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1、武汉电力职业技术学院教案授课时间： 年 月 日 星期 授课序号：1 课 题认知水轮机调速系统教 学 方 式引导文法，实物展示教 具PPT、YWT数字阀式调速器教 学目 标（1）掌握水轮机调速系统的主要组成、结构，了解其发展；（2）理解水轮机调节系统的基本任务；（3）了解水轮机调节系统的基本原理。重 点难 点重点：水轮机调速系统的主要组成、结构难点：水轮机调节系统的基本任务作 业查资料，用PPT描述你喜欢的某个水电站的调速系统。预 习 内 容课 后记 载学生听教师讲授时的表现：学生交流活动中的表现：今后要注意事项：检 查意 见教学内容及过程教学方法教学地点和教具时间1. 水轮发电机的转速是如何维
2、持在额定的？（搭建学生新旧知识的桥梁）2. 调速系统的基本任务水力发电的生产过程如图4- 1 所示，由水轮机将水能转变为机械能，再由发电机将机械能转变为电能，送入电力系统供给用户使用。图4- 1 水力发电过程示意图水轮机调节的基本任务可分为转速调节、有功功率调节和水位调节。并作为电网的一次调频、二次调频和与电网控制有关的附加功能。3、调速系统的基本结构、组成 图4-2为PLC水轮机微机调速器的总体框图，原则上它也适用于一般的水轮机微机调速器。按照一般的划分，水轮机微机调速器可看成由微机调节器和机械(电气)液压系统组成。将电气或数字信号转换成机械液压信号和将机械液压信号转换成电气或数字信号的装置
3、，称为电/机转换装置。电液转换装置、微机(PLC)调节器和机械液压系统一起，作为总体结构的3个组成部分之一。 图4-2 PLC水轮机微机调速器的总体结构（1）前向通道如图4-2所示，前向通道是图中由左至右的控制信息的传递通道，是任何一种结构的调速器必须具备的主通道。 通道y1是电机转换装置的前向输出通道，它输出的主要是机械位移，也可以是液压信号，是机械液压系统的输入控制信号。通道y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也是调速器的输出信号。（2）反馈通道反馈通道是指与前向通道信息传递方向相反的通道，由图4-1可以清楚地看出，可能的反馈通道有2-1，3-1， 2-2，3-2和3-3。
4、其概念也比较清楚，例如，反馈通道3-1是接力器位移Y经过电机转换装置转换为电气量或数字量，再送给微机(PLC)调节器作为反馈信号的通道。（3）综合比较点综合比较点是系统中前向通道和反馈通道信息的汇合点。图4-1绘出了分别位于微机(PLC)调节器、电/机转换装置和机械液压系统中的3个比较点：Al ，A2， A3。在一般情况下，A1是数字量综合比较点，A2是电气量综合比较点，A3是机械量综合比较点。（4） 微机(PLC)调节器a)输出(前向通道u/N)信号 .模拟量(通过数模转换A/D)输出u 0+10V； 420mA； -10V+10V。 数字量输出N 双向脉宽调制(PWM)输出；(100200
5、)kHz定位脉冲。（5） 电/液转换装置将电气或数字信号转换成机械液压信号的装置；将机械液压信号转换成电气或数字信号的装置(接力器位移转换装置)。6. 机械液压系统随动型机械液压系统：执行机构型机械液压系统。4调速系统的基本工作原理在图4-3 中，水轮机和发电机连成一个整体，称为水轮发电机组。我们可以把机组转动部分看成一个绕定轴转动的刚体，根据理论力学可得：Jdw/dt=M 式中J机组转动部分的转动惯量；dw/dt机组角加速度；M作用于机组转动部分的合外力矩。图4-3 水轮发电机组示意作用于机组转动部分的合外力矩包括两部分，一是水流推动水轮机的主动力矩，用Mt 表示；二是发电机阻力矩，用Ms
6、表示，故上式可用下式表示Jdw/dt=Mt-Ms发电机阻力矩随着用电负荷的变化而变化。当动力矩和阻力矩失去平衡时，机组转速就会随之而变化。根据上式，转速的变化有三种情况：（1）当Mt Ms时，dw/dt0 ，说明电网负荷减少，机组转速上升，电网频率升高，这时需要减少水轮机动力矩，使动力矩与阻力矩相等，电网的频率恢复到正常范围；（2） Mt =Ms时，机组转速保持不变；（3） 当Mt Ms时，dw/dt0，电网负荷增加，机组转速下降，电网频率下降，这时需要增加水轮机动力矩，使电网频率恢复到正常范围。调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差，调整水轮机导叶或喷针开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩
7、及时恢复平衡，从而使转速和频率保持在规定的范围内。5. 布置任务：请你用PPT描述一个水电厂的水轮机调速器的作用、功能、结构、调节方式。引导文如下：（1）用于本学习任务的所有资料都放在你面前了吗？如果不是，缺少哪些？（2）你是否了解水轮机调速器的形式、任务？如果没有，你可以到网上查询相关资料。（3）目前水电站有哪些类型的调速器？查找黄龙滩水电厂的资料，说明该调速系统的特点，有什么优缺点。（4）通过咨询，你应能描述发电机的转速取决于哪些因素，调速器是如何将频率稳定在50HZ的。（5）调查本实训中心的三联水电的PLC型YWT数字阀式调速器有那些元件构成？ （6）试着描述一个水电站的调速的框图及各部件的作用。6汇报展示与点评问题引导法讲解引导文法水电站综合实训中心、PPT学生课余完成2学时课余分组完成1学时
