武汉电力职业技术学院教案.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作武汉电力职业技术学院教案授课时间： 年 月 日 星期 授课序号：1 课 题认知水轮机调速系统教 学 方 式引导文法，实物展示教 具PPT、YWT数字阀式调速器教 学目 标（1）掌握水轮机调速系统的主要组成、结构，了解其发展；（2）理解水轮机调节系统的基本任务；（3）了解水轮机调节系统的基本原理。重 点难 点重点：水轮机调速系统的主要组成、结构难点：水轮机调节系统的基本任务作 业查资料，用PPT描述你喜欢的某个水电站的调速系统。预 习 内 容课 后记 载学生听教师讲授时的表现：学生交流活动中的表现：今后要注意事项：检 查意 见教学内容及过程教

2、学方法教学地点和教具时间1. 水轮发电机的转速是如何维持在额定的？（搭建学生新旧知识的桥梁）2. 调速系统的基本任务水力发电的生产过程如图4- 1 所示，由水轮机将水能转变为机械能，再由发电机将机械能转变为电能，送入电力系统供给用户使用。图4- 1 水力发电过程示意图水轮机调节的基本任务可分为转速调节、有功功率调节和水位调节。并作为电网的一次调频、二次调频和与电网控制有关的附加功能。3、调速系统的基本结构、组成 图4-2为PLC水轮机微机调速器的总体框图，原则上它也适用于一般的水轮机微机调速器。按照一般的划分，水轮机微机调速器可看成由微机调节器和机械(电气)液压系统组成。将电气或数字信号转换成

3、机械液压信号和将机械液压信号转换成电气或数字信号的装置，称为电/机转换装置。电液转换装置、微机(PLC)调节器和机械液压系统一起，作为总体结构的3个组成部分之一。 图4-2 PLC水轮机微机调速器的总体结构（1）前向通道如图4-2所示，前向通道是图中由左至右的控制信息的传递通道，是任何一种结构的调速器必须具备的主通道。 通道y1是电机转换装置的前向输出通道，它输出的主要是机械位移，也可以是液压信号，是机械液压系统的输入控制信号。通道y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也是调速器的输出信号。（2）反馈通道反馈通道是指与前向通道信息传递方向相反的通道，由图4-1可以清楚地看出，可能

4、的反馈通道有2-1，3-1， 2-2，3-2和3-3。其概念也比较清楚，例如，反馈通道3-1是接力器位移Y经过电机转换装置转换为电气量或数字量，再送给微机(PLC)调节器作为反馈信号的通道。（3）综合比较点综合比较点是系统中前向通道和反馈通道信息的汇合点。图4-1绘出了分别位于微机(PLC)调节器、电/机转换装置和机械液压系统中的3个比较点：Al ，A2， A3。在一般情况下，A1是数字量综合比较点，A2是电气量综合比较点，A3是机械量综合比较点。（4） 微机(PLC)调节器a)输出(前向通道u/N)信号 .模拟量(通过数模转换A/D)输出u 0+10V； 420mA； -10V+10V。 数

5、字量输出N 双向脉宽调制(PWM)输出；(100200)kHz定位脉冲。（5） 电/液转换装置将电气或数字信号转换成机械液压信号的装置；将机械液压信号转换成电气或数字信号的装置(接力器位移转换装置)。6. 机械液压系统随动型机械液压系统：执行机构型机械液压系统。4调速系统的基本工作原理在图4-3 中，水轮机和发电机连成一个整体，称为水轮发电机组。我们可以把机组转动部分看成一个绕定轴转动的刚体，根据理论力学可得：Jdw/dt=M 式中J机组转动部分的转动惯量；dw/dt机组角加速度；M作用于机组转动部分的合外力矩。图4-3 水轮发电机组示意作用于机组转动部分的合外力矩包括两部分，一是水流推动水轮

6、机的主动力矩，用Mt 表示；二是发电机阻力矩，用Ms 表示，故上式可用下式表示Jdw/dt=Mt-Ms发电机阻力矩随着用电负荷的变化而变化。当动力矩和阻力矩失去平衡时，机组转速就会随之而变化。根据上式，转速的变化有三种情况：（1）当Mt Ms时，dw/dt0 ，说明电网负荷减少，机组转速上升，电网频率升高，这时需要减少水轮机动力矩，使动力矩与阻力矩相等，电网的频率恢复到正常范围；（2） Mt =Ms时，机组转速保持不变；（3） 当Mt Ms时，dw/dt0，电网负荷增加，机组转速下降，电网频率下降，这时需要增加水轮机动力矩，使电网频率恢复到正常范围。调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差，

7、调整水轮机导叶或喷针开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩及时恢复平衡，从而使转速和频率保持在规定的范围内。5. 布置任务：请你用PPT描述一个水电厂的水轮机调速器的作用、功能、结构、调节方式。引导文如下：（1）用于本学习任务的所有资料都放在你面前了吗？如果不是，缺少哪些？（2）你是否了解水轮机调速器的形式、任务？如果没有，你可以到网上查询相关资料。（3）目前水电站有哪些类型的调速器？查找黄龙滩水电厂的资料，说明该调速系统的特点，有什么优缺点。（4）通过咨询，你应能描述发电机的转速取决于哪些因素，调速器是如何将频率稳定在50HZ的。（5）调查本实训中心的三联水电的PLC型YWT数字阀式调速器有那些元件构成？ （6）试着描述一个水电站的调速的框图及各部件的作用。6汇报展示与点评问题引导法讲解引导文法水电站综合实训中心、PPT学生课余完成2学时课余分组完成1学时