水轮机调节
水轮机调节
1.油压装置安其布置方式可以分为分离式和组合式两种.2.调速器的油压装置是由:压力油罐、回油箱、中间油罐、螺杆油泵、补气阀、安全阀等组成。
3.齿盘测频回路具有输出频率信号电压的漂移量小,测频精度高的特点。
4.引入测频微分回路可以改善过渡过程的调节品质,提高速度性、缩短调节时间、减少超调量。
5.位电转换器就是将机械位移信号转换成电信号的位电转换元件。
6.电液转换器室友电气-位移转换和液压放大两部分组成。
7.微机调速器由两部分组成,即微机调节器和液压随动系统。
8.微机型调速器按照输入信号种类的不同,分为模拟量和开关量信号等。
9.电液随动系统由电液转换元件、液压控制元件和执行元件等组成。
10.PLC微机调速器的频率测量采用残压测频时,信号取自母线电压互感器(TV)或者发电机出口电压互感器;采用齿盘测频时,信号引自安装在水轮机大轴或发电机大轴上的齿盘脉冲转速探测器。
12.微机调速器在不同运行工况下采用不同的调节规律、控制结构、调节参数和调节模式。
13.微机型调速器的调节模式有频率调节模式、功率调节模式、开度调节模式。
14.频率调节模式是一种适用于机组空载运行、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。
15.若机组并入电网运行,微机调速器一般采用开度调节模式或功率调节模式进行控制,其调节规律PI运算。
16.在模拟型电气液压调速器中,一般采用电液转换器将电气信号转换成机械液压信号。
17.微机调速器的电液伺服系统中所采用的电机转换装置有电液伺服阀、步进电机或伺服电机式电液转换器。
电液伺服阀、电液比例阀、伺服电机、步进电机、数字阀。
18.调速器整机静态特性实验母的:通过对调速器静特性曲线y=f(n)的测定,确定调速器的转速死区i,校验永态转差系数bp值,以鉴别调速器的制造和安x装质量。
19.调速器的动态实验主要指空载实验、突变负荷实验和甩负荷实验等。
20.空载扰动实验的目的:实在空载工况下以人为的方法向调节系统输入一个阶跃的转速扰动量,在此阶跃输入下,测出不同调节参数时的动态品质,从而确定空载运行时的最佳调节参数,并为带负荷运行确定参数参数提供初步依据。
水轮机调节
1、水轮机调节的基本任务是什么？与其它调节系统相比，水轮机调节有哪些特点？基本任务：根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组转速(频率)在规定的范围内。
这就是水轮机调节的基本任务。
水轮机调节的特点：(1)水轮发电机组是把水能变成电能的机械，而水能要受自然条件的限制，单位水体 小所带有的能量较小，与其他原动机相比，要发出相同的电功率就需要通过较大的流量，因 而水轮机及其导水机构也相应较大。
(2)水电站受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。
(3)有些水轮机具有双重调节机构。
(4)随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能。
总之，水轮机调节系统相对来说不易稳定，结构复杂，要求具有较强的功能。
2、什么是调速系统的转速死区？其对调节性能有何影响？ 转速死区：在调速系统的转速上升和下降静态特性曲线中，相同开度下的转速之差与额定转度之比。
对调节性能的影响：转速死区使调节系统频率调节质量降低，使机组负荷分配误差增大，对调节系统稳定性也不利。
5、什么是调节保证计算？在设计阶段就计算出甩负荷过渡过程中的最大转速上升值及最大压力上升值，以判断甩负荷过程中的压力和转速是否超过允许值，工程上把这种计算称为调节保证计算。
6、什么是直接水击、间接水击？什么是水击相长？直接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’<Tr ，则在水库传来的反射波还没到达时，阀门（导叶）已经关闭（开启）。
因此，在阀门（导叶）关闭（开启）时刻，只受到直接波的影响，这一现象，称为直接水击。
间接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’<Tr ，则阀门（导叶）关闭（开启）前，反射波已经达到。
因此，阀门处的压力取决于直接波和反射波，这一现象称为间接水击。
水击相长：由A 端产生的水击波到达B 端反射回A 端所经历的时间称为水击的相长。
aLT 2r =7、试写出T w 、T a 、T r 的公式，并分析各自的物理含义和在调节系统所起的作用。
水轮机调节及频率调整概述
bp
•
A
1.0
y
Page 8
