水轮机调速系统控制技术发展
水轮机调速系统控制技术的发展研究摘要：旨在讨论水轮机调速系统控制技术的发展规律及现状，总结出了水轮机调速控制技术发展的趋势。
关键词：水轮机调速系统；控制技术；现状；趋势
前言：水轮机调节系统是集水、机、电于一体的综合型的控制系统。根据电力系统负荷的变化不断进行调节水轮机发电机组的有功功率输出，并将其维持机组的转速在一定的规定范围内是水轮机的调节系统的基本任务。
1.水轮机调速器发展及控制规律现状
从早期的机械液压型的水轮机调速器开始，至30年代水轮机调速器才发展的相当完善，但其控制规律均为h型。随着电力系统的发展，机组的成组调节与控制、按联络线输送功率调节等方式相继出现。但是，上述装置都是电气型的，所产生的信号不能被直接送入到机械液压型调速器中。随后在40年代出现了电气液压型调速器，其通过电液和接力器位移传感器将机械和电气部分联成一体，一般为pid型控制规律或其改进型。由于电液调速器的功能是完全靠硬件来实现，所以改变和增加功能较困难。在80年代出现了微机型调速器，其已成为新建、待建或改建水电站水轮机调速器的首选。从微机硬件方面而言，现已投入使用了各种型式的微机调速器。
2.水轮机调速器控制技术的发展
2.1 pid控制
1922年美国的洛尔斯基首先提出了pid调速器。其凭借结构简
水轮机调速系统
水轮机调速系统 1、水轮机自动调节系统主要由那几个基本部分组成？各主要元件的作 用是什么？ 答: 水水能电能 转速给定 自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈（或稳定）元件构成。测量元件负责测量机组输出电能的频率，并与频率给定值比较，当测得的频率偏离给定值知，发出调节信号 放大元件负责把调节信号放大，然后通过执行元件去改变导水机构的开度，使频率恢复到给定值 反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定 2、水轮机调速器的主要作用是什么？ 答：（1）根据发电机负荷的增、减，调节进入水轮机的流量，使水轮机的出力与外界的负荷相适应，让转速保持在额定值，从而保持频率（f=50Hz）
不变或在允许范围内变动 （2）自动或手动启动、停止机组和事故停机 （3）当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷 3、水轮机调速器分哪几种类型？调速器型号的含义是什么？ 答：按照测速元件的不同型式，可分为机械液压型调速器（简称机调）、电气液压型（简称电液）调速器和微机调速器 按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。如混流式和轴流定桨式水轮机，只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调；而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量，此种方法叫双调；冲击式水轮机在改变喷针行程的同时，还采用协联动作改变折向器的方法调节流量，也叫双调 4、电液调速器由那几部分组成？其主要元件叫什么？ 答：由电气和机械液压两部分组成。其主要元件包括：永磁（也称测速）发电机、测频回路、信号综合放大回路，调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。 此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等 5、电液调速器中，永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用？答：永磁发电机是装在机组主轴上，用以反映机组频率（或转速）变化的测速发电机，它供给测频回路频率偏差信号，同时供给调速器中各电气回路的电源 测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调
水轮机调节
1.油压装置安其布置方式可以分为分离式和组合式两种. 2.调速器的油压装置是由:压力油罐、回油箱、中间油罐、螺杆油泵、补气阀、 安全阀等组成。 3.齿盘测频回路具有输出频率信号电压的漂移量小，测频精度高的特点。 4.引入测频微分回路可以改善过渡过程的调节品质，提高速度性、缩短调节时 间、减少超调量。 5.位电转换器就是将机械位移信号转换成电信号的位电转换元件。 6.电液转换器室友电气-位移转换和液压放大两部分组成。 7.微机调速器由两部分组成，即微机调节器和液压随动系统。 8.微机型调速器按照输入信号种类的不同，分为模拟量和开关量信号等。 9.电液随动系统由电液转换元件、液压控制元件和执行元件等组成。 10.PLC微机调速器的频率测量采用残压测频时，信号取自母线电压互感器（TV） 或者发电机出口电压互感器；采用齿盘测频时，信号引自安装在水轮机大轴或发电机大轴上的齿盘脉冲转速探测器。 