《水電站》2012年12月第四章水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備一、為什么要進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)節(jié)

電力系統(tǒng)要求：電壓變動幅度允許范圍：額定電壓的5%～-10%（低壓照明用戶）→發(fā)電機(jī)勵磁裝置調(diào)整

電流頻率規(guī)定值：50Hz

，變化范圍：+0.5Hz

能否滿足要求呢？第一節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)基本概念2.水輪發(fā)電機(jī)組：運(yùn)動方程負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速不變，頻率不變負(fù)荷變化，轉(zhuǎn)速變化，導(dǎo)致頻率變化電力系統(tǒng)中負(fù)荷經(jīng)常變化，因此，應(yīng)改變Mt=Mg，n=ne，

調(diào)節(jié)Q，改變主動力矩Mt。因此，應(yīng)進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)節(jié)怎樣使Mt=Mg，n=ne？調(diào)節(jié)流量的途徑：反擊式：導(dǎo)葉開度a0

，ZZ：導(dǎo)葉開度a0、葉片轉(zhuǎn)角。沖擊式：噴嘴行程。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的定義：隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷變化，水輪機(jī)相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度(或針閥行程)，使機(jī)組轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為水輪機(jī)調(diào)節(jié)。

調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置：調(diào)速器。調(diào)速系統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)：隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力。保持機(jī)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(jī)、增減負(fù)荷，對并入電網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行成組調(diào)節(jié)(負(fù)荷分配)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。第二節(jié)、調(diào)速器的類型(一)類型1、按調(diào)速器元件結(jié)構(gòu)分：機(jī)械液壓(機(jī)調(diào))：信號測量、綜合、反饋由機(jī)械元件完成。電氣液壓(電調(diào))：電氣元件。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。微機(jī)調(diào)速器：用工業(yè)控制計算機(jī)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。數(shù)字式電液調(diào)速器監(jiān)控系統(tǒng)主界面數(shù)字式電液調(diào)速器油壓裝置顯示畫面2、按調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)數(shù)分單調(diào)：導(dǎo)葉起閉機(jī)構(gòu)，如混流和軸流定漿機(jī)組雙調(diào)：兩個調(diào)節(jié)機(jī)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：操作功50000Nm以上，活塞直徑80mm以上中型：操作功10000Nm~50000Nm小型：操作功小于10000Nm，特?。盒∮?000Nm（二）調(diào)速器工作原理調(diào)速器的組成及原理圖1-離心擺；2-主配壓閥；3-接力器；4、5-活塞；6-節(jié)流孔；7、8、9-變速機(jī)構(gòu)；10-移動滑塊第二節(jié)、調(diào)速器主要設(shè)備及選擇組成:

調(diào)速柜+油壓設(shè)備+接力器。

組合式調(diào)速器

分體式調(diào)速器

調(diào)速柜組成：測量機(jī)構(gòu)：測量機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)：主接力器，控制導(dǎo)葉開度，改變流量反饋機(jī)構(gòu)：緩沖器和杠桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)調(diào)節(jié)完成時，反饋信號使調(diào)節(jié)停止。油壓設(shè)備作用：供給壓力油，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：低油壓，2.5MPa；高油壓，4.0MPa。接力器：執(zhí)行元件油壓裝置二調(diào)速器系列選擇

（一）調(diào)速器系列(反擊式水輪機(jī))第一部分：基本特性和類型大型：無代號；中小型帶油壓裝置：Y；特?。篢機(jī)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第二部分：工作容量

中小型調(diào)速器×9.81N.m；大型指主配閥直徑(mm)第三部分：額定油壓

2.5MPa不加注釋例：

YT—300中型、帶油壓裝置、機(jī)調(diào)、額定油壓2.5MPa，工作容量300×9.81Nm

DST—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。第三節(jié)、水輪機(jī)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)速器是將上面的三部分結(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(zhǔn)系列。用調(diào)速功來進(jìn)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(jìn)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。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。反擊式水輪機(jī)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(jī)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。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(jī)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(zhǔn)接力器系列表，選用相鄰偏大的直徑。接力器最大行程Smax可由經(jīng)驗(yàn)公式求出：

Smax=(1.4~1.8)a0max

a0max為水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大開度，由模型水輪機(jī)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(jī)導(dǎo)葉軸心園的直徑和水輪機(jī)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：轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器的計算轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)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(yàn)公式估算。

dc=(0.3~0.45)D1(2.5/P0)1/2

Scmax=(0.036~0.072)D1

Vc=0.25πdc2Scmax(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(jī)，通常使轉(zhuǎn)輪葉片的主配壓閥直徑與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主配壓閥直徑相等。（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(yàn)公式求出壓力油罐的總?cè)莘eVk：

Vk=(18~20)Vs

對于HL水輪機(jī)

Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc

對于