《四川大学热动《水轮机调节》期末复习思考题(整理)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川大学热动《水轮机调节》期末复习思考题(整理)（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1复习思考题:1、水轮机调节的基本任务是什么？与其它调节系统相比，水轮机调节有哪些特点？基本任务：根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组转速(频率)在规定的范围内。这就是水轮机调节的基本任务。水轮机调节的特点：(1)水轮发电机组是把水能变成电能的机械，而水能要受自然条件的限制，单位水体 小所带有的能量较小，与其他原动机相比，要发出相同的电功率就需要通过较大的流量，因 而水轮机及其导水机构也相应较大。(2)水电站受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。(3)有些水轮机具有双重调节机构。(4)随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调速器具有越来越多的自动操作和自动
2、控制功能。总之，水轮机调节系统相对来说不易稳定，结构复杂，要求具有较强的功能。2、什么是调速系统的转速死区？其对调节性能有何影响？转速死区：在调速系统的转速上升和下降静态特性曲线中，相同开度下的转速之差与额定转度之比。对调节性能的影响：转速死区使调节系统频率调节质量降低，使机组负荷分配误差增大，对调节系统稳定性也不利。3、什么是人工失灵区？为什么要设置人工失灵区？如图，在水轮机调节系统的静特性线 AB，在此基础上，以适当的方法使其在给定功率 P0附近静特性有很陡的斜率，如图中的 23 段，则可以实现当系统频差在该段范围内该机组基本上不参加调节，从而起着固定负荷的作用，即人为地造成失灵区。设置人
3、工失灵区有利于机组稳定地承担基本负荷，也有利于电力系统的运行。4、什么是计算机总线？总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、%1021rni2地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。5、什么是调节保证计算？在设计阶段就计算出甩负荷过渡过程中的最大转速上升值及最大压力上升值，以判断甩负荷过程中的压力和转速是否超过允许值，工程上把这种计算称为调节保证计算。6、什么是直接水击、间接水击？什么是水击相长？直接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间 TsTr，则在水库传来的反射波还没到达时
4、，阀门（导叶）已经关闭（开启） 。因此，在阀门（导叶）关闭（开启）时刻，只受到直接波的影响，这一现象，称为直接水击。间接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间 TsTr，则阀门（导叶）关闭（开启）前，反射波已经达到。因此，阀门处的压力取决于直接波和反射波，这一现象称为间接水击。水击相长：由 A 端产生的水击波到达 B 端反射回 A 端所经历的时间称为水击的相长。 aLT2r7、试写出 Tw、T a、T r的公式，并分析各自的物理含义和在调节系统所起的作用。,水流惯性时间常数：是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性0wAgHQ的特征时间常数，反应了水击的严重程度。，机组惯性时间常数：反应转子加速
5、快慢的时间常数，发电机组惯rPnGDT3582a性时间常数越小，说明转子越易加速，超速可能性越大。,水击相长，由 A 端产生的水击波到达 B 端反射回 A 端所经历的时间。Lr8、微机调速器中连接电气部分和机械液压部分的关键元件是什么？它的作用是什么？电液转换器作用:将调节器部分输出的综合电气信号，转换成具有一定操作能力和位移量的机械位移信号，或转换成为具有一定压力的流量信号。9、中小型和大型调速器选型的原则和方法分别是什么？中小型：主要根据水轮机有关参数确定所需调节功来选择相应容量的调速器。（1） 、中小型反击式水轮机调节功计算。1max250DHQA）（2） 、冲击式水轮机调节功计算)6d
6、(8.9a300Z大型：由于大型调速器不带有固定的接力器和油压装置等部件，因此要分别选择接力器、调速器和油压装置。1） 、根据水轮机型式确定是单调或是双调节2） 、计算接力器直径：额定油压为 2.5MPa 时，接力器直径 1 )(max10HDbdc3额定油压为 4.0MPa 时，接力器直径 2 )(0.4521 mdc接力器最大行程： )()8.41(max0maxS双缸总容积：2dVc对于转轮接力器：直径： )(5.)4.03(1pDz最大行程： 72.61maxmS容积：24zzdV3） 、计算主配压阀直径： )(4TVs10、绘图说明变化的负荷如何在并网机组之间进行自动分配。设系统中有
7、 N 台并列运行的机组。系统的转速为 n0,各台机组担任的负荷分别为：P1、P 2、P 3。如果外界负荷增加了 ，此时各机组转速将降低，设新平衡P的转速为 n0,此时各台机组的负荷增加为 P1、P 2、P 3，同理当外界负荷减少时，各台机组的负荷将减少。由相似三角型关系： rpreBCAnbca11minax10则： ，同理：10Pnerp nrrpPPeL20于是： rnpiriprprr ee0121 LirnpiiP1即：当机组台数、容量及调差率一定时，各台机组承担的负荷与其额定出力成正比，与调差率成反比。411、指出以下调速器型号的具体含义: DST-250C-4.0、WST-80-4