12.微机调速器在不同运行工况下采用不同的调节规律、控制结构、调节参数和调节模式。 13.微机型调速器的调节模式有频率调节模式、功率调节模式、开度调节模式。 14.频率调节模式是一种适用于机组空载运行、并入小电网或孤立电网运行和在大电网以调频方式运行的自动调节模式。 15.若机组并入电网运行，微机调速器一般采用开度调节模式或功率调节模式进行控制，其调节规律PI运算。 16.在模拟型电气液压调速器中，一般采用电液转换器将电气信号转换成机械液压信号。 17.微机调速器的电液伺服系统中所采用的电机转换装置有电液伺服阀、步进电机或伺服电机式电液转换器。电液伺服阀、电液比例阀、伺服电机、步进电机、数字阀。 18.调速器整机静态特性实验母的：通过对调速器静特性曲线y=f（n）的测定，确定调速器的转速死区i ，校验永态转差系数bp值，以鉴别调速器的制造和安 x 装质量。 19.调速器的动态实验主要指空载实验、突变负荷实验和甩负荷实验等。 20.空载扰动实验的目的：实在空载工况下以人为的方法向调节系统输入一个阶跃的转速扰动量，在此阶跃输入下，测出不同调节参数时的动态品质，从而确定空载运行时的最佳调节参数，并为带负荷运行确定参数参数提供初步依据。21.突变负载实验的目的：是观测与分析调节系统在负荷突变时的动态特性，选择带负荷工况下的最佳调节参数值，确保调节系统既有良好的响应特性，又有较好的稳定性。 22.甩负荷实验目的是校验调速器动态特性的一个重要项目。其实验目的是：（1）在已选定的调节参数下，考核调节系统过渡过程的动态品质指标，鉴定调速器的工作性能和调节质量。 （2）检查机组甩负荷后的最大转速上升率和蜗壳压力上升值，验证调节保证计算的正确性，为机组的安全运行提供数据。 （3）最后整定导叶关闭时间和关闭规律 （4）测量调节系统静特性曲线 23.甩100%额定负荷实验的目的是：检验机组在选定的参数下调节过程的速动性和稳定性，检查能否满足调节保证计算的要求。 24.用户除了要求供电安全、可靠和经济外，还要求电能的频率、电压保持在额定值上、下的某一范围内。 25. 调节保证计算的任务是：根据水电站压力引水系统和水轮发电机组特性，选择合理的导叶调节时间和调节规律，进行最大水击压强变化值和最大转速上升值
水轮机调速系统定期试验
调速系统定期试验管理制度 1．1范围本标准规定了天桥水力发电厂水轮机调速器（以下简称调速器）检修后及日常维护中需要进行的试验项目。 1．2本规程适用于天桥水力发电厂机械检修维护人员、生产管理人员对调速器试验的管理。 2 规范性引用文件 2.1 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB9652－88 《水轮机调速器与压油装置技术条件》 GB/T 9652.2--1997 《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》 DL/T 496—2001 《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》 DL/T 563—2004 《水轮机电液调节系统及装置技术规程》 DL/T 792—2001 《水轮机调速器及油压装置运行规程》 HGS-H21-250-6.3 《调速器液压系统说明书》 YZ-16/2-6.3 《油压装置说明书》 3 设备规范及技术参数
4 水轮机调速器系统大修后试验 4.1 检修周期 大修每4年一次 4.1 试验项目 4.1.1 压油装置试验 4.1.1.压油装置试运行试验 4.1.1.1 试验目的：检查压油泵在空载和各种压力下的振动及运行情况以及检修质量;检查压油罐、压力油管道、接力器等油压装置密封情况。 4.1.1.2 试验步骤：点动油泵控制开关，检查油泵旋转方向是否正确。在罐内无压的情况下向压力油罐送油到正常油位后向压力油罐充气，升压至0.5MPa，打开主供油阀，检查油管路所有连接法兰是否漏油。然后按油泵试验的输出压力向压力油罐充气至正常压力。在整个充气过程中，从上到下各部位都应有人检查，各处应无漏油，否则应停止充气。 4.1.1.3 试验方法：油泵装配后，应进行空载运行一小时,检查油泵运行是否正常。运行正常才可进行油泵在0.5MPa、1MPa、2.0MPa各油压下的试验，分别进行10分钟，在试验过程中油泵应连续运转，用油泵卸载阀的手动调节螺钉来控制试验压力，经上述试验运行情况良好后，再在各机组额定压力下运行1小时，在整个试验中，控制油温不超过50℃。 4.1.1.4 油压装置的密封试验：压力油罐的油位和油压均保持在正常工作范围内，关闭所有阀门，8h后油压下降不得大于额定油压的4%。 4.1.1.5 安全阀定值调整 将压油罐油压充压至安全阀动作油压，调整组合阀上安全阀螺栓调到动作定值。
冲击式水轮机调速功计算