频率给定 f c ：根据运行要求设定的系统频率。 开度/功率给定 y c p c ：对应于频率给定的开度及功率。 人工开度/功率死区：不起调节作用的开度及功率区间。
微机调速器进入稳定状态的必要条件：
f c f g 50 b p ( y c y ) f c f n 50 e p ( p c p )
Page 15
当系统负荷发生变化时，各机组根据自身的速度变动率，自动分配 系统的负荷变化，分配的多少与速度变动率成反比。 在二次调频中，一般选用速度变动率较小，容量大的机组或电站利 用调速器的频率调整机构，联合调节。这要求做此种功能的机组调节性 能要好，调速器动作灵敏。
Page 16
其实，对于比例-积分-微分环节的调节机理我们在对水轮机进行 手动调节时已经形象地反映出来了。例如：机组频率为51HZ和 54HZ均大于50HZ，但针对前者，关闭导叶的幅度要小一点，慢 一点；对于后者，幅度要大一点，快一点。这就是比例环节的 体现。 当机组频率接近额定值时，应当密切观察频率偏差， 缓慢、微量地开启或关闭导叶，直至机频恢复正常范围。 类似 于积分环节。 当机频由54HZ以较快速度下降到51HZ时，虽然仍 大于50HZ，但此时不应继续关闭导叶，可能还需要使导叶稍微 开启一点，这是针对水流惯性和机组惯性而采取的超前调节原 则，对应于PID环节中的微分环节。
Page 11
频率是衡量电能质量的指标之一，频率质量的下降不仅影响用户 的用电质量，同时对电力系统的影响也很大，严重时可造成系统瓦解。 当机组并入大电网运行时，水轮机调速器主要起到电网一次调频 的频率调节器和电网二次调频及电网负荷频率控制的功率控制器的作 用。所以，原来所说的水轮机调节系统的功能有了增加和扩展：在完 成水轮机频率调节任务的同时，还与电网AGC系统和电厂AGC系统相接 口，具有一些与电网控制有关的附加功能。 电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率50HZ的频率偏差，按 功率永态差值系数（速度变动率）ep对机组进行功率控制，由于该系 数的存在，也决定了该调节是一个有差调节，因而由各机组共同完成 的一次调频不可能完全弥补电网的功率差值，从而也不可能使电网频 率恢复到允许范围。 为了进行电网负荷频率控制，使电网的功率差值得到弥补，恢复 电网频率，就必须进行电网的二次调频，控制机组的目标功率值，改 变调速系统静态特性曲线，使机组在新的目标功率值确定的静态工作 点下运行，补偿了功率和频率，电网实现新的功率平衡。
水轮机调节ppt课件
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
11
02
水轮机调节的基本概念
12
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。
水轮机调节
2.Mt＞Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发电机的负荷减小时会出现这种情况 ，此时dω/dt＞0，机组转速上升，在这种情况下，应对水轮机进行调节，减小流量Q，从 而减小Mt，以达到新的平衡状态。
谢谢
根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根据指令改变导水机构的 开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求， 如变化过头，则发出指令进行修正。
在图中，测量、计算、放大、执行和反馈元件总称为自动调速器。导水机构包括机组 在内，统称为调节对象。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。
反馈元件
水轮机调节系统方框图 13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给系统。
电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率f信号转化 成位移(或电压)信号输送给计算器(图中的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差 和偏差的方向，
水轮机调节系统以频率 f (亦即机组转速)为被调节参数，根据实测 f 与给定值间的偏差 调节导水机构的开度，从而改变机组的出力和转速(频率)，但要使改变后的频率符合给定 值需要一个调节过程，这个过程又称为调节系统的过渡过程，在这个过程中，频率、开度 等参数随时间不断变化。
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到新的平衡状态(即稳定工 况)，与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的动特性。
