水轮机调节学习教案.pptx

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1、会计学 1水轮机调节(tioji)第一页，共85页。电力系统(xtng)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(xtng)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：电力系统的负荷图第2页/共86页第二页，共85页。(1)(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，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。以满足系统的要求。(2)(2)担负系统短周期 担负系统短周期(zhuq)(zhuq)的不可预见的负荷波动，调整系统频 的不可预见的负荷波动，调整系统频率。率。对

2、于磁极对数已经固定的水轮发电机，其输出电能的频率决 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 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 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 0.1 0.4 0.4。故水轮机调节的本任务可归纳为：。故水轮机调节的本任务可归纳为：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 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。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

3、的起动、并 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。网和停机等。第3页/共86页第三页，共85页。调速系统(xtng)控制水电机组(jz)出力、事故紧急停机。第4页/共86页第四页，共85页。机组的转速变化可用以下基本动力方程表示(4-1)式中，J机组转动部分的惯性矩；机组的旋转角速度，=2n/60，弧度s，n为机组转速，rmin；Mt水轮机的主动力矩；Mg发电机的阻力矩；t时间。第5页/共86页第五页，共85页。水轮机的动力矩可用下式表示(42)式中,水的容重；Q水轮机的流量；H水轮机的工作水头；水轮机的效率。在、Q、H、中，只有Q是易于改变的，因此，通常把Q作为水

4、轮机的被调节参数，第6页/共86页第六页，共85页。所以当负荷变化 所以当负荷变化(binhu)(binhu)时，应调节 时，应调节Mt Mt，使，使Mt=Mg Mt=Mg，n=ne n=ne又：又：要使 要使，一般不能改变，一般不能改变H H 和效率 和效率，而是通过改，而是通过改变 变Q Q 而达到改变主动力矩 而达到改变主动力矩M Mt t的目的。的目的。第7页/共86页第七页，共85页。n n 通过改变 通过改变Q Q来改变水轮机的动力矩 来改变水轮机的动力矩Mt Mt。n n 比较式 比较式(42)(42)和式 和式(41)(41)，可能出现以下三种情况，可能出现以下三种情况(qng

5、kung)(qngkung)：n n()Mt=Mg)Mt=Mg，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，d/dt=0 d/dt=0，为一常数，机组以恒定转速运行。为一常数，机组以恒定转速运行。n n(2)Mt(2)Mt Mg Mg，水轮机的动力矩大于发电机的阻力矩，当发电机的，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 负荷减小时会出现这种情况(qngkung)(qngkung)，此时，此时d/dt d/dt 0 0，机组转，机组转速上升，在这种情况 速上升，在这种情况(qngkung)(qngkung)下，应对水轮机进行调节，减小流 下，

6、应对水轮机进行调节，减小流量，从而减小 量，从而减小Mt Mt，以达到新的平衡状态。，以达到新的平衡状态。n n(3)Mt(3)Mt Mg Mg，水轮机的动力矩小于发电机的阻力矩，当发电机，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 的负荷增加时会出现这种情况(qngkung)(qngkung)，此时，此时d/dt d/dt 0 0，机组，机组转速下降，在这种情况 转速下降，在这种情况(qngkung)(qngkung)下，应增大水轮机的流量 下，应增大水轮机的流量Q Q以达 以达到 到Mt=Mg Mt=Mg的新的平衡状态。的新的平衡状态。第8页/共86页第八页，共8

7、5页。反击式水轮机调节流量的机构为导叶 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 转桨式水轮机尚有转轮叶片 叶片(ypin)(ypin)；冲击式水轮机调节流量的机构为带针阀的喷嘴。；冲击式水轮机调节流量的机构为带针阀的喷嘴。导叶和喷嘴的针阀由接力器操作，根据水轮机所需流量的大小，导叶和喷嘴的针阀由接力器操作，根据水轮机所需流量的大小，改变导叶或喷嘴的开度。接力器的动作则由调速器操纵，根据 改变导叶或喷嘴的开度。接力器的动作则由调速器操纵，根据调速器的指令行事。调速器的指令行事。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 水轮机及其导水机构、接力器和调速器构成水轮机自动调

