水轮机调节基础知识
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1.配压阀结构型式:通流式和断流式。
2.根据连接范围不同,总线分为片级总线,系统总线,外总线。
3.总线信号线分为数据线,地址线,控制线,电源线和地线,备用线4.水轮机调速器分类按元件结构不同分为机械液压型电气液压型。
按调节规律不同分为PI 和PID ;按反馈位置分为辅助接力器和中间接力器和电子调节器型;按施行结构的数目分为单调节和双调节;按工作容量可分为大,中,小型。
5.调节设备一般包括调速柜,接力器,油压装置,6.压油槽根据工作的情况,油的容积可分为保证正常压力所需的容积,工作容积,事故关闭容积,贮备容积。
补充:1.PID控制算法有哪些:按算法不同分为位置型和增量型。
2. 负荷的类型:根据性质不同分1功率与频率没有直接关系的负载,2成正比的负载,3成平方关系的负载,4成三次方关系的负载,5成更高次方关系的负载;3. 油压装置的组成:压力油罐,回油箱,带电动机的油泵,补气装置。
4.负载功率与电压关系:1与电压关系甚微的负载,2与电压平方成反比变化的负载,3成正比的负载。
5.接力器按工作原理分:双向作用和差动作用。
6.水轮机调节系统运行工况:1,单机带负荷工况,2空载工况,3并列带负荷工况。
二名词解释:1.。
.转速死区:当机组转速超过N1时调速器关闭导叶,而当机组转速低于N2时调速器才开启导叶,当转速在N1和N2之间时,调速器不动作,称为转速死区。
2. 总线:计算机系统内部各独立模块之间传递各种信息的渠道,它将功能相对独立的模块有机地连接起来,完成模块之间的信息传递和通信。
3.。
调节保证计算:在设计阶段就应计算出上述过度过程中最大转速上升值和最大压力上升值,工程上把计算称为调节保证计算。
4. 水击相长:由A端阀门导叶处发出的波到达B端水库后再由B端反射回到A端所需的时间称为水击的相,相长为来回的时间。
5. 直接水击:阀门(导叶)的关闭(开启)时间Ts≤2L/a ,在水库传来的反射波尚未到达时,发生的水击为直接水击。
第一章1.水轮机调节的任务根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出,以维持机组转速(频率)在规定范围内,或按某一预定的规律变化.2.为什么要对水轮机进行调节?通过什么途径进行调节?电网负荷一直在变化,负荷的变化导致频率的变化,要维持频率在一定范围内,必须对机组进行调整。
利用调速器调整机组转速。
3.水轮机调节的特点1.水轮机调速器必须具备有足够大的调节功2.液压元件的调节滞后易产生过调节,不利于调节系统的稳定3.水击的反调效应恶化调节系统品质,限制了接力器的开关操作速度4.有些水轮机调速器还具有双重调节机构,从而增加了调速器结构的复杂性5.具有越来越多的自动操作和自动控制功能4.什么是水轮机调节系统,什么是水轮机控制系统,二者有什么区别?水轮机调节系统是由水轮机控制系统和被控制系统组成的闭环控制系统;水轮机控制系统是用来检测被控参量(转速、功率、水位、流量等)与给定参量的偏差,并将它们按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统.一般指由水轮机调速器与油压装置所构成的系统。
5.什么是水轮机调速器,调速器的典型系统结构有哪些?由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称.调速器通常由测量、综合、放大、执行和反馈等元件组成。
6.调速器有哪几种分类方法?具体是怎么分的?1. 按工作容量分:特小型调速器,小型调速器,中型调速器,大、巨型调速器2. 按供油方式分:1)通流式调速器2)压力油罐式调速器,压力油罐式调速器又分为组合式和分离式3. 按调节机构数目分:单调节调速器,双重调节调速器4.按元件结构不同分:机械液压型和电气液压型,电气液压型又分为模拟型电气液压调速器和微机型电气液压调速器5.按调节规律不同分:PI 调速器和PID 调速器6.按反馈位置不同分:辅助接力器型中间接力器型和电子调节器型第二章1.衡量水轮机的动态性能指标有哪些?(1)调节时间Tp: 从阶跃扰动发生时刻开始到调节系统进人新的平衡状态为止所经历的时间。
水轮机调节基础知识1、反应电能质量指标:电压和频率。
2、水轮机调节:在电力系统中,为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。
3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。
调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。
4、Kf 越大,或者δf 越小,或者转速死区越小,离心摆的灵敏度越高。
