【正文】 系統(tǒng)的主要設(shè)備：排水閥和排水泵。 6．水力參數(shù)測(cè)量的目的是為 了保證水電站的安全運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；考查已投入運(yùn)行機(jī)組的實(shí)際性能，為科研、設(shè)計(jì)提供和積累資料。 水力監(jiān)測(cè)的內(nèi)容：攔污柵前后的壓力差，電站上下游水位，水輪機(jī)裝置水頭，工作水頭，引用流量，水輪機(jī)引，排水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、輔助設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)等。 第十章 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù) 1．隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力。 24 2．保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。 3．啟動(dòng)、停機(jī)、增減負(fù)荷，對(duì)并入電網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行成組調(diào)節(jié) (負(fù)荷分配 )。 隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷變化，水輪機(jī)相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度 (或針閥行程 )，使機(jī)組 轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定轉(zhuǎn)速的過(guò)程，稱為水輪機(jī)調(diào)節(jié)。 二、水輪機(jī)調(diào)節(jié)原理 (一 ) 原理 ：水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式為： dtdJMM gt ??? (1) 當(dāng)tM=gM時(shí)，dtd?=0， 0nnC ??? (2) N↓→gM↓→tM〉gM→dtd?〉 0→ n↑ (3) N↑→gM↑→tM〈gM→dtd?〈 0→ n↓ 所以當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)tM，使tM=gM，0nn?， 又： ?????? /HQMQHMtt ??? 要使 C?? ，一般不能改變 H和效率η (做不到或不經(jīng)濟(jì) )，而是通過(guò)改變 Q而達(dá)到改變主動(dòng)力矩 Mt的目的。 調(diào)節(jié)流量的途徑： 反擊式水輪機(jī)： 通過(guò)改變導(dǎo)葉開度 a0 軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)：改變導(dǎo)葉開度 a0，同時(shí)改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角 沖擊式水輪機(jī)： 通過(guò)改變噴嘴開度 調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)： 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 水輪機(jī)調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機(jī)調(diào)速器。 三 、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 調(diào)速器的作用：以轉(zhuǎn)速信號(hào)為依據(jù)，迅速自動(dòng)地調(diào)節(jié) 導(dǎo)葉開度，以達(dá)到改變出力恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。 調(diào)速器由自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、油壓裝備、保護(hù)裝備和監(jiān)視儀表組成。其中，自動(dòng)調(diào)整主要由測(cè)量元件、放大元件、校正元件等組成，調(diào)速器與機(jī)組構(gòu)成水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 當(dāng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏差時(shí)，能自動(dòng)改變導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開度，使機(jī)組輸出的有功功率滿足電網(wǎng)負(fù)荷的需要，維持頻率穩(wěn)定。轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)和開度限制機(jī)構(gòu)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)起著控制作用。 測(cè)量元件是個(gè)比例環(huán)節(jié)，能將輸入頻率信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械位移或電氣信號(hào)，以便推動(dòng)下一級(jí)放大機(jī)構(gòu)；放大元件是個(gè)積分環(huán)節(jié)，如無(wú)負(fù)反饋信號(hào)的作用，放大元件的動(dòng)作將不會(huì)停止 ；硬反饋元件是按比例將輸入值變?yōu)檩敵鲋担尤氲骄C合元件后，起著調(diào)差作用；軟反饋元件是個(gè)實(shí)際微分環(huán)節(jié)，一調(diào)整器中作校正元件，形成調(diào)節(jié)規(guī)律，電調(diào)中的 PID 環(huán)節(jié)通過(guò)集成電路，將比例積分、 25 微分調(diào)節(jié)規(guī)律用硬件完成送入信號(hào)綜合放大回路；微機(jī)調(diào)節(jié)器是通過(guò)采樣的離散處理，利用三次采樣的偏差值由 PID控制算式取得輸出值作用于功率放大機(jī)構(gòu)。 四、調(diào)速器的類型 1．按調(diào)速器元件結(jié)構(gòu)分為：機(jī)械液壓 (機(jī)調(diào) )和電氣液壓 (電調(diào) ) 2．按調(diào)節(jié)規(guī)律可分為： PI 和 PID調(diào)速器 3．