水轮机调节
2、水轮机调节原理 调节流量的途径：
反击式：通过改变(gǎibiàn)导叶开度a0 ，ZZ：同时改 变(gǎibiàn)叶片转角
冲击式：通过改变(gǎibiàn)喷嘴开度（针阀行程）。 水轮机调节的定义：
随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变 (gǎibiàn)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。
精品资料
（3）电液转换器（步进电机）结构原理及 作用
电液转换器的作用是将电气部分信号输出 的综合信号，转换成具有一定操作(cāozuò) 力的机械位移信号或具有一定压力的流量信 号。
电液转换器有电气位移转换信号和液压放 大两部分组成。
精品资料
工作线圈：实现控制(kòngzhì)操作 线圈
振荡线圈：防止卡阻，提高工作可靠性
精品资料
（2）油压设备 当油压降低(jiàngdī)到正常工作油压下限
(2.3~2.7MPa)时，油泵自动启动，将回油箱 内的油泵入压力油罐，油压达到正常工作油 压上限时，油泵停止工作。 （3）接力器 接力器是调速器的执行元件，控制导叶开度， 改变流量，大型电站设两个或两个以上接力 器。
精品资料
油压装置(zhuāngzhì)
电液转换器中一般有两个线圈，一个工作 线圈，一个振荡线圈。工作线圈通的是工作电 流，振荡线圈通入振荡电流。通入工作电流后 ，使控制(kòngzhì)套产生位移，使下一级随 动。振荡电流使线圈和控制(kòngzhì)套产生 微小振动，以提高控制(kòngzhì)套的灵敏度 ，防止卡阻。
精品资料
（4）紧急停机电磁阀 属于(shǔyú)保护设施之一 动作的条件：机组运行中，几乎所有
化
化→发电机调速器动作→发电机的转速恢
水轮机调节
第四章 水轮机调节一、水轮调节的任务系统符合发生变化时，对机组产生两方面的影响：1) 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。
2) 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：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，最大偏差不超过±0.5Hz ，大电力系统不超过±0.2Hz 。
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)，以达到经济合理的运行。
二、水轮机调节原理水轮发电机组的运动方程式为：dtd JMM gt ϖ=-式中： M t ——水轮机主动力矩(水流推动叶片做功)M g ——发电机的阻力矩 J ——机组惯性矩； ω——角速度；由此方程可见：当M t - M g >0时，机组转速上升；当M t - M g >0时，机组转速下降； 当M t - M g =0时，机组转速保持不变。
所以当负荷变化时，应调节M t ，使M t =M g ，n =n e 又：ϖηληγϖQH M QH M t t =⇒=所以，要使ω=C，一般不能改变H和效率η，而是通过改变Q而达到改变主动力矩M t的目的。
调节流量的途径：反击式：通过改变导叶开度a0，ZZ：同时改变叶片转角。
冲击式：通过改变喷嘴开度。
水轮机调节的定义：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。
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。
三、水轮机调节系统的组成水轮机自动调节系统：调速柜+油压设备+接力器。
其中中小型水轮机调速器将这三部分组合成一个整体，称为组合式，运行方便。
调速柜的作用：以转速偏差为依据，迅速自动地调节导叶开度，以达到改变出力恢复转速的目的。
水轮机调节的基本概念
水轮机调节系统的新技术和新应用
智能控制技术：实现水轮机调节的自动化和智能化 远程监控技术：实现水轮机调节的远程监控和故障诊断 节能技术：提高水轮机调节的效率和节能效果 环保技术：减少水轮机调节对环境的影响实现绿色环保
水轮机调节系统的挑战和机遇
挑战：技术难度大需要不断研发和创新 挑战：市场竞争激烈需要不断提高产品质量和性能 机遇：绿色能源需求增长水轮机调节系统市场前景广阔 机遇：政策支持有利于水轮机调节系统的推广和应用
03 水轮机调节的种类
机械调节
机械调节原理：通过改变水轮机叶 片角度或导叶开度来调节流量
机械调节特点：响应速度快、调节 精度高、稳定性好