5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。
,Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。
7、水轮机调节的途径:改变导叶开度或喷针行程,方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。
8、水轮机调节的特点:自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性,速度性,准确性要求高。
9、调速系统的组成:被控对象,测量元件,液压放大元件,反馈控制元件。
10、引导阀的作用:把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化,去控制辅助接力器活塞的运动。
11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构,输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。
用于实现机组有差调节,以保证并网运行的机组合理地分配负荷。
12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件,只在调节过程中存在,调节过程结束后,反馈位移自动消失,这种反馈称为软反馈或暂态反馈。
作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。
13、硬反馈的作用:实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。
14、硬反馈的组成:反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。
15、软反馈的作用:提高调节系统的稳定性,改善调节系统的品质。
16、缓冲装置的组成:壳体,主动活塞组件,从动活塞组件,针塞组件,弹簧盒组件。
17、18、调差机构的作用:用于改变机组静特性斜率,确定并列运行机组之间负荷的分配,防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。
1.水轮机转速调节的方法:当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时,机组转速就会升高,应减小水轮机的流量或开度;当水轮机的主动力矩大于发电机的阻力矩时,机组转速就会下降,应增大水轮机的流量或开度。
所以,根据机组转速变化来调整水轮机流量输入及主动力矩输出,以维持机组的转速或频率在规定的范围之内,这就是水轮机转速的调节方法。
2.放大原件方块图:3.调节系统工作特性的三种情况:(1)无反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全开(Td=0),缓冲活塞上下油路完全畅通,不会形成油压差或油压力,缓冲杯动作不会影响缓冲活塞,及缓冲活塞位置始终保持不变,反馈量为零。
(2)用反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔全关(Td=00),缓冲活塞上下油路切断,缓冲活塞完全跟随缓冲杯动作,反馈量预祝接力器位移成正比。
(3)软反馈作用时。
此时相当于缓冲器节流孔部分开启(Td等于有限值),缓冲被运动时会在缓冲活塞形成油压差,在油压力作用下缓冲活塞也发生运动。
当缓冲被动作停止后,缓冲活塞在弹簧力的作用下逐渐回到中间位置,反馈量小时为零。
节流孔口越大,Td越小,缓冲活塞回到中间过程越快;节流孔口越小,Td越大,缓冲活塞回到中间过程越慢。
4.调差机构工作原理:调差机构也称永态转差机构。
调差机构是指从主接力器到引导阀针塞之间的杠杆机构(拐臂2,拉杆2,杠杆2,两岸,杠杆1),在调速器中起到硬反馈作用,调节系统静态特性与前述硬反馈作用时形成过程相同。
常用调差率e p来表征调节系统静态特性。
5.表动负荷在并列运行机组间的分配:并列运行的机组所担任的变动负荷与其额定容量成正比,与其调差系统成反比。
在一定的系统容量前提下,要想系统频率受负荷冲击影响小,各台机组机组需要采用较小的调差系数。
大容量、小调差率的电网频率基本保持不变,各台机组的出力也基本保持不变6.调节系统动态特性:动态特性值调节系统受到扰动后,系统进入到动态中各变量随时间的变化规律。
常用动态指标:(1)调节时间Tp。
水轮机调速器期末复习资料第一章水轮机调节的基本概念水轮机调节系统由被控制系统(调节对象)和被控制系统(调节器)所组成,对水电站而言,调节器就是调速器。
由于水电站是一个水、机、电综合系统,一方面机组与压力引水道有水力上的联系,另一方面又与电力系统有电气上的联系。
因而调节对象包括机组(水轮机和发电机)、引水道和电网。
