水轮机调节讲课稿.ppt

《水轮机调节讲课稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、水轮机调节01水轮机调节的任务概述2水轮发电机组将水能转换为电能，输送给电力系统，供用户使用。电力系统向用户提供的电能应满足一定的质量要求，频率和电压的变化不能太大，应保持在额定值附近的某一范围内，否则将影响各用电部门的工作质量。例如：电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差，大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。3电力系统的负荷是不断变化的，包括一天之内的周期性变化和以分

2、秒计的短周期的非规律性变化。因此，根据系统的要求和水轮发电机组出力变化灵活的特点，水轮发电机组的出力需进行调节，其任务为：1.根据负荷图的安排，随着负荷的变化迅速改变机组的出力，以满足系统的要求。2.担负系统短周期的不可预见的负荷波动，调整系统频率。4电力系统的负荷图5对于磁极对数已经固定的水轮发电机，其输出电能的频率决定于机组的转速，因此，欲保持机组供电频率不变，则必须维持机组转速不变。水轮发电机组的转速变化一般要求不得超过±0.1％～±0.4％。故水轮机调节的本任务可归纳为：根据负荷的变化不断调节水

3、轮发电机组的出力并维持机组转速在规定范围内。除以上的基本任务外，水轮机调节的任务尚有机组的起动、并网和停机等。调速系统任务是控制水电机组出力、事故紧急停机。机组的转速变化可用以下基本动力方程表示式中，J—机组转动部分的惯性矩；ω—机组的旋转角速度，ω=2πn/60，弧度／s，n为机组转速，r／min；Mt—水轮机的主动力矩；Mg—发电机的阻力矩；t—时间。水轮机的动力矩可用下式表示式中,γ——水的容重；Q——水轮机的流量；H——水轮机的工作水头；η——水轮机的效率。在γ、Q、H、η中，一般不能改变H和

4、效率η，只有Q是易于改变，因此，通常把改变Q而达到改变主动力矩Mt的目的作为水轮机的被调节参数。通过以上两个公式的比较，可能出现以下三种情况：1.Mt=Mg，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，dω/dt=0，ω为一常数，机组以恒定转速运行。2.Mt＞Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发电机的负荷减小时会出现这种情况，此时dω/dt＞0，机组转速上升，在这种情况下，应对水轮机进行调节，减小流量Q，从而减小Mt，以达到新的平衡状态。3.Mt＜Mg，水轮机的动力矩小于发电机的阻力矩，当发电机的负荷增加

5、时会出现这种情况，此时dω/dt＜0，机组转速下降，在这种情况下，应增大水轮机的流量Q以达到Mt=Mg的新的平衡状态。反击式水轮机调节流量的机构为导叶，转桨式水轮机尚有转轮叶片（桨叶）；导叶和桨叶由接力器操作，根据水轮机所需流量的大小，改变导叶的开度，桨叶是根据导叶的开度和水头的关系随动于导叶。导、桨接力器的动作则由调速器操纵，根据调速器的指令行事。水轮机及其导水机构、接力器和调速器构成水轮机自动调节系统。水轮机的调节系统具有以下特点：水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大，需要较大的力才

6、能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件和强大的执行元件(即前述的接力器)。水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机调节带来很大困难。对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构，对两个对象进行调节，使调节更为困难。02水轮机调节的基本概念11水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图12水轮机调节系统

7、方框图导水机构机组执行元件放大元件反馈元件测量元件水能QH电能UIf给定ff图中的方块表示水轮机调节系统的元件：箭头表示元件间信号的传递关系：箭头朝向方块表示信号的输入，箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的输入。从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给系统。电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率f信号转化成位移(或电压)信号输送给计算器(图中的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，根据偏差的情况通过放大器向执行

8、元件发出指令，执行元件根据指令改变导水机构的开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求，如变化过头，则发出指令进行修正。在图中，测量、计算、放大、执行和反馈元件总称为自动调速器。导水机构包括机组在内，统称为调节对象。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。水轮机调节系统以频率f(亦即机组转速)为被调节参数，根据实测f与给定值间的偏差调节导水机构的开度，从而改变机组的出力和转速(频率)，但要使改变后的频率符合