西华大学：《水轮机调节及辅助设备》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 调速器选择和调节保证计算

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 中小型调速器选择的原则 (1)根据水轮机的出力和水头等有关参数,确定所需调速功来选择相应容量的调速器 (2)当电站和机组容量较大,在小电网中担任调频任务;或有单机带孤立负载的运行方 式;对电能品质要求较高;或系统中有较大的冲击负载时;应选用调节品质好,自动化程 度高的电气液压调速器 (3)当机组引水管道较长,水流惯性时间常数Tw较大(如Tw>2.5s),以选用电气液 压调速器为宜 (4)当机组容量较小,在系统中地位不重要,经常承担基荷时,可选用机械液压调速器 或电液调速器 (5)由于调速器bt、Td及Tn值在很大程度上决定了调节系统的动态品质,因而选择调速 器时,应按被控制系统的特性估算bt、Td及Tη值,并使所选调速器的bt、Tα及Tη上限值 大于计算值

水轮机调节 及辅助设备 一、中小型调速器选择的原则 （1）根据水轮机的出力和水头等有关参数，确定所需调速功来选择相应容量的调速器。 （2）当电站和机组容量较大，在小电网中担任调频任务；或有单机带孤立负载的运行方 式；对电能品质要求较高；或系统中有较大的冲击负载时；应选用调节品质好，自动化程 度高的电气液压调速器。 （3）当机组引水管道较长，水流惯性时间常数Tw较大（如 Tw＞2.5s），以选用电气液 压调速器为宜。 （4）当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，可选用机械液压调速器 或电液调速器。 （5）由于调速器bt、Td及Tn值在很大程度上决定了调节系统的动态品质，因而选择调速 器时，应按被控制系统的特性估算bt、Td及Tn值，并使所选调速器的bt、Td及Tn上限值 大于计算值

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 中小型调速器选择的原则 (6)选择调速器时应考虑到调速器某些环节对电站其他设备的要求和影响,如不同的测 速方式影响到是否要永磁机,接力器位移的传递方式影响到调速设备的布置等 (7)中小型调速器接力器最短关闭时间Tf一般为2~25s,注意调保计算的T结果不能小 于上述值。 (8)注意调速器各部分的电源要求 测频信号源; 调速器操作、工作电源(DC24V、48V、110V、220V,AC110V、220V) 油泵电机电源(国内AC380V,50Hz,国外不同)。 (9)注意关机方向的要求,便于厂内装配和电站安装; (10)中小型调速器调速轴转角均为45°,注意水机与调速器的配合; (11)当电站需从YT(YDT)型调速器油压装置向其他设备供油时,应注意用油量的增 加,必要时可向厂家要求増加压力油罐容积;(如供给刹车、冲击式水轮机喷针接力器) (12)注意电站对自动化水平的要求。(频率跟踪、相角控制、计算机监控功能)

水轮机调节 及辅助设备 一、中小型调速器选择的原则 （6）选择调速器时应考虑到调速器某些环节对电站其他设备的要求和影响，如不同的测 速方式影响到是否要永磁机，接力器位移的传递方式影响到调速设备的布置等。 （7）中小型调速器接力器最短关闭时间Tf一般为2~2.5s，注意调保计算的Tf结果不能小 于上述值。 （8）注意调速器各部分的电源要求： •测频信号源； •调速器操作、工作电源（DC24V、48V、110V、220V，AC110V、220V）； •油泵电机电源（国内AC380V，50Hz，国外不同）。 （9）注意关机方向的要求，便于厂内装配和电站安装； （10）中小型调速器调速轴转角均为45°，注意水机与调速器的配合； （11）当电站需从YT（YDT）型调速器油压装置向其他设备供油时，应注意用油量的增 加，必要时可向厂家要求增加压力油罐容积；（如供给刹车、冲击式水轮机喷针接力器） （12）注意电站对自动化水平的要求。（频率跟踪、相角控制、计算机监控功能）

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 常用中小型、特小型调速器主要参数 调速功 调速轴永态转差暂态转差缓冲时间接力器活接力器活微分时间 型号 系数系数常数塞直径塞行程常数 最大转角 g·m (%) (%) cm (cm) TT-150 1520(155) 0~6 0~800~15 11 12 TT-3002940(300) 0~800~15 12 YT-3002940(300 0~1000~20 YT-6005890(600 45° 0~100 YDT-6005890(600) 0~1 0~100 0.086~2.8 YT-10009710(990) 0~1000~20 YDT-1000A11370(1159)45° 0~8 23.5 0-2.5 YT-180017660(1800 0~8 0~20 23.5 YDT-1800A17930(1828)45° 0~80~80 0~20 23.5 0~2.5 YT-30029530(3010 0~100 0~20 23.5 YDT-3000A30220(3080) 0~80 2~20 23.5 0~2.5 CT-40 27420(2795) 0~20 121.4