国家电力部门规定,电网的额定频率为50Hz(赫兹),大电网(容量大于3000MW)允许的频率偏差为±0.2Hz,小电网(容量小于3000MW)允许的频率偏差为±0.5。
水轮机调节的任务就是解决如何能使机组转速(频率)保持在额定值附件的某个范围之内。
水轮机调节的实质就是:根据偏离额定值的转速(频率)偏差信号,调节水轮机的导水机构和轮叶机构,维持水轮发电机机组功率与负荷功率的平衡。
调节进入水轮机的流量,对于混流式水轮机,采用改变导叶开度的办法;对于转桨式水轮机,采用同时协联改变导叶开度和转轮叶片角度的办法;对冲击式水轮机,采用同时协联改变喷针行程和折向器开度的办法来实现。
水轮机调速器是水电站水轮发电机组重要的辅助设备之一,它除了控制机组的转速之外,还与电站二次回路或微机监控系统相配合,完成如下的工作:(1)进行机组的正常操作:机组的开停机、增减负荷以及发电、调相等各种工况的相互切换。
(2)保证机组的安全运行:在各种事故情况下,机组甩掉全部负荷后,调速系统应能保证机组迅速稳定在空载转速或根据指令信号,可靠地紧急停机。
(3)实现机组的经济运行:按要求自动分配机组间的负荷。
按调速器元件结构分类——可分为机械液压型和电气液压型两大类。
按调速器容量的大小分类——可分为大型调速器、中小型调速器和特小型调速器。
按调速器调节规律分类——可分为PI型和PID型调速器。
按调速器所用油压装置和接力器是否单独设置分类——可分为独立式和分离式调速器。
YT-6000;YDT-18000;WST-100型号的含义。
水轮机调节的基本要求
1水轮机调节
水轮机调节是一种利用水力发电的机器,它根据池塘的水位的变化,调节水轮机的转速,使电力系统的峰谷差更有效地发挥作用,更好地满足电力系统的发电要求。
1.1水轮机的调节方式
水轮机的调节主要有两种方式,一是固定式,一是变动式。
固定式水轮机在水压不变的情况下,其流量调节由改变转速来实现,从而调节电力发电量;变动式水轮机则是通过水轮机本身的涡轮叶片来更改检测口的水流量,从而调节转速以及电力发电量。
1.2水轮机的基本要求
在水轮机的调节过程中,必须考虑一定的安全控制问题,因此水轮机的调节过程中需要考虑两个基本要求:
1)水位控制要求:在调节水轮机过程中,要保证水轮机不会超负荷运转以及供水不足,以保证水位持续处于允许调节范围内;
2)调节变化率控制要求:为了避免电力系统中峰谷差的过大变化,在调节水轮机时,应该限制水轮机的调节变化率,确保电力系统的峰谷差的变化满足要求。
总之,调节水轮机是一项艰巨的任务,必须考虑到水位控制要求和调节变化率控制要求,才能有效调整水轮机,达到理想的发电效果。
水轮机调节基础知识1、反应电能质量指标:电压和频率。
2、水轮机调节:在电力系统中,为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。
3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。
调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。
4、Kf 越大,或者δf 越小,或者转速死区越小,离心摆的灵敏度越高。
5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。
,Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。
7、水轮机调节的途径:改变导叶开度或喷针行程,方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。
8、水轮机调节的特点:自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性,速度性,准确性要求高。
9、调速系统的组成:被控对象,测量元件,液压放大元件,反馈控制元件。
10、引导阀的作用:把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化,去控制辅助接力器活塞的运动。
11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构,输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。
用于实现机组有差调节,以保证并网运行的机组合理地分配负荷。
12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件,只在调节过程中存在,调节过程结束后,反馈位移自动消失,这种反馈称为软反馈或暂态反馈。
作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。
13、硬反馈的作用:实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。