按執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)目分：?jiǎn)握{(diào)節(jié)和雙調(diào)節(jié)調(diào)速器 單調(diào)節(jié)：只有一個(gè)導(dǎo)葉起 閉機(jī)構(gòu)，如混流和軸流定漿機(jī)組 雙調(diào)節(jié)：有兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) (導(dǎo)葉開度，葉片轉(zhuǎn)置角 )， ZZ、 CJ（針閥、折流板轉(zhuǎn)動(dòng)） 4．按反饋的位置分為：輔助接力器型、中間接力器型、電子調(diào)節(jié)器 5．按調(diào)速器工作容量大小可分為： 大型：活塞直徑 80mm以上 中型： 操作功 10000~30000N. m 小型：操作功小于 10000 N. m，特小：小于 五、調(diào)節(jié)保證計(jì)算 (一 ) 基本概念 1．調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)： 根據(jù)水電站水輪機(jī)組和引水系統(tǒng)條件，針對(duì)甩荷過(guò)渡過(guò)程所進(jìn)行的機(jī)組轉(zhuǎn)速和引水系統(tǒng)壓力上升的計(jì)算叫調(diào)節(jié)保證計(jì)算。 調(diào) 節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)及目的為： (1) 計(jì)算有壓引水系統(tǒng)的最大和最小內(nèi)水壓力。最大內(nèi)水壓力作為設(shè)計(jì)或校核壓力管道、蝸殼和水輪機(jī)強(qiáng)度的依據(jù)；最小內(nèi)水壓力作為壓力管道線路布置，防止壓力管道中產(chǎn)生負(fù)壓和校核尾水管內(nèi)真空度的依據(jù)； (2) 計(jì)算丟棄負(fù)荷和增加負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速變化率，并檢驗(yàn)其是否在允許的范圍內(nèi)。 (3) 選擇調(diào)速器合理的調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，保證壓力和轉(zhuǎn)速變化不超過(guò)規(guī)定的允許值。 (4) 研究減小水錘壓強(qiáng)及機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的措施 2．計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)： 所謂調(diào)節(jié)保證計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，是指水錘壓力和轉(zhuǎn)速變化在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理的允許值。 速 率上升值 ： β max＝ (nmaxn0)/n0 當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)總?cè)萘康谋戎剌^大，且擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)時(shí)，宜小于 50％； 當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)總?cè)萘?20%以下或擔(dān)負(fù)基荷時(shí)， β max 可允許為 55％ ~60%； 對(duì)斗葉式水輪機(jī)，宜小于 30％。 水壓上升值 : ξ max＝ (HmaxH0)/H0 當(dāng) H0＞ 100m 時(shí)， ξ max＝ ~ 當(dāng) H0=40~100m 時(shí)， ξ max＝ ~ 當(dāng) H0＜ 40m 時(shí)， ξ max＝ ~ 26 尾水管真空值 : 尾水管進(jìn)口的允 許最大真空度為 8m 水柱高 3． 計(jì)算工況選擇 : 4．直接水錘和間接水錘： 水錘波在管道中傳播一個(gè)來(lái)回的時(shí)間為 2L/a，稱為“相”。當(dāng)水輪機(jī)開度的調(diào)節(jié)時(shí)間 TS ≤ 2L/a時(shí)，由水庫(kù)處異號(hào)反射回來(lái)的水錘波尚未到達(dá)閥門之前，閥門開度變化已經(jīng)終止，水管末端的水錘壓力只受開度變化直接引起的水錘波的影響，這種水錘稱為直接水錘。 )( 00 VVgaHHH ?????? 在水電站中絕對(duì)避免發(fā)生直接水錘 若水輪機(jī)開度的調(diào)節(jié)時(shí)間 TS ＞ 2L/a 時(shí)，當(dāng)閥門關(guān)閉過(guò)程結(jié)束前，水庫(kù)異號(hào) 反射回來(lái)的降壓波已經(jīng)到達(dá)閥門處，因此水管末端的水錘壓力是由向上游傳播的水錘波和反射回來(lái)的水錘波疊加的結(jié)果，這種水錘稱為間接水錘。 (二 ) 開度依直線變化的水錘簡(jiǎn)化計(jì)算 當(dāng)閥門開度依直線規(guī)律變化時(shí)，根據(jù)最大壓強(qiáng)出現(xiàn)的時(shí)間可歸納為兩種類型： 第一類：當(dāng)0?wh1 時(shí)，最大水錘壓力出現(xiàn)在第一相末， 稱第一相水錘。 )1(2 111 ???? ?? ?wh 或 ???? ?01 12wh?? 第二類：當(dāng)0?wh 時(shí) , 最大水錘壓力出現(xiàn)在第一相以后的某一相，其特點(diǎn)是最大水錘壓力接近極限值 m? ，即 m? 1? ， 稱為極限水錘。 ? ?42 2 ??? ???? m 或 ??? ?22?m (三 ) 機(jī)組轉(zhuǎn)速變化計(jì)算 rrn nn ?? max? 機(jī)組轉(zhuǎn)速計(jì)算公式有三種：列寧格勒金屬工廠推薦公式、美 國(guó)史密斯工廠推薦公式、哈爾濱大學(xué)電機(jī)研究所推薦公式。 (四 )調(diào)保計(jì)算步驟 1．準(zhǔn)備基本數(shù)據(jù)； 2． 求出計(jì)算工況下 ∑ LV ； 3． 給定導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間 TS計(jì)算 ? 、 ? ； 4． 進(jìn)行較核、調(diào) 整。 27 (五 ) 改善甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程的措施 1．設(shè)置阻水器 2．增加機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 3．設(shè)置調(diào)壓井或調(diào)壓閥 4．改變導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律