水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概述與工作原理

第四章水輪機(jī)調(diào)節(jié)第一節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)第二節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念第三節(jié)水輪機(jī)調(diào)速器的工作原理第四節(jié)水輪機(jī)調(diào)速器的類型第五節(jié)油壓裝置第一節(jié)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)

水輪發(fā)電機(jī)組將水能轉(zhuǎn)換為電能，輸送給電力系統(tǒng)，供用戶使用。電力系統(tǒng)向用戶提供的電能應(yīng)滿足一定的質(zhì)量要求，頻率和電壓的變化不能太大，應(yīng)保持在額定值附近的某一范圍內(nèi)，否則將影響各用電部門的工作質(zhì)量。例如，電能頻率的變化將引起用電設(shè)備電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而影響電鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性、車床加工零件的精度、布匹纖維的均勻性等。我國(guó)規(guī)定的電力系統(tǒng)頻率為50Hz，其偏差，大系統(tǒng)不得超過±O.2Hz，小系統(tǒng)不得超過±0.5Hz。

電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的，包括一天之內(nèi)的周期性變化和以分秒計(jì)的短周期的非規(guī)律性變化。因此，根據(jù)系統(tǒng)的要求和水輪發(fā)電機(jī)組出力變化靈活的特點(diǎn)，水輪發(fā)電機(jī)組的出力需進(jìn)行調(diào)節(jié)，其任務(wù)為：

電力系統(tǒng)的負(fù)荷圖

(1)根據(jù)負(fù)荷圖的安排，隨著負(fù)荷的變化迅速改變機(jī)組的出力，以滿足系統(tǒng)的要求。

(2)擔(dān)負(fù)系統(tǒng)短周期的不可預(yù)見的負(fù)荷波動(dòng)，調(diào)整系統(tǒng)頻率。對(duì)于磁極對(duì)數(shù)已經(jīng)固定的水輪發(fā)電機(jī)，其輸出電能的頻率決定于機(jī)組的轉(zhuǎn)速，因此，欲保持機(jī)組供電頻率不變，則必須維持機(jī)組轉(zhuǎn)速不變。水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化一般要求不得超過±0.1％～±0.4％。故水輪機(jī)調(diào)節(jié)的本任務(wù)可歸納為：根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的出力并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍內(nèi)。除以上的基本任務(wù)外，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)尚有機(jī)組的起動(dòng)、并網(wǎng)和停機(jī)等。調(diào)速系統(tǒng)控制水電機(jī)組出力、事故緊急停機(jī)。機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化可用以下基本動(dòng)力方程表示

(4-1)

式中，J—機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性矩；

ω—機(jī)組的旋轉(zhuǎn)角速度，ω=2πn/60，弧度／s，

n為機(jī)組轉(zhuǎn)速，r／min；

Mt—水輪機(jī)的主動(dòng)力矩；

Mg—發(fā)電機(jī)的阻力矩；

t—時(shí)間。水輪機(jī)的動(dòng)力矩可用下式表示

(4—2)

式中,γ——水的容重；

Q——水輪機(jī)的流量；

H——水輪機(jī)的工作水頭；

η——水輪機(jī)的效率。在γ、Q、H、η中，只有Q是易于改變的，因此，通常把Q作為水輪機(jī)的被調(diào)節(jié)參數(shù)，所以當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又：

要使，一般不能改變H和效率η，而是通過改變Q而達(dá)到改變主動(dòng)力矩Mt的目的。通過改變Q來改變水輪機(jī)的動(dòng)力矩Mt。比較式(4—2)和式(4—1)，可能出現(xiàn)以下三種情況：

(１)Mt=Mg

，水輪機(jī)的動(dòng)力矩等于發(fā)電機(jī)的阻力矩，dω/dt=0，ω為一常數(shù)，機(jī)組以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

(2)Mt＞Mg，水輪機(jī)的動(dòng)力矩大于發(fā)電機(jī)的阻力矩，當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷減小時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況，此時(shí)dω/dt＞0，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，在這種情況下，應(yīng)對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減小流量，從而減小Mt，以達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

(3)Mt＜

Mg，水輪機(jī)的動(dòng)力矩小于發(fā)電機(jī)的阻力矩，當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷增加時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況，此時(shí)dω/dt＜0，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降，在這種情況下，應(yīng)增大水輪機(jī)的流量Q以達(dá)到Mt=Mg的新的平衡狀態(tài)。

反擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)為導(dǎo)葉(轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)尚有轉(zhuǎn)輪葉片)；沖擊式水輪機(jī)調(diào)節(jié)流量的機(jī)構(gòu)為帶針閥的噴嘴。導(dǎo)葉和噴嘴的針閥由接力器操作，根據(jù)水輪機(jī)所需流量的大小，改變導(dǎo)葉或噴嘴的開度。接力器的動(dòng)作則由調(diào)速器操縱，根據(jù)調(diào)速器的指令行事。水輪機(jī)及其導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、接力器和調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。與其他原動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，水輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)水輪機(jī)的的工作流流量較大大，水輪輪機(jī)及其其導(dǎo)水機(jī)機(jī)構(gòu)的尺尺寸也較較大，需需要較大大的力才才能推動(dòng)動(dòng)導(dǎo)水機(jī)機(jī)構(gòu)，因因此，調(diào)調(diào)速器需需要有放放大元件件和強(qiáng)大大的執(zhí)行行元件(即前述的的接力器器)。(2)水輪發(fā)電電機(jī)組以以水為發(fā)發(fā)電介質(zhì)質(zhì)，與蒸蒸汽等相相比，水水有較大大的密度度，同時(shí)時(shí)，水電電站的輸輸水道一一般較長(zhǎng)長(zhǎng)，其中中的水體體有較大大的質(zhì)量量，水輪輪機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)過程中中的流量量變化將將引起很很大的壓壓力變化化(即水錘)，從而給給水輪機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)帶帶來很大大困難。。(3)對(duì)于軸流流轉(zhuǎn)槳式式水輪機(jī)機(jī)的導(dǎo)葉葉和轉(zhuǎn)輪輪葉片、、水斗式式水輪機(jī)機(jī)的噴嘴嘴和折流流板、帶帶減壓閥閥的混流流式水輪輪機(jī)等，，需增加加一套協(xié)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)構(gòu)，對(duì)兩兩個(gè)對(duì)象象進(jìn)行調(diào)調(diào)節(jié)，使使調(diào)節(jié)更更為困難難?？傊?，水水輪機(jī)的的調(diào)節(jié)比比其他原原動(dòng)機(jī)(如汽輪機(jī)機(jī)等)的調(diào)節(jié)要要復(fù)雜和和困難。。第二節(jié)水水輪輪機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)的基本本概念水輪機(jī)調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的組成成元件及及各元件件的相互互關(guān)系可可用圖4—1的方塊圖圖表示。。圖中的方方塊表示示水輪機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)的元元件，箭箭頭表示示元件間間信號(hào)的的傳遞關(guān)關(guān)系：箭箭頭朝向向方塊表表示信號(hào)號(hào)的輸入入，箭頭頭離開方方塊表示示信號(hào)的的輸出，，前一個(gè)個(gè)元件的的輸出是是后一個(gè)個(gè)元件的的輸入。。從圖中中可以看看出，由由導(dǎo)水機(jī)機(jī)構(gòu)輸人人的水能能經(jīng)機(jī)組組轉(zhuǎn)換成成電能輸輸送給系系統(tǒng)。電電能的頻頻率f(亦即機(jī)組組的轉(zhuǎn)速速n)信號(hào)輸入入調(diào)速器器的測(cè)量量元件，，測(cè)量元元件將頻頻率f信號(hào)轉(zhuǎn)化化成位移移(或電壓)信號(hào)輸送送給加法法器(圖中的⊕)并與給定定的f值作比較較，判定定頻率是是否有偏偏差和偏偏差的方方向，根根據(jù)偏差差的情況況通過放放大器向向執(zhí)行元元件發(fā)出出指令，，執(zhí)行元元件根據(jù)據(jù)指令改改變導(dǎo)水水機(jī)構(gòu)的的開度，，反饋元元件則將將導(dǎo)葉開開度的變變化情況況反回給給加法器器，以檢檢查開度度變化是是否符合合要求，，如變化化過頭，，則發(fā)出出指令進(jìn)進(jìn)行修正正。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)方框圖導(dǎo)水機(jī)構(gòu)機(jī)組組執(zhí)行元件放大元件反饋元件測(cè)量元件水能QH電能UIf給定ff在方塊圖4—1中，測(cè)量、加加法、放大、、執(zhí)行和反饋饋元件總稱為為自動(dòng)調(diào)速器器。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)構(gòu)包括機(jī)組在在內(nèi)，統(tǒng)稱為為調(diào)節(jié)對(duì)象。。調(diào)速器和調(diào)節(jié)節(jié)對(duì)象構(gòu)成水水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)以頻率f(亦即機(jī)組轉(zhuǎn)速速)為被調(diào)節(jié)參數(shù)數(shù)，根據(jù)實(shí)測(cè)測(cè)f與給定值間的的偏差調(diào)節(jié)導(dǎo)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的開開度，從而改改變機(jī)組的出出力和轉(zhuǎn)速(頻率)，但要使改變變后的頻率符符合給定值需需要一個(gè)調(diào)節(jié)節(jié)過程，這個(gè)個(gè)過程又稱為為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的過渡過程，，在這個(gè)過程程中，頻率、、開度等參數(shù)數(shù)隨時(shí)間不斷斷變化。各參參數(shù)隨時(shí)間的的變化情況，，及在經(jīng)過一一段時(shí)間以后后是否能達(dá)到到新的平衡狀狀態(tài)(即穩(wěn)定工況)，與調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的特性有關(guān)關(guān)，這種特性性稱調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的動(dòng)特性。若在經(jīng)過一一段時(shí)間之后后系統(tǒng)能夠達(dá)達(dá)到新的平衡衡狀態(tài)，那么么新平衡狀態(tài)態(tài)與原平衡狀狀態(tài)的關(guān)系，，即各參數(shù)是是否能回復(fù)到到初始狀態(tài)，，亦與調(diào)節(jié)系系統(tǒng)的特性有有關(guān)，這種特特性稱調(diào)節(jié)系系統(tǒng)的靜特性。下面將分別別研究水輪機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的這兩種特性性。一、水輪機(jī)調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)動(dòng)特性水輪機(jī)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)的動(dòng)特性性可用被調(diào)節(jié)節(jié)參數(shù)(例如轉(zhuǎn)速n)與時(shí)間的關(guān)系系曲線來表達(dá)達(dá)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的動(dòng)特性不不同，曲線的的形式也不同同，但可歸納納成5種基本類型，，如圖4—2所示。圖4—2(a)中的機(jī)組轉(zhuǎn)速速在t=t0時(shí)偏離額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0后，在t1時(shí)達(dá)最大值nmax，然后逐步回回復(fù)到額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0，進(jìn)入一個(gè)新新的平衡狀態(tài)態(tài)，其過渡過過程是一個(gè)非非周期的衰減減過程，無過過調(diào)節(jié)現(xiàn)象(無n＜n0情況出現(xiàn))。圖4—2(b)是一個(gè)周期性性衰減振蕩，，轉(zhuǎn)速n在偏離額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0后，經(jīng)過一個(gè)個(gè)振蕩過程進(jìn)進(jìn)入新的穩(wěn)定定狀態(tài)。圖4—2(c)是一個(gè)周期性性非衰減振蕩蕩，轉(zhuǎn)速n在偏離額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0后進(jìn)入一個(gè)持持續(xù)振蕩狀態(tài)態(tài)，不能達(dá)到到一個(gè)新的穩(wěn)穩(wěn)定工況。圖4—2(d)是一個(gè)周期性性發(fā)散振蕩，，轉(zhuǎn)速n的振蕩幅值隨隨時(shí)間而增大大，達(dá)不到一一個(gè)新的穩(wěn)定定工況。圖4—2(e)是一個(gè)非周期期性發(fā)散過程程，轉(zhuǎn)速n一旦偏離定額額值n0，其與n0的偏差將隨時(shí)時(shí)間而增大，，不可能達(dá)到到一個(gè)新的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)。圖4—2(a)和(b)的過渡過程是是穩(wěn)定的，其其他三種過渡渡過程是不穩(wěn)穩(wěn)定的。過渡渡過程能否穩(wěn)穩(wěn)定，決定于于調(diào)節(jié)系統(tǒng)本本身的性質(zhì)。。穩(wěn)定性是對(duì)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的基本要求，，不穩(wěn)定的調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不不能采用的。。調(diào)節(jié)系統(tǒng)除應(yīng)應(yīng)滿足穩(wěn)定性性的要求外，，其過渡過程程曲線還應(yīng)該該有比較好的的形狀，即具具有良好的品品質(zhì)。對(duì)過渡渡過程品質(zhì)的的要求概括起起來有以下幾幾個(gè)方面：(1)調(diào)節(jié)時(shí)間Tp要短(十幾秒~幾十秒，越小小越好)，即從被調(diào)節(jié)節(jié)參數(shù)偏離初初始平衡狀態(tài)態(tài)達(dá)到新的平平衡狀態(tài)的時(shí)時(shí)間要短。從從理論上講，，過渡過程振振蕩的完全消消失要很長(zhǎng)的的時(shí)間，但對(duì)對(duì)于實(shí)際工程程，當(dāng)轉(zhuǎn)速ｎｎ與額定轉(zhuǎn)速速n0的偏離值小于于(0.2％～O.4％)n0,即可認(rèn)為進(jìn)入入新的平衡狀狀態(tài)。(2)超調(diào)量σp要小，即被調(diào)調(diào)節(jié)參數(shù)振蕩蕩的相對(duì)幅值值要小。無差調(diào)節(jié):以第一負(fù)波值值占最大轉(zhuǎn)速速偏差值的百百分?jǐn)?shù)表示:有差調(diào)節(jié):以最大轉(zhuǎn)速偏偏差值占轉(zhuǎn)速速給定值的變變化幅值的百百分?jǐn)?shù)表示:(3)在第(1)點(diǎn)所述的調(diào)調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)內(nèi)振蕩次數(shù)數(shù)X要少(1~2周波)。二、調(diào)節(jié)系系統(tǒng)的靜特特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的靜特性指指穩(wěn)定工況況(平衡狀態(tài))時(shí)各參數(shù)之之間的關(guān)系系，通常用用機(jī)組轉(zhuǎn)速速n與出力N的關(guān)系表示示。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的靜特性有有以下兩種種：(1)無差特性，如圖4—3(a)所示，機(jī)組組轉(zhuǎn)速與出出力無關(guān)，，在任何出出力情況下下，調(diào)節(jié)系系統(tǒng)均能保保持機(jī)組轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n0。(2)有差特性機(jī)組出力小小時(shí)保持較較高的轉(zhuǎn)速速，出力大大式保持較較低的轉(zhuǎn)速速，即調(diào)節(jié)節(jié)前后兩個(gè)個(gè)穩(wěn)定工況況間的轉(zhuǎn)速速有一微小小偏差。偏偏差的大小小通常以相相對(duì)值δ表示，稱為為調(diào)差率(亦稱殘留不不均衡度)，即式中nmax—機(jī)組出力為為零時(shí)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；nmin—機(jī)組出力為為額定值時(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速；；n0—機(jī)組的額定定轉(zhuǎn)速。圖4—3調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性(a)無差特性(b)有差特性圖4—4具有無差特性機(jī)組的并列運(yùn)行