8、节系统。与其他原动机的调节系统相比，水轮机的调节系统具有 系统。与其他原动机的调节系统相比，水轮机的调节系统具有以下特点：以下特点：第9页/共86页第九页，共85页。(1)(1)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 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 要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大(fngd)(fngd)元 元件和强大的执行元件 件和强大的执行元件(即前述的接力器 即前述的接力器)。(2)(2)水轮发电机组以水为发电介质，与蒸汽等相比，水有较大的密度，水轮发电机组以水为发电介质，与蒸

9、汽等相比，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 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 调节过程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤 即水锤)，从而给水轮，从而给水轮机调节带来很大困难。机调节带来很大困难。(3)(3)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 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 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。个对象进

10、行调节，使调节更为困难。总之，水轮机的调节比其他原动机 总之，水轮机的调节比其他原动机(如汽轮机等 如汽轮机等)的调节要复杂和困 的调节要复杂和困难。难。第10页/共86页第十页，共85页。第二节 第二节 水轮机调节 水轮机调节(tioji)(tioji)的基本概念 的基本概念 水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可用图 水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可用图41 41的方 的方块图表示。块图表示。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 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 传递关系

11、：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，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 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(f(亦即机组的转速 亦即机组的转速n)n)信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率 信号输入调速器的测量元件，测量元件将频率f f信号转化成位移 信号转化成位移(或电压 或电压)信号输送给加法器 信号输送给加法器(图中的 图中的)并与给定的 并与给定的f f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，根据偏差

12、的情况通 值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，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 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 开度，反馈元件则将导叶开度的变化(binhu)(binhu)情况反回给加法器，情况反回给加法器，以检查开度变化 以检查开度变化(binhu)(binhu)是否符合要求，如变化 是否符合要求，如变化(binhu)(binhu)过头，过头，则发出指令进行修正。则发出指令进行修正。第11页/共86页第十一页，共85页。水轮机调节 水轮机调节(tioji)(tioji)系统方框 系统方

13、框图 图导水机构(jgu)机 组执行(zhxng)元件 放大元件反馈元件测量元件水 能Q H电 能U I f给 定 f f第12页/共86页第十二页，共85页。在方块图 在方块图41 41中，测量、加法、放大、执行和反馈 中，测量、加法、放大、执行和反馈(f(f nku)nku)元 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 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。象。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。调速器和调节对象构成水轮机自动调节系统。水轮机调节系统以频率 水轮机调节系统以频率 f(f(亦即机组转速 亦即机组转速)为被调节参数，根据实 为被调节参数，

14、根据实测 测 f 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 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 出力和转速(频率 频率)，但要使改变后的频率符合给定值需要一个调，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，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，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 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 即稳定工况)，与调节系统的特性有关，

15、这种特性称调节系统的动特性。若在 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 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 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。下面 与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。下面将分别研究水轮机调节系统的这两种特性。将分别研究水轮机调节系统的这两种特性。第13页/共86页第十三页，共85页。一、水轮机调节系统 一、水轮机调节系统(xtng)(xtng)的动特

16、 的动特性 性 水轮机调节系统的动特性可用被调节参数 水轮机调节系统的动特性可用被调节参数(例如转速 例如转速n)n)与时间的关 与时间的关系曲线来表达，调节系统的动特性不同 系曲线来表达，调节系统的动特性不同(b tn)(b tn)，曲线的形式也不同，曲线的形式也不同(b tn)(b tn)，但可归纳成，但可归纳成5 5种基本类型，如图 种基本类型，如图42 42所示。所示。第14页/共86页第十四页，共85页。图42(a)中的机组转速在t=t0时偏离额定转速n0后，在t1时达最大值nmax，然后逐步回复到额定转速n0，进入一个新的平衡状态，其过渡过程是一个非周期(zhuq)的衰减过程，无过

17、调节现象(无n n0情况出现)。图42(b)是一个周期性衰减振荡，转速n在偏离额定转速n0后，经过一个振荡过程(guchng)进入新的稳定状态。第15页/共86页第十五页，共85页。图42(c)是一个周期性非衰减振荡，转速n在偏离额定转速n0后进入一个持续(chx)振荡状态，不能达到一个新的稳定工况。图42(d)是一个周期性发散振荡(zhndng)，转速n的振荡(zhndng)幅值随时间而增大，达不到一个新的稳定工况。第16页/共86页第十六页，共85页。图42(e)是一个非周期性发散过程，转速(zhun s)n一旦偏离定额值n0，其与n0的偏差将随时间而增大，不可能达到一个新的稳定状态。图4