冲击式水轮机的选择 孙红伟2007-8-6 14:10:00 [摘要]主要介绍冲击式水轮机及其辅助设备的选型方法及计算程序，并提出用最优直径比检查选型及效率修正方面的一些看法，内容的重点在中小型机组。表5个。 [关键词]冲击式水轮机选型最优直径比 1 引言 众所周知，冲击式水轮机适用于高水头、小流量的水力条件，其应用的最高水头已接近1 800m。与混流式水轮机相比，特别是在水头大于200m的场合，其优势不容忽视。由于早期选择的冲击式机组出现的问题不少，目前关于冲击式机组的选型资料又相对较少，因此，冲击式机组的选型受到不少专业人员的关注。 冲击式水轮机主要分为水斗式和斜击式，斜击式的比转速n s=30～70m·kW，是介于混流式和水斗式之间的品种，目前中小型范围内已做到转轮直径D1=100cm、发电机容量 N g=2500kW，虽斜击式效率相对偏低些，但设备价格优势不能忽视，所以仍得到广泛应用。 2 装置型式的选择 2．1 转轮及喷嘴数目的选择 按水头和出力查水轮机应用范围图，小机组一般均用单轮单喷嘴；小型卧式双喷嘴一般在D1=90～140cm，射流直径d0在7～14m中使用；斜击双喷嘴目前还没有使用。 2．2 布置方式的选择 大中型机组立式、卧式均有使用，小型机组一般用卧式。卧式布置拆卸方便，但每个转轮只能布置1～2个喷嘴，当喷嘴数目多时，必须增加转轮数；立式布置可在同一转轮上布置2～6个喷嘴，但当喷嘴数多如用3个以上时，转速不宜选得太高，以避免各射流
间相互影响，而降低水轮机的效率。 3 改变比速法选择冲击式水轮机 冲击式水轮机的选择方法，有固定比速法和改变比速法二种。 由于这些年来各制造厂开发的新品种越来越多，可选择的D1和d0也越来越多，选型者可不必受固定比速法关于D1／d0的限制，不同的D1可以搭配不同的d0，喷针机构已成系列可以装在不同的D1的机体上，因此这种选择方法已经代替固定比速法，越来越被广泛使用。改变比速法选择的程序和方法如下所述。 3．1 转速n的确定 式中：n s为比转速(m·kW)；H r为设计水头(m)；N r为出力(kW)。 比转速可在有关手册中方便查得。框算时，对水斗式单喷嘴暂取25(多喷嘴n s=25√Z0，Z0为喷嘴数)；对斜击式取50。计算出转速n后，向上取发电机同期转速。 3．2 确定转轮直径D1 式中：u为转轮节圆周速(m／s)；φ为转轮周速系数，按比转速ns值从表1查取；g 为重力加速度9．8m／s2。 表1 ns～φ值表 2)求出转轮直径D1，并取规格值 D1=60u／π n(m) 现在可供选择的规格值越来越多，并且还有增加的趋势，表2列出目前的规格值。 表2 D1规格值 其中：卧式单喷嘴D1=45～140；
水轮机调节基础知识
水轮机调节基础知识 1、反应电能质量指标：电压和频率。 2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。 3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。。 4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。 5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大 6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。 7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。 8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。 9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。 10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。 11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。 12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。 13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。 14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。 15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。 16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。 17、 18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。 