在工程實(shí)踐踐中δ一般為O～O.08。電力系統(tǒng)是是由許多機(jī)機(jī)組組成的的，若各機(jī)機(jī)組都是無無差調(diào)節(jié)特特性，則負(fù)負(fù)荷在各機(jī)機(jī)組間的分分配是不明明確的。圖圖4—4為兩個(gè)具有有無差特性性機(jī)組的并并列運(yùn)行情情況。兩臺(tái)臺(tái)機(jī)組所分分擔(dān)的負(fù)荷荷N1和N2是不固定的的，可以N1大些N2小些，也可可相反，有有無窮多的的組合情況況，不管負(fù)負(fù)荷在兩臺(tái)臺(tái)機(jī)組之間間如何分配配，都能保保持轉(zhuǎn)速不不變，而且且負(fù)荷會(huì)在在兩臺(tái)機(jī)組組之間擺動(dòng)動(dòng)，因此，，除擔(dān)負(fù)調(diào)調(diào)頻任務(wù)的的機(jī)組外，，一般機(jī)組組不能采用用無差特性性。圖4—5為兩個(gè)具有有有差調(diào)節(jié)節(jié)特性的機(jī)機(jī)組。若系系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速速(頻率)為n0，則兩臺(tái)機(jī)機(jī)組所分擔(dān)擔(dān)的負(fù)荷N1和N2是固定不變變的，否則則便不能保保持原有的的轉(zhuǎn)速n0。若外界負(fù)負(fù)荷增加△△N，只需適當(dāng)當(dāng)降低轉(zhuǎn)速速至n2：即可使兩兩臺(tái)機(jī)組分分別增加負(fù)負(fù)荷△N1，和△N2，并使△N1+△N2=△N?！鱊1和△N2的大小與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化△△n=n0-n’0和機(jī)組靜特特性曲線的的斜率(或調(diào)差率δ)有關(guān)，△n越大，δ越小，△N越大。故機(jī)機(jī)組采用有有差調(diào)節(jié)特特性后，無無論在負(fù)荷荷變動(dòng)前或或變動(dòng)后，，都能分擔(dān)擔(dān)固定的負(fù)負(fù)荷。因此此一般機(jī)組組都采用有有差調(diào)節(jié)特特性。機(jī)組組的無差或或有差調(diào)節(jié)節(jié)及調(diào)差率率δ的大小，可可通過整定定調(diào)速器的的參數(shù)得到到?！鱊1△N2圖4—5具有有差特性機(jī)組的并列運(yùn)行

第三節(jié)水水輪機(jī)調(diào)調(diào)速器的工工作原理一、調(diào)速器器組成水輪機(jī)的自自動(dòng)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)包括調(diào)調(diào)節(jié)對(duì)象(水輪機(jī)及其其導(dǎo)水機(jī)構(gòu)構(gòu))和調(diào)速器。。調(diào)速器的的主要組成成部分和工工作原理如如圖4—6所示。其主主要組成部部分如下。。1．離心擺離心擺如圖圖4—6中的1，它有兩個(gè)個(gè)擺錘，通通過鋼帶頂頂部與轉(zhuǎn)軸軸固定，下下部與可沿沿轉(zhuǎn)軸上下下滑動(dòng)的套套筒相連。。離心擺用用電動(dòng)機(jī)帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，，其轉(zhuǎn)速與與水輪發(fā)電電機(jī)組轉(zhuǎn)速速同步。在在轉(zhuǎn)速上升升或下降時(shí)時(shí)，擺錘在在離心力的的作用下帶帶動(dòng)套筒A上下移動(dòng)。。故離心擺擺是測(cè)量和和指令元件件，測(cè)量對(duì)對(duì)象是機(jī)組組轉(zhuǎn)速，將將機(jī)組轉(zhuǎn)速速信號(hào)轉(zhuǎn)換換為套筒位位移信號(hào)。。由于離心心擺的負(fù)載載能力很小小，不可能能直接推動(dòng)動(dòng)笨重的水水輪機(jī)導(dǎo)水水機(jī)構(gòu)，因因此還需要要有放大和和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)。2．主配壓閥閥主配壓閥如圖4—6中的2所示，由閥套和兩個(gè)閥盤組成。閥套右側(cè)中部有壓力油孔，頂部和底部各有一個(gè)回油孔，此外，閥套左右兩側(cè)各有一個(gè)油孔分別與接力器3的左右兩個(gè)油腔相連。在機(jī)組穩(wěn)定定運(yùn)行時(shí)，，兩個(gè)閥盤盤所處的位位置恰巧堵堵住與接力力器相通的的兩個(gè)油孔孔，故接力力器處于靜靜止?fàn)顟B(tài)，，此時(shí)閥盤盤連桿頂端端位于B，并用AOB杠桿與離心心擺的活動(dòng)動(dòng)套筒A相連，故離離心擺套筒筒的位移信信號(hào)可通過過AOB杠桿傳遞給給配壓閥連連桿頂端。。配壓閥通通過液壓將將離心擺的的信號(hào)放大大，故配壓壓閥是一個(gè)個(gè)放大機(jī)構(gòu)構(gòu)。3.接力器如圖4—6中的3所示。接力力器由油缸缸和活塞組組成。油缸缸左右各有有一個(gè)油孔孔通主配壓壓閥。接力力器的活塞塞桿與水輪輪機(jī)的導(dǎo)水水機(jī)構(gòu)連接接。在機(jī)組組穩(wěn)定運(yùn)行行工況時(shí)，，接力器的的油路因被被主配壓閥閥切斷，故故接力器的的活塞處于于靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)。當(dāng)需要改變變水輪機(jī)導(dǎo)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的的開度時(shí)，，主配壓閥閥使壓力油油通入接力力器的右腔腔或左腔，，使接力器器活塞向關(guān)關(guān)閉或開起起導(dǎo)水機(jī)構(gòu)構(gòu)的方向移移動(dòng)。主配配壓閥和接接力器構(gòu)成成調(diào)速器的的放大和執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。。4．反饋機(jī)構(gòu)

只有以上三種機(jī)構(gòu)雖然可以在負(fù)荷變化時(shí)關(guān)閉或開起水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，但調(diào)節(jié)過程是不完善的。例如在負(fù)荷減小時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，接力器關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，當(dāng)水輪機(jī)的主動(dòng)力矩M等

