第五章 水轮机调速设备
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《水轮机及辅助设备》项目五水轮机调速器水轮机调速器是水力发电厂中非常重要的一个设备,它的作用是调节水轮机的转速,使得其在不同负荷下能够以稳定的转速运行,从而提供稳定的发电能力。
水轮机调速器的性能直接影响到水力厂的安全运行和发电效率,因此其设计和运行要求十分严格。
水轮机调速器主要由调节机构、调节装置和传动机构等部分组成。
其中,调节机构是水轮机调速器的核心部分,其主要功能是根据负荷需求,通过调整调节元件的位置,控制水轮机的进水量和进水角度,从而实现对水轮机转速的调节。
调节装置则是调节机构与进水阀门、导叶等连接的部分,用于传递调节机构调节水轮机转速的信号;而传动机构则是将调节机构的旋转运动转化为水轮机进水阀门、导叶等的运动。
水轮机调速器的设计要兼顾多种因素,包括负载特性、安全性能、稳定性等。
首先,对于不同负荷情况下的水轮机转速调节要求,需要进行准确的计算和模拟,以确定合适的调节机构参数。
其次,为了保证水轮机的安全运行,调节机构需要具备响应速度快、调节范围广、调节精度高等特点。
此外,水轮机调速器还应具备良好的稳定性,不受外界干扰和负载变化的影响。
在水轮机调速器的选型和使用过程中,还需要考虑到一些特殊因素和附加功能。
比如,一些大型水力发电站通常需要用到多台水轮机,这就需要考虑到多台水轮机之间的协同和配合;同时,还有一些水力发电站需要利用水轮机调节器来实现对电网频率的调节。
在选型过程中,还需要兼顾经济性和可靠性,选择具有合适性能和适合工况的调速器。
水轮机调速器的运行和维护也需要注意一些问题。
首先,要定期检查和维修调速器的零部件和传动机构,确保其正常运行。
其次,要严格按照厂家的操作规程进行操作,避免操作错误引发事故。
最后,要及时排除调速器可能存在的故障,防止故障扩大。
总之,水轮机调速器在水力发电厂中扮演着非常重要的角色。
它的设计和运行要求非常严格,需要考虑到负载特性、安全性能和稳定性等多种因素。
在选型和使用过程中,还需要兼顾特殊要求和附加功能。
水轮机调速器结构及工作原理水轮机调速器是水轮机系统中的重要设备,其主要功能是控制水轮机的转速,以满足不同负载工况下的运行要求。
本文将从结构和工作原理两个方面介绍水轮机调速器的基本知识。
一、水轮机调速器的结构水轮机调速器一般由调速机构、液压控制系统和电气控制系统三部分组成。
1. 调速机构调速机构是水轮机调速器的核心部分,它通过改变水轮机的导叶开度来调节水轮机的转速。
调速机构主要由调节器、传动装置和导叶机构组成。
调节器是水轮机调速器的关键部件,它通过接收输入信号,控制传动装置的运动,从而改变导叶的开度。
常见的调节器有液压调节器和电动调节器两种。
传动装置是将调节器的运动转化为导叶运动的装置,常见的传动装置有丝杠传动和液压传动两种。
导叶机构是通过传动装置将调节器的运动传递给导叶,改变导叶的开度。
导叶机构主要由导叶轴、导叶臂和导叶组成。
2. 液压控制系统液压控制系统是水轮机调速器的控制部分,它通过控制液压元件的工作状态,实现对调速机构的控制。
液压控制系统一般由液压泵站、液压缸和液压阀组成。
液压泵站负责提供液压能源,液压缸负责执行调速机构的运动,液压阀负责控制液压缸的工作状态。
3. 电气控制系统电气控制系统是水轮机调速器的辅助部分,它通过控制电气元件的工作状态,实现对液压控制系统的控制。
电气控制系统一般由控制柜、传感器和执行器组成。
控制柜负责接收输入信号和控制输出信号,传感器负责感知水轮机的运行状态,执行器负责执行控制柜的输出信号。
二、水轮机调速器的工作原理水轮机调速器的工作原理主要是通过调节水轮机的导叶开度来改变水轮机的转速。
当负载增加时,调速器接收到输入信号后,调节器会发出相应的指令,通过传动装置将运动转化为导叶的运动,导叶的开度逐渐增大。
导叶开度增大会减小水轮机叶片与水流的夹角,使水轮机的输出功率增加,从而使转速稳定在设定值附近。