19、调差机构的组成：螺母，螺杆，反馈框架，转轴 20、转速调整机构的作用：当机组单机运行时用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。 21、转速调整机构的组成：手轮、螺杆、螺母。 22、调节系统的静特性：统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。 23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。PI ：比 例积分型S K K S G I P PI /)(+=，PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)( 24、 bp 与调节系统的构造有关，与机组特性和运行水头无关。 ep 与两者都有关。 25、调速器的典型环节：比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。 26、按元件结构不同分为：手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器； 27、按容量分为：特小型、中小型、大型调速器； 28、按执行机构不同分为：单调节（混流，轴流定浆式）、双调节调速器（轴流转浆，贯流转浆，冲击式）； 29、按调节规律：PI 型，PID 型 30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为：整体式和分离式。 31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时，如果转速增加则离心力增大，重块外张使转动套升高；反之则转动套下降，这样，离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来 32、离心摆的作用：将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号，传递给引导阀。 33、离心摆静特性：离心摆静态方程式表示在稳定工况时，离心摆的转速几乎与转动套行程
水轮机调速系统优化维护探析
水轮机调速系统优化维护探析 水轮机在我国工业生产中发挥着重要的作用。水轮机调速系统是其内在的重要组成部分，如果出现问题会直接影响到水轮机的整体运行，所以对其优化和维护工作是很重要的。基于此，文章首先分析了水轮机调速系统的应用，然后阐述了水轮机调速系统优化维护模块的设计及其基本功能，最后就其维护措施进行了探讨，希望通过文章的分析，能够使其得到更好的发展，为社会的发展贡献力量。 标签：水轮机；调速系统；优化维护 1 水轮机调速系统的应用 1.1 水轮机调速系统的发展应用 改革开放以来我国的科学技术得到了显著提升，在各项事业中都有所发展，特别是生产制造业。水轮机调速系统的运行质量是否能够达到标准将在很大程度上决定机组的性能，使经济效益受到波动。水轮机调速系统在应用的过程中也有一个过程，那就是从简单到复杂，从低效到高效。在科学技术的不断发展下，水轮机调速系统必将向着更为高科技、智能化的方向推进。 1.2 水轮机调速系统的工作原理 压力罐里充入一定的高压气体，然后将压力油抽入压力罐体，一般情况下使用的是齿轮泵或螺杆泵。常规油压调速器要充空气，高油压调速器充氮气。压力的作用是气体被压缩，进而产生压强，并作用在油面上，形成压力油，这是能量积累的过程。在电气控制信号的驱动下，电液转换装置转换为机械位移，并通过压力油的做功使液压放大从而产生较大的力，接力器在力的作用下开度变大，使得导叶开度和浆叶角度发生改变，调节导水机构的流量，达到控制各个机构的目的。 2 水轮机调速系统优化维护模块的设计 2.1 基本结构 要做好水轮机调速系统优化维护模块的设计工作要对企业的运行情况有一个比较深入的了解，也就是一切从实际出发，如果只是想要更新换代，那是不可取的，也比较盲目。要充分的利用现有资源，根据实际情况来科学的添加装置，比较提倡使用计算机网络技术，这样能够有效的整合系统。在计算机技术的支持下，信息资源得到了共享，也在无形中减少了浪费，降低了成本，使整个系统的稳定性和安全性得到了极大的提升。 2.2 硬件组成
水轮机调速系统分析与建模
水轮机调速系统分析与建模 袁方2012202080056 武汉大学动力与机械学院 1 水轮机调节系统各个模块组成 水轮机调速系统主要由压力引水系统、调速器电气部分、液压随动系统、水轮机、发电机、电网组成。如图1所示。 图1 水轮机调速系统 它是一个集水、机、电为一体的综合控制系统。 1)调速器电气部分：主要实现系统的控制规律和控制算法，针对不同的过程有不 同的控制策略。主要体现在不同的控制规律和不同的控制参数上，控制参数主 要包含比例系数(K p)、积分系数(K i)、微分系数(K d)、永态转差系数(b p)。 2)液压随动系统：实现电气信号向机械液压信号的转变和放大。主要包括电气— 液压信号转换装置、液压放大、(导叶操作)机械手臂和位置反馈等，如图2所示。 3)水轮机：将水能转换为机械能。 4)发电机：将机械能转换为电能。 5)电网：主要是提供其他用电部门需要的能量。 2 液压随动系统分析与建模 机械液压系统的作用是把电气信号转换并放大成具有一定操作力的机械位移信号，具有功率放大系数大、负载力大等特点。它主要由电气－液压信号转换装置、液压放大、（导叶操作）机械手臂和位置反馈等部分组成。
