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龚嘴水电站
热能与动力工程专业毕业设计指导书
本次毕业设计主要目的在于使学生通过此次设计,在如下几个方面得到充分的训练。
1、结合毕业设计任务,加深对所学知识内在联系的理解,并能灵活地加以综合应用。
2、根据所学的知识及课程设计任务,学会提出问题、解决问题,最终将知识转化为能力。
3、通过毕业设计的实践,熟悉工程设计的全过程,掌握工程设计的思想、方法、手段,树立必要的工程概念,培养一丝不苟的求实态度。
4、掌握资料的收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准以及绘制方法,设计报告的撰写等。
一、水轮机调速器概述
水轮机调节系统是以水轮机调速器作为控制器,水轮发电机组作为被控对象所构成的闭环控制系统。水轮机调节系统的基本任务,是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率,以维持机组转速(频率)在规定的范围内。水轮发电机组在电网中经常担任调频和调峰任务,开停机频繁,其性能的好坏,自动化水平的高低,直接影响到机组的正常运行。因此,水轮机调节系统的性
能好坏,对电力系统的电能质量(频率、电压)及安全可靠运行具有重大的影响。
水轮机调速器是水电厂中的主要控制设备,其主要任务是:
(1)根据操作命令对机组进行操作控制,如开停机、增减负荷、发电与调相等工作方式的转换等;
(2)维持电力系统负荷平衡,保持电网频率稳定,根据给定信号和扰动信号对机组进行调节控制,并保证系统具有良好的静态及动态性能;
(3)在电力系统中担任调峰和调频任务,保证电力系统的稳定性。
在近一个世纪中,水轮机调速器先后经历了机械液压型调速器、电气液压型调速器和微机调速器等的发展阶段。
机械液压型调速器以其原理简单、便于掌握等特点,在相当一段时间内得到了广泛的应用,在50年代达到了全盛时期,但由于其静、动态特性较差,而且存在机件磨损问题,因此其应用受到限制。
随着电力系统的发展和电子技术以及液压技术的发展,模拟式电气液压型调速器迅速取代了机械液压式调速器,以其响应快、精度高、易于实现调节规律等特点,得到了广泛的应用。电气液压型调速器的发展经历了这样几个阶段:起初是电子管式的,用电子管做成电气放大器,以电气测频回路代替了机械式离心摆;后来晶体管取代了电子管,便出现了晶体管式电液调速器;70年代大规模集成电路技术发展迅速,集成电路运算放大器应用于水轮机调速器,于是电液调速器也就逐渐由分离元件发展为集成电路结构,电气液压型调速器也从模拟式向数字式发展。在电气液压调速器中,由于控制规律的具体实现是由电路实现的,因此任何控制策略上的变化都会导致部分甚至全部电气装置的改变,这既提高了成本,也给调速器的更新、改造以及更高级、复杂控制规律的实现带来了困难。
随着超高压远距离输电的大规模互联电力系统的日益发展,高水头大容量水轮机组和大容量抽水蓄能机组的出现,用电部门对电能质量要求不断提高,对水轮机调节系统的频率调节品质、调节稳定边界、水轮机发电效率、水机电联合最佳控制都提出了更高的要求。为此,为了提高调速器运行的稳定性、可靠性和调节品质,开始了微机型数字式调速器的研究。将微机技术引入调速器
设计,并与现代控制理论相结合,研制出微机数字式调速器,是水轮机调速器发展的重大变革。
微机调速器与以往的电液调速器相比,有如下的特点:
(l)调节规