当负载减小时,调速器接收到输入信号后,调节器会发出相应的指令,通过传动装置将运动转化为导叶的运动,导叶的开度逐渐减小。
第五章 水轮机调速设备第一节 调速设备的目的与作用一、水轮机调节的任务通过调节流入水轮机流量的大小,是机组出力与外界负荷相适应,保证机组在额定转速下运行,从而保证机组发出的电流频率满足电力系统的要求。
水轮机调节的具体任务是:1、随外界负荷的变化,迅速改变机组的出力。
2、保持机组转速和频率变化在规定范围内。
3、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)。
二、调节途径水轮发电机组的运动方程式为g t M M dtd J -=ω (5—1) 式中:J ——机组转动部分的惯性矩,对一定机组为常数;ω——机组转动角速度,60n πω=dt d ω——机组转动角加速度; t M ——水轮机的主动力矩,由水流对水轮机叶片作用形成,推动机组转动,ωηrQH M t =;g M ——发电机的阻力矩,发电机定子对转子作用力矩与t M 方向相反。
机组型号确定后则J 为定值,当t M =g M 时dtd ω=0,则转速稳定,机组稳定工作。
若电力系统负荷变化时,则引起发电机g M 变化,g M ≠t M ,就会使dt d ω≠0,会引起两种结果:1、g M >t M ,增负荷,则dtd ω<0,水轮机转速降低; 2、g M <t M ,减负荷,则dtd ω>0,水轮机转速升高, 从1、2可知,只要g M ≠t M 必会引起水轮机转速变化,而水轮机转速变化将会引起电流频率的变化,若频率f 不变只需dt d ω=0即t M =g M 这就需要不断调整水轮机主力矩t M 来适应不断变化的发电机阻力矩g M 。
水轮机引入流量的改变是通过调节水轮机导叶开度来实现的。
水轮机随着机组负荷的变化而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值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
(N 变化 —— a 0变化—— Q 变化 —— n=n e )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。
第二节 水轮机调速设备组成、类型及选型一、调节设备的特性在水轮机调节系统适应负荷变化而保持转速不变的过程中,其工作状态有两种:一是转速不变的稳定状态,二是调节过程的调节状态。
水力机械课程要点及复习思考题绪论:主要内容以及要了解和掌握要点:1、能源的种类;和其他类型的能源相比,水电的特点;我国水力资源的总量及水力发电在国民经济中所占的地位;我国水力资源的分布情况、开发程度以及规划利用前景;2、水力发电的生产流程以及和水电有关的主要技术参数和技术指标;水电站的基本类型;特点;主要建筑物及布置原则概述;第一章水力机械概述:主要内容以及要了解和掌握要点:1、水轮机的基本参数;水轮机的各种水头(设计水头,工作水头,最大和最小水头)及其含义;搞清水轮机的水头和水电站的水头不是一个概念;在设计水电站时如何协调两者之间的关系2、水轮机的主要类型及其构造;水轮机分为反击式和冲击式两大类原则,每一大类又可以分为几种不同的类型;常见和常用的水轮机类型都有那些各有什么特点;掌握常见水轮机如轴流式、混流式河水斗式水轮机的主要部件有那些,名称是什么,功用是什么,这些主要部件各处在水轮机的什么位置;3、水轮机的牌号极标称直径水轮机牌和的意义,作用,水轮机牌号的常规表示方法;目前水轮机牌号的使用现状;提出水轮机标称直径的目的;不同类型的水轮机标称直径的标注方法和具体位置;第二章水轮机的工作原理:主要内容以及要了解和掌握要点:1、水流在反击式水轮机转轮中的运动;水流在反击式水轮机转轮内运动的复杂性(恒定流和非恒定流);水流和转轮叶片作用的原理;水流做功原理;对水流或流场的描述方法(解析,数值,速度三角形);速度三角形中各速度示量的含义;2、水轮机的基本方程式推导水轮机基本方