武汉三联培训资料全

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1、. . . . 学习好帮手 调速器培训资料调速器培训资料 武汉三联水电控制设备有限公司武汉三联水电控制设备有限公司 二二 OOOO 五年六月五年六月 . . . . 学习好帮手 目目 录录 一一 水电站及其系统水电站及其系统4 1.1 电厂的分类 .4 1.2 水电厂分类 .5 1.3 水轮机的类型 .6 1.4 水电站关键设备介绍 .8 二二 调速器概况调速器概况9 2.1 调速器在水电站的作用和地位 .9 2.2 水轮机调速器的类型 .10 2.3 水轮机调速器的发展历史 .11 2.4 新型调速器的标准和特性 .12 2.4.1 水轮机调速系统的标准12 2.4.2 调速器总体原则13

2、2.4.3 性能指标13 2.4.4 调速系统的可靠性14 三三 调速器的控制原理调速器的控制原理14 3.1 水轮机调节的基本原理 .14 3.2 调速器系统的结构 .17 3.2.1 电气控制系统17 3.2.2 电液转换环节19 3.2.3 液压放大机构21 3.2.4 机械执行机构21 3.2.5 必要的辅助设备21 3.3 调速器的运行及流程控制 .22 3.3.1 调速器运行流程23 3.3.2 自动运行工况23 3.3.3 电手动运行工况28 3.3.4 机械手动运行工况29 3.4 调节规律 .29 四四 典型调速器产品介绍典型调速器产品介绍32 4.1 数字式调速器 .33

3、4.2 步进式调速器 .33 4.2.1 产品简介33 4.2.2系统结构.34 4.3 比例数字式冗余调速器 .36 4.3.1 产品简介36 4.3.2 系统结构37 五五 调速器的调试步骤调速器的调试步骤39 5.1 通电检查 .39 . . . . 学习好帮手 5.2 试验准备工作 .39 5.2.1 接力器的反馈调整39 5.2.2 开关机时间整定40 5.2.3 电机反馈调整（仅步进式和比例式）40 5.2.4 功率反馈调整40 5.2.5 水头反馈调整41 5.2.6 电机驱动调整（仅步进式）41 5.2.7 测频检查41 5.3 无水试验 .41 5.3.1 静特性试验41 5

4、.3.2 调速器运行状态切换试验42 5.3.3 故障冗错试验42 5.3.4 模拟紧急停机试验43 5.4 动态调试 .43 5.4.1 手动开机43 5.4.2 空载频率摆动43 5.4.3 空载频率扰动44 5.4.4 自动开、停机44 5.4.5 甩负荷试验45 六六 一次调频功能一次调频功能45 6.1 一次调频和二次调频的基本概念 .45 6.2 发电机组调速系统一次调频静态特性 .45 6.3 水电机组调速器的一次调频功能的实现 .46 6.4 国家电网对参与一次调频机组的要求 .46 6.5 水电机组调速系统一次调频功能的试验 .47 七七 常见故障分析及处理常见故障分析及处理

5、48 7.1 空载运行 .49 7.2 负载运行 .49 7.3 接力器 .50 7.4 甩负荷 .50 7.5 参数和水头 .51 7.6 关键输入信号 .51 7.7 监视关键参数 .51 . . . . 学习好帮手 一一 水电站及其系统水电站及其系统 1.1 电厂的分类电厂的分类 电力工业是国民经济的一项基础工业，其发展速度必须超前于国民经济发展的速 度。否则其他各项工业必将受到制约。目前，我国缺电严重，2004 年上半年全国性缺 电，东南及沿海尤为严重。因此，电力工业的发展有严峻的任务和巨大的潜力。 发电厂是直接生产电能的部门，由于所用“燃料”不同，发电厂的种类有：火力 发电厂、水力发

6、电厂、核电厂、风力发电厂以及地热发电厂、太阳能发电厂、磁流体 发电厂等，世界各国以前三类发电厂居多。 1) 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气或其他燃烧的化学能生产电 能的工厂。其能量转换过程是：燃料的化学能热能机械能电能。火力发电厂又 分为凝汽式电厂和热电厂。一般凝汽式电厂的效率大约在 30%40%，大部分的能量被 浪费掉。而热电厂生产电能的同时，剩余的热能用于北方居民的取暖，现代化大型的 火电厂总体效率在 60%70%。用于发电的效率也只是 30%40%。而且由于热负荷条件 的限制以及矿产燃料的过度开采，热电厂不可能大量兴建。 2) 水力发电厂是利用江河水流在高处与低处之间存在的