图2 液压随动系统原理框图 电液伺服阀是将电气信号转换成具有一定操作能力的机械液压信号，它是液压随动系统的关键部件。电液伺服阀是一个带有死区、饱和、间隙的一阶惯性环节。电液转换器的时间常数，一般情况下很小，可以忽略不计，故可以看成一个比例环节。 主配压阀直接控制导叶接力器，是一个一阶惯性环节，包含一个死区环节。 主接力器作为驱动机构，它将调速器输出的控制信号直接作用在水轮机的导叶上，控制导叶的开与关，是一个积分环节。 2.1 电液伺服阀 电液伺服阀将电气信号转换为阀芯的位移信号，进而转化为有一定压力的流量信号。在建模时对系统进行适当地简化。主要包含比例环节、死区、饱和、间隙等环节。输入为PID控制器输出的控制信号，输出为有一定压力的流量信号。 电液伺服阀建模如图： 图3 电液伺服阀模型 2.2 主配压阀 主配压阀将阀芯的位移信号转换为过流孔的流量信号，有一定的压力，主要包含比例环节、死区、饱和、间隙等环节。输入信号简化为电液转换器的输出开口的大小，即阀芯的位移信号。输出为有一定压力的流量信号，用于驱动主接力器。
基于PLC的水轮机调速系统设计
电信学院毕业设计任务书 题目基于PLC的水轮机调速系统设计 学生姓名班级学号 题目类型工程设计指导教师系主任 一、毕业设计的技术背景和设计依据： 水轮发电机组把水能转变成电能供用户使用，用户除要求供电安全可靠外，还要求电能的频率保持在额定值附近某一范围内。按规定，电力系统的频率应保持在50Hz，其偏差不得超过±0.2 Hz。而电力系统的负荷是在不断变化的，这必然导致系统频率的变化。因此，水轮机调速器必须根据负荷的变化不断地调节导水机构的开度来改变水轮发电机组的有功功率输出，以使水轮发电机组的转速维持在某一预定值，或按某一预定的规律变化。在机组并网以前，调速系统还要完成同期装置的任务，即跟踪网频，随时准备并网。并网以后主要完成调速器的任务。目前，水电站趋向于采用PLC控制来完成调节任务。 二、毕业设计的任务 1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2、熟悉水轮机调速器的工作原理 3、系统硬件电路设计 4、PLC选型和硬件设计 5、PLC单片机软件设计 6、撰写设计说明书，绘制图纸 7、指定内容的外文资料翻译 三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标 主要内容、功能： 1、频率自动测量与调节； 2、相角自动测量与控制； 3、自动调整与分配负荷； 4、开停机操作和紧急停机操作； 5、显示运行参数； 6、自动跟踪网频； 7、具有自动、手动操作方式； 8、具有PID调节规律； 9、提供4—20mA导叶开度模拟量信号至后台机，实时监测导叶开度； 主要技术指标： 静态特性： 转速死区≤0.04% 静特性曲线的非线性度<1% 参数范围： 测频范围 10—100HZ（0.5V—100V） 频率给定范围 45—55HZ 功率给定范围 0—100% 电气开限给定范围 0—100%
水轮机调速器常见故障分析与处理
水轮机调速器常见故障分析与处理 2016-09-18 05:50水轮机调速系统故障诊断技术服务推荐107次 为便于今后阐述水轮机调速器的故障案例，本文归纳了以下六种基本的故障类别，并分析了其故障发生的原因及相关的处理措施。 一、机组自动空载频率摆动值大 其现象分为以下四种情况： 1、机组手动空载频率摆动达~，自动空载频率摆动为~ 分析：机组手动空载频率扰动大，调速器参数整定不当 处理：进一步调整PID调节参数（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和调整接力器反应时间常数 Ty，尽量减小机组自动空载频率摆动值 2、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动达~，且调整PID调节数 bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd无明显效果 分析：接力器反应时间常数Ty值过大或过小 处理：调整电液（机械）随动系统放大系数，从而减小或加大接力器反应时间常数Ty，当调节过程接力器高频抽动，则Ty过小，当接力器动作迟缓且过调，则Ty过大 3、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动大于等于上述数值，调PID参数无 明显改善 分析：接力器至导水机构和/或导水机构机械/电气反馈有过大的死区 处理：处理机械液压系统和减小反馈机构死区 4、微机调速器使被控机组频率跟踪于待并电网频率，后者摆动大而导致机组频率摆动大 分析：被控机组待并入的电网是小电网，电网频率摆度大 处理：调整微机调速器的PID调节参数：Tn向稍大的方向改变 二、机组并网运行接力器开度自行减小 机组并网自动运行时，出现导叶接力器开度自行减少（又称“溜负荷”），其现象分为以下四种情况：