于發(fā)電機(jī)的阻力矩Ｍf

時(shí)，因機(jī)組轉(zhuǎn)速仍高于額定轉(zhuǎn)速，接力器將繼續(xù)關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)形成過調(diào)節(jié)，同時(shí)，這樣的調(diào)節(jié)過程也是不穩(wěn)定的。為了防止過調(diào)節(jié)和保持調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性，調(diào)速器中還必須有反饋機(jī)構(gòu)。反饋機(jī)構(gòu)包括：(1)硬反饋機(jī)構(gòu)構(gòu)。圖中的EFDLPO是硬反饋機(jī)機(jī)構(gòu)。當(dāng)接接力器的活活塞向左(關(guān)閉方向)移動(dòng)時(shí)，若若C點(diǎn)和N點(diǎn)不動(dòng)，則則F、D、L、P各點(diǎn)將向上上移動(dòng)，從從而使0點(diǎn)上移至O’，這樣就使使杠桿AOB處于A’0’B的位置，主主配壓閥的的閥盤回復(fù)復(fù)到初始位位置，封堵堵了通往接接力器的油油孔，防止止了接力器器的過調(diào)節(jié)節(jié)。硬反饋饋機(jī)構(gòu)雖然然解決了過過調(diào)節(jié)問題題，但在調(diào)調(diào)節(jié)結(jié)束后后，使O上移至0’，A上移至A’，水輪機(jī)的的轉(zhuǎn)速高于于調(diào)節(jié)前的的轉(zhuǎn)速，不不能回復(fù)到到初始狀態(tài)態(tài)，且調(diào)節(jié)節(jié)的穩(wěn)定性性差，故只只有硬反饋饋機(jī)構(gòu)的調(diào)調(diào)速器的調(diào)調(diào)節(jié)性能仍仍然是不完完善的。硬反饋機(jī)構(gòu)構(gòu)使水輪機(jī)機(jī)在不同的的負(fù)荷時(shí)有有不同的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，形成成了第二節(jié)節(jié)所述的有有差調(diào)節(jié)。。(2)軟反饋機(jī)構(gòu)構(gòu)。軟反饋機(jī)機(jī)構(gòu)是一個(gè)個(gè)充滿油的的緩沖器，，如圖中的的4、5、6部分所示。。4和5是兩個(gè)活塞塞，下部充充滿油，6是節(jié)流孔，，改變節(jié)流流孔的大小小可以改變變通過節(jié)流流孔的流量量。當(dāng)接力力器向左關(guān)關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)機(jī)構(gòu)時(shí)，M點(diǎn)和活塞4向下移動(dòng)，，活塞5因下部油壓壓增大則和和N點(diǎn)一起向上上移動(dòng)，同同時(shí)，硬反反饋的作用用使L向上移動(dòng)，，N和L點(diǎn)的上移使使0上移至0’，B’上移至B，配壓閥的的閥盤又封封堵了通往往接力器的的油孔，使使接力器的的活塞停止止運(yùn)動(dòng)。但但由于此時(shí)時(shí)A點(diǎn)處于A’的位置，水水輪機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速仍高于于調(diào)節(jié)前的的轉(zhuǎn)速。在在N點(diǎn)上移時(shí)，，該處的彈彈簧受到壓壓縮，彈簧簧的反力作作用于活塞塞5，迫使下腔腔的油經(jīng)過過節(jié)流孔6緩慢地流入入上腔，直直至活塞5回復(fù)到初始始位置。活活塞5和N點(diǎn)的下移使使0’下移至O，A’下移至A，水輪機(jī)的的轉(zhuǎn)速又回回復(fù)到調(diào)節(jié)節(jié)前的狀態(tài)態(tài)。故軟反反饋的作用用可使機(jī)組組在不同負(fù)負(fù)荷下運(yùn)行行時(shí)保持相相同的轉(zhuǎn)速速，形成第第二節(jié)所述述的無差調(diào)調(diào)節(jié)，同時(shí)時(shí)可提高調(diào)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定定性。調(diào)差率δ的大小可通通過移動(dòng)滑滑塊10的位置來完完成。改變變滑塊10的位置可改改變硬反饋饋杠桿的傳傳動(dòng)比，從從而改變?chǔ)?。圖4—6中的7、8、9部分是變速速機(jī)構(gòu)，可可手動(dòng)改變變機(jī)組的負(fù)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速速。二、調(diào)速器器的工作過過程及工作作原理前已簡(jiǎn)單地地說明了各各組成部分分的工作原原理。下面面以機(jī)組減減荷為例系系統(tǒng)地說明明調(diào)速器的的工作過程程。當(dāng)機(jī)組以穩(wěn)穩(wěn)定工況運(yùn)運(yùn)行時(shí)，離離心擺也同同步旋轉(zhuǎn)，，其滑動(dòng)套套筒位于A。主配壓閥閥2的閥盤連桿桿頂端位于于B，兩兩個(gè)個(gè)閥閥盤盤封封堵堵了了通通向向接接力力器器3兩端端的的進(jìn)進(jìn)出出油油孔孔，，接接力力器器活活塞塞兩兩側(cè)側(cè)油油壓壓平平衡衡，，處處于于靜靜止止?fàn)顮顟B(tài)態(tài)。。以上上是是具具有有一一級(jí)級(jí)放放大大機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的機(jī)機(jī)械械液液壓壓調(diào)調(diào)速速器器的的基基本本工工作作過過程程和和原原理理。。一一般般的的水水輪輪機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)速速器器因因需需要要巨巨大大的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)功功，，常常具具有有二二級(jí)級(jí)放放大大機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，，同同時(shí)時(shí)，，電電氣氣液液壓壓調(diào)調(diào)速速器器的的應(yīng)應(yīng)用用也也日日益益普普遍遍，，它它們們的的工工作作原原理理與與前前述述的的一一級(jí)級(jí)放放大大機(jī)機(jī)械械液液壓壓調(diào)調(diào)速速器器大大同同小小異異。。當(dāng)機(jī)機(jī)組組負(fù)負(fù)荷荷減減小小時(shí)時(shí)，，機(jī)機(jī)組組轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速上上升升，，離離心心擺擺的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速亦亦隨隨之之升升高高，，擺擺錘錘因因離離心心力力的的加加大大向向外外擴(kuò)擴(kuò)張張，，帶帶動(dòng)動(dòng)套套筒筒A上移移至至A’’，將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速的的信信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成位位移移信信號(hào)號(hào)。。由由于于杠杠桿桿AOB繞ＯＯ旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，A點(diǎn)的的位位移移信信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成B點(diǎn)的的位位移移信信號(hào)號(hào)，，使使配配壓壓閥閥閥閥盤盤連連桿桿頂頂端端由由B下移移至至B’’，閥閥盤盤的的相相應(yīng)應(yīng)下下移移打打開開了了配配壓壓閥閥通通向向接接力力器器3的兩兩個(gè)個(gè)油油孔孔，，使使壓壓力力油油進(jìn)進(jìn)入入接接力力器器右右側(cè)側(cè)油油腔腔，，同同時(shí)時(shí)，，接接力力器器的的左左側(cè)側(cè)油油腔腔接接通通回回油油管管排排油油，，右右側(cè)側(cè)的的較較高高油油壓壓推推動(dòng)動(dòng)接接力力器器活活塞塞向向左左(關(guān)閉閉水水輪輪機(jī)機(jī)導(dǎo)導(dǎo)水水機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)方方向向)移動(dòng)動(dòng)，，使使水水輪輪機(jī)機(jī)的的流流量量減減小小，，出出力力下下降降。。接接力力器器活活塞塞向向左左移移動(dòng)動(dòng)使使硬硬反反饋饋和和軟軟反反饋饋機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的L點(diǎn)和和N點(diǎn)上上移移，，從從而而使使O上移移至至O’’，B’’上移移至至B，配配壓壓閥閥的的閥閥盤盤回回復(fù)復(fù)到到初初始始位位置置，，重重新新封封堵堵了了通通往往接接力力器器的的兩兩個(gè)個(gè)油油孔孔，，使使接接力力器器活活塞塞停停止止運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)。。此時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)雖似已已結(jié)束，，但離心心擺的套套筒仍處處于A’的位置，，其轉(zhuǎn)速速未能回回復(fù)到調(diào)調(diào)節(jié)前的的狀態(tài)。。離心擺擺轉(zhuǎn)速的的恢復(fù)要要靠軟反反饋的緩緩沖器。。上升后后的Ｎ點(diǎn)點(diǎn)在彈簧簧反力的的作用下下使活塞塞5下腔的油油經(jīng)過節(jié)節(jié)流孔6流人上腔腔，從而而使Ｎ、、O’、A’諸點(diǎn)下降降到要求求的位置置，整個(gè)個(gè)調(diào)節(jié)過過程結(jié)束束。若是是無差調(diào)調(diào)節(jié)，O’和A’可以回復(fù)復(fù)到O和A的位置，，若為有有差調(diào)節(jié)節(jié)，則0’和A’不能回復(fù)復(fù)到O和A的位置。。具有硬硬反饋和和軟反饋饋機(jī)構(gòu)的的調(diào)速器器可以通通過整定定反饋機(jī)機(jī)構(gòu)的參參數(shù)改變變調(diào)差率率δ，做到有有差調(diào)節(jié)節(jié)(δ≠O)和無差調(diào)調(diào)節(jié)(δ＝0)。以上是具具有一級(jí)級(jí)放大機(jī)機(jī)構(gòu)的機(jī)機(jī)械液壓壓調(diào)速器器的基本本工作過過程和原原理。一一般的水水輪機(jī)調(diào)調(diào)速器因因需要巨巨大的調(diào)調(diào)節(jié)功，，常具有有二級(jí)放放大機(jī)構(gòu)構(gòu)，同時(shí)時(shí)，電氣氣液壓調(diào)調(diào)速器的的應(yīng)用也也日益普普遍，它它們的工工作原理理與前述述的一級(jí)級(jí)放大機(jī)機(jī)械液壓壓調(diào)速器器大同小小異。機(jī)組出力力調(diào)節(jié)部部位水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)構(gòu)1、供油油設(shè)備：：油泵：多多用螺桿桿泵。將將集油槽槽內(nèi)的透透平油輸輸入壓力力油罐中中，以保保持油罐罐中有足足夠的操操作壓力力油源。。2、壓力力油罐：：儲(chǔ)存高壓壓油源，，油占2/3的的體積，，壓縮空空氣占1/3體體積。3、主接接力器：：在高壓油油的作用用下，推推動(dòng)活塞塞移動(dòng)，，推拉桿桿在活塞塞的帶動(dòng)動(dòng)下，推推動(dòng)導(dǎo)水水機(jī)構(gòu)動(dòng)動(dòng)作，以以達(dá)到調(diào)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉葉開口的的目的。。機(jī)組出力力調(diào)節(jié)部部位水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)構(gòu)槳葉調(diào)整機(jī)構(gòu)構(gòu)葉片調(diào)節(jié)節(jié)驅(qū)動(dòng)接接力器活活塞葉片葉片超作作架水輪機(jī)調(diào)調(diào)速器問問世以來來，水輪輪機(jī)調(diào)速速器先后后經(jīng)歷了了三代的的發(fā)展：：水壓放放大、油油壓放大大式的機(jī)機(jī)械式液液壓調(diào)速速器（20世紀(jì)初-20世紀(jì)50年代）、、模擬電電路加液液壓隨動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)成的電電液式調(diào)調(diào)速器（（20世紀(jì)50年代-20世紀(jì)80年代）和和微機(jī)調(diào)調(diào)節(jié)器配配以相應(yīng)應(yīng)的機(jī)械械液壓系系統(tǒng)構(gòu)成成的微機(jī)機(jī)調(diào)速器器（20世紀(jì)80年代至今今）。目目前微機(jī)機(jī)調(diào)速器器以可靠靠性高、、操作簡(jiǎn)簡(jiǎn)便全面面取代其其他類型型的調(diào)速速器。一、調(diào)速速器的類類型1.按調(diào)速器器的元件件結(jié)構(gòu)機(jī)械液壓壓調(diào)速器器—機(jī)調(diào)運(yùn)運(yùn)行可可靠，維維護(hù)方便便；精度低，，靈敏度度差，結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜電器液壓壓調(diào)速器器—電調(diào)調(diào)調(diào)節(jié)性能能好，精精度高，，靈敏度度高，成本本低，便便于安裝裝、調(diào)整整；元件易老老化，抗抗干擾能能力較差差。2.按調(diào)節(jié)機(jī)機(jī)構(gòu)的數(shù)數(shù)目單調(diào)——用于HL、ZD雙調(diào)——用于ZZ，CJ3.按調(diào)速速器工工作容容量的的大小小大型主主配壓壓閥直直徑d>80mm中型操操作功功10000~30000Nm小型操操作作功<10000Nm特小型型操操作功功<3000Nm第四節(jié)節(jié)水水輪輪機(jī)調(diào)調(diào)速器器的類類型和和選擇擇機(jī)械液液壓調(diào)調(diào)速器器的特特點(diǎn)機(jī)械液液壓調(diào)調(diào)速器器的自自動(dòng)控控制部部分為為機(jī)械械元件件，操操作部部分為為液壓壓系統(tǒng)統(tǒng)。機(jī)機(jī)械液液壓調(diào)調(diào)速器器出現(xiàn)現(xiàn)較早早，現(xiàn)現(xiàn)在已已經(jīng)發(fā)發(fā)展得得比較較成熟熟完善善，其其性能能可滿滿足水水電站站運(yùn)行行的要要求，，幾十十年來來是大大中型型水電電站廣廣為采采用的的一種種調(diào)速速器，，運(yùn)行行安全全可靠靠。但但機(jī)械械液壓壓調(diào)速速器機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，，制造造困難難，造造價(jià)較較高，，特別別是隨隨著大大型機(jī)機(jī)組和和大型型電網(wǎng)網(wǎng)的出出現(xiàn)，，對(duì)系系統(tǒng)周周波、、電站站運(yùn)行行自動(dòng)動(dòng)化等等提出出了更更高的的要求求，機(jī)機(jī)械液液壓調(diào)調(diào)速器器精度度和靈靈敏度度不高高的缺缺點(diǎn)就就顯得得較為為突出出，故故我國(guó)國(guó)新建建的大大中型型水電電站已已越來來越多多地采采用電電氣液液壓調(diào)調(diào)速器器。電氣液液壓調(diào)調(diào)速器器的特特點(diǎn)電氣液液壓調(diào)調(diào)速器器是在在機(jī)械械液壓壓調(diào)速速器的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展起起來的的，其其特點(diǎn)點(diǎn)是在在自動(dòng)動(dòng)控制制部分分用電電氣元元件代代替機(jī)機(jī)械元元件，，即調(diào)調(diào)速器器的測(cè)測(cè)量、、放大大、反反饋、、控制制等部部分用用電氣氣回路路來實(shí)實(shí)現(xiàn)，，液壓壓放大大和執(zhí)執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)則則仍為為機(jī)械械液壓壓裝置置。與機(jī)械械液壓壓調(diào)速速器比比較，，電氣氣液壓壓調(diào)速速器的的主要要優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)有：：精度度和靈靈敏度度較高高；便便于實(shí)實(shí)現(xiàn)電電子計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)控制制和提提高調(diào)調(diào)節(jié)品品質(zhì)、、經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行行及自自動(dòng)化化的水水平；；制造造成本本較低低，便便于安安裝、、檢修修和參參數(shù)調(diào)調(diào)整。。根據(jù)水水輪發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)組對(duì)對(duì)調(diào)速速器的的工作作容量量、可可靠性性、自自動(dòng)化化水平平和靜靜動(dòng)態(tài)態(tài)品質(zhì)質(zhì)的不不同要要求，，調(diào)速速器有有不同同型號(hào)號(hào)。表表4—1是我國(guó)國(guó)大中中型反反擊式式水輪輪機(jī)調(diào)調(diào)速器器的產(chǎn)產(chǎn)品系系列。。表4—1大中型型反擊擊式水水輪機(jī)機(jī)調(diào)速速器＼類型