7、位能差进行发电的。它的 基本过程是：从河流较高处或水库引水，利用水的压力或流速冲动水轮机转动，将水 能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转化为电能。 与火力发电厂相比，水电厂具有以下优点：与火力发电厂相比，水电厂具有以下优点： 利用循环不息的水能发电，可节省大量燃料，而且没有环境污染。 生产过程较简单，所需的运行维护人员较少，容易实现电能生产自动化。 生产效率高，发电成本低，大中型水电厂的发电效率约为 80%90%，成本约 为火电厂的 1/31/4。 水电机组从静止状态启动到满负荷运行，正常时只需 45 分钟，事故时可以 缩短到 1 分钟左右。而火电厂则需数小时，故水电厂能适应负

8、荷的急剧变化，宜于承 担系统的峰荷及作为备用。在水电机组快速开机、停机以及灵活调节负荷的过程中， 水轮机调速器作为执行及控制设备有着至关重要的作用。 另外，水力发电厂仍存在下面一些缺点：另外，水力发电厂仍存在下面一些缺点： . . . . 学习好帮手 投资较大，工期较长。 受气象，水文等自然条件的影响，有丰水期与枯水期的区别，因而发电不均衡。 由于水库的兴建将淹没一部门土地，给农业生产带来一些不利的影响。 此外，还可能在一定程度上破坏自然界的生态平衡。 3) 核电厂也属于火力发电厂的一种形式，它们的区别在于燃料不同，核电厂的 主要优点是可以节省大量的煤、石 油等燃料，造价虽高，但发电成本 比火

9、力发电厂要低 30%50%。 4) 风力发电厂利用风能发电， 利用地区的气候优势开发新能源。 风能洁净无污染，占地面积小。但 是风力发电投资较大，地域选择性 强，不能大范围推广。 1.2 水电厂分类水电厂分类 坝式水电站 在河流峡谷处，拦河筑坝，在坝址处集中落差形成水头，这种水能开发方式称为 坝式开发。采用坝式开发的水电站称为坝式水电站。按照大坝和水电站厂房位相对置 的不同又可分为河床式、闸墩式、 坝后式、坝内式、溢流式等。 坝式开发的优点是形成蓄水库， 可以用来调节流量，水电站引用流 量大，水能利用程度比较充分。此 外，坝式开发因有蓄水库，故综合 利用效益高，可以同时解决防洪和 其他兴利部门

10、的水利问题。目前， 世界上装机规模超过 200 万 kw 的 巨型水电站大都是坝式开发。 . . . . 学习好帮手 引水式水电站 在河流坡降较陡的河道上游，通过人工建造的引水道（明渠、隧洞、管道等）引 水到河段下游来集中落差，再经高压管道引水至厂房，这种开发方式称为引水式开发。 引水式又分为有压和无压引水式电站。 与坝式开发相比，引水式开发集中落差形成的水头相对较高，目前最大水头已达 2030m（意大利劳累斯引水式水电 站） ；由于引水流量一般较小，又 无蓄水库调节径流，故水量利用率 及综合利用价值较低，装机规模相 对比较小（最大达几十万 kw） 。 混合式电站 在一个河段上，同时才采用坝

11、式和有压引水管道共同集中落差形 成水头的开发方式称为混合式开发。相应的电站称为混合式电站。 抽水蓄能 抽水蓄能电站是装设具有抽水和发电两种功能的机组，利用电力低谷负荷期间的 剩余电能向上水库抽水储蓄电能，然后在系统高峰负荷期间从上水库放水发电的水电 站。 潮汐水能开发 潮汐水电站是利用大海涨潮和退潮的时所形成的水头进行发电的。 1.3 水轮机的类型水轮机的类型 由于河川水能的具体开发条件不同，出现了各种不同类型的水轮机。根据能量转 换特征不同，近代水轮机可分为两大类： 反击式水轮机反击式水轮机 主要利用水流的压力能转换为机械能的水轮机称反击式水轮机，它的特点是水流 在压力流状态下经过转轮，水流