18、2(a)和(b)的过渡过程是稳定的，其他(qt)三种过渡过程是不稳定的。过渡过程能否稳定，决定于调节系统本身的性质。稳定性是对调节系统的基本要求，不稳定的调节系统是不能采用的。第17页/共86页第十七页，共85页。调节系统除应满足稳定性的要求外，其过渡过程曲线还应该有比较好的 调节系统除应满足稳定性的要求外，其过渡过程曲线还应该有比较好的形状，即具有 形状，即具有(jyu)(jyu)良好的品质。对过渡过程品质的要求概括起来有以下 良好的品质。对过渡过程品质的要求概括起来有以下几个方面：几个方面：(1)(1)调节时间 调节时间Tp Tp要短 要短(十几秒 十几秒 几十秒，越小越好 几十秒，越小越

19、好)，即从被调节参数偏离，即从被调节参数偏离初始平衡状态达到新的平衡状态的时间要短。从理论上讲，过渡过程振荡 初始平衡状态达到新的平衡状态的时间要短。从理论上讲，过渡过程振荡的完全消失要很长的时间，但对于实际工程，当转速与额定转速 的完全消失要很长的时间，但对于实际工程，当转速与额定转速n0 n0的偏 的偏离值小于 离值小于(0.2(0.2 O.4 O.4)n0,)n0,即可认为进入新的平衡状态。即可认为进入新的平衡状态。(2)(2)超调量 超调量p p要小，即被调节参数振荡的相对幅值要小。要小，即被调节参数振荡的相对幅值要小。无差调节 无差调节:以第一负波值占最大转速偏差值的百分数表示 以第

20、一负波值占最大转速偏差值的百分数表示:有差调节 有差调节:以最大转速偏差值占转速给定值的变化幅值的百分数表示 以最大转速偏差值占转速给定值的变化幅值的百分数表示:(3)(3)在第 在第(1)(1)点所述的调节时间内振荡次数 点所述的调节时间内振荡次数X X要少 要少(12(12周波 周波)。第18页/共86页第十八页，共85页。二、调节 二、调节(tioji)(tioji)系统的静特性 系统的静特性 调节系统的静特性指稳定工况 调节系统的静特性指稳定工况(平衡状态 平衡状态)时各参数之间的关系，时各参数之间的关系，通常用机组转速 通常用机组转速n n与出力 与出力N N的关系表示。的关系表示。

21、调节系统的静特性有以下两种：调节系统的静特性有以下两种：(1)(1)无差特性，如图 无差特性，如图43(a)43(a)所示，机组转速与出力无关，在任何 所示，机组转速与出力无关，在任何出力情况下，调节系统均能保持机组转速为 出力情况下，调节系统均能保持机组转速为n0 n0。(2)(2)有差特性 有差特性 机组出力小时保持较高的转速，出力大式保持较低 机组出力小时保持较高的转速，出力大式保持较低的转速，即调节前后两个稳定工况间的转速有一微小偏差。偏差的 的转速，即调节前后两个稳定工况间的转速有一微小偏差。偏差的大小通常以相对值 大小通常以相对值 表示，称为调差率 表示，称为调差率(亦称残留 亦称

22、残留(cnli)(cnli)不均衡度 不均衡度)，即，即 式中 式中 nmax nmax机组出力为零时的转速；机组出力为零时的转速；nmin nmin机组出力为额定值时的转速；机组出力为额定值时的转速；n0 n0 机组的额定转速。机组的额定转速。第19页/共86页第十九页，共85页。图 4 3调节 系统 的静特性(a)无差特性(b)有差特性图44具有无差特性机组的并列运行 第20页/共86页第二十页，共85页。在工程实践中 在工程实践中 一般 一般(ybn)(ybn)为 为O O O.08 O.08。电力系统是由许多机组组成的，若各机组都是无差调节特性，则 电力系统是由许多机组组成的，若各机组