型式＼

單調(diào)節(jié)調(diào)速器

雙調(diào)節(jié)調(diào)速器

機(jī)械液壓式

電氣液壓式

機(jī)械液壓式

電氣液壓式大型T一100

DT一80

DT一100

DT一150ST一100ST一150

DST一80DST一100DST一150DST一200中型YT—1800YT一3000YDT—1800YDT一3000二、調(diào)調(diào)速器器的型型號(hào)第一部部分：：表示示類型型。大大中中小小雙雙單單機(jī)機(jī)調(diào)電電調(diào)調(diào)第二部部分：：大型調(diào)調(diào)速器器的主主配閥閥的直直徑(mm)；；中型調(diào)調(diào)速器器的最最高工作油油壓下下的接接力器器的容量量，單位為為kgf·m。第三部部分：：額定定油壓壓油油壓為為2.5MPa及以下的不不表示。調(diào)速器型號(hào)號(hào)的漢語(yǔ)拼拼音字母表表示：T—調(diào)速器；Y—中型帶油壓壓裝置；D—電氣液壓式式(機(jī)械液壓式式無代號(hào))；S—雙調(diào)節(jié)，表表示用于軸軸流轉(zhuǎn)槳式式水輪機(jī)等等需要進(jìn)行行雙重調(diào)節(jié)節(jié)的調(diào)速器器。例：DST—100A——40D--電調(diào)S--雙調(diào)T--調(diào)速器100--配壓閥直徑徑A--第一次改型型40--油壓為40公斤/平方厘米近年來又出出現(xiàn)了微機(jī)機(jī)調(diào)速器，，其控制部部分采用微微型電子計(jì)計(jì)算機(jī)，其其性能更為為優(yōu)越第五節(jié)油油壓壓裝置置油壓裝置是是向調(diào)速器器提供壓力力油的設(shè)備備，是水輪輪機(jī)調(diào)速系系統(tǒng)的重要要組成部分分，主要包包括壓力油油箱，集油油槽和油泵泵系統(tǒng)3個(gè)部分，如如圖4—7所示。壓力油箱呈呈圓筒形，，如圖中的的1所示，集油槽為矩矩形，如圖圖中的2所示。油油泵布置在在集油槽的的頂蓋上，，如圖4－7中3所示。中中小型型調(diào)速器的的油壓裝置置與調(diào)速柜柜組成一個(gè)個(gè)整體。大大型調(diào)速器器的油壓裝裝置因尺寸寸較大，與與調(diào)速器的的操作柜分分開布置，，中間用油油管連接。。