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
机械调节方式：叶片角度调节、导 叶开度调节、桨叶调节等
机械调节应用：广泛应用于水电站、 泵站等水轮机调节系统中
电气调节
原理：通过改变发电机的励磁电流来调节水轮机的转速 优点：响应速度快调节精度高 缺点：需要额外的励磁设备成本较高 应用：适用于大中型水轮机特别是调频调峰场合
感谢您的观看
汇报人：
调速器：控制水轮机转速的 装置
水轮机：将水流的动能转化 为机械能的设备
控制系统：实现水轮机调节 的自动化控制
传感器：监测水轮机运行状 态的设备
执行器：根据控制信号调整 水轮机运行状态的设备
水轮机调节的基本原理
水轮机调节的目的是控制水流量以保持稳定的发电量 水轮机调节的基本原理是通过改变水轮机的叶片角度改变水流量 水轮机调节的基本原理是通过改变水轮机的叶片角度改变水流量 水轮机调节的基本原理是通过改变水轮机的叶片角度改变水流量
水力发电站：调节水轮机转速控制发 电量
水力发电站：调节水轮机转速控制发 电量
一次调频、二次调频简介
一次调频、二次调频简介主讲人 李 论2020.10目录三二次调频四调速器控制一、水轮机调节1.1水轮机调节的任务水能→机械能→电能→输配电→用户(v，f)1.1水轮机调节的任务电压调节发电机电压调节系统频率调节水轮机调节系统频率不稳定的后果：Ø织布不均匀Ø电钟报时不准Ø电动设备因频率低不能启动Ø金属加工时影响精度和光洁度我国电力系统频率规定 50Hz •允许范围：50±0.2HZ1.1水轮机调节的任务水轮发电机组的转动部分是一个围绕固定轴线作旋转运动的刚体，它的运动可由如下方程来描述。
J d dtM M t gω=-J—机组转动部分的转动惯量GD2−机组飞轮力矩，g −重力加速度 —机组角加速度Mt—水流推动水轮机的主动力矩；Mg—发电机电磁阻力矩。
dtd ωgGD J 42=1.1水轮机调节的途径1.1水轮机调节的途径发电机阻力矩)(n f MgMg是发电机定子对转子的作用力矩，它的方向与转向相反，是阻力矩。
由发电机原理可知， Mg代表发电机有功功率输出，即与用户耗电功率的大小有关，与用户的性质有关。
综合用户后的Mg一般是随转速增加而增加的，当用电设备为某一组合时，Mg=f(n)可用一条曲线表示。
1.3水轮机调节过程α,Q图1-2 水轮机调节示意图⑴ Mt、Mg与n的关系 ① Mt：Mt是机组动力矩a)当水头一定，开度一定（如a=a3）n ↑↓→Mt ↓↑ (如下,a 、b ’、c’三点) 。
b)当水头一定，转速n相同时，a ↑↓→Mt ↑↓(如下,a、b、c三点)。
② Mg：Mg是负荷力矩，与负载性质有关，它代表不同用户设备组合后的总负荷力矩。
a)对同一负荷特性曲线，n↑↓→Mg↑↓（见图1-2中红线）； b)在n一定时，对不同的负荷特性曲线→Mg不同（见图1-2中a、b、c三点）。
1.3水轮机调节过程α,Q图1-2 水轮机调节示意图（2）改变负荷，开度a不变（a=a3)在a3下⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>→→=→→=<→→=01'30202'1()(()(()(n n b n f Mn a n f M n n C n f M gg g 平衡点）平衡点）平衡点）显然，如果负荷变化后，不调节导叶开度，机组转速仍可稳定在某一数值上，水轮机及负荷的这种能力称为自平衡能力。
水轮机调节
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。
水电站教程课件 第四章 水轮机调节
第四章 水轮机调节学习提示内容：介绍水轮机调节的任务，水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理，调速器的类型，调速系统的油压装置。
重点：水轮机调节的途径，调速器和油压装置的选择。
要求：了解水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理；掌握水轮机调节的概念和调节途径，调速器的种类和适用情况、油压装置的选择。
第一节 水轮机调节的任务一、问题提出水电站作为电力系统的供电电源，不仅要保证供电的安全可靠，而且要保证供电电压和频率的稳定。
在电力系统中，由于电压和频率的过大变化会严重影响供电质量，使电力用户的产品质量和正常生产遭受破坏。
因此，我国电力系统规定：电力系统的频率应保持为50Hz ，当电力系统容量小于50万kW 时，频率偏差值不超过±0.5Hz ；当电力系统容量大于等于50万kW （大电力系统），频率偏差值不超过±0.2Hz 。
