系统的稳定性，是指当上述扰动消失后或

8、者扰动保持为常量时，动态系统由动态恢复到新的平衡状态(静态)的性能。如果系统能够恢复到平衡状态