精選水輪機的調(diào)速設(shè)備-PowerPointTEMPLATE

《水電站》2009年3月第四章水輪機的調(diào)速設(shè)備一、水輪調(diào)節(jié)的任務(wù)系統(tǒng)負荷變化→系統(tǒng)電壓發(fā)生變化→發(fā)電機勵磁裝置動作→發(fā)電機的端電壓恢復(fù)并保持在許可范圍內(nèi)。系統(tǒng)負荷變化→系統(tǒng)電流的頻率f發(fā)生變化，由于f是磁極對數(shù)p和轉(zhuǎn)速n的函數(shù)→發(fā)電機調(diào)速器動作→發(fā)電機的轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持在許可范圍內(nèi)。系統(tǒng)負荷變化浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./水輪機調(diào)節(jié)的任務(wù)：隨外界負荷的變化，迅速改變機組的出力。保持機組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)，最大偏差不超過±0.5Hz，大電力系統(tǒng)不超過±0.2Hz。啟動、停機、增減負荷，對并入電網(wǎng)的機組進行成組調(diào)節(jié)〔負荷分配〕，以到達經(jīng)濟合理的運行。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./二、水輪機調(diào)節(jié)原理水輪發(fā)電機組的運動方程式為：式中：Mt——水輪機主動力矩〔水流推動葉片做功〕

Mg

——發(fā)電機的阻力矩

J——機組慣性矩；

——角加速度；浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./所以當(dāng)負荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又：要使，一般不能改變H和效率η，而是通過改變Q而到達改變主動力矩Mt的目的。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./調(diào)節(jié)流量的途徑：還擊式：通過改變導(dǎo)葉開度a0

，ZZ：同時改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角。沖擊式：通過改變噴嘴開度。水輪機調(diào)節(jié)的定義：隨著電力系統(tǒng)負荷變化，水輪機相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度〔或針閥行程〕，使機組轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為水輪機調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)實質(zhì)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速水輪機調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機調(diào)速器。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./三、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成水輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng):調(diào)速柜+油壓設(shè)備+接力器。其中中小型水輪機調(diào)速器將這三局部組合成一個整體，稱為組合式，運行方便。

調(diào)速柜的作用：以轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，迅速自動地調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，已到達改變出力恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./調(diào)速系統(tǒng)浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./油壓裝置浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./調(diào)速柜主要有以下幾個局部組成：測量機構(gòu)：測量機組轉(zhuǎn)速偏差，并把偏差信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰菩盘?，然后輸出。放大機構(gòu)：〔引導(dǎo)閥+輔助接力器、主配閥+主接力器，二級放大〕：位移變化→油壓變化。執(zhí)行機構(gòu)：主接力器，控制導(dǎo)葉開度，改變流量反響機構(gòu)：緩沖器和杠桿機構(gòu)，當(dāng)調(diào)節(jié)使=時，反響信號使調(diào)節(jié)停止。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./油壓設(shè)備的作用：供給調(diào)速器壓力油，傳遞操作力。由壓力油罐、回油箱、油泵、輸油管、附件等組成。額定工作油壓分為兩種：有的電站采用低油壓，為2.5MPa；有的電站采用高油壓，為4.0MPa。調(diào)速器工作時的高油壓來自油罐，低壓側(cè)的油通過回油管路進入回油箱。當(dāng)油壓降低到正常工作油壓下限〔2.3~2.7MPa〕時，油泵自動啟動，將回油箱內(nèi)的油泵入壓力油罐，油壓到達正常工作油壓上限時，油泵停止工作。接力器是調(diào)速器的執(zhí)行元件，大型電站設(shè)兩個或兩個以上接力器。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./四、調(diào)速器的類型與系列〔一〕類型1、按調(diào)速器元件結(jié)構(gòu)分：機械液壓〔機調(diào)〕：信號測量、信號綜合、信號反響均由機械環(huán)節(jié)完成。現(xiàn)在很少使用。電氣液壓〔電調(diào)〕：用電氣回路代替機調(diào)中的機械元件。調(diào)節(jié)性能優(yōu)良，靈敏度和精確度高，成本低，便于安裝調(diào)整。目前還有不少電站在使用。微機調(diào)速器：用工業(yè)控制計算機代替電子調(diào)速器，賦予了調(diào)速器更多的控制功能，性能更優(yōu)良。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./數(shù)字式電液調(diào)速器監(jiān)控系統(tǒng)主界面浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./數(shù)字式電液調(diào)速器油壓裝置顯示畫面浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./2、按調(diào)節(jié)機構(gòu)數(shù)分單調(diào)：一個導(dǎo)葉起閉機構(gòu)，如混流和軸流定漿機組雙調(diào)：有兩個調(diào)節(jié)機構(gòu)〔導(dǎo)葉開度，葉片轉(zhuǎn)置角〕，ZZ、CJ〔針閥、折流板轉(zhuǎn)動〕3、按大小〔容量〕大型：活塞直徑80mm以上中型：操作功10000Nm~30000Nm小型：操作功小于10000Nm，特?。盒∮?000Nm浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./〔二〕調(diào)速器系列〔還擊式水輪機〕第一局部：基本特性和類型大型：無代號；中小型帶油壓裝置：Y；特?。篢機械液壓：無代號；電動調(diào)節(jié)：D單調(diào)：無代號；雙調(diào)：S調(diào)速器：T第二局部：工作容量中小型調(diào)速器×9.81N.m；大型指主配閥直徑〔mm〕第三局部：額定油壓

