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水电调速系统介绍

点击次数:153 发布时间:2022-06-23

调速系统的作用和系统组成

调速系统的作用

调速系统(Governor System)作用是控制水轮机和发电机的转速(频率)和有功功率。是水电站中重要的控制系统。

 

 

调速系统的组成

系统组成主要涉及

  • 调速器 governor

  • 水轮机 turbine

  • 发电机 generator

 

调速器 Governor

  • PID 控制器

  • 执行机构 actuator

PID=Proportion-Integration-Differentiation 比例-积分-微分控制器

PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。

执行机构是执行PID的输出运算结果,例如液压机,伺服电机等

 

水轮机

水轮机是水电站中将水流的动能转化为机械能的设备。通过水电站的大坝将水流集中,让水通过水渠管道引至水轮机,冲击水轮机转动,并由水轮机带动与其连接的发电机产生电能。

按照工作原理,大致可分为三类

  • 冲击式水轮机 impulse turbine      

利用高速水流冲击水斗或叶片做功

  • 反击式水轮机 reaction turbine    

 利用水流的压力和动能来做功

  • 水泵水轮机    

 一种可逆式水轮机,即可做水轮机,也可做水泵,一般用在抽水蓄能电站

 

冲击式水轮机 impulse turbine

典型代表:Pelton Turbine 佩尔顿式水轮机

利用水动能冲击水斗来获得能量。

 

主要部件

  • Nozzle 喷嘴

  • Deflector 变流器/折向器

  • Runner 旋转轮

  • Jet of water 喷水柱/水枪

  • Bucket or vane 水斗或叶片

  • Braking jet or nozzle 制动喷嘴

  • Spear 长矛:用于控制水流

适合水头高度最高为2000米,低流量,*水头。

 

涉及的产品应用

  • Nozzle alignment 喷嘴对中      

喷嘴射出的水柱与水斗之间的对中,利用角位传感器KINAX采集的信息,通过油压机或电气的方式

  • The angle of deflector  折向器的角度    

折向器安装在喷嘴和旋转轮之间,用于减少水轮机的输出,可快速切断水动能。角位传感器KINAX系列 用于采集折向角度。

 

反击式水轮机 reaction turbine

典型代表1:Francis turbine 法兰西斯式水轮机 混流式:水流径向流入转轮,轴向流出。利用水流的压力和动能来带动轴上的叶片同心圆转动来做功。

 

主要部件

  • Stationary Vane 固定叶片

  • Penstock 水渠

  • Guide Vanes 导流叶片

  • Scroll casing 蜗形壳

  • Runner 旋转轮

  • Draft tube 尾水管

适合水头高度最高为700米,高流量,高水头。

 

涉及的产品应用

  • The angle of guide vane 导流叶片的角度      

导流叶片的角度可以调整,用于控制水流大小,进而控制水轮机的表现效率。角位传感器KINAX系列 可以用于测量叶片角度。

 

反击式水轮机 reaction turbine

典型代表2:Kaplan turbine 卡普兰式水轮机

轴流式:水流沿转轮轴向流入,轴向流出,水流方向始终平行于主轴。水流从水轮机四周水平方向向中心流入,然后转为向下方向推动转轮叶片做功。

 

主要部件

  • Runner blades 螺旋桨式刀锋叶片

  • Guide Vanes 导流叶片

  • Scroll casing 蜗形壳

  • Draft tube 尾水管

 

适合水头高度最高为80米,高流量,低水头。

 

涉及的产品应用

The angle of guide vane 导流叶片的角度      

导流叶片的角度可以调整,用于控制水流大小,进而控制水轮机的表现效率。角位传感器KINAX 可以用于测量叶片角度,输出信号给控制器。

The angle of runner blade 刀锋叶片的角度      

刀锋叶片的角度可以调整,提供良好的控制特性,在不受负载影响的恒定转速下实现*佳效率。角位传感器KINAX 可以用于测量叶片角度,输出信号给控制器。

 

水轮机选型参考

 

发电机

 

涉及的产品应用 Monitoring of frequency and power 发电机的频率和有功功率监测     发电机端的频率和有功功率监测数据传入调速器的PID控制器,与预设好的参考值比较,并不断地自我学习调整优化。如监测到数据异常,调速器迅速动作调整。多功能电量变送器SINEAX CAM/ DM5系列可监测频率和有功功率,支持多路模拟量信号输出。

 

德国GMC-I高美测仪 产品介绍

角位传感器 KINAX系列

推荐 KINAX WT707/WT717

绝对位置角位变送器,用于恶劣环境,直径>100mm

  • 适用于现场应用的坚固的单圈或多圈角位变送器

  • 绝对位置角位变送器

  • 坚固耐用,可承受高机械负载

  • 低磨损和免维护

  • 可编程和不可编程版本

  • 模拟量接口4...20mA

  • 可提供符合 ATEX 和 IECEx 的防爆保护 “Ex ia IIC T6 Gb”

  • 提供符合海事执行标准版本(GL,LIoyd)

  • 提供耐海水版本

  • 也可提供高达1600:1的齿轮比

角位传感器 KINAX系列

 

多功能电量变送器 SINEAX CAM

  • 支持多种电气系统

  • 功率不确定度±0.2%

  • 频率不确定度±0.01Hz

  • 最多支持8路模拟量输出

  • 支持多种通讯方式

  • 可编程

多功能电量变送器 SINEAX CAM

 

多功能电量变送器 SINEAX DM5系列

  • 支持多种电气系统

  • 功率不确定度±0.2%

  • 频率不确定度±0.01Hz

  • 最多支持4路模拟量输出

  • 支持多种通讯方式

  • 可编程

多功能电量变送器 SINEAX DM5系列

 

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