圖4—7油壓裝置原理圖1－壓力油箱2－集油槽3－油泵一、油壓裝裝置的組成成及工作原原理1.壓力油罐及及其附件壓力油罐由由鋼板焊接接而成，其其內(nèi)儲(chǔ)有一一定比例的的油（30~40%）和壓縮空空氣（60~70%）作用：儲(chǔ)存壓力油油，向調(diào)速速器的配壓壓閥和接力力器輸送具具有一定壓壓能的操作作用油。利利用空氣良良好的蓄存存和釋放能能量的特點(diǎn)點(diǎn)，減小用用油過程中中供求不平平衡所引起起的壓力波波動(dòng)。壓力力油箱中的的油由油泵泵提供。油油壓一般為為2.5MPa（25kg／cm2)，有的約達(dá)達(dá)4.0MPa(40kg／cm2)。壓力油箱箱通常布置置在發(fā)電機(jī)機(jī)層樓板上上。附件：油壓壓裝置上有有測(cè)量油位位、壓力等等參數(shù)的儀儀表，以決決定是否需需要向壓力力油箱供油油或補(bǔ)氣(壓縮空氣由由壓氣系統(tǒng)統(tǒng)提供)。油壓裝置置的工作過過程是自動(dòng)動(dòng)的。4個(gè)壓力信號(hào)號(hào)器：控制油泵的的啟停壓力表：顯示油罐內(nèi)內(nèi)壓力值空氣閥：給壓力油罐罐補(bǔ)氣，壓壓力過高時(shí)時(shí)放氣油位表：顯示油罐內(nèi)內(nèi)油位上限油位：：38~40%油罐總?cè)莘e積下限油位：：30~33%油罐總?cè)莘e積正常油位：：35%油罐總?cè)莘e積2.回油箱、油油泵機(jī)組及及其附件回油箱（集集油槽）由鋼板焊接接而成，一一般懸掛在在發(fā)電機(jī)樓樓板之下。。作用：收集集調(diào)速器的的回油及漏漏油正常油位為為50%油罐總?cè)莘e積，槽中的的油面與大大氣相通。。上限：60%油罐總?cè)莘e積下限：40%油罐總?cè)莘e積油泵置于油箱頂頂蓋上，通通常為兩臺(tái)臺(tái)，一臺(tái)工工作，一臺(tái)臺(tái)備用，布置在集油油槽的頂蓋蓋上。大型型的為三臺(tái)臺(tái)。油泵系統(tǒng)通通常有三個(gè)個(gè)閥門安全閥—用來防止油油壓超過允允許值，當(dāng)當(dāng)超過某一一值時(shí)，自自動(dòng)開啟，將油排排入回油箱箱逆止閥—防止壓力油油罐內(nèi)的油油倒流到回回油箱節(jié)流閥—使油泵電動(dòng)動(dòng)機(jī)能空載載啟動(dòng)二、油壓裝裝置的類型型1.分離式Y(jié)Z系列油罐和回油油箱分開制制造和布置置，二者由由輸油管路路連接例YZ--20A/2—40分離式油壓壓裝置，壓壓力油罐總總?cè)莘e為20m3，第一次改改型，兩兩個(gè)油罐，，每個(gè)油罐罐10m3，額定油壓壓為40kg/cm2。2.組合式HYZ系列用于中小型型機(jī)組，油油罐直接置置于回油箱箱之上例：HYZ—4組合式油壓壓裝置，具具有一個(gè)總總?cè)莘e為4m3的壓力油罐罐，額定油油壓為25kg/cm2一、中小型型調(diào)速器的的選擇調(diào)速器包括括三部分：：調(diào)速柜、、主接力器器、油壓裝裝置，小型型調(diào)速器三三部分結(jié)合合為一體中小型調(diào)速速器以主接接力器的工工作容量(調(diào)速功)為特征參數(shù)數(shù)，組成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)系列，，調(diào)速功指指接力器活活塞上的油油壓作用與與其行程的的乘積，由由經(jīng)驗(yàn)公式式計(jì)算：N?m式中，Hmax--水輪機(jī)的最最大工作水水頭；Q--最大水頭下下發(fā)出額定定出力時(shí)的的流量，m3/s；D1--水輪機(jī)的標(biāo)稱稱直徑；注意：TY—3000中3000的單位為kgf?m，1kgf?m＝9.81N?m油壓裝置與之之配套，不需需另選。水輪機(jī)調(diào)速設(shè)設(shè)備的選擇二、大型調(diào)速速器的選擇大型調(diào)速器的的調(diào)速柜、主主接力器和油油壓裝置不是是固定配套的的，需分別進(jìn)進(jìn)行選擇計(jì)算算。（一）主接力力器的選擇大型調(diào)速器是是以主配壓閥閥直徑為特征征參數(shù)，因此此，選擇時(shí)應(yīng)應(yīng)算出所需的的主配壓閥直直徑，之前，，需求出接力力器的容積。。1.導(dǎo)葉接力器的的選擇大型調(diào)速器通通常用兩個(gè)接接力器操縱，，當(dāng)油壓為2.5MPa時(shí)，每個(gè)接力力器的直徑由由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)計(jì)算：（m）當(dāng)油壓為4.0MPa(40kg/cm2)時(shí)，每個(gè)接力力器的直徑由由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)計(jì)算：（m）式中，--計(jì)算系數(shù)，與與導(dǎo)葉形狀、、數(shù)目有關(guān)，，由設(shè)計(jì)手冊(cè)冊(cè)查得。系數(shù)表導(dǎo)葉數(shù)目162432標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉0.031～0.0340.029～0.032標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱導(dǎo)葉0.029～0.0320.027～0.0300.027～0.030根據(jù)計(jì)算值，，查接力器直直徑標(biāo)準(zhǔn)系列列值，選最接接近結(jié)偏大的的值。標(biāo)準(zhǔn)接力器直直徑（mm）200225250275300325350375400450500550600650700750800850900確定接力器的的容積接力器容積＝＝活塞最大行行程ｘ接力器器斷面面積活塞最大行程程Smax＝（1.4～1.8）a0maxD1＞5m時(shí)，選較小系系數(shù)值。a0max--水輪機(jī)導(dǎo)葉的的最大開度，，由模型值換換算：a0max＝a0MmaxD0Z0M/D0MZ0a0Mmax由模型綜合曲曲線查，設(shè)計(jì)計(jì)工況點(diǎn)（））D0Z0--原型水輪機(jī)導(dǎo)導(dǎo)葉的軸心圓圓直徑和導(dǎo)葉葉數(shù)目D0MZ0M--模型水輪機(jī)導(dǎo)導(dǎo)葉的軸心圓圓直徑和導(dǎo)葉葉數(shù)目，由模型綜合曲曲線查。兩個(gè)接力器的的總?cè)莘e：（m）2.轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)機(jī)葉片接力器器的選擇經(jīng)驗(yàn)公式：式中，P0－額定油壓，，MPaSc＝（0.036～0.072）D1D1＞5m時(shí)，選較小系系數(shù)值。（二）主配壓壓閥直徑的選選擇通過配壓壓閥油管的流流量為：Q＝Vs/Ts（m3/s）式中，Ts－導(dǎo)葉從全開開到全關(guān)的直直線關(guān)閉時(shí)間間，s配壓閥直徑：：（m）式中，Vm－管內(nèi)油的流流速，m/s當(dāng)油壓為2.5MPa時(shí)，取Vm4～5m/s。求得d之后，查調(diào)速速器系列型譜譜，選定型號(hào)號(hào)。目前，主配壓壓閥直徑系列列有：80，100，150，200，250mm等規(guī)格。操縱轉(zhuǎn)輪葉片片的主配壓閥閥直徑通常選選擇與d相同。三、油壓裝置置的選擇確定油罐的總總?cè)莘eVk混流式機(jī)組：：Vk＝（18～20）Vs轉(zhuǎn)槳式機(jī)組：：Vk＝（18～20）Vs＋（4～5）Vc如果油壓裝置置同時(shí)供給電電站機(jī)組的進(jìn)進(jìn)水閥和放空空閥的接力器器的用油，總總?cè)莘e再增加加（9～10）Vt和3VfVt、Vf－進(jìn)水閥和放放空閥接力器器的容積。根據(jù)計(jì)算值Vk，查油壓裝置置系列，選最最接近且偏大大的油壓裝置置。進(jìn)水閥－壓力管道末末端水輪機(jī)蝸蝸殼進(jìn)口處的的閥門，大中中型機(jī)組通常常為液壓操縱縱。放空閥－裝在水輪機(jī)機(jī)蝸殼上，機(jī)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)時(shí)，打開閥門門泄放水流，，以減小水擊擊壓力，亦稱稱減壓閥。4、控制柜：：監(jiān)視導(dǎo)葉開口口及機(jī)組轉(zhuǎn)速速，并對(duì)其加加以控制的操操作設(shè)備：如如相關(guān)按鈕開開關(guān)、切換開開關(guān)以及有關(guān)關(guān)儀表。①指示導(dǎo)葉開口口值。②指示機(jī)組組轉(zhuǎn)速。③手動(dòng)調(diào)整導(dǎo)葉葉開口。④手動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)開口限制。。完思考題1.水輪機(jī)調(diào)節(jié)的的任務(wù)是什么么？它通過什什么途徑來完完成其任務(wù)？？2.什么叫有差調(diào)調(diào)節(jié)？什么叫叫無差調(diào)節(jié)？？各有什么特特性？3.何謂單調(diào)節(jié)？？何謂雙調(diào)節(jié)節(jié)？4..調(diào)速器的分類類方法是什么么？機(jī)械液壓壓型調(diào)速器的的類型及其性性能是什么？？5.如何選擇調(diào)速速器？6.