23、都是无差调节特性，则负荷在各机组间的分配是不明确的。图 负荷在各机组间的分配是不明确的。图44 44为两个具有无差特性机 为两个具有无差特性机组的并列运行情况。两台机组所分担的负荷 组的并列运行情况。两台机组所分担的负荷N1 N1和 和N2 N2是不固定的，可 是不固定的，可以 以N1 N1大些 大些N2 N2小些，也可相反，有无穷多的组合情况，不管负荷在两 小些，也可相反，有无穷多的组合情况，不管负荷在两台机组之间如何分配，都能保持转速不变，而且负荷会在两台机组 台机组之间如何分配，都能保持转速不变，而且负荷会在两台机组之间摆动，因此，除担负调频任务的机组外，一般 之间摆动，因此，除担负调频

24、任务的机组外，一般(ybn)(ybn)机组不 机组不能采用无差特性。能采用无差特性。第21页/共86页第二十一页，共85页。图 图45 45为两个具有有差调节特性的机组。若系统的转速 为两个具有有差调节特性的机组。若系统的转速(频率 频率)为 为n0 n0，则两，则两台机组所分担的负荷 台机组所分担的负荷N1 N1和 和N2 N2是固定不变的，否则便不能保持原有的转速 是固定不变的，否则便不能保持原有的转速n0 n0。若外界负荷增加 若外界负荷增加N N，只需适当降低转速至，只需适当降低转速至n2 n2：即可使两台机组分别增加负：即可使两台机组分别增加负荷 荷N1 N1，和，和N2 N2，并使

25、，并使 N1+N2=N N1+N2=N。N1 N1和 和N2 N2的大小与转速变化 的大小与转速变化 n=n0-n0 n=n0-n0和机组静特性曲线的斜率 和机组静特性曲线的斜率(或调差率 或调差率)有关，有关，n n越大，越大，越小，越小，N N越大。故机组采用 越大。故机组采用(ciyng)(ciyng)有差调节特性后，无论在负荷变动前或变动 有差调节特性后，无论在负荷变动前或变动后，都能分担固定的负荷。因此一般机组都采用 后，都能分担固定的负荷。因此一般机组都采用(ciyng)(ciyng)有差调节特性。有差调节特性。机组的无差或有差调节及调差率 机组的无差或有差调节及调差率 的大小，可

26、通过整定调速器的参数得到。的大小，可通过整定调速器的参数得到。N1N2图45具有有差特性机组的并列运行 第22页/共86页第二十二页，共85页。第三节 第三节 水轮机调速器的工作 水轮机调速器的工作(gngzu)(gngzu)原理 原理 一、调速器组成 一、调速器组成 水轮机的自动调节系统包括调节对象 水轮机的自动调节系统包括调节对象(水轮机及其导水机构 水轮机及其导水机构)和调速 和调速器。调速器的主要组成部分和工作原理如图 器。调速器的主要组成部分和工作原理如图46 46所示。其主要组成部 所示。其主要组成部分如下。分如下。1 1离心 离心(lxn)(lxn)摆 摆 离心 离心(lxn)(

27、lxn)摆如图 摆如图46 46中的 中的1 1，它有两个摆锤，通过钢带顶部与转，它有两个摆锤，通过钢带顶部与转轴固定，下部与可沿转轴上下滑动的套筒相连。离心 轴固定，下部与可沿转轴上下滑动的套筒相连。离心(lxn)(lxn)摆用电动 摆用电动机带动旋转，其转速与水轮发电机组转速同步。在转速上升或下降时，机带动旋转，其转速与水轮发电机组转速同步。在转速上升或下降时，摆锤在离心 摆锤在离心(lxn)(lxn)力的作用下带动套筒 力的作用下带动套筒A A上下移动。故离心 上下移动。故离心(lxn)(lxn)摆 摆是测量和指令元件，测量对象是机组转速，将机组转速信号转换为套 是测量和指令元件，测量对

28、象是机组转速，将机组转速信号转换为套筒位移信号。由于离心 筒位移信号。由于离心(lxn)(lxn)摆的负载能力很小，不可能直接推动笨 摆的负载能力很小，不可能直接推动笨重的水轮机导水机构，因此还需要有放大和执行机构。重的水轮机导水机构，因此还需要有放大和执行机构。第23页/共86页第二十三页，共85页。2 2主配压阀 主配压阀主配压阀如图 4 6中的 2所示，由阀套和两个阀盘组成。阀套右侧中部有压力油孔，顶部和底部各有一个回油孔，此外，阀套左右两侧各有一个油孔分别与接力器 3的左右两个油腔相连。在机组稳定运行时，两个阀盘所处的位置恰巧堵住与接力器相通的两个油孔，故接力器处于静止状态，此时阀盘连