程三条假定的目的与意义;控制体的选择与研究对象;力矩的轴对称性,作用力和反作用力原理;水轮机基本方程的不同表现形式和物理意义;3、水轮机的效率及最优工况水轮机效率和能量损失的关系;水轮机能量损失的几种形式;不同损失产生的原因;无撞击进口和法向出口及最优工况条件;4、尾水管的工作原理动力真空和静力真空;尾水管回收能量的方式与原理;尾水管的作用;尾水管回收能量的程度;尾水管的水力损失系数和动能恢复系数;5、水轮机的空化与空蚀水轮机空化与空蚀的研究历史;水流空化的机理;空化压力和空化温度的关系;水轮机空蚀的机理;水轮机空蚀的破坏作用;水轮机空蚀的类型;水轮机空蚀的后果及表现形式;水轮机空蚀的预防或防护措施;6、水轮机的空蚀系数、吸出高及安装高程水轮机空蚀系数的来历;水轮机空蚀系数的意义;水轮机吸出高的来历;水轮机吸出高的确定;对不同水轮机吸出高的规定;对不同水轮机安装高程的规定与计算;第三章水轮机的相似原理及特性曲线:主要内容以及要了解和掌握要点:1、水轮机的相似原理概述相似概念及研究水轮机相似的目的;水轮机的相似条件;不同相似条件所对应的含义;相似的局限性和近似性;2、水轮机的相似率、单位参数和比转速流量相似率的含义;转速相似率的含义;出力相似率的含义;导出水轮机单位参数的目的与作用;导出水轮机比转速的目的与意义;3、水轮机的效率换算与单位参数修正水轮机效率换算的目的与意义;水轮机效率换算的依据与经验性;不同水轮机效率换算公式的适用条件;水轮机效率换算后再修正的原因;水轮机单位参数的修正;4、水轮机的主要综合特性曲线水轮机模型试验的目的;水轮机主要特性曲线的作用;常见类型水轮机综合特性曲线中所标示的内容;出力限制线的意义与作用;第四章水轮机选型:主要内容以及要了解和掌握要点:1、水轮机的标准系列采用标准系列的目的;水轮机型谱的来历与演变;水轮机的尺寸系列;水轮机转速和发电机转速的关系;发电机标准同步转速的确定;2、水轮机选择水轮机选型设计的基本内容;水轮机选型设计的基本要求;水轮机选型设计需要收集和整理的基本资料;确定电站装机台数、单机容量的原则和要考虑的相关因素;确定水轮机型号、主要参数的基本方法及其适用条件;不同水轮机主要参数之间的比较及最终方案确定的一般原则;3、水轮机运转特性曲线的绘制水轮机运转特性曲线的作用;水轮机运转特性曲线的绘制方法;水轮机的最优工作区域;水电站厂内优化运行的基本概念;4、水轮机蜗壳的型式及主要尺寸的确定水轮机基本型式;不同水轮机蜗壳的特点及适用场合;对蜗壳内水流运动规律的假定;蜗壳水力计算及轮廓尺寸确定的方法;蜗壳轮廓尺寸对水电站厂房尺寸的影响;5、尾水管的型式及主要尺寸的确定常见尾水管的型式及其特点;尾水管轮廓尺寸的确定;尾水管尺寸对水电站厂房尺寸的影响;尾水管尺寸可能变动的情况及对水轮机性能的影响;第五章水轮机调速器主要内容以及要了解和掌握要点:1、水轮机调节的基本概念水轮机调节的主要任务;水轮机调节的对象;目前调速器的附加功能;水轮机调速器应满足的特殊要求;2、调速器的类型及工作原理调速器的基本类型;水轮机调速器的发展趋势;微机调速器的优点;调速器的基本工作原理;调速器的工作稳定性及静、动特性曲线;有差调节和无差调节适用的场合;3、调速器的主要设备及选择调速器的主要设备及其功用;调速器的基本系列;调速设备选择的一般原则;水力机械课程复习思考题绪论部分:1、为什么说水力发电的可调节性比较好?P1电能不能储存,生产与消费必须同时。
水轮机调速器引言水轮机调速器是一种用于调节水轮机转速的装置。
水轮机是一种将水能转化为机械能的装置,广泛应用于水电站发电和工业生产中。
水轮机调速器的主要功能是根据负荷变化调节水轮机转速,以维持发电系统的稳定运行。
本文将介绍水轮机调速器的工作原理、常见类型以及应用领域。
工作原理水轮机调速器的工作原理基于负荷-速度特性曲线。
当负荷增加时,水轮机的速度会下降。
为了维持发电系统的稳定运行,水轮机调速器会通过调节水轮机的水量来使其速度恢复到设定值。
在水轮机调速器中,水量的调节通常是通过控制水轮机的导叶开度来实现的。