14、硬反馈的组成:反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。
15、软反馈的作用:提高调节系统的稳定性,改善调节系统的品质。
16、缓冲装置的组成:壳体,主动活塞组件,从动活塞组件,针塞组件,弹簧盒组件。
17、18、调差机构的作用:用于改变机组静特性斜率,确定并列运行机组之间负荷的分配,防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。
19、调差机构的组成:螺母,螺杆,反馈框架,转轴20、转速调整机构的作用:当机组单机运行时用于改变机组转速,当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。
21、转速调整机构的组成:手轮、螺杆、螺母。
22、调节系统的静特性:统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。
23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。
PI :比例积分型S K K S G I P PI /)(+=,PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)(24、 bp 与调节系统的构造有关,与机组特性和运行水头无关。
ep 与两者都有关。
25、调速器的典型环节:比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。
26、按元件结构不同分为:手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器;27、按容量分为:特小型、中小型、大型调速器;28、按执行机构不同分为:单调节(混流,轴流定浆式)、双调节调速器(轴流转浆,贯流转浆,冲击式);29、按调节规律:PI 型,PID 型30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为:整体式和分离式。
31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时,如果转速增加则离心力增大,重块外张使转动套升高;反之则转动套下降,这样,离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来32、离心摆的作用:将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号,传递给引导阀。
33、离心摆静特性:离心摆静态方程式表示在稳定工况时,离心摆的转速几乎与转动套行程之间的对应关系。
34、离心摆的输出量转动套位移与输入量转速偏差时成比例的。
35、离心摆的性能参数:离心摆放大系数Kf离心摆单位不均衡度δf,离心摆的转速死区ixf。
36、液压放大机构:①引导阀的作用就是接受离心摆输出的位移信号,改变中牌友孔输出的油压,去控制辅助接力器活塞上腔的油压变化,从而控制辅助接力器动作;②辅助接力器与主配压阀的作用就是通过上油腔的变化使活塞上下位移,从而相应的控制主配压阀活塞动作;③主接力器是第二级液压放大机构的执行元件,所有调节动作均由主接力器去完成,从而控制倒也开度,改变机组流量,完成机组转速或符合调整的任务。
37、辅助接力器的作用:通过上油腔油压的变化,使活塞上下位移,从而相应的控制主配压阀活塞动作。
38、接力器反应时间常数Tr是反应接力器速度特性的参数,它受结构尺寸的影响。
39、接力器最短关闭时间Tf以匀速由全开位置关至全关所用的时间。
40、油压装置的作用:供给调速器操作压力油的能源设备。
41、油压装置的组成:压力油灌、回油箱、中间油管、螺杆油泵、补气法、安全阀。
42、安全阀的作用:保证压力油管内的油压不超过允许的最高压力,防止油泵过载和确保压力油灌的安全43、止回阀的作用:防止油泵停转时压力油管内的油管倒流。
44、电器调速器与机调相比的优点:有较高的精确度和灵敏度,制造成本低,调节参数的调整和运行方式切换方便,便于标准化系列化,实现单元组合,利于调速器的生产制造质量的提高,安装检修调整方便。
45、电力转换器的作用:将综合放大后的电器信号转换成有一定压力的流量信号送入机械液压系统区控制导水机构。
46、电液调速器的组成:1.电气部分:测评回路、频率给定回路、功率给定回路、硬反馈回路、软反馈回路、综合放大回路。
2.机械放大部分:电液转换器和位移转换器,液压放大机构,操作控制机构。
47、位移传感器的作用:把接力器的位移方向和大小按比例关系转换成相应的直流电压使软硬反馈回路工作。
48、测评回路的类型:永磁机-LC测评回路,发电机残压-脉冲频率测量回路,齿盘、磁头-脉冲频率测量回路,发电机残压脉冲频率数字测评回路。