29、杆顶端位于B，并用AOB杠杆与离心摆的活动套筒A相连，故离心摆套筒的位移信号可通过AOB杠杆传递给配压阀连杆顶端。配压阀通过液压将离心摆的信号放大(fngd)，故配压阀是一个放大(fngd)机构。第24页/共86页第二十四页，共85页。3.3.接力器 接力器 如图 如图46 46中的 中的3 3所 所示。接力器由油缸和活 示。接力器由油缸和活塞组成。油缸左右各有 塞组成。油缸左右各有一个油孔通主配压阀。一个油孔通主配压阀。接力器的活塞杆与水轮 接力器的活塞杆与水轮机的导水机构连接。在 机的导水机构连接。在机组稳定运行工况时，机组稳定运行工况时，接力器的油路因被主配 接力器的油路因被主配压阀切断

30、，故接力器的 压阀切断，故接力器的活塞处于静止 活塞处于静止(jngzh)(jngzh)状态。状态。当需要(xyo)改变水轮机导水机构的开度时，主配压阀使压力油通入接力器的右腔或左腔，使接力器活塞向关闭或开起导水机构的方向移动。主配压阀和接力器构成调速器的放大和执行机构。第25页/共86页第二十五页，共85页。4反馈机构 只有以上三种机构虽然可以在负荷变化时关闭或开起水轮机导水机构，但调节过程是不完善的。例如在负荷减小时，机组转速升高，接力器关闭导水机构，当水轮机的主动力矩M等 于发电机的阻力矩f 时，因机组转速仍高于额定转速，接力器将继续关闭导水机构形成过调节，同时，这样的调节过程也是不稳定

31、的。为了防止过调节和保持调节过程的稳定性，调速器中还必须有反馈机构。反馈机构包括：第26页/共86页第二十六页，共85页。第27页/共86页第二十七页，共85页。(1)(1)硬反馈机构。图中的 硬反馈机构。图中的EFDLPO EFDLPO是硬反馈机构。当接力器的活 是硬反馈机构。当接力器的活塞向左 塞向左(关闭方向 关闭方向)移动时，若 移动时，若C C点和 点和N N点不动，则 点不动，则F F、D D、L L、P P各点 各点将向上移动，从而使 将向上移动，从而使0 0点上移至 点上移至O O，这样就使杠杆，这样就使杠杆AOB AOB处于 处于A0B A0B的位置，主配压阀的阀盘回复到初始

32、位置，封堵了通往 的位置，主配压阀的阀盘回复到初始位置，封堵了通往接力器的油孔，防止了接力器的过调节。硬反馈机构虽然解决了 接力器的油孔，防止了接力器的过调节。硬反馈机构虽然解决了过调节问题，但在调节结束 过调节问题，但在调节结束(jish)(jish)后，使 后，使O O上移至 上移至0 0，A A上移 上移至 至A A，水轮机的转速高于调节前的转速，不能回复到初始状态，水轮机的转速高于调节前的转速，不能回复到初始状态，且调节的稳定性差，故只有硬反馈机构的调速器的调节性能仍然 且调节的稳定性差，故只有硬反馈机构的调速器的调节性能仍然是不完善的。是不完善的。硬反馈机构使水轮机在不同的负荷时有不

33、同的转速，形成了第 硬反馈机构使水轮机在不同的负荷时有不同的转速，形成了第二节所述的有差调节。二节所述的有差调节。第28页/共86页第二十八页，共85页。(2)(2)软反馈机构。软反馈机构是一个充满油的缓冲器，如图中的 软反馈机构。软反馈机构是一个充满油的缓冲器，如图中的4 4、5 5、6 6部分所示。部分所示。4 4和 和5 5是两个活塞，下部充满油，是两个活塞，下部充满油，6 6是节流孔，改变节流孔 是节流孔，改变节流孔的大小可以改变通过节流孔的流量。当接力器向左关闭导水机构时，的大小可以改变通过节流孔的流量。当接力器向左关闭导水机构时，M M点和活塞 点和活塞4 4向下移动，活塞 向下移