当负荷增加时,水轮机调速器增大导叶开度,增加水量,从而提高水轮机的转速。
相反,当负荷减小时,水轮机调速器减小导叶开度,减少水量,使水轮机转速降低。
常见类型机械式调速器机械式调速器是最早出现的水轮机调速器类型之一。
它通过机械装置来调节导叶的开度,从而控制水轮机的水量。
机械式调速器的优点是结构简单,可靠性高。
然而,由于机械传动存在摩擦和磨损的问题,机械式调速器的调节精度较低,响应速度较慢。
因此,在现代化的水轮机系统中,机械式调速器的应用逐渐减少。
液压式调速器液压式调速器是目前广泛应用于水轮机调速的一种技术。
它采用液压传动来调节导叶开度,实现对水量的精确控制。
液压式调速器具有调节精度高、响应速度快的优点,可以更好地适应负荷的变化。
液压式调速器通常由液压系统、传感器和控制器组成。
电子式调速器电子式调速器是近年来发展起来的一种水轮机调速器类型。
它采用电子控制技术来实现对水轮机的调速。
电子式调速器具有调节精度高、响应速度快、可编程性强等优点。
它可以通过设置不同的控制模式和参数,适应不同的工况要求。
电子式调速器还可以与其他自动控制系统进行集成,实现智能化的调速控制。
应用领域水轮机调速器广泛应用于水电站和工业生产中。
在水电站中,水轮机调速器是调节水轮机转速的关键设备,直接影响到电网负荷的稳定性和电能发电的效率。
在工业生产中,水轮机调速器用于调节水轮机的转速,控制生产线的运行速度。
水轮机调速器系统水轮机调速器系统主要由调速器、液压传动系统和控制系统三部分组成。
调速器是水轮机调速器系统的核心部件,负责接收来自控制系统的指令,调节水轮机的进水阀门开度,从而实现水轮机的转速控制。
液压传动系统将调速器的指令转化为液压力,通过液压缸或液压马达来控制进水阀门的开度。
控制系统是整个调速器系统的控制中枢,根据水电站的发电负荷和运行条件,通过测量和分析水轮机的转速、进水流量、水头等参数,并根据先进的控制算法,向调速器发送调节指令。
水轮机调速器系统的功能主要包括:保护水轮机、稳定水轮机运行以及实现发电站的负荷调节。
具体来说,水轮机调速器系统通过控制水轮机的进水阀门开度,能够在发电站小电荷到满负荷之间进行快速调节;通过控制水轮机的转速,能够在一定的范围内保持水轮机的稳定运行,防止过速和欠速现象的发生;通过监测水轮机的运行状态,能够及时发现和处理水轮机的故障和异常情况,保护水轮机的安全运行。
水轮机调速器系统的设计和运行需要考虑多个因素。
首先是根据水轮机的特性和工况要求,选择合适的调速器类型。
常见的调速器类型包括机械式调速器、液压调速器和电子调速器等。
机械式调速器结构简单,但调速范围有限;液压调速器具有调速范围广、响应迅速的优点,但需要较为复杂的液压传动系统;电子调速器可以实现高精度的调速控制,但对电气系统的要求较高。
其次是根据水轮机的装机容量、水头、流量等参数,确定调速器和液压传动系统的尺寸和参数。
调速器的尺寸和参数应能满足水轮机各工况下的转速控制要求;液压传动系统的尺寸和参数应能满足调速器的控制要求,同时考虑到液压传动系统的可靠性和稳定性。
此外,水轮机调速器系统的控制算法也是设计的关键。
控制算法应根据水电站的负荷特性和运行条件,合理分配调速器的指令,实现快速、准确的调速控制。
常用的控制算法有比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。
在水轮机调速器系统的运行过程中,需要进行定期的维护和监控。
定期维护包括对调速器和液压传动系统的检查和保养,包括液压油的更换、密封件的更换和调节等。
什么是水轮机调速器?水轮机调速器的作用是什么?水轮机调速器的发展历程是怎样的?水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。
水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统(如图1-1)。
通常把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器。