調(diào)速器及油壓壓裝置標(biāo)準(zhǔn)化化、系列化的的符號(hào)及其含含義。習(xí)題1.某水電站最大大水頭Hmax=35m，相應(yīng)流量為為Q=6.8m3/s出力N=2000kW,水輪機(jī)型號(hào)為為HL200-LJ-100。請(qǐng)選擇相配配套的調(diào)速器器型號(hào)。1．調(diào)速器的基基本作用是什什么？調(diào)速器的基本本作用是：(l)能自動(dòng)調(diào)節(jié)水水輪發(fā)電機(jī)組組的轉(zhuǎn)速，使使其保持在額額定轉(zhuǎn)速允許許偏差內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，以滿足電電網(wǎng)對(duì)頻率質(zhì)質(zhì)量的要求。。(2)能使水輪發(fā)電電機(jī)組自動(dòng)或或手動(dòng)快速啟啟動(dòng)，適應(yīng)電電網(wǎng)負(fù)荷的增增減，正常停停機(jī)或緊急停停機(jī)的需要。。(3)當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組在電力系系統(tǒng)中并列運(yùn)運(yùn)行時(shí)，調(diào)速速器能自動(dòng)承承擔(dān)預(yù)定的負(fù)負(fù)荷分配，使使各機(jī)組能實(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行。(4)能滿足轉(zhuǎn)槳式式、沖擊式水輪機(jī)雙重協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)節(jié)的需要。2．我國(guó)反擊式式水輪機(jī)調(diào)速速器系列型譜譜中有哪些類類型？反擊式水輪機(jī)機(jī)調(diào)速器系列列型譜中主要要包括：(1)機(jī)械液壓式單單調(diào)節(jié)調(diào)速器器。如：T－100、YT－1800、YT一300、YTT－35等。(2)電氣液壓式單單調(diào)節(jié)調(diào)速器器。如：DT-80、YDT－1800等。(3)機(jī)械液壓式雙雙調(diào)節(jié)調(diào)速器器。如：ST－80、ST-150等。(4)電氣液壓式雙雙調(diào)節(jié)調(diào)速器器。如：DST-80、DST一200等。另外，仿前蘇蘇聯(lián)的中型調(diào)調(diào)速器CT－40，重慶水輪機(jī)機(jī)廠生產(chǎn)的中中型調(diào)速器CT-1500作為系列型譜譜的代用品，，仍在一些小小型水電站中中使用。3．調(diào)節(jié)系統(tǒng)常常見故障的主主要原因有哪哪些？調(diào)速器本身以以外的原因造造成的，大體體可歸納為：：(1)水力因素：由由于引水系統(tǒng)統(tǒng)水流的壓力力脈動(dòng)或振動(dòng)動(dòng)而導(dǎo)至水輪輪機(jī)的轉(zhuǎn)速脈脈動(dòng)。(2)機(jī)械因素：主主機(jī)本身擺動(dòng)動(dòng)。(3)電氣因素：發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和和走子的間隙隙不均勻，電電磁力不平衡衡，勵(lì)磁系統(tǒng)統(tǒng)不穩(wěn)而使電電壓振蕩，永永磁機(jī)制造和和安裝質(zhì)量不不佳而導(dǎo)致飛飛擺電源信號(hào)號(hào)的脈動(dòng)。由調(diào)速器本身身原因造成的的故障：在處理這類問問題之前，首首先應(yīng)當(dāng)確定定故障的屬類類，然后再進(jìn)進(jìn)一步縮小分分析和觀察的的范圍，盡快快找到故障的的結(jié)所癥在，，以便對(duì)癥下下藥，迅速排排除。在生產(chǎn)實(shí)踐中中遇到的問題題往往很復(fù)雜雜，原因也很很多。這就要要求除認(rèn)真掌掌握調(diào)速器的的基本原理外外，對(duì)各種故故障的表現(xiàn)形形式、檢查方方法及處理對(duì)對(duì)策等，都應(yīng)應(yīng)全面地了解解。4．YT系列調(diào)速器主主要有哪些組組成部分？YT系列調(diào)速器主主要由以下幾幾部分組成：：(1)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)包括飛擺與與引導(dǎo)閥、緩緩沖器、永態(tài)態(tài)調(diào)差機(jī)構(gòu)、、反饋機(jī)構(gòu)的的傳遞杠桿裝裝置、主配壓壓閥、接力器器等。(2)控制機(jī)構(gòu)包括括變速機(jī)構(gòu)、、開度限制機(jī)機(jī)構(gòu)、手動(dòng)操操作機(jī)構(gòu)等。。(3)油壓設(shè)備包括括回油箱、壓壓力油箱、中中間油箱、螺螺旋油泵組及及其控制用的的電接點(diǎn)壓力力表、補(bǔ)氣閥閥、止回閥、、安全閥等。。(4)保護(hù)裝置包括括變速機(jī)構(gòu)與與開度限制機(jī)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的的保護(hù)、限位位開關(guān)、緊急急停機(jī)電磁閥閥、油壓設(shè)備備事故低壓的的壓力信號(hào)器器等。(5)監(jiān)視儀表及其其他包括變速速機(jī)構(gòu)、永態(tài)態(tài)調(diào)差機(jī)構(gòu)與與開度限制機(jī)機(jī)構(gòu)指示表、、轉(zhuǎn)速表、壓壓力表、漏油油器及油管路路等。5．YT系列調(diào)速器的的主要特點(diǎn)有有哪些？(1)YT型為合成式，，即調(diào)速器油油壓設(shè)備與接接力器等組成成一個(gè)整體，，便于運(yùn)輸及及安裝。(2)在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上能能適適用用于于立立式式或或臥臥式式機(jī)機(jī)組組，，改改變變主主配配壓壓閥閥及及反反饋饋錐錐體體的的裝裝配配方方向向，，便便能能適適用用于于水水輪輪機(jī)機(jī)導(dǎo)導(dǎo)水水機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)不不同同的的開開閉閉方方向向。。(3)可滿滿足足自自動(dòng)動(dòng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)及及遠(yuǎn)遠(yuǎn)距距離離控控制制的的各各項(xiàng)項(xiàng)要要求求，，并并可可用用手手動(dòng)動(dòng)操操作作以以適適應(yīng)應(yīng)單單獨(dú)獨(dú)供供電電電電站站的的啟啟動(dòng)動(dòng)、、事事故故及及檢檢修修過過程程中中的的需需要要。。(4)飛擺擺電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)采采用用感感應(yīng)應(yīng)式式電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)，，其其電電源源可可以以由由裝裝在在水水輪輪機(jī)機(jī)組組軸軸上上的的永永磁磁發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)供供給給，，也也可可以以由由發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)出出線線端端母母線線通通過過變變壓壓器器供供給給，，可可根根據(jù)據(jù)電電站站需需要要選選定定。。(5)當(dāng)飛飛擺擺電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)失失去去電電源源及及緊緊急急事事故故狀狀態(tài)態(tài)下下，，可可以以通通過過緊緊急急停停機(jī)機(jī)電電磁磁閥閥直直接接操操作作主主配配壓壓閥閥及及接接力力器器，，迅迅速速關(guān)關(guān)閉閉水水輪輪機(jī)機(jī)導(dǎo)導(dǎo)水水機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。(6)可以以改改裝裝成成適適應(yīng)應(yīng)交交流流操操作作的的需需要要。。(7)油壓壓設(shè)設(shè)備備運(yùn)運(yùn)行行方方式式為為斷斷續(xù)續(xù)式式。。(8)油壓壓設(shè)設(shè)備備在在工工作作壓壓力力范范圍圍內(nèi)內(nèi)能能根根據(jù)據(jù)回回油油箱箱油油位位自自動(dòng)動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)充充壓壓力力油油箱箱內(nèi)內(nèi)的的空空氣氣，，從從而而使使壓壓力力油油箱箱內(nèi)內(nèi)油油氣氣保保持持一一定定的的比比例例。。6．TT系列列調(diào)調(diào)速速器器的的主主要要組組成成部部分分有有哪哪些些？？它主主要要由由以以下下組組成成：：(1)飛擺擺及及引引導(dǎo)導(dǎo)閥閥。。(2)永態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)、、變變速速機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)及及其其杠杠桿桿系系統(tǒng)統(tǒng)。。