8、.0。DST-250C-4.0：大型电气液压型双调节调速器，主配压阀直径 250mm,第三次改型后产品，额定油压为 4.0MPaWST-80-4.0:大型微机液压型双调节调速器，主配压阀直径 80mm，额定油压为4.0MPa12、试推导出混流式水轮机的动态方程，并说明六个传递系数的含义。混流式水轮机的稳态特性，它可以表示为上式函数均为非线性函数。在研究小波动问题时，可以采用近似的线性模型，为此需在稳态工况点将上述两式展开为台劳级数，并略去含有二阶以上导数的各项，有对上列两式取相对值：rtrtrtrt HMnaMmxrrrr QnaQmx令： maxaYyHhqMrrrrtt 5，rrthrrt
9、xrty HMeneaMem rrqhrrqxrqy HQeneaQem其中：e y为水轮机力矩对导叶开度传递系数；e x为水轮机力矩对转速传递系数；eh为水轮机力矩对水头传递系数；e qy为水轮机流量对导叶开度传递系数；e qx为水轮机流量对转速传递系数；e qh为水轮机流量对水头传递系数。13、试推导辅助接力器型调速器、中间接力器型调速器的传递函数，并分析当阶跃信号加入时的瞬态响应。1) 辅助接力器型调速器方框图基值选取：一般说，频率基值选用额定频率 fr，电压基值选用测频回路在频率变化 100时的输出电压 Ub(不考虑限幅)，接力器位移基值选用最大位移Ymax，配压阀位移基值采用相当于频
10、率变化 l00%的配压阀位移值 Sb。(1)测频回路取相对值和拉普拉斯变换后(2)综合放大回路取相对值和拉普拉斯变换后(3)电液转换器取相对值和拉普拉斯变换后6其中：(4)调节杠杆取相对值和拉普拉斯变换后(5)引导阀和辅助接力器取相对值和拉普拉斯变换后(6)主配压阀和主接力器其中：(7)局部反馈取相对值和拉普拉斯变换后其中：(8)硬反馈取相对值和拉普拉斯变换后其中：(9)软反馈取相对值和拉普拉斯变换后其中：根据上述各环节的传递函数，可画出如图 65 示的方框图。7整理后：通常辅助接力器时间常数 Tyl 较 Ty 和 Td 小得多，大约为 0.10.011 s，若令Ty1=0，则上式可简化为 p
11、dptydydr bsTbsTG)(1)(22) 中间接力器型调速器方框图（相对值）中间接力器型调速器实际可分为调节器和随动系统两部分（1）调节器部分：中间接力器行程基值应采用中间接力器的最大行程 Ylmax，而引导阀行程基值应选用相应转速变化 100%的引导阀位移量 S1b，其中：， 011maxKUSYFTdby pdptyydr bsTbsG)(1)(21（2）机械液压随动系统：主配压阀位移基值 Sb 应取为 Y1maxK1，K1 为中间8接力器行程至主配压阀行程的传递系数。主接力器行程基值取为 Ymax，但根据随动系统概念，应有 Y1max=YmaxK2，K2 为反馈传递系数。因此：
12、，其中：反馈：因此随动系统传递函数：中间接力器型调速器传递函数为：，)1()(1)()( 12121 sTbbTssGs ypdptydyrrr通常中间接力器的行程较辅助接力器大得多，其时间常数亦略大，但总还是较Ty 和 Td 为小，若令 Ty1=0，则有： pdptydyptr bsbsTbs)()()2阶跃响应：如前所述，辅助接力器型调速器传递函数为：通常 TyTd，且 bp 0，则上式可写为：sTbsGdtt1)(r可得到： dttTby1)(其图形见图 611。由图可见，在阶跃信号加入后，输出 y 即有一跳变，其幅值为 1/bt，随后随 时间直线变化。1/bt 的大小表征了调速器的速动
13、性。实际上由于接力器有一定的时间常数，因此接力器位移不可能产生跳变，上式只是近似地表达辅助接力器型调速器的调节规律。具有前向微分校正的辅助接力器型调速器的传递函数 sbTbTsGtndtdtnr 1)(914、试按刚体理论推导等截面的均质管道的水击压力上升公式。根据动量定理，在末端 A 处所产生的压力变化： vmPt式中：m 为水管内全部水体的质量， ， 为水的重度。gSLm于是 ，又 ,则vtgSLPHSPt用相对量表示： tQSgLttg0000)(令： 0QqH， 0gSLTgLTww或则： dtdtw或15、试按甩负荷后，导叶从开始动作到最大转速时刻之间的水轮机出力随时间呈直线减至零时
14、的转速上升公式和水轮机力矩随时间呈直线规律减小至零时的转速上升公式。机组运动方程为 MdtJgt(1)假定甩负荷后，导叶开始动作到最大转速时刻之间的水轮机力矩随时间呈直线减至零。将其代入上式积分： tJ)(100max0nTcdtJd JMTJTMtcncn 000axa 2其中： gGDP4300， 100max0axn则： acT2其中： 0358PGD但实际上力矩随时间变化过程线并不是直线，这里有水击的影响及水轮机特性的影响等，所以引进一修正系数： ancTf2（2)假定甩负荷后，自导叶开始动作至最大转速之间，水轮机出力随时间呈直线关系减至零。因为 ，则：MPdtJP两边同时积分： )(100max0 TCnJTcn20max1)(2020P其中： 02235843PnGDTgJna，10maxacnTmxa0max0a0则： 12acnT但实际上出力随时间变化过程线不是直线，这是由于水击及水轮机特性等的影响，所以在上式中乘一个修正系数 f，则:12acnTf