图1-1 水轮机调节系统构成图水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡,并根据操作控制命令完成各种自动化操作,是水电站的重要基础控制设备。
水轮机调速器问世以来,水轮机调速器先后经历了三代的发展:水压放大、油压放大式的机械式液压调速器(20世纪初-20世纪50年代)、模拟电路加液压随动系统构成的电液式调速器(20世纪50年代-20世纪80年代)和微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器(20世纪80年代至今)。
目前微机调速器以可靠性高、操作简便全面取代其他类型的调速器。
水轮机调速器调速器有哪些类型?如何划分?水轮机调速器的分类方法较多,按调节规律可分为PI和PID调速器;按系统构成分为机械式调速器(机械飞摆式)、电液式调速器及微机调速器;实际应用中常用是以下几种区分方式:1、按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范,调速器分为:中、小型调速器;冲击式调速器;大型调速器等。
中、小型调速器以调速功大小来区分,冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分,大型调速器以主配压阀名义直径来区分。
调速器分类表小型调速器 中型调速器 大型调速器W≤1000Kg.m接力器调速功1000Kg.m<W≤7500Kg.mW>7500Kg.m2、微机调速器依据调节器(电气部分)及机械液压系统(机械部分)的不同形式,有以下区分:2.1按调节器的硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类调节器。
其中单片机、单版机构成的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因,已趋于淘汰。
目前可编程控制器以其高度的可靠性成为调节器构成首选。
第五章 水轮机调速设备第一节 调速设备的目的与作用一、水轮机调节的任务通过调节流入水轮机流量的大小,是机组出力与外界负荷相适应,保证机组在额定转速下运行,从而保证机组发出的电流频率满足电力系统的要求。
水轮机调节的具体任务是:1、随外界负荷的变化,迅速改变机组的出力。
2、保持机组转速和频率变化在规定范围内。
3、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)。
二、调节途径水轮发电机组的运动方程式为g t M M dtd J -=ω (5—1) 式中:J ——机组转动部分的惯性矩,对一定机组为常数;ω——机组转动角速度,60n πω=dt d ω——机组转动角加速度; t M ——水轮机的主动力矩,由水流对水轮机叶片作用形成,推动机组转动,ωηrQH M t =;g M ——发电机的阻力矩,发电机定子对转子作用力矩与t M 方向相反。
机组型号确定后则J 为定值,当t M =g M 时dtd ω=0,则转速稳定,机组稳定工作。
若电力系统负荷变化时,则引起发电机g M 变化,g M ≠t M ,就会使dt d ω≠0,会引起两种结果:1、g M >t M ,增负荷,则dtd ω<0,水轮机转速降低; 2、g M <t M ,减负荷,则dtd ω>0,水轮机转速升高, 从1、2可知,只要g M ≠t M 必会引起水轮机转速变化,而水轮机转速变化将会引起电流频率的变化,若频率f 不变只需dt d ω=0即t M =g M 这就需要不断调整水轮机主力矩t M 来适应不断变化的发电机阻力矩g M 。
水轮机引入流量的改变是通过调节水轮机导叶开度来实现的。
水轮机随着机组负荷的变化而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值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