49、测评回路的组成:频率信号整形电路、控制脉冲发生器电路、取样控制电路、函数发生器电路、记忆放大电路、比例微分电路。
50、脉冲频率测量回路包括滤波整形功率放大,脉冲频率-电压转换,频率给定51、调差回路的作用:实现有差调节,使各机组按各自的调差率承担变动负荷。
52、微机调速器的三种调节模式:频率调节模式、开度调节模式、功率调节模式。
53、电液转换器的作用:将电气信号转换成有一定操作力和位移量的机械位移信号,按结构分分为控制套式、喷嘴式、滑阀式。
54、调节对象包括:引水系统、水轮机、发电机、电力系统。
55、水轮机的动态特性:在调节过程中水轮机动力距、流量随导叶开度作用水头和转速而变化的特性。
56、六个参数:ey、水轮机动力距对接力器行程的传递函数,ex、水轮机动力距对机组转速的传递函数又称为水轮机自调节系数,eh,水轮机动力距对水头的传递函数eqy水轮机流量对导叶开度的传递函数eqx水轮机流量对转速的传递函数eqh水轮机流量对水头的传递函数。
57、Ej发电机负荷自调节系数en水轮发电机组自调节系数58、六个系数对调节系统的主要影响:ey是大于零的是表示动力距相对值mt随着相对开度的增加而增大,ex表示当接力器行程和作用水头不变时,动力距相对量mt 随着转速的增加而减小,eh越大引起的动力距波动值越大,eqy大于零小于1表示水轮机流量随接力器行程增加而增加,eqx绝对值很小可忽略不计,eqh一般大于零,即水轮机流量随水头增加而增加。
59、调节系统的动态过程:非周期衰减过程、衰减震荡过程、等副震荡过程、扩散震荡过程60、Ta 机组惯性时间参数 Tw 引水系统水流惯性时间常数,Tw 越大,水流惯性越大,调节系统稳定性就越差。
61、缓冲时间常数Td 越大,调速器的速动性越差,但稳定性越好。
软反馈衰减越慢,接力器关机速度越慢,局部反馈系数a 增大,使主配压阀开启的窗口开度减小,有利于稳定,有利于减小最大转速偏差,永态转差系数bp 越大,调节越稳定,但范围有限。
62、Td 越小,从动活塞回复越快,调速器的速动性越高;反之,63、64、水击波的传播过程:零到L/C ,升压逆波L/C 到2L/C ,降压顺波2L/C 到3L/C ,降压逆波3L/C 到4L/C ,升压顺波。
65、反应电能质量指标:电压和频率。
66、水轮机调节的任务:根据电力系统负荷的变化不断的调节水轮发电机组有功功率的输出,并维持机组转速在规定的范围内。
67、转速调整机构原理:转速调整机构能人为的增加或减少调差机构的起始作用点,使引导阀针塞产生一个预先的附加位移,接力器活塞的位移并不能改变转速调整机构的螺母和丝杆之间的相对位移。
转速的改变值取决于转速调整机构螺母上下位移量的大小。
68、水轮机调节的特点:自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性,速度性,准确性要求高。
69、第一级放大元件:引导阀和辅助接力器。
第一级放大反馈机构:局部反馈机构。
第二级放大元件:主配压阀和主接力器。
第二级放大跨越反馈机构:硬反馈和软反馈机构。
70、调速系统的组成:被控对象,测量元件,液压放大元件,反馈控制元件。
71、调速器的型号1 2-3-4-5 6:1——Y 表示带油压装置,T 表示通流式,2——T 表示调速器,ST 表示双调速器,CJT 表示冲击式调速器,DT 表示集成电路模拟型调速器,WT 表示微机型调速器,3大型调速器表示主配压阀直径(mm )小型调速器表示接力器容量(N*m )。
72、转速死区与的关系;转速死区:当离心摆转速变化很小时,无法克服零件之间的摩擦力,转动套不能移动,这时就会出现转速死区,以同一行程所对应的两个转速差的相对值表示,转速死区越大,灵敏度越差。
73、配压阀死区;配压阀阀芯在S11=λA p T R W 0+到12S =λA p T R W 0-之间变化时接力器静止不动, 这一变化范围S11-12s 就称为配压阀死区74、液压放大机构:由引导阀辅助接力器、主配压阀、主接力器75、微机调速器的三种调节模式:频率调节模式、开度调节模式、功率调节模式76、调节保证计算的任务选择合适的直线关闭时间Ts ’ ,使β ≤β允许、 ξ ≤ ξ允许 。
77、永态转差率:用相对量表示的调速系统静特性某一规定运行点触斜率的复数。
78、暂态转差系数:缓冲装置不起缓冲作用时由软反馈机构造成的有差静特性斜率的负值Bt 越大,调节系统越稳定。
并能减小调节过程的转速最大偏差值和震荡次数,但到达一定程度后,稳定性不再增加。
79、微机调速器的调节模式:频率调节模式(FM )、开度调节模式(YM )、功率调节模式(PM )。
80、频率调节模式是一种适用于机组空在运行,并入小电网或孤立电网运行和在大电网以调频方式运行的自动调节模式.81、调保计算;水电站设计时要计算调节过程中的最大水击压强变化值和最大转速上升值,并据此选择合理地导叶调节时间和调节规律,使水击压强变化和转速上升都在允许范围内,这在工程上称为调节保证计算,。