水轮机调节系统
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水轮机调速系统用是什么?水水能电能转速给定自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈(或稳定)元件构成。
测量元件负责测量机组输出电能的频率,并与频率给定值比较,当测得的频率偏离给定值知,发出调节信号放大元件负责把调节信号放大,然后通过执行元件去改变导水机构的开度,使频率恢复到给定值反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定2、水轮机调速器的主要作用是什么?答:(1)根据发电机负荷的增、减,调节进入水轮机的流量,使水轮机的出力与外界的负荷相适应,让转速保持在额定值,从而保持频率(f=50Hz)不变或在允许范围内变动(2)自动或手动启动、停止机组和事故停机(3)当机组并列运行时,自动地分配各机组之间的负荷3、水轮机调速器分哪几种类型?调速器型号的含义是什么?答:按照测速元件的不同型式,可分为机械液压型调速器(简称机调)、电气液压型(简称电液)调速器和微机调速器按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。
如混流式和轴流定桨式水轮机,只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调;而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量,此种方法叫双调;冲击式水轮机在改变喷针行程的同时,还采用协联动作改变折向器的方法调节流量,也叫双调4、电液调速器由那几部分组成?其主要元件叫什么?答:由电气和机械液压两部分组成。
其主要元件包括:永磁(也称测速)发电机、测频回路、信号综合放大回路,调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。
此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等5、电液调速器中,永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用?答:永磁发电机是装在机组主轴上,用以反映机组频率(或转速)变化的测速发电机,它供给测频回路频率偏差信号,同时供给调速器中各电气回路的电源测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路,相当机械调速器中飞摆的作用。
它将永磁发电机送来的频率(转速)变化与给定值之偏差△f (△ n)转变成与其成正比的电压信号,送至信号综合回路达到控制水轮机、实现机组自动调节的目的电液转换器是电液调速器中联接电气部分和机械部分的桥梁,由电气位移部分和液压放大部分组成。
目录第一章水轮机调节系统概述及对电力系统中的影响 (2)第一节水轮机调节系统概况 (2)第二节水轮机调节系统对电力系统运行的影响 (6)第二章水轮机调速系统的基本原理 (9)第一节水轮机调速系统的原理及分类 (9)第二节水轮机调速系统的调差参数及不灵敏区 (11)第三章电力系统对调速系统的控制 (13)第一节电力系统频率控制的基本概念 (13)第二节频率的一次调节 (17)第三节自动发电控制(AGC) (18)第一节电力系统频率的二次调节 (24)第四章电力系统的自动发电控制系统 (31)第一节、调度端自动发电控制系统概述 (31)第二节自动发电控制系统(AGC) (32)第三节水电机组的调节能力 (35)第四节水电厂自动控制系统 (38)第一章水轮机调节系统概述及对电力系统中的影响第一节水轮机调节系统概况一、水轮机调节的任务和特点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。
系统负荷发生变化时,对机组产生两方面的影响: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。
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。
维持机组转速在额定转速附近,满足电网一次调频要求;完成调度下达的功率指令,调节水轮机组有功功率,满足电网二次调频要求;完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务;执行计算机监控系统的调节及控制指令。
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。
水轮机调节的特点:1.必须具备有足够大的调节功能水轮发电机组是把水能转换成电能的机械.而水能因受自然条件的限制,通常水电站水头在几米至几百米的范围内,水轮机上的压力只有零点儿MPa至几MP,因此,发出较多的电功率,常需相当大的流量,水轮机及其导水机构尺寸也需要相应加大。
第一章 调速系统基础知识1.水轮机调节的根本任务水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。
用户除要求供电安全可靠外,还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。
频率偏离额定值过大对用户不利,可能使用户的产品质量降低。
按规定:系统频率应保持在50HZ,其偏差不得超过±0.5HZ:对于大容量系统,频率的偏差不得超过±0.2HZ。
此外,还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟;对于大容量系统,不得大于30秒。
同时,电力系统的负荷是不断变化的,存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动,这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。
此外,一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷,这种负荷变化基本上是可预见的。
电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。
因此,必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出,并维持机组的转速(频率)在规定范围内。
这就是水轮机调节的根本任务。
2.实现水轮机调节的途径通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢?为简明起见,仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。
如图示是水轮发电机组示意图。
水轮发电机组示意图水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体,它的运动可由下列方程描述:式中J ----机组惯性矩;ω---角速度,ω=πn/30(n为机组转速); t M ---水轮机动力矩;t g d ωJ=M -M dtg M ---水轮机阻力矩。
水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成,它推动机组转动,其大小决定于:水头H,导叶开度a (流量Q),机组转速等。
由上式可见,实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。
3.水轮机调节的特点¾ 水轮机调节具有以下特点:¾ 决定机组出力最基本的因素是水头和流量;¾ 具有两套调节机构的水轮机,在对它们进行调节时,为了达到某种预期的目的,在两套机构之间设有相应的协联机构。
第七讲水轮机调节系统动态特性及参数整定一、水轮机调节系统动态特性水轮机调节系统由调节对象和调速器组成,具有加速度回路的软反馈型调速器的水轮机调节系统的方块图见图7—1。
它是一个定值调节系统,x c 和c 是转速给定信号,m g0为负荷扰动信号。
本节将讨论如图7—1所示水轮机调节系统的动态特性。
具有加速度回路的软反馈型调速器的传递函数为设b p =0,T y =0,T'n =0,则即具有PID 型调节规律。
11])([1)()()('2+++++++==s T s T b s T b b T s T T s T s x s Y s G n n p d p t y d y d c r sb T s T b T b T T s x s Y s G tnd t d t d n c r +++≈=1)()()(软反馈型调速器(无加速度回路)的传递函数为设b p =0,T y =0,则即有PI 型调节规律。
pd p t y d y d x r b s T b b T s T T s T s x s Y s G +++++==])([1)()()(1211sT b b s x s Y s G d t t c r 11)()()(+≈=设有混有式水轮机,且e qx =0,按刚性水击考虑引水系统水流惯性作用,则水轮机及有压引水系统的传递函数为式中:发电机及负载的传递函数为sT e seT e s T e s T e e e e e s Y s M s G w qh w yw qh w qh y h qy y t t +-=+--==111)()()()(qhh yqy e e e e e -=na t g e s T s M s x s G +==1)()()(因此,在使用软反馈型调速器时,水轮机调节系统的开环传递函数为或式中:)1)(1)(1)(1()1)(1()()()(0++++++-==s e T s T e s b T s b T b e b s T s eT e s x s x s G naw qh t y p d t n p d w y c ))(1)()(()1)(1()(0anw qh y t d t p dw d T e s T e s T b s T b b s T s eT s K s G ++++++-=ya qh y d T T e e e K =在使用有加速度回路的软反馈型调速器时,调节系统开环传递函数为或式中:)1)(1)(1)(1)(1()1)(1)(1()()()('0+++++++-+==s e T s T e s b T s b T b s T e b s T s eT s T e s x s x s G na w qh t y p d t n n p d w n y c ))(1)()()(1()1)(1)(1()('0anw qh y t d t p n dw n n T e s T e s T b s T b b s T s T s eT s T s K s G +++++++-+=ya qh n y n d T T e T e e T K '=对给定信号x,调节系统的闭环传递函数为c,调节系统的闭环传递函数为对负荷扰动信号mg0分式前负号表示负荷力矩增加相应转速减少。