34、动，活塞5 5因下部油压增大则和 因下部油压增大则和N N点一起向上移动，点一起向上移动，同时，硬反馈的作用使 同时，硬反馈的作用使L L向上移动，向上移动，N N和 和L L点的上移使 点的上移使0 0上移至 上移至0 0，B B上移至 上移至B B，配压阀的阀盘又封堵了通往接力器的油孔，使接力器的活，配压阀的阀盘又封堵了通往接力器的油孔，使接力器的活塞停止运动。但由于此时 塞停止运动。但由于此时A A点处于 点处于A A的位置，水轮机的转速仍高于调 的位置，水轮机的转速仍高于调节前的转速。在 节前的转速。在N N点上移时，该处的弹簧受到压缩，弹簧的反力作用 点上移时，该处的弹簧受到压缩，弹

35、簧的反力作用于活塞 于活塞5 5，迫使下腔的油经过节流孔，迫使下腔的油经过节流孔6 6缓慢地流入上腔，直至活塞 缓慢地流入上腔，直至活塞5 5回 回复到初始位置。活塞 复到初始位置。活塞5 5和 和N N点的下移使 点的下移使0 0下移至 下移至O O，A A下移至 下移至A A，水轮，水轮机的转速又回复到调节前的状态 机的转速又回复到调节前的状态(zhungti)(zhungti)。故软反馈的作用可使。故软反馈的作用可使机组在不同负荷下运行时保持相同的转速，形成第二节所述的无差调 机组在不同负荷下运行时保持相同的转速，形成第二节所述的无差调节，同时可提高调节的稳定性。节，同时可提高调节的稳定

36、性。第29页/共86页第二十九页，共85页。调差率 调差率 的大小可通过 的大小可通过(tnggu)(tnggu)移动滑块 移动滑块10 10的位置来完成。的位置来完成。改变滑块 改变滑块10 10的位置可改变硬反馈杠杆的传动比，从而改变 的位置可改变硬反馈杠杆的传动比，从而改变。图 图46 46中的 中的7 7、8 8、9 9部分是变速机构，可手动改变机组的负荷 部分是变速机构，可手动改变机组的负荷和转速。和转速。第30页/共86页第三十页，共85页。二、调速器的工作过程 二、调速器的工作过程(guchng)(guchng)及工作原理 及工作原理 前已简单地说明了各组成部分的工作原理。下面

37、前已简单地说明了各组成部分的工作原理。下面以机组减荷为例系统地说明调速器的工作过程。以机组减荷为例系统地说明调速器的工作过程。当机组以稳定工况运行时，离心摆也同步旋转，当机组以稳定工况运行时，离心摆也同步旋转，其滑动套筒位于 其滑动套筒位于A A。主配压阀。主配压阀2 2的阀盘连杆顶端位于 的阀盘连杆顶端位于B B，两个阀盘封堵了通向接力器，两个阀盘封堵了通向接力器3 3两端的进出油孔，接 两端的进出油孔，接力器活塞两侧油压平衡，处于静止状态。力器活塞两侧油压平衡，处于静止状态。以上是具有一级放大机构的机械液压调速器的基 以上是具有一级放大机构的机械液压调速器的基本工作过程和原理。一般 本工作

38、过程和原理。一般(ybn)(ybn)的水轮机调速器因 的水轮机调速器因需要巨大的调节功，常具有二级放大机构，同时，电 需要巨大的调节功，常具有二级放大机构，同时，电气液压调速器的应用也日益普遍，它们的工作原理与 气液压调速器的应用也日益普遍，它们的工作原理与前述的一级放大机械液压调速器大同小异。前述的一级放大机械液压调速器大同小异。第31页/共86页第三十一页，共85页。当机组负荷减小时，机组转速上升，离心摆的转速亦随之升高，当机组负荷减小时，机组转速上升，离心摆的转速亦随之升高，摆锤因离心力的加大向外扩张，带动套筒 摆锤因离心力的加大向外扩张，带动套筒A A上移至 上移至A A，将转速的信号