2.5MPa不加注釋浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./例：YT—300中型、帶油壓裝置、機調(diào)、額定油壓2.5MPa，工作容量300×9.81NmDST—100A—40大型、電氣液壓、雙調(diào)節(jié)調(diào)速器；主配閥直徑100mm，額定油壓40kg/cm2〔4.0MPa〕，A是第一次改型后產(chǎn)品A、B、C為改型次數(shù)，系列型譜見表5—1。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./五、水輪機調(diào)速設(shè)備的選擇包括：調(diào)速柜、接力器、油壓裝置中小型調(diào)速器是將上面的三局部結(jié)合在一起，成為一個整體設(shè)備，以主接力器的工作容量〔也稱為調(diào)速功〕為表征組成標(biāo)準系列。用調(diào)速功來進行選擇。對大型調(diào)速器，三者是分開的，并且互不配套，需要分別進行選擇。大型調(diào)速器的表征值是主配壓閥直徑，因此需要先求出主接力器容積，再計算主配壓閥直徑。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./1、中小型調(diào)速器的選擇調(diào)速功：接力器活塞上的油壓力與其行程的乘積。還擊式水輪機的調(diào)速功：

A=〔200~250〕Q〔HmaxD1〕1/2

Q為最大水頭下額定出力時的流量。沖擊式水輪機的調(diào)速功：

A=9.81Z0〔d0+d03Hmax/6000〕

Z0為噴嘴數(shù)目

d0為額定流量時的射流直徑。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./2、大型調(diào)速器的選擇〔1〕接力器的選擇導(dǎo)葉接力器的選擇通常采用兩個接力器操作導(dǎo)水機構(gòu)當(dāng)額定油壓為2.5MPa時，接力器直徑ds為：

λ為計算系數(shù)，查表。b0為導(dǎo)葉高度。當(dāng)額定油壓為4.0MPa時，接力器直徑ds為：由計算的接力器直徑，查標(biāo)準接力器系列表，選用相鄰偏大的直徑。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./接力器最大行程Smax可由經(jīng)驗公式求出：

Smax=〔1.4~1.8〕a0max

a0max為水輪機導(dǎo)葉的最大開度，由模型水輪機導(dǎo)葉最大開度a0Mmax換算得出：

a0max=a0Mmax〔D0Z0M/D0MZ0〕

其中，D0和Z0分別為水輪機導(dǎo)葉軸心園的直徑和水輪機的導(dǎo)葉數(shù)目。將Smax的單位轉(zhuǎn)換為m，即可求出兩個接力器的總?cè)莘e：浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./轉(zhuǎn)漿式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片接力器的計算轉(zhuǎn)漿式水輪機除了選擇導(dǎo)葉接力器以外，還要選擇轉(zhuǎn)輪葉片接力器〔位于輪轂內(nèi)部〕。其直徑dc、最大行程Scmax、容積Vc可按經(jīng)驗公式估算。

dc=〔0.3~0.45〕D1〔2.5/P0〕1/2

Scmax=〔0.036~0.072〕D1

Vc=0.25πdc2Scmax浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./〔2〕主配壓閥直徑的選擇通常主配壓閥的直徑與通向主接力器的油管直徑相等。通過主配壓閥油管的流量為：

Q=Vs/Ts

Ts為導(dǎo)葉的直線關(guān)閉時間。

則由管內(nèi)油的流速〔4~5m/s〕確定油管直徑d。大型調(diào)速器以主配壓閥的直徑為表征而組成系列，計算出d以后，就可以查表選擇調(diào)速器型號了。對于雙調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)漿式水輪機，通常使轉(zhuǎn)輪葉片的主配壓閥直徑與導(dǎo)水機構(gòu)的主配壓閥直徑相等。浙江水專國家精品課程《水電站》://sdz.zjwchc./〔3〕油壓裝置的選擇油壓裝置的工作容量以壓力油罐的總?cè)莘e為表征，故首先應(yīng)按經(jīng)驗公式求出壓力油罐的總?cè)莘eVk：

Vk=〔18~20〕Vs

對于HL水輪機

Vk=〔18~20〕Vs+〔4~5〕Vc