[实用新型]一种中小水力发电站水轮开度调速结构

说明书

本实用新型公开了一种中小水力发电站水轮开度调速结构，该结构包括机架、涡轮减速器、传动丝杆、步进电机、手动转盘、步进驱动器、逻辑控制器和丝杆升降机；机架外端固定安装有丝杆升降机，丝杆升降机的输出端连接有传动丝杆，传动丝杆伸入机架内，丝杆升降机的输入端连接在涡轮减速器的输出端，涡轮减速器的输入端分立式地连接有步进电机和手动转盘，步进电机外安装有步进驱动器和逻辑控制器，步进电机与步进驱动器电信号连接。该结构能通过接收水轮机系统的实时信息，并进行实时地对水轮机的导叶开度进行调整，保证系统频率的稳定，同时，减少发电设备的开关机时间，并且减少安全隐患和经济损失，提供安全可靠和高质量的电能。

技术领域

本实用新型属于自动控制领域，具体涉及一种中小水力发电站水轮开度调速结构。

背景技术

水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机的动能，再以水轮机为原动力，推动发电机产生电能的过程。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机机组产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。

因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压，并由配电线输送到各个工厂及家庭。而且用户在用电过程中除要求供电安全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。按我国电力部门规定，电网的额定频率为50Hz，对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量的5％-10％。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动，因此，需要根据水流量或压力大小不断的调节水轮机导叶的开度，从而调整发电机组的输出功率，维持机组的发电量，这就是水轮机调节的基本任务，而系统频率的波动相应直观的便是水轮机的转速，从外部来看便是水轮机中飞轮的转速，一般情况下也可直接通过飞轮的转速来监控输出端电力频率的变化。尤其是针对中小水力发电站，其水轮机的位数较小，哪怕出现较小幅度的系统负荷变化，也可能影响到系统的频率，因此，针对中小水力发电站，更需要格外注意水轮机导叶的开度，乃至监控飞轮的转速，从而保证系统频率的稳定。

传统水轮机导叶开度的控制主要是由人工来完成，其在启动发电机进行工作时，首先由发电操作人员通过手动转动手动轮盘使水轮机导叶开到一定位置，并观察发电机的频率值为46-48Hz范围，然后成功建立电压后多次不间断的手动转动手动轮盘来调整水轮机导叶的开度，从而配合保证发电机整个工作过程的成功并网输送电。整个过程均由人员手动来调整,在完成机组开机，输出有功功率的调整称重中，响应速度慢、效率低，而且对电网造成波动性大。特别是发电机组在正常运行中突然停电时，会造成发电机甩负荷飞车，在机组灭磁和断路器分闸后，同时还需要利用调速器高速关闭水轮机导叶的开度来保护机组。在飞车的情况下靠人员来手动灭磁、断路器分闸和操作调速器关闭水轮机导叶开度显而是会给发电机设备和电网设备以及操作人员带来以下三点安全隐患：1.机组传动部分的离心力会成倍增长，所以对发电机转子、导叶、飞轮均可能造成松动变形设置脱离的危险，严重影响机组安全；2.在飞车时间过长后转速上升严重加剧，机组径向摆动和振动，加剧轴承的负荷，从而破坏轴承，剧烈的振动还可能使机组某些支持部件和地脚螺栓的断裂，损坏机组和厂房人员的安全；3.机组飞车后，如果存在机组没有灭磁、断路器开关没有分闸、机组导叶开度没有及时关闭的情况，会使发电机严重过电压，危害机组的绝缘安全，对同一电线路上的电气设备造成过压损坏。因此，针对上述的各种情况，从根本就需要对水轮机导叶的开度进行精密的控制，以此来稳定水轮机的转速，从而保证系统频率的稳定。

实用新型内容

(1)要解决的技术问题