(3)緩沖沖器器。。(4)接力力器器及及手手動(dòng)動(dòng)操操作作機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。(5)油泵泵、、溢溢流流閥閥、、油油箱箱、、連連接接管管路路和和冷冷卻卻管管。。7．TT系列列調(diào)調(diào)速速器器有有哪哪些些主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)？？(1)采用用一一級(jí)級(jí)放放大大系系統(tǒng)統(tǒng)。。由由飛飛擺擺帶帶動(dòng)動(dòng)的的引引導(dǎo)導(dǎo)閥閥直直接接控控制制執(zhí)執(zhí)行行機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)－－接接力力器器。。(2)壓力力油油直直接接由由齒齒輪輪油油泵泵供供給給，，用用溢溢流流閥閥維維持持壓壓力力恒恒定定。。引引導(dǎo)導(dǎo)閥閥為為正正搭搭疊疊量量結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。不不調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)時(shí)時(shí)，，壓壓力力油油從從溢溢流流閥閥排排掉掉。。(3)飛擺擺電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)及及油油泵泵電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的電電源源直直接接由由發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)母母線線端端或或經(jīng)經(jīng)專專用用的的變變壓壓器器供供給給。。(4)開度限制是通通過手動(dòng)操作作機(jī)構(gòu)的大手手輪來完成的的。(5)手動(dòng)變速。8．TT系列調(diào)速器維維護(hù)有哪些要要點(diǎn)？(1)調(diào)速器用油必必須符合國(guó)家家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。。初次安裝或或大修后，運(yùn)運(yùn)行1～2月?lián)Q油一次，，以后隔一年年左右換油一一次或視油質(zhì)質(zhì)情況而定。。(2)油箱和緩沖器器中的油量應(yīng)應(yīng)該在允許范范圍內(nèi)。(3)不能自動(dòng)加油油潤(rùn)滑的運(yùn)動(dòng)動(dòng)部分，要注注意定時(shí)加油油，給予潤(rùn)滑滑。(4)啟動(dòng)時(shí)，必須須先啟動(dòng)油泵泵后啟動(dòng)飛擺擺，以保證轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)套與外塞塞和固定套之之間應(yīng)有油潤(rùn)潤(rùn)滑。(5)調(diào)速器長(zhǎng)期停停運(yùn)后再啟動(dòng)動(dòng)，首先"點(diǎn)動(dòng)"一下油泵電動(dòng)動(dòng)機(jī)，看有否否異常，同時(shí)時(shí)也給引導(dǎo)閥閥供應(yīng)了潤(rùn)滑滑油。飛援電電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前前，應(yīng)先用手手撥動(dòng)飛擺，，檢查是否有有卡住現(xiàn)象。。(6)調(diào)速器上的零零件，沒有必必要時(shí)不應(yīng)經(jīng)經(jīng)常拆卸。但但應(yīng)經(jīng)常檢查查，發(fā)現(xiàn)有異異常現(xiàn)象應(yīng)及及時(shí)修理消除除。(7)啟動(dòng)油泵前，，應(yīng)先打開冷冷卻器水管進(jìn)進(jìn)水閥門，以以防止油的溫溫升過高，影影響調(diào)節(jié)性能能及加速油的的質(zhì)變。冬季季如室溫較低低，應(yīng)待油溫溫上升到20C左右，再打開開冷卻器水管管進(jìn)水閥門。。(8)調(diào)速器外表應(yīng)應(yīng)經(jīng)常保持清清潔。調(diào)速器器上不允許擱擱放工具等物物品，附近也也不要堆放其其他東西，以以免妨礙正常常操作。(9)應(yīng)經(jīng)常保持環(huán)環(huán)境衛(wèi)生，尤尤其注意不要要經(jīng)常打開油油箱上的百葉葉窗觀察孔蓋蓋和飛擺罩上上的有機(jī)玻璃璃板。(10)為了保護(hù)壓力力表不震壞，，一般在交接接班檢查油壓壓時(shí)打開壓力力表旋塞，平平時(shí)不宜打開開。9．GT系列調(diào)速器的的主要組成部部分有哪些？？GT系列調(diào)速器主主要由以下幾幾部分組成：：(l)離心擺與引導(dǎo)導(dǎo)閥。(2)輔助接力器與與主配壓閥。。(3)主接力器。(4)暫態(tài)調(diào)差機(jī)構(gòu)構(gòu)--緩沖器及傳遞遞桿。(5)永態(tài)調(diào)差機(jī)構(gòu)構(gòu)及其傳遞杠杠桿。(6)局部反饋裝置置。(7)轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)構(gòu)。(8)開度限制機(jī)構(gòu)構(gòu)。(9)保護(hù)裝置(10)監(jiān)視儀表。(11)油管路系統(tǒng)。。10．GT系列調(diào)速器有有哪些主要特特點(diǎn)？(l)該系列調(diào)速器器可以滿足自自動(dòng)調(diào)節(jié)及遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離控制的的要求，也可可以在機(jī)旁旁操作開度限限制機(jī)構(gòu)手輪輪進(jìn)行油壓手手動(dòng)控制運(yùn)行行，以滿足調(diào)調(diào)速器自動(dòng)調(diào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈靈尚需繼續(xù)供供電的要求。。(2)在結(jié)構(gòu)上考慮慮了各種水輪輪機(jī)安裝的需需要，改變主主配壓閥的裝裝配方向及永永態(tài)、暫態(tài)調(diào)調(diào)差機(jī)構(gòu)的調(diào)調(diào)整方向即可可。(3)離心擺電動(dòng)機(jī)機(jī)采用了同步步電動(dòng)機(jī)，其其電源由永磁磁發(fā)電機(jī)供給給。(4)當(dāng)離心擺電動(dòng)動(dòng)機(jī)失去電源源或出現(xiàn)其他他緊急事故時(shí)時(shí)，可抽緊急急停機(jī)電磁閥閥直接控制輔輔助接力器與與主配壓閥，，使主接力器器動(dòng)作，迅速速關(guān)閉水輪機(jī)機(jī)導(dǎo)葉。11．GT系列調(diào)速器維維護(hù)有哪些要要點(diǎn)？(1)調(diào)速器用油必必須符合國(guó)家家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，，初次安裝和和大修后運(yùn)行行一月左右換換油一次，以以后每隔一年年左右換油一一次或視油質(zhì)質(zhì)情況確定。。(2)濾油器要定期期檢查清洗。?？刹僮麟p濾濾油器手柄實(shí)實(shí)現(xiàn)切換，即即可不停機(jī)拆拆洗。初次安安裝運(yùn)行階段段，每天拆洗洗一次。一個(gè)個(gè)月后，可每每三天清洗一一次。半年后后視情況定期期檢查清洗。。(3)緩沖器內(nèi)油一一定要清潔，，油量要加足足，應(yīng)定期檢檢查。(4)各活塞部分和和有油嘴處均均要定期加油油。(5)機(jī)組在安裝后后試驗(yàn)前或大大修后起動(dòng)前前，除將調(diào)速速器擦去灰塵塵、清掉雜物物、保持干凈凈外，各轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)部分應(yīng)先手手動(dòng)試一下，，看有無卡阻阻現(xiàn)象和松動(dòng)動(dòng)脫落的零件件。(6)在試運(yùn)行過程程中，若有異異常雜音應(yīng)及及時(shí)處理。(7)一般不允許對(duì)對(duì)調(diào)速器的結(jié)結(jié)構(gòu)和零件作作任意更改和和去除。(8)調(diào)速柜及周圍圍應(yīng)保持清潔潔，調(diào)速柜上上不得放置雜雜物和工具，，前后門不要要隨意打開。。(9)拆卸零件要作作好標(biāo)記，不不易拆卸者要要研究方法解解決，不允許許亂墊、亂敲敲、亂打。12．CT系列調(diào)速器主主要由哪些部部分組成？(l)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)包括離心擺擺與引導(dǎo)閥、、輔助接力器器與主配壓閥閥、生接力器器、暫態(tài)調(diào)差差機(jī)構(gòu)、緩沖沖器及其傳遞遞杠桿、加速速裝置及其傳傳遞杠桿、局局部反饋調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)構(gòu)及其傳傳遞杠桿、油油路系統(tǒng)。(2)控制機(jī)構(gòu)包括括開度限制機(jī)機(jī)構(gòu)、變速機(jī)機(jī)構(gòu)。(3)保護(hù)裝置包括括開度限制機(jī)