12、充满整个流道。根据水流流经转轮的方式不同又可分 为以下几类。 1） 轴流式水轮机 . . . . 学习好帮手 水流沿轴向进入转轮，轴向流出转轮的水轮机称为轴流式水轮机，如图（a）所示。 根据转轮轮叶结构不同，轴流式水轮机又可分为定浆式（ZD）和转浆式（ZZ）两种。 定浆式水轮机的轮叶装置角固定不变；转浆式水轮机的轮叶装置角可随水轮机工作状 况的改变自动调整。转浆式水轮机高效率区较宽，能适应出力的变化，但结构复杂。 轴流式水轮机多用于低水头大流量的水电站，适用水头 388m，多用于 50m 以下 水头。 2） 混流式水轮机 水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮的水轮机称为混流式水轮机，又称轴向轴流

13、式水轮机，如图（b）所示。 混流式水轮机适用水头范围 30700m，是应用最多的机型之一。我国目前混流式 机组的水头最高达 302m。 3） 贯流式水轮机 水流由管道进口导尾水管出 口均为轴向流动，转轮与轴流式 机组相同，称为贯流式机组，如 图（d）所示。根据轮叶结构不同， 有贯流定浆式和贯流转浆式两种。 贯流式机组过流能力较好，适用 于水头范围为 130m 的低水头与 微水头开发，多用于河床式与潮 汐式水电站中。 4） 斜流式水轮机 水流斜向流经转轮，叶片轴线与水轮机轴线有一夹角，称为斜流式水轮机，如图 （c）所示。斜流式水轮机转轮叶片装置角可调整，高效率区较宽，其性能界于轴流式 与混流式之

14、间，适用水头范围在 20150m，可作为水泵水轮机（可逆式机组）用于 抽水蓄能电站。 冲击式水轮机冲击式水轮机 通过喷嘴将水流能量全部转换成高速射流的动能，冲击安装在转轮外围轮盘上的 部分勺斗使转轮转动，将水能转换成机械能的水轮机称为冲击式水轮机。转轮在大气 中工作，水流流经叶片（勺斗）时均为自由水面。 . . . . 学习好帮手 按射流是否在转轮平面内分，可有以下三种不同形式。 1） 切击式（水斗式）水轮机 射流在转轮旋转 平面之内，如图（a） 所示。转轮旋转时， 后续勺斗背面会对射 流产生一定阻隔作用。 2） 斜击式水轮机 射流与转轮旋转平面成一斜角 ，射流由勺斗一侧进入，另一侧流出，增加

15、了水 轮机的过流量，如图（b）所示。由于射流避开了水斗背面的阻隔，提高了水能利用效 率，但相应产生了轴向水推力。 3） 双击式水轮机 射流具有一个很宽的长方形截面，与主轴垂直。射流先从转轮外周流向中心，穿过 中心空腔后再从内向外流出，二次对叶片发生作用，故称双击式，如图（c）所示。 1.4 水电站关键设备介绍水电站关键设备介绍 主机：包括水轮机、发电机。水能作用在水轮机的导叶和桨叶上，带动转轮转动， 从而带动发电机旋转产生电能。 主机辅助系统：有一些必要的系统是水轮机组运行所必需的，以保证它安全可靠 地运行，包括水、油、气系统。水系统一般指冷却水系统，它保证水轮机组的各个推 力瓦以及水导瓦的温度不超过规定的安全运行范围；油系统来保证轴瓦之间的润滑； 气系统一般用于刹车装置，使机组尽可能在额定转速下运转，避免在关机过程中长时 间的低速运转。 直流屏和 UPS：电站的后备电源。 励磁装置：调节励磁电流改变磁场，调整机端电压、配合调速器改变发电机的输 出功率。 水机保护和线路保护：水机保护主要监视水轮机组运行中各辅助系统的状况以及 各辅助设备的工作状态，当某环节出现故障时根据实际情况来进行相应的动作；线路 .