文档介绍：水轮机调节系统的构成和任务
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目录
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水轮机调节的任务
概述
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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。
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±,小系统不得超过±。
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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:
,
随着负荷的变化迅速改
变机组的出力,以满足
系统的要求。
期的不可预见的负荷
波动,调整系统频率。
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电力系统的负荷图
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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±%~± %。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。
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。
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:
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。
>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。
< 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。
水轮机及其导水机构、接力器和调速器构成水轮机自动调节系统。