39、，将转速的信号转换成位移信号。由于杠杆 转换成位移信号。由于杠杆AOB AOB绕旋转，绕旋转，A A点的位移信号转变成 点的位移信号转变成B B点 点的位移信号，使配压阀阀盘连杆顶端由 的位移信号，使配压阀阀盘连杆顶端由B B下移至 下移至B B，阀盘的相应下移，阀盘的相应下移打开了配压阀通向接力器 打开了配压阀通向接力器3 3的两个油孔，使压力油进入接力器右侧油 的两个油孔，使压力油进入接力器右侧油腔，同时，接力器的左侧油腔接通回油管排油，右侧的较高油压推动 腔，同时，接力器的左侧油腔接通回油管排油，右侧的较高油压推动接力器活塞向左 接力器活塞向左(关闭水轮机导水机构 关闭水轮机导水机构(j

40、gu)(jgu)方向 方向)移动，使水轮机 移动，使水轮机的流量减小，出力下降。接力器活塞向左移动使硬反馈和软反馈机构 的流量减小，出力下降。接力器活塞向左移动使硬反馈和软反馈机构(jgu)(jgu)的 的L L点和 点和N N点上移，从而使 点上移，从而使O O上移至 上移至O O，B B上移至 上移至B B，配压阀，配压阀的阀盘回复到初始位置，重新封堵了通往接力器的两个油孔，使接力 的阀盘回复到初始位置，重新封堵了通往接力器的两个油孔，使接力器活塞停止运动。器活塞停止运动。第32页/共86页第三十二页，共85页。此时调节 此时调节(tioji)(tioji)虽似已结束，但离心摆的套筒仍处于

41、 虽似已结束，但离心摆的套筒仍处于A A的位 的位置，其转速未能回复到调节 置，其转速未能回复到调节(tioji)(tioji)前的状态。离心摆转速的恢复 前的状态。离心摆转速的恢复要靠软反馈的缓冲器。上升后的点在弹簧反力的作用下使活塞 要靠软反馈的缓冲器。上升后的点在弹簧反力的作用下使活塞5 5下 下腔的油经过节流孔 腔的油经过节流孔6 6流人上腔，从而使、流人上腔，从而使、O O、A A诸点下降到要求 诸点下降到要求的位置，整个调节 的位置，整个调节(tioji)(tioji)过程结束。若是无差调节 过程结束。若是无差调节(tioji)(tioji)，O O和 和A A可以回复到 可以回复

42、到O O和 和A A的位置，若为有差调节 的位置，若为有差调节(tioji)(tioji)，则，则0 0和 和A A不能回复到 不能回复到O O和 和A A的位置。具有硬反馈和软反馈机构的调速器可以 的位置。具有硬反馈和软反馈机构的调速器可以通过整定反馈机构的参数改变调差率 通过整定反馈机构的参数改变调差率，做到有差调节，做到有差调节(tioji)(O)(tioji)(O)和无差调节 和无差调节(tioji)(tioji)(0)0)。以上是具有一级放大机构的机械液压调速器的基本工作过程和原 以上是具有一级放大机构的机械液压调速器的基本工作过程和原理。一般的水轮机调速器因需要巨大的调节 理。一般

43、的水轮机调速器因需要巨大的调节(tioji)(tioji)功，常具有二 功，常具有二级放大机构，同时，电气液压调速器的应用也日益普遍，它们的工作 级放大机构，同时，电气液压调速器的应用也日益普遍，它们的工作原理与前述的一级放大机械液压调速器大同小异。原理与前述的一级放大机械液压调速器大同小异。第33页/共86页第三十三页，共85页。第34页/共86页第三十四页，共85页。第35页/共86页第三十五页，共85页。第36页/共86页第三十六页，共85页。第37页/共86页第三十七页，共85页。第38页/共86页第三十八页，共85页。第39页/共86页第三十九页，共85页。第40页/共86页第四十页

44、，共85页。第41页/共86页第四十一页，共85页。第42页/共86页第四十二页，共85页。第43页/共86页第四十三页，共85页。第44页/共86页第四十四页，共85页。第45页/共86页第四十五页，共85页。机 组 出 力 调 节(tioji)部位 水轮机导水机构(jgu)第46页/共86页第四十六页，共85页。第47页/共86页第四十七页，共85页。第48页/共86页第四十八页，共85页。1、供油设备：油泵：多用螺杆泵。将集油槽内的透平油输入压力油罐中，以保持(boch)油罐中有足够的操作压力油源。2、压力(yl)油罐：储存高压油源，油占2/3的体积，压缩空气占1/3体积。3、主接力器：

