第二章水轮机调节系统工作原理ppt课件.ppt

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1、第二章水轮机调节系统工作原理水轮机转速自动调节系统是从蒸汽机转速自动调节系统发展而来。下面以直观易懂的机械液压型调速器构成的水轮机调节系统为例来说明其工作原理，图2-1为水轮机调节系统原理简图，左侧是调速器部分，右侧是水轮发电机组部分。图1-12水轮机转速自动调节系统框图§2.1水轮机调节系统原理简图（图2-1）从水轮机调节转速自动调节系统框图可知：调速器由测量元件、比较元件、放大元件、执行元件、反馈元件等组成。见图2-2对应位置，以下分别讲解个元件。（图2-2）2.1.1测量元件（1）作用把机组的转速信号转换为机械位移信号。（2）结构菱形钢带结构，上与飞摆电动机转轴相连（输入），下与

2、引导阀转动套相连（输出）。①上支持块输入②钢带③限位架④重块⑤调节螺母⑥弹簧⑦下支持块输出离心飞摆结构（3）动作b.当飞摆转速升高时，折算离心力大于弹簧力向外张开，下支持块向上处于较高位置；c.当飞摆转速下降时，折算离心力小于弹簧力向内收缩，下支持块向下处于较低位置；可见稳态时，下支持块的上下位置就反映了转速的高低。a.初始为某一平衡位置，折算离心力与弹簧力相等；离心摆受力及动作（4）离心摆的静态特性其输入输出关系见图2-3。用公式表示：(2-3)(2-1)(2-2)图2-3离心摆静态特性a.离心摆工作参数有不均衡度（δf）c.放大系数（K）b.位移变化量基准值（ZM*）(2-4)(2

3、-5)(2-6)(2-7)如T型、YT型δf=50%，但T型K=0.4mm/1%，ZM*=40mm；YT型K=0.3mm/1%，ZM*=30mm；（5）动态特性（6）信号源飞摆电动机电源要求十分可靠，取自永磁发电机；小型机组可取自机端电压互感器。转速信号的传递过程？a.运动方程b.传递函数(2-9)(2-8)(2-10)离心摆的运动方程(p41)，T1为惯性引起的时间常数，T2为液摩阻力引起的时间常数，δf不均衡度。在讨论调速器及整个调节系统动态特性时，T1、T2较小，不到0.01秒的数量级，可近似为比例环节。结构上如何保证死区、非周期稳定呢？2.1.2放大元件（1）作用将飞摆的输出位

4、移量放大到足以操作笨重的导水机构。（2）结构a．第一级液压放大（引导阀→辅助接力器）引导阀由三层结构组成，外层为引导阀固定套，里层为引导阀针塞，中间层为引导阀转动套。转动套与离心摆下支持块相连，和离心摆一同旋转；引导阀针塞与辅助接力器、主接力器反馈杠杆相连；固定套与阀体相连，阀体上接通三个油管路。辅助接力器与引导阀中间控制油路相连。引导阀结构b．第二级液压放大（主配压阀→主接力器）主配位于辅接下面，由外层的阀套与中间的阀芯组成。阀芯两个阀盘，上大下小。阀套与阀体相连，阀体上有4个油管路。主接由缸体、活塞及活塞杆组成，活塞两侧接通主配两个控制油路，活塞杆与导水机构相连。(2-12)式中：

5、p0为供油压强；F1、F2分别为上下阀盘受油面积；PM为作用在主配压阀上面的向上油压合力。（3）动作初始平衡位置受力分析。(2-11)式中：pi为引导阀中间油孔控制油压；Fi为辅助接力器活塞上面的环形面积；PA为作用在辅助接力器活塞上面的向下油压力。当满足PA=PM时，辅接主配不动，第一级液压放大处于平衡位置，引导阀控制孔口油压为：(2-13)T-100型调速器，辅接直径132mm，有效面积FA=42cm2，主配直径上100mm、下94mm，差动面积F1–F2=(102-9.42)*3.1416/4=9.14cm2。设工作油压p0=25kg/cm2，求得：pi=5.44kg/cm2。Y

6、T型调速器，辅接活塞直径42mm，活塞杆直径22mm，有效面积FA=10.05cm2；主配直径上35mm、下25mm，差动面积F1–F2=(3.52-2.52)*3.1416/4=4.71cm2。设工作油压p0=25kg/cm2，求得：pi=11.72kg/cm2。例一例二液压放大系统的动作如下（先考虑针塞不动）⑴.转速下降，转动套向下，pi>pi0，则PA>PM，辅助接力器活塞向下，主接力器开大，主动力矩上升，转速向上恢复；⑵.转速上升，转动套向上，pi

7、——衬套孔口高度，hv——阀盘高度a.通流式：b.断流式：其中l被称为遮程/搭叠量：正开口阀负开口阀零开口阀（a）通流式配压阀（b）断流式配压阀图2-4配压阀型式a.四通阀——双作用油缸有两个控制油路主配压阀―→主接力器b.三通阀——单作用油缸只有一个控制油路引导阀―→辅助接力器图2-5液压放大装置工作原理图（5）接力器静止平衡方程式中：pⅠ、pⅡ分别为接力器关闭腔、开启腔的油压力，F为接力器活塞面积，R为导水机构上的阻力。接力器在静止时，有(