文档介绍：东南大学
硕士学位论文
PAFR-100型水轮机调速器的研制
姓名:李建华
申请学位级别:硕士
专业:机械电子
指导教师:史金飞;邵宜祥
20030301
,各行各业对电能总量的需求在不断地增电能品质的要求也在不断地提高。水力发电一肖被作为一项具有可持续发展能力的、符合绿色环保要求的发电方式而加以推广。水轮机调速器是控制水轮发电机组转速的关键设备,其性能的好坏将直接影响到电网的供电质量和水轮发电机组的使用寿命,为此,新型水轮机调速器的开发一直是水电行业的重点研究课题之一。本文结合南瑞公司确定的关于“一退只魉倨鞯难兄啤钡墓ス叵钅浚了以虢涣魉欧突魑K只魉倨鞯目刂坪诵镜淖芴宸桨福瓿闪薖犁水轮机调速器电气控制系统和机械液压系统的开发,试制山了样机。论文着重剥凋速系统中电气控制系统内的测频原理、各种况娜砑鞒桃约盎狄压系统内的伺服电机传动机构、引导阀与主配雎阀的结构设计、材料选择和生产盏饶诖进行了研究。建立,主配乐阀的动力学模型,并根据动力学分析,优选出主酉己压阀的控制方式。同时,还提酶咚偌剖?椴裳ピH〈テ馄档缏贰⒂媒涣魉欧缁〈压先导控制阀和步进电机等一些用以提高装置的可靠性和提高调速系统的动态响应特性的方法。编制出频、空载、发电、停机等流程框图及控制软什。结合实验室内的仿真发备进行的仿真试验结果表明,—退只魉倨饔胍酝的调速器相比具有较好的动态响应特性,它的使用对丁改善电网电能的品质将具有重要意义。关键诃:水轮机调速器主配压阀引导阀求南人学坝貉宦垡
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绪研制一退只魉倨鞯墓こ瘫尘凹耙庖水轮机调速器的发展历史及国内外研究现状口钤绲幕狄貉故降魉倨我国是~个电力需求大国,目前的发电总装机容量约为亿千瓦,年总发电最约为谇摺ば∈保⒌缱茏盎萘亢湍曜芊⒌缌烤邮澜绲诙牵骄矫扛鋈艘后,人装机容量才达撸司暧玫缌坎盼摺ば∈保坏绞澜缛司的一半,仅为发达国家的一现氐毓┎挥η螅孀盼夜窬玫某中⒄梗行各业对电能总量的需求在不断地增长。最近几年,、符合绿色环保要求的行业的投资,我国目前的水电装机容量才占总装机容量的%右,与我国可开发水能资源储量相比,水能资源还远没有得到充分利用,水电开发还具有巨大的空间。水轮发电机是把水能转变为电能的动力设备,随着人民生活条件的逐步改善,如今的用电户除了要求供电安全可靠外,对屯能品质的要求也在不断地提高。所谓电能的品质,是指供电电源的频率及电压这两个参数的稳定性及其变化范嗣。:电力系统频率的额定值为,对小系统的频率偏差要求不得超过,对大容量系统的频率偏著要求不得超过±。然而,电力系统的负荷却是不断变化的。据不完全统计,我国目前中小电网系统负荷波动可达系统容量的ヒィ蟮缤低负荷波动可达系统容量的ヒ%。并且这种变化义不能被定量预测,但负荷的变化却义与系统频率的波动息息相关。到目前为止,大容量的电能还无法被存储起来,因此,为了维持机组的频率德视牖樽K俪烧在规定范围内,必须根据负荷的变动实时地调节水轮发电机组的有功功率输出蛊渲涤胨汉傻拇笮∈笨瘫3窒嗟。这种用来实时控制水轮发电机组转速的设备就是水轮机调速器。目前,在各水电厂运行的调速器品种繁多,但是根据对许多正在服役的调速器运行状况的调查表明,现行的调速器产品总体来说,在采样测频和电机转换环节方面可靠性偏低,有的产品动态响应的速度也偏慢。并且大多数调速器的结构偏于复杂。在各水电厂,由于调速器的原因,经常导致水轮发电机组溜负荷或被迫停机的事例屡见不鲜,仅此一项造成的经济损失就十分巨大。在现有的各种水轮机调速器产品的基础上研制出~种可靠性高、动态特性好的新型水轮机调速装置,对提商国民经济效益将具有十分重要的意义。水轮机调速器从诞生至今已有近百年的历史,中间经历了从纯机械液压控制到微机控制方式的发展过程,随着电子技术、液压技术和现代控制理论的不断进步,水轮机调速器分为如下几个不同的发展阶段:机械液压式调速器的转速测量羊反馈过程均由机械液压的部件执行,如图卜疚4机械液压式凋速器原理结构示意劁⋯。东南人学坝宦畚
缙貉故降魉倨同步电机接收到与水轮发电机同轴的永磁发电机或发电机机端定子压互感器送出的频率信号,实时产生与发电机完全一致的转速,传给离心凇S谑抢胄姆砂诘淖K俦浠实时反应了机组的转速变化。然斤,引导阀将离心飞摆芯轴的输入位移实时地、按比例地转换成流量输出,去控制主配压阀,主配压阀进行一次功率放大茉偃タ刂平恿ζ鞯奈灰疲力器的行程与导叶的开度近似线性关系。纯机械液压式调速系统的原理框图如图卜荆渲校恿ζ髦烈挤е涞姆蠢∮机械杠杆和油缓冲器组成,油缓冲器在这里起着软反馈的作用