水轮机的调速设备oweroinEMLAE

《水电站》2009年3月第四章水轮机的调速设备一、水轮调节的任务

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。系统负荷变化水轮机调节的任务：随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。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，大电力系统不超过±0.2Hz。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。二、水轮机调节原理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；所以当负荷变化时，应调节Mt，使Mt=Mg，n=ne又：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。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。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。调节实质：调节转速水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。三、水轮机调节系统的组成水轮机自动调节系统:

调速柜+油压设备+接力器。其中中小型水轮机调速器将这三部分组合成一个整体，称为组合式，运行方便。

调速柜的作用：以转速偏差为依据，迅速自动地调节导叶开度，已达到改变出力恢复转速的目的。调速系统油压装置调速柜主要有有以下几个部部分组成：测量机构：测量机组转转速偏差，并并把偏差信号号转变为位移移信号，然后后输出。放大机构：(引导阀+辅助接力器、、主配阀+主接力器，二二级放大)：位移变化→→油压变化。。执行机构：主接力器，，控制导叶开开度，改变流流量反馈机构：缓冲器和杠杠杆机构，当当调节使=时，反馈信号号使调节停止止。油压设备的作作用：供给调调速器压力油油，传递操作作力。由压力力油罐、回油油箱、油泵、、输油管、附附件等组成。。额定工作油压压分为两种：：有的电站采采用低油压，，为2.5MPa；有的电站采采用高油压，，为4.0MPa。调速器工作时时的高油压来来自油罐，低低压侧的油通通过回油管路路进入回油箱箱。当油压降低到到正常工作油油压下限(2.3~2.7MPa)时，油泵自动动启动，将回回油箱内的油油泵入压力油油罐，油压达达到正常工作作油压上限时时，油泵停止止工作。接力器是调速速器的执行元元件，大型电电站设两个或或两个以上接接力器。四、调速器的的类型与系列列(一)类型1、按调速器元元件结构分：：机械液压(机调)：信号测量、信信号综合、信信号反馈均由由机械环节完完成。现在很很少使用。电气液压(电调)：用电气回路代代替机调中的的机械元件。。调节性能优优良，灵敏度度和精确度高高，成本低，，便于安装调调整。目前还还有不少电站站在使用。微机调速器：用工业控制计计算机代替电电子调速器，，赋予了调速速器更多的控控制功能，性性能更优良。。数字式电液调调速器监控系系统主界面数字式电液调调速器油压装装置显示画面面2、按调节机构构数分单调：一个导导叶起闭机构构，如混流和和轴流定浆机机组双调：有两个个调节机构(导叶开度，叶叶片转置角)，ZZ、CJ（针阀、折流流板转动）3、按大小（容容量）大型：活塞直直径80mm以上中型：操作功功10000Nm~30000Nm小型：操作功功小于10000Nm，特小：小于于3000Nm(二)调速器器系列列(反击式式水轮轮机)第一部部分：：基本本特性性和类类型大型：：无代代号；；中中小型型带油油压装装置：：Y；特特小：：T机械液液压：：无代代号；；电电动调调节：：D单调：：无代代号；；双双调：：S调速器器：T第二部部分：：工作作容量量中小型调速速器×9.81N.m；大型指主主配阀直径径(mm)第三部分：：额定油压压2.5MPa不加注释例：YT—300中型、带油油压装置、、机调、额额定油压2.5MPa，工作容量量300×9.81NmDST—100A——40大型、电气气液压、双双调节调速速器；主配配阀直径100mm，额定油压压40kg/cm2(4.0MPa)，A是第一次改改型后产品品A、B、C为改型次数数，系列型型谱见表5—1。五、水轮机机调速设备备的选择包括：调速速柜、接力力器、油压压装置中小型调速速器是将上上面的三部部分结合在在一起，成成为一个整整体设备，，以主接力力器的工作作容量(也称为调速速功)为表征组成成标准系列列。用调速速功来进行行选择。对大型型调速速器，，三者者是分分开的的，并并且互互不配配套，，需要要分别别进行行选择择。大大型调调速器器的表表征值值是主主配压压阀直直径，，因此此需要要先求求出主主接力力器容容积，，再计计算主主配压压阀直直径。。1、中小小型调调速器器的选选择调速功功：接接力器器活塞塞上的的油压压力与与其行行程的的乘积积。反击式式水轮轮机的的调速速功：：A=(200~250)Q(HmaxD1)1/2Q为最大大水头头下额额定出出力时时的流流量。。冲击式式水轮轮机的的调速速功：：A=9.81Z0(d0+d03Hmax/6000)Z0为喷嘴嘴数目目d0为额定定流量量时的的射流流直径径。2、大型型调速速器的的选择择(1)接力器器的选选择导叶接接力器器的选选择通常采采用两两个接接力器器操作作导水水机构构当额定定油压压为2.5MPa时，接接力器器直径径ds为：λ为计算算系数数，查查表。。b0为导叶叶高度度。当额定定油压压为4.0MPa时，接接力器器直径径ds为：由计算算的接接力器器直径径，查查标准准接力力器系系列表表，选选用相相邻偏偏大的的直径径。接力器最最大行程程Smax可由经验验公式求求出：Smax=(1.4~1.8)a0maxa0max为水轮机机导叶的的最大开开度，由由模型水水轮机导导叶最大大开度a0Mmax换算得出出：a0max=a0Mmax(D0Z0M/D0MZ0)其中，D0和Z0分别为水水轮机导导叶轴心心园的直直径和水水轮机的的导叶数数目。将Smax的单位转转换为m，即可求求出两个个接力器器的总容容积：转浆式水水轮机转转轮叶片片接力器器的计算算转浆式水水轮机除除了选择择导叶接接力器以以外，还还要选择择转轮叶叶片接力力器(位于轮毂毂内部)。其直径dc、最大行行程Scmax、容积Vc可按经验验公式估估算。dc=(0.3~0.45)D1(2.5/P0)1/2Scmax=(0.036~0.072)D1Vc=0.25πdc2Scmax(2)主配压阀阀直径的的选择通常主配配压阀的的直径与与通向主主接力器器的油管管直径相相等。通通过主配配压阀油油管的流流量为：：Q=Vs/TsTs为导叶的的直线关关闭时间间。则则由管管内油的的流速(4~5m/s)确定油管管直径d。大型调速速器以主主配压阀阀的直径径为表征征而组成成系列，，计算出出d以后，就就可以查查表选择择调速器器型号了了。对于双调调节的转转浆式水水轮机，，通常使使转轮叶叶片的主主配压阀阀直径与与导水机机构的主主配压阀阀直径相相等。（3）油压压装置的的选择油压装装置的的工作作容量量以压压力油油罐的的总容容积为为表征征，故故首先先应按按经验验公式式求出出压力力油罐罐的总总容积积Vk：Vk=(18~20)Vs对于HL水轮机机Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc对于ZZ水轮机机Vs和Vc分别为为前面面计算算出的的接力力器容容积。。若油压压装置置需要要供给给空放放阀接接力器器用油油，则则