水轮机的调节.pptx

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1、第四章水轮机的调节第1页/共19页2023/3/182为什么水轮机需要调节为什么水轮机需要调节?水轮发电机组要根据电网的要求提供规定大小的电能，同时保证电能的质量。电能大小：决定与水头和流量，而流量大小由导叶开度调节。电能质量：主要是电流频率、电压和功率因素角等，其中电流频率在我国为50Hz，规范规定大系统偏差不得超过0.2Hz，小系统不得超过0.5Hz。水电在电力系统中一般起调峰和调频作用，其出力要随电力负荷的变化而变化。第2页/共19页2023/3/1834.1 4.1 水轮机调节的任务水轮机调节的任务机组发出的电能频率决定于机组转速因此水轮机调节的任务是：根据负荷的变化不断调节水轮发电机

2、的出力，并维持机组转速在规定范围内。p p为发电机磁极对数为发电机磁极对数,对某一发电机而言对某一发电机而言p=const,p=const,要使得要使得f=const,f=const,必须是必须是n=constn=const。发电机频率：发电机频率：功率大小功率大小电能质量电能质量第3页/共19页2023/3/184调速器既调节水轮机调速器既调节水轮机出力出力也调节也调节转速转速调速器调速器调速器控制导叶改变开度以调节流量，进而调节调速器控制导叶改变开度以调节流量，进而调节水轮机出力和转速水轮机出力和转速第4页/共19页2023/3/185由于供求能量的不平衡，水轮机调节是动态过程水轮机提供的

3、能量要跟随系统要求的能量的改变而改变，但两者并不会立即平衡，而是有一动态过程。从机组的运动方程中可以看出机组转速的改变取决于主动力矩与阻力矩的大小变化只有主动力矩和阻力矩平衡时，机组转速才恒定机组转动惯量机组转动惯量 水轮机的主动力矩水轮机的主动力矩 发电机的阻力力矩发电机的阻力力矩第5页/共19页2023/3/186水轮机调节是使机组转速逐渐恢复到同步转速的过程当当 时时，机机组组出出现现多多余余能能量量，使使得得机机组组加加速速旋旋转转 ，。当当 时，机组能量的不够，使得机组减速旋转时，机组能量的不够，使得机组减速旋转 ，。只有当只有当 时，时，。这时这时第6页/共19页2023/3/18

4、7转速的调节要通过转速的调节要通过调速器调速器实现实现 因因此此必必须须改改变变 ，使使之之与与 平平衡衡，使使机机组组转转速速很很快快恢恢复复到到额额定定转转速速，这这就就是是水水轮轮机机调调节节的基本任务。的基本任务。又又 。显然改变。显然改变 最有效的最有效的办法是通过改变水轮机的过水流量办法是通过改变水轮机的过水流量Q Q来实现。改来实现。改变变Q Q需调节水轮机导叶的开度需调节水轮机导叶的开度 ，进行此调节，进行此调节的装置称为的装置称为水轮机的调速器水轮机的调速器。第7页/共19页2023/3/1884.2 4.2 水轮机速器的基本原理和组成水轮机速器的基本原理和组成水轮机调速器的

5、主要作用是：以机组转速偏差为依据，来调节导叶开度，达到改变出力、恢复转速的目的。为此调节系统必须具有敏感、放大、执行和反馈四大部分或称四大元件。第8页/共19页2023/3/189调速器的组成机构调速器的组成机构机械液压式调速器为例，说明调节系统的组成。第9页/共19页2023/3/1810调速器的组成机构调速器的组成机构敏感元件：离心摆，测量机组每时刻的转速，若有偏差，发出相应的调节信号。放大元件：一级放大，引导阀和辅助接力器；二级放大，主配压阀，是将微弱的调节信号放大。执行元件：主接力器，根据放大的信号，去改变调节机构的开度。反馈元件：硬反馈，SXZR连杆系统；软反馈，缓冲器。保证调节适度

6、。第10页/共19页2023/3/1811调速器的组成部分调速器的组成部分调速器三大部分组成操操作作柜柜(装装有有敏敏感感元元件件、放放大大元元件件和反馈元件和反馈元件)主主接接力力器器(执执行行元元件件，放放在在蜗蜗壳壳上上部部)油压装置油压装置，包括包括压力源、压力油压力源、压力油筒、油箱和油泵筒、油箱和油泵等等第11页/共19页调速器的组成部分调速器的组成部分接力器、推拉杆、拐臂、连杆等接力器、推拉杆、拐臂、连杆等第12页/共19页调速器的调节特性动特性调节系统有两种工作状态，一是调节前后的稳定状态；二是从调节开始到终了的过程状态。前者可用调节系统的静特性描述，后者用动特性描述。动特性是

7、指调节过程中机组转速随时间的变化，常用n=f(t)的动特性曲线表示。不仅要求该动特性迅速衰减，收敛于额定转速允许的变化范围之内；而且其动态品质的指标也能满足规范的要求。如书上所提到的超调量、调节时间和振荡次数等。第13页/共19页调速器的调节特性静特性静特性是指稳定状态下，机组转速和机组出力之间的关系。如转速n与出力N大小无关，保持额定转速不变，称为无差调节。有差调节的静特性是转速n与出力N呈有一定倾斜度的直线关系，每一个出力N对应一个转速n，其调差率为：有差调节便于机组间负荷分配nNNnN1NmaxN2NmaxN1N2N1N2第14页/共19页4.4 水轮机调速器的类型按调节流量的方式分：单

8、调(混流、定浆)和双调(转浆、水斗)；按其组成元件分：机械液压型和电气液压型(测量、反馈、调差部分采用电气元件，放大、执行部分采用机械元件)。目前发展最快、应用最广的是数字式微机调速器。水轮机调速设备的选择 对于中小型调速器可按调速功选取；对于大型调速器要计算主配压阀直径，选择相应的调速器。第15页/共19页4.5 调速器的油压装置第16页/共19页油压装置主要部件有油罐、油箱和油泵等压力油罐压力油罐：其中油占总容积的：其中油占总容积的30-40%30-40%，其余，其余70-60%70-60%为为压缩空气。压缩空气。回油箱回油箱：其容积约为压力油罐容积的：其容积约为压力油罐容积的1.2-1.

9、41.2-1.4倍。倍。油泵油泵：一般为螺旋油泵，有立式和卧式两种。：一般为螺旋油泵，有立式和卧式两种。附件附件：包括安全阀、逆止阀、节流阀、压力表、：包括安全阀、逆止阀、节流阀、压力表、油位信号等。油位信号等。油压装置根据压力油罐的额定油压和总容积来选择。油压装置根据压力油罐的额定油压和总容积来选择。目前国内生产的油压装置，额定油压一般为目前国内生产的油压装置，额定油压一般为 或或 。压力油罐总容由经验公式估算。压力油罐总容由经验公式估算。第17页/共19页油压装置是供给调速器压力能源的设备,也是水轮机调速系统的重要设备之一。中小型调速器的油压装置与调速柜组成一个整体，在布置、安装和运行上都较方便。大型调速器的油压装置,由于尺寸较大,是单独分开设置的。第18页/共19页2023/3/1819感谢您的观看！第19页/共19页