(N 变化 —— a 0变化—— Q 变化 —— n=n e )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。
第二节 水轮机调速设备组成、类型及选型一、调节设备的特性在水轮机调节系统适应负荷变化而保持转速不变的过程中,其工作状态有两种:一是转速不变的稳定状态,二是调节过程的调节状态。
这两种状态的特性不同,第一种状态用调节系统的静特性来描述,第二种状态用动特性来描述。
(一)静特性机组负荷不变,则机组转速恒定,调节系统处于稳定状态下,此时机组转速与机组负荷间的关系称为调速器的静特性。
(二)动特性机组负荷发生变化时,调节过程中机组转速随时间的变化关系称为调速器的动特性。
二、调速器基本原理(一)水轮机调速系统的组成一般由调速柜、接力器、油压装置三部分组成。
1、调速柜控制水轮机的主要设备,能感受指令并加以放大,操作执行机构,使转速保持在额定范围内。
调速柜还可进行水轮机开机、停机操作,并进行调速器参数的整定。
2、接力器调速器的执行机构,接力器控制水轮机调速环(控制环)调节导叶开度,以改变进入水轮机的流量。
3、油压装置由压力油罐,回油箱,油泵三部分组成。
中小型调速器的调速柜,接力器和油压装置组合在一起,称为组合式;大型调速器分开设置,称为分离式。
(二)调速器的基本原理以机械液压型为例来介绍调速器的工作原理。
机械液压式调速器主要有离心飞摆、配压阀、接力器、缓冲器、反馈系统等组成。
转速稳定时,飞摆1转速稳定,其下端点在A 处,主配压阀2的活塞杆端点位于B ,其两活塞封住通向接力器3两端油口,接力器不工作,此为初始平衡状态。
当机组转速变化时,调速器开始工作。
如负荷减小转速增加,飞摆离心力加大飞摆外张,下端到A 1点,AOB 杆转到11OB A 位置,使配压阀活塞下移,接力器右腔与压力油相通,左腔与排油管相通,接力器活塞左移关闭导水机构,入流量减小,水轮机转速下降。
飞摆为测速,配压阀为放大,接力器为执行机构。
在调速器中仅由上述三个机构是不完善的,由于惯性的作用会形成过调,为改善过调,还应设反馈机构8。
当接力器左移关闭时,活塞杆推动滑块4左移,使8点上移,若C 点不动,D 点则上移,使LMN 杆绕N 点顺时针转动,M 上移,O 点移到o '点,使AOB 杆占据B O A '1位置,主配压阀回复中间位置不向接力器供油停止动作,避免过调现象,接力器停止工作,A 点、O 点分居于1A 、O '位置,机组转速稍高于调节前的转速,调节前后转速有偏差,它可有利于机组合理稳定地担负电力系统分配的负荷。
机组正常运行时,有时需要人为地改变机组的转速和负荷,以完成同期并列和增减负荷,故还设有变速机构图中9。
L 点除由8控制外,还可由C 点控制,C 点由9来调整也可由人工操作。
10为开度限制机构可开、停机。
(三)调速器的类型、系列1、调速器的类型(1)根据测速元件的不同,调速器可分为机械液压型与电气液压型两大类。
(2)按调节机构数目不同,分为单调节和双调节。
单调节:接力器只调节导叶开度,如ZZ 、XL ,但当尾水管水击压力不足安放空放阀时,为双调节;双调节:接力器调节导叶开度、叶片装置角,调节针阀行程、折流器,如CJ 。
(3)按调速器容量大小不同,可分为大型与中小型调速器。
大型调速器的主配压阀直径大于80mm ;中型调速器的调速功在10000-30000m N ⋅;小型调速器的调速功小于10000m N ⋅;特小型调速器的调速功小于3000m N ⋅。
2、调速器系列目前,我国反击式水轮机调速器系列型谱调速器分为大、中、小和特小四个系列。
调速器的型号有三部分组成,中间用横线隔开,其形式为:(3)油压装置系列油压装置型号由三部分组成,中间用横线隔开,形式为:例:YZ-20A/2-40,表示为分离式油压装置,压力油箱总容量为20m 3,两个油箱,额定油压为40×105Pa(4.0Mpa),第一次改型产品。
HYZ-4,表示组合式油压装置,压力油箱容积为4m 3,一个油箱,额定油压为2.5MPa 。
