水轮机调节的基本概念和凌津滩电厂调速器系统简介课件.ppt

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1、水轮机调速器的基本概念和凌津滩电厂调速器系统简介1水轮机调节的基本概念和数字式（微机）电液调速器一.水轮机调节的基本概念二.水轮机数字式（微机）电液调速器三.微机调节器四.机械液压系统五.数字式（微机）调速器现状及发展趋势六.凌津滩电厂调速器系统简介2一.水轮机调节的基本概念1.水轮机调节的任务2.水轮机调节的基本原理3.水轮机调节系统的动态和静态特性31.水轮机调节的任务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

2、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。对与导叶/桨叶双调调速器，还有维持机组在高效区运转的任务4水轮发电机组转动部分的运动决定于下列方程式：Jdω/dt＝Mt－Mg式中：J－－－机组转动部分动量矩ω＝(πn/30)－－－－转动角速度ｎ－－－－机组转速Mt－－－－水轮机转矩Mｇ－－－发电机负载转矩以上公式清楚地表明，水轮发电机组转速维持恒定（即dω/dt＝0）的条件是Mt＝Mg，否则就会导致机组转速相对于额定值的升高或降低，从而出现转速偏差Δn。1.水轮机调节的任务5水轮机转矩的表达式为:Mt＝QHη

3、y/ω式中:Q－－－通过水轮机的流量H－－－水轮机净水头η－－－水轮机总效率y－－－单位容积水的质量所以,在恒定水头下，只有调节水轮机流量Q，才能明显地改变水轮机转矩Mt,从而达到Mt＝Mg的目的。从现象上看，水轮机调节的主要任务是维持机组转速恒定（在额定转速附近的一个允许范围内）。然而，从实质上讲，只有当调速器相应地调节导水机构，使水轮机转矩Mt等于发电机负载转矩Mg，机组才又回到一个允许的新的稳定转速下运行。从这个意义上说，水轮机调节的实质就是：根据偏离了额定工况的转速（频率）偏差信号，调节水轮机导水机构，不断

4、地维持水轮机发电功率与负荷功率的平衡状态。在贯流式水轮机中，浆叶（轮叶）角度变化不是用来调节流量，而是用来改变机组的能量转换效率的，适当的轮叶角度能保证在相应水头和负荷时，机组有相对较高的效率。1.水轮机调节的任务62.水轮机调节的基本原理系统结构：图1-1水轮机调节系统的结构图7水轮机自动调节原理框图图1-2水轮机自动调节方框图2.水轮机调节的基本原理和特点8水轮机自动调节的基本原理测量元件把机组转速（频率）转换成为机械位移（机械液压调速器）或电气信号（电气液压调速器）或数字信号（微机调速器），与给定信号和反馈信

5、号比较，综合后，经放大校正元件使执行机构（接力器）操作导水机构。同时，执行机构的作用又经反馈信号，从而使调速器具有一定的静态特性和动态调节规律。2.水轮机调节的基本原理和特点9水轮机自动调节的基本原理从调节规律看，现有的调速器大多属于比例积分（PI）或比例积分微分（PID）式的。典型调速器方块图中常用的符号：X＝（n/nr）＝（f/fr）――转速（频率）相对量y＝Y/Ym＝Z/Zm――接力器行程相对量Bp――――――永态转差系数Bt――――――暂态转差系数Td――――――缓冲装置时间常数Tn――――――加速时间常数

6、Ty1――――――中间接力器（辅助接力器）反应时间常数Ty2、Ty――――――接力器反应时间常数S―――――拉普拉斯算子2.水轮机调节的基本原理和特点102.水轮机调节的基本原理和特点机械液压/电气液压/数字式（微机）电液调速器缓冲式PID结构图1-3电气液压调速器(PID)结构图11PID结构：图1-4微机调速器结构图2.水轮机调节的基本原理和特点123.水轮机调节系统的静态和动态特性3.1水轮机调节系统的静态特性静态特性：图1-5水轮机调节系统的静特性133.1水轮机调节系统的静态特性当指令信号恒定时，调速系

7、统处于平衡状态，转速相对值与接力器行程相对值的关系曲线图，就是调速系统静态特性。（1）永态转差系数Bp调速系统静态特性曲线图上某一规定运行点处斜率的负数就是该点的永态转差系数。其数学表达式为：Bp=－dx/dy备注：式中负号的物理意义是，转速的正差（转速上升）一定对应于接力器行程的负偏差（接力器关闭）最大行程的永态转差系数bs：在规定的指令信号下，从调速系统静态特性曲线图上得出的接力器在全开（Y=1.0）位置的相对转速之差。3.水轮机调节系统的静态和动态特性143.1水轮机调节系统的静态特性当调速系统静态特性曲线很

8、接近与一条直线时，各点的Bp值就相差甚小并有近似的关系Bp≈bs。从图1—5中可以看出，Bp愈大，接力器全行程对应的频率偏差旧愈大；Bp愈小，则此频率偏差愈小；Bp为零，静态特性曲线就近似成为一根平行与横轴的直线，接力器全行程对应的频率偏差则为零。GB9652.1—1997规定，永态转差系数应在自零至最大值范围内整定，最大值不小于10%。3.水轮机调节系统的