水轮机调节 及辅助设备

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 机组及引水系统有关时间常数 1.机组惯性时间常数Ta 机组惯性时间常数Ta反映机组转动部分惯性的大小,定义为:机组在额定转速时的动 量矩与额定转矩之比。 T=or/M=GD2n /(3580N)(s) 式中 机组额定转速时的动量矩kgm2s M机组额定转矩Nm GD2机组飞轮力矩KNm2 n—机组额定转速rmin N机组额定出力kW

水轮机调节 及辅助设备 二、机组及引水系统有关时间常数 1. 机组惯性时间常数Ta 机组惯性时间常数Ta反映机组转动部分惯性的大小，定义为：机组在额定转速时的动 量矩与额定转矩之比。 （s） 式中 Jωr——机组额定转速时的动量矩 kg•m2/s Mr——机组额定转矩 N•m GD2——机组飞轮力矩 KN•m2 nr——机组额定转速 r/min Nr——机组额定出力 kW (3580 ) 2 2 a r r r Nr T  J M  GD n 

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 机组及引水系统有关时间常数 2.水流惯性时间常数Tw 水流惯性时间常数反映了引水系统中水流惯性的大小,定义为:在额定工况下,表征 过水管道中水流惯性的特征时间 8h(s) 式中,L管段长度(m) 管段流速(m/s) g——重力加速度(m/s2) Hr—设计水头(m)

水轮机调节 及辅助设备 二、机组及引水系统有关时间常数 2. 水流惯性时间常数Tw 水流惯性时间常数反映了引水系统中水流惯性的大小，定义为：在额定工况下，表征 过水管道中水流惯性的特征时间。 (s) 式中，Li——管段长度（m） Vi——管段流速（m/s） g——重力加速度（m/s2） Hr——设计水头（m） r i i w gH LV T  

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 调速功的计算 1.导水机构调速功的计算 (1)中小型水轮机调速功计算 苏联公式A08KNmx H 2/3 (Nm)封闭式蜗壳K-139,明槽式K-226 max 德国公式A=(147~196) QVHmaxD1(Nm) 日本公式4=kx(Nm)K147

水轮机调节 及辅助设备 三、调速功的计算 1. 导水机构调速功的计算 （1）中小型水轮机调速功计算 苏联公式 封闭式蜗壳 K—13.9，明槽式 K—22.6 德国公式 日本公式 K=14.7 H N A  K

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 调速功的计算 1.导水机构调速功的计算 (2)大型水轮机导叶接力器调速功计算 a-=Kbo aomax Hmax D, N. m)

水轮机调节 及辅助设备 三、调速功的计算 1. 导水机构调速功的计算 （2）大型水轮机导叶接力器调速功计算

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 调速功的计算 2.桨叶接力器调速功的计算 a=koHmax D'(N m) 叶片数z=4时,K=8;z=5时,K=85;Z=6时,K=9

水轮机调节 及辅助设备 三、调速功的计算 2. 桨叶接力器调速功的计算 叶片数Z=4时，K=8；Z=5时，K=8.5 ； Z=6时，K=9。 3 A  KHmaxD1

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 调速功的计算 3.冲击式水轮机的调速功 (1)喷针接力器的调速功 dh A=9.81Z0(d0+ (N.m) 6000 (2)折向器接力器调速功 W=1.08×10-348H1z (N.m)

水轮机调节 及辅助设备 三、调速功的计算 3. 冲击式水轮机的调速功 （1）喷针接力器的调速功 （2）折向器接力器调速功

水轮机僩节 或蘸助各西华大学能源与酥境学院 第五章调速器选择和调节保证计算 第一节调速器选择 四、调速参数整定值估算 斯坦因推荐整定公式 对P型调速器:T6Tw,b=26(TWTa); 对PD型调速器:T=3Tw,b=15(TTa,Tn=0.5T 而 b, Td 2.克里夫琴科推荐整定公式 对P型调速器:T=(4-5)Tw,b==(3~4)(T/Ta); 对PD型调速器:T=(1-1.5)Tw,b:=(2~25)(TTa),Tn=Tw; 而

水轮机调节 及辅助设备 四、调速参数整定值估算 1. 斯坦因推荐整定公式 对PI型调速器：Td=6Tw，bt=2.6(Tw/Ta )； 对PID型调速器： Td=3Tw，bt=1.5(Tw/Ta )， Tn =0.5Tw； 而 2. 克里夫琴科推荐整定公式 对PI型调速器：Td=(4~5)Tw，bt= =(3~4)(Tw/Ta )； 对PID型调速器： Td=(1~1.5)Tw，bt=(2~2.5)(Tw/Ta )， Tn =Tw； 而 t P b K 1  t d I b T K 1  t n D b T K  t P b K 1  t d I b T K 1  t n D b T K 