无第三部分表示压力油罐数为一个,额定油压小于2.5MPa ,油压装置系列型谱见表。
三、调速器的选型1. 中小型调速器的选型中小型调速器是根据计算水轮机所需的调速功A 查调速器系列型谱表来选择的。
反击式水轮机调速功的经验公式:1max )250~200(D H Q A = (m N ⋅)式中:max H ——水轮机的最大工作水头,m ;Q ——最大工作水头下水轮机发出额定出力时的流量,m 3/s ;D 1——水轮机转轮的标称直径,m ;200~250—系数,高水头取200,低水头取250。
一般中小型水轮机系列产品均有配套调速器,其型号可直接选用。
2. 大型调速器的选型大型调速器调速柜,主接力器,油压装置分开,选择时应分开选配。
大型调速器是通过计算主配压阀直径查调速器系列型谱表进行选择的,选择时先由机型定采用单调或双调,再计算主配压阀直径,来选定调速器型号。
选择计算方法如下:(一) 接力器的选择1)导叶接力器的选择大型调速器常用两个接力器来操作导水机构,当油压装置的额定油压为2.5Mpa 时,每个接力器的直径s d 按下列经验公式计算:max 101H D b D d s λ= (m) 式中:λ——计算系数,查表5—3; 0b ——导叶高度,m ;D 1——转轮标称直径,m ;max H ——水轮机最大水头,m 。
若油压装置额定油压为4.0Mpa 时,接力器直径's d 的经验公式为: s s s d d d 81.00.45.205.1'== 根据计算的s d 或's d 查标准接力器系列表5—4选相邻偏大的直径。
接力器最大行程m ax S 计算经验公式:max 0max )8.1~4.1(a S =式中:m ax 0a ——水轮机导叶最大开度(mm)由模型水轮机导叶最大开度max 0m a 计算出,计算式为:0000max 0max 0Z D Z D a a m m m = 式中:0D 、m D 0——原、模型水轮机导叶轴心圆直径,m ;0Z 、m Z 0——原、模型水轮机的导叶数目。
转轮直径D 1>5m 时用较小系数。
把m ax S 单位化为m ,则两接力器的总容积()3max 2max 2521)2(2m S d S d V s s ππ== 2)转桨式水轮机转轮叶片接力器的选择转桨式水轮机属于双调节,除了选导叶接力器外还应选叶片接力器,转轮叶片接力器装在轮毂内,其直径c d ,最大行程m ax S ,容积c V 可按下列经验公式估算:15.2)45.0~3.0(p D d c = (5—9) 式中:0p ——调速器油压装置的额定油压,Mpa ;1D ——转轮标称直径,m 。
1max )072.0~036.0(D S c =max 24c c c S d V π=若D 1>5m ,则系数用较小值。
(二) 主配压阀直径的选择通常主配压阀的直径等于通向接力器的油管直径。
通过主配压阀油管的流量为:()s m T V Q s s /3= 式中:s T ——导叶从全开到全关的直线关闭时间,s 。
则主配压阀直径为:ms s m V T V V Q d 13.14==π ()m 式中:m V ——管内油压的流速(m/s),额定油压为2.5Mpa 时,m V =4~5m/s ;管短且工作油压较高时取大值。
由计算得d 选定调速器型号。
对于转桨式水轮机,在选调速器时,常使操作叶片与操作导水机构的主配压阀直径相同,因转轮叶片接力器的运动速度比导叶接力器慢得多,故满足导叶接力器的主配压阀必能满足转轮叶片接力器的要求。
〈三〉油压装置选择油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征,选择时以压力油罐的总容积k V 为依据,k V 的经验公式为:混流式水轮机:s k V V )20~18(=转桨式水轮机:c s k V V V )5~4()20~18(+=若选定额定油压为2.5Mpa 时,可按计算的压力油箱总容积由表5—2中选择相近偏大的油压装置。