用户端电压变动幅度的允许范围是：35kV 及其以上的用户为额定电压的±5%，10kV 及其以下的用户为额定电压的±7%，低压照明用户为额定电压的+5% ～-10%。
一些发达国家，对频率和电压的稳定要求更加严格。
电力系统的负荷是随时不断变化的，由于负荷的变化而引起系统电压和频率变化势必会影响供电质量。
这要求系统中承担调频任务的机组，在系统负荷变化时，能迅速改变其功率使之适应于外界负荷的变化，并同时使电力系统的电压和频率恢复和保持在允许变化范围以内。
在水电站中，电压调整由发电机的电压自动调整系统（励磁装置）实现，频率调整由水轮机的调速器来完成。
二、水轮机调节任务与途径发电机输出电流的频率f 与其磁极对数p 和转速n 的关系为/60f pn =。
对一定的发电机来说，其磁极对数p 是固定不变的，要调节发电机电流频率f 只能调节水轮机的转速n ，所以水轮机调节的实质就是转速调节。
因此，水轮机调节的基本任务就是根据外界负荷的变化，通过调节机组出力使之与外界负荷相适应并保证机组的转速变化在规定范围之内。
水轮机调节的基本要求
水轮机调节的基本要求发电机是给电力系统提供足够可靠的“信赖”，功率调节范围宽，调节精度高以及其调节性能良好，因此调节是液力发电设备运行中重要的调节工作。
发电机液力调节有很多技术要求，有三种常用的调节方式，即水力泵、气流泵和电力机组。
其中，水轮机发电调节是运电量调控最重要的水轮机调速系统，涉及调节要求因而响应更加复杂多变。
水轮机的调节要求一般包括如下内容：1. 发电机的运行范围要宽：水轮机发电调节一般要求能实现从最大出力调节到最小出力，出力范围一般为95%-105%，高级调节要求可达90%-110%。
2. 调节精度高：液力发电机的调节精度是一个重要的技术指标，比如现代液调机组的调整精度由1%或0.5%调节至0.1%，调节范围从原来的手动调节，到现在的PLC调节，使液力发电机的调节精度不断提高，来满足发电机最优发电要求。
3. 调节速度快：液力发电机调节要求调节速度快，要适应各种变化的负荷，在发电过程当中实现调节速度，根据机组的调节曲线的设定，要求调节速度快，可调节时间1min 以内，以保证机组的平稳、可靠运行。
4. 功率调节平稳：发电机调节要求功率调整平稳，不宜瞬间大特别又频繁的调节，以保证机组的安全运行，提高机组的利用效率，节省机组运行成本。
5. 稳定性要强：发电机的调节要求稳定性较高，尤其是在不断变化的环境下，要保证机组调节的准确性、稳定性和条件参数的完备性，良好的调节才能保证机组的安全运行。
总的来说，水轮机调节的基本要求就是要协调负荷变动和发电量的变化，以保证机组的安全运行。
发电机液力调节要求运行范围宽，调节精度高，调节速度快，功率调节平稳，稳定性要强等。
发电调节是发电机运行中的关键技术指标，因此，发电厂要综合考虑有关的技术指标，选定最合适的调节设备及系统以满足发电厂运行的要求和效率。
水轮机调节复习资料
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。
水轮机调节应知应会
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
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。
水轮机调节系统(普通高等教育“十三五”规划教材)
水轮机调节系统（普通高等教育“十三五”规划教材）一、引言水轮机是一种将水能转化为机械能的设备，广泛应用于水力发电和水资源利用领域。
水轮机调节系统是水轮机运行和控制的关键部件，其稳定性和可靠性对水轮机的运行效率和安全性起着重要作用。
本文将对水轮机调节系统的构成、工作原理、性能指标和未来发展方向进行介绍和分析。
二、水轮机调节系统构成水轮机调节系统由传感器、控制器、执行器和监测系统等组成。
传感器负责感知水轮机的状态和环境参数，包括水位、流量、压力等，将这些信息传递给控制器。
控制器通过对传感器信号的处理和分析，制定相应的控制策略，并将调节信号发送给执行器。
执行器则根据控制信号控制水轮机，完成对水轮机的调节。
监测系统则对水轮机的运行状态进行实时监测和分析，以确保水轮机调节系统的安全稳定运行。
三、水轮机调节系统工作原理水轮机调节系统的工作原理是通过控制水轮机的进水量来实现对水轮机转速的调节，从而控制水轮机的输出功率。
当负荷发生变化时，控制器接收到传感器的信号，根据预设的控制策略计算出相应的调节信号，并发送给执行器。
执行器根据控制信号的大小和方向，对水轮机的进水阀门进行调节，改变进水量，从而使水轮机的转速稳定在预设值附近。
四、水轮机调节系统性能指标水轮机调节系统的性能指标包括响应时间、稳定性和控制精度。
响应时间是指系统从接收到负荷变化信号到完成调节的所需时间，影响到系统的动态特性。