45、在高压(goy)油的作用下，推动活塞移动，推拉杆在活塞的带动下，推动导水机构动作，以达到调节导叶开口的目的。第49页/共86页第四十九页，共85页。机组出力(ch l)调节部位 水轮机导水机构(jgu)桨叶(jin y)调整机构第50页/共86页第五十页，共85页。叶 片(ypin)调节驱动接力器活塞叶片(ypin)叶 片(ypin)超作架第51页/共86页第五十一页，共85页。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

46、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(mqin)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。第52页/共86页第五十二页，共85页。一、调速器的类型 一、调速器的类型1.1.按调速器的元件结构 按调速器的元件结构机械液压调速器 机械液压调速器 机调运行 机调运行(ynxng)(ynxng)可靠，维护方便；可靠，维护方便；精度低，灵敏度差，结构复杂 精度低，灵敏度差，结构复杂电器液压调速器 电器液压调速器 电调调节性能好，精度高，灵敏度 电调调节性能好，精度高，灵敏度高，成本低，便于

47、安装、调整；高，成本低，便于安装、调整；元件易老化，抗干扰能力较差。元件易老化，抗干扰能力较差。2.2.按调节机构的数目 按调节机构的数目 单调 单调 用于 用于HL HL、ZD ZD双调 双调 用于 用于ZZ ZZ，CJ CJ3.3.按调速器工作容量的大小 按调速器工作容量的大小大型 大型 主配压阀直径 主配压阀直径 d80mm d80mm中型 中型 操作功 操作功1000030000Nm 1000030000Nm小型 小型 操作功 操作功10000Nm 10000Nm特小型 特小型 操作功 操作功3000Nm 3000Nm第四节 第四节 水轮机调速器的类型 水轮机调速器的类型(lixng)

48、(lixng)和选择 和选择第53页/共86页第五十三页，共85页。机械液压调速器的特点 机械液压调速器的特点 机械液压调速器的自动控制部分为机械元件，操作部分为 机械液压调速器的自动控制部分为机械元件，操作部分为液压系统。机械液压调速器出现较早，现在已经发展得比较成 液压系统。机械液压调速器出现较早，现在已经发展得比较成熟完善，其性能可满足水电站运行的要求，几十年来是大中型 熟完善，其性能可满足水电站运行的要求，几十年来是大中型水电站广为采用的一种调速器，运行安全可靠。但机械液压调 水电站广为采用的一种调速器，运行安全可靠。但机械液压调速器机构复杂，制造困难，造价较高，特别是随着大型机组和

49、速器机构复杂，制造困难，造价较高，特别是随着大型机组和大型电网的出现，对系统周波、电站运行自动化等提出了更高 大型电网的出现，对系统周波、电站运行自动化等提出了更高的要求，机械液压调速器精度和灵敏度不高的缺点就显得 的要求，机械液压调速器精度和灵敏度不高的缺点就显得(xin(xin de)de)较为突出，故我国新建的大中型水电站已越来越多地采用电 较为突出，故我国新建的大中型水电站已越来越多地采用电气液压调速器。气液压调速器。第54页/共86页第五十四页，共85页。电气液压调速器的特点 电气液压调速器的特点 电气液压调速器是在机械液压调速器的基础 电气液压调速器是在机械液压调速器的基础(jch

50、)(jch)上发展起 上发展起来的，其特点是在自动控制部分用电气元件代替机械元件，即调 来的，其特点是在自动控制部分用电气元件代替机械元件，即调速器的测量、放大、反馈、控制等部分用电气回路来实现，液压 速器的测量、放大、反馈、控制等部分用电气回路来实现，液压放大和执行机构则仍为机械液压装置。放大和执行机构则仍为机械液压装置。与机械液压调速器比较，电气液压调速器的主要优点有：精 与机械液压调速器比较，电气液压调速器的主要优点有：精度和灵敏度较高；便于实现电子计算机控制和提高调节品质、经 度和灵敏度较高；便于实现电子计算机控制和提高调节品质、经济运行及自动化的水平；制造成本较低，便于安装、检修和参