稳定性是指系统在负荷变化过程中的稳定性能，包括系统的抗干扰能力和抗过载能力。
控制精度是指系统调节水轮机转速的精确程度，反映了系统的控制能力和调节精度。
五、水轮机调节系统的发展方向随着科技的进步和需求的变化，水轮机调节系统也在不断发展和改进。
未来的水轮机调节系统将更加注重系统的智能化和自动化程度。
例如，利用先进的传感技术和自适应控制算法，提高系统对复杂环境的适应能力和控制精度。
同时，加强对水轮机运行状态的监测和分析，预测和预防潜在的故障和风险，提高系统的可靠性和安全性。
水轮机调节
（5）阀组（安全阀、逆止阀、减载阀）
安全阀的作用是保证压力油罐内油 压不超过允许值，防止油泵与压力油罐 过载。
减载阀的作用是保证油泵电动机在 低负载下启动，缩短启动时间，减少启 动电流。
逆止阀用来防止压力油罐内的压力 油在油泵停止运行时倒流
6、调速器的类型与系列
（1）按调速器元件结构分
• 机械液压(机调)：信号测量、信号综合、信号反馈 均由机械环节完成。现在很少使用。
二 调节系统的特性
1、调节系统的静态特性
（1）无差调节：调节前后 机组转速不变，如图5-1a。 （2）有差调节：调节前后 机组转速有一小的偏差， 如图5-1b。
对单机运行的机组，才有可能采取无差调节的方式； 多台机组并列运行时，各台机组反应时间和动作快慢 不同，需采用有差调节的运行方式。
（2）有差调节
（3）电液转换器（步进电机）结构原 理及作用
电液转换器的作用是将电气部分信号 输出的综合信号，转换成具有一定操作 力的机械位移信号或具有一定压力的流 量信号。
电液转换器有电气位移转换信号和液 压放大两部分组成。
工作线圈：实现控制操作 线圈
振荡线圈：防止卡阻，提高工作可靠性
电液转换器中一般有两个线圈，一个工作 线圈，一个振荡线圈。工作线圈通的是工作电 流，振荡线圈通入振荡电流。通入工作电流后 ，使控制套产生位移，使下一级随动。振荡电 流使线圈和控制套产生微小振动，以提高控制 套的灵敏度，防止卡阻。
成一个整体，称为组合式，运行方便。
（1）调速柜主要有以下几个部分组成：
• 测量机构：测量机组转速偏差，并把偏差信 号转变为位移信号，然后输出。
• 放大机构：(引导阀+辅助接力器、主配阀+主 接力器，二级放大)：位移变化→油压变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水轮机调节系统以频率 f (亦即机组转速)为被调节参数，根据实 测 f 与给定值间的偏差调节导水机构的开度，从而改变机组的出力 和转速(频率)，但要使改变后的频率符合给定值需要一个调节过程 ，这个过程又称为调节系统的过渡过程，在这个过程中，频率、开 度等参数随时间不断变化。
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性称 调节系统的动特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，
从而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹 纤维的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz， 其偏差，大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过 ±0.5Hz。
4
电力系统的负荷是不断变化的，包括一天之内的周期
性变化和以分秒计的短周期的非规律性变化。因此，根据
系统的要求和水轮发电机组出力变化灵活的特点，水轮发
电机组的出力需进行调节，其任务为：
1.根据负荷图的安排，
随着负荷的变化迅速改
变机组的出力，以满足
系统的要求。
2.担负系统短周
期的不可预见的负荷
波动，调整系统频率。
电力系统的负荷图
5
对于磁极对数已经固定的水轮发电机，其输出电能的 频率决定于机组的转速，因此，欲保持机组供电频率不变 ，则必须维持机组转速不变。水轮发电机组的转速变化一 般要求不得超过±0.1％～±0.4 ％。故水轮机调节的本任 务可归纳为：
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的 输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给 系统。
电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测 量元件将频率f信号转化成位移(或电压)信号输送给计算器(图中的⊕) 并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，
水轮机的动力矩可用下式表示
式中, γ——水的容重； Q——水轮机的流量； H——水轮机的工作水头； η——水轮机的效率。
在γ、Q、H、η中，一般不能改变H 和效率η ，只有 Q是易于改变，因此，通常把改变Q 而达到改变主动力 矩Mt的目的作为水轮机的被调节参数。
通过以上两个公式的比较，可能出现以下三种情况：
智能功放/驱动回路；它具有高可靠性和直观、方便的人机 接口，提供了全方位、最直接的监测、调试和维护手段。
1.可编程控制器组成：CPU单元、开关量输入模块、 开关量输出模块、模拟量输入模块、高速计数模块、远程 通信模块、电源模块。
根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根 据指令改变导水机构的开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况反 回给计算器，以检查开度变化是否符合要求，如变化过头，则发出 指令进行修正。
在图中，测量、计算、放大、执行和反馈元件总称为自动调速 器。导水机构包括机组在内，统称为调节对象。调速器和调节对象 构成水轮机自动调节系统。
1. Mt=Mg ，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩， dω/dt=0，ω为一常数，机组以恒定转速运行。
2.Mt＞Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发 电机的负荷减小时会出现这种情况，此时dω/dt＞0，机 组转速上升，在这种情况下，应对水轮机进行调节，减 小流量Q，从而减小Mt，以达到新的平衡状态。
对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
02
水轮机调节的基本概念
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构水能 QH机组 Nhomakorabea执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的出力并维持 机组转速在规定范围内。
除以上的基本任务外，水轮机调节的任务尚有机组的 起动、并网和停机等。
6
调速系统 任务是控制水电机组出力、事故紧急停机。
机组的转速变化可用以下基本动力方程表示
式中， J—机组转动部分的惯性矩； ω—机组的旋转角速度，ω=2πn/60，弧度／s， n为机组转速，r／min； Mt—水轮机的主动力矩； Mg—发电机的阻力矩； t—时间。
3.Mt ＜ Mg，水轮机的动力矩小于发电机的阻力矩，当 发电机的负荷增加时会出现这种情况，此时dω/dt＜0， 机组转速下降，在这种情况下，应增大水轮机的流量Q 以达到Mt=Mg的新的平衡状态。
反击式水轮机调节流量的机构为导叶，转桨式水轮 机尚有转轮叶片（桨叶）；导叶和桨叶由接力器操作， 根据水轮机所需流量的大小，改变导叶的开度，桨叶是 根据导叶的开度和水头的关系随动于导叶。导、桨接力 器的动作则由调速器操纵，根据调速器的指令行事。
水轮机调节系统的构成和任务
目录 01.水轮机调节的任务 02.水轮机调节的基本概念 03.水轮机调速器的工作原理 04.油压装置 05.思考题
2
01
水轮机调节的任务 概述
3
水轮发电机组将水能转换为电能，输送给电力系统， 供用户使用。电力系统向用户提供的电能应满足一定的质 量要求，频率和电压的变化不能太大，应保持在额定值附 近的某一范围内，否则将影响各用电部门的工作质量。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态，亦 与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
03
水轮机调速器的工作原理
17
CVZT-150调速器由电子调节器、液压随动系统两大部分构成
电子调节器： 其核心部件为可编程控制器、输入/输出信号调理模块、
水轮机及其导水机构、接力器和调速器构成水轮机 自动调节系统。
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大，
需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件和 强大的执行元件(即前述的接力器)。
水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过程 中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机调节 带来很大困难。