1、接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/功率调节模式自动切至频率调节模式工作 分析：电网频率升高，调速器按静态特性（bp）减小负荷 处理：如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp值，并使调速器在开度模式或功率模式下工作 2、由三个因素构成①Y PID在较大位置②电液转换器平衡电流（电压）在开启方向③导叶向关闭方向运动 分析：电液转换器卡阻于关闭侧 处理：检查并处理电液转换器①切换并清洗滤油器②检查电液转换器并排除卡阻现象 3、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度Yg一致②机组所带负荷在空载附近③机组二次回路电源消失或切换 分析：机组油开关误动作 处理：检查送入微机调速器的机组油开关辅助接点，保证机组二次回路电源不间断。有的微机调速器在机组油开关断开时，即将电气开限以一定速度减至空载，或者立刻将其关至空载位置 4、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度反馈指示表基本一致②导叶实际开度明显小于Y PID③调速器发出“导叶故障”信号 分析：导叶行程电气反馈移位 处理：将调速器切至手动运行，检查导叶接力器位移，调整并可靠固定开度变送器锁紧定位螺钉 三、导叶接力器呈现跳跃式运动或抖动现象 调速器接力器抖动现象分为以下四种情况： 1、由两个因素构成①调速器外部功率较大的电气设备启动/停止②调速器外部直流继电器或电磁铁动作/断开 分析：机频与接力器出现抖动调速器受外部干扰 处理：①检查并妥善处理微机调速器的机柜和微机调节器壳体的接地 ②外部直流继电器或电磁铁线圈加装反向并接（续流）二极管；接点两端并接阻容吸收器件（100Ω电阻与630V，μF电容器串联） 2、开机过程中，机组转速未达到额定转速，残压过低；或机组空载，未投入励磁；机组大修后第一次开机，残压过低，机频信号出现跳动，接力器跟随抖动
水轮机调节控制系统
第一章 调速系统基础知识 1.水轮机调节的根本任务 水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。用户除要求供电安全可靠外，还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。频率偏离额定值过大对用户不利，可能使用户的产品质量降低。按规定：系统频率应保持在50HZ，其偏差不得超过±0.5HZ：对于大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2HZ。此外，还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟；对于大容量系统，不得大于30秒。同时，电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。此外，一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可预见的。电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。因此，必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内。这就是水轮机调节的根本任务。 2.实现水轮机调节的途径 通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢？为简明起见，仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。如图示是水轮发电机组示意图。 水轮发电机组示意图 水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体，它的运动可由下列方程描述： 式中J ----机组惯性矩； ω---角速度，ω=πn/30（n为机组转速）； t M ---水轮机动力矩； t g d ω J =M -M dt
g M ---水轮机阻力矩。 水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成，它推动机组转动，其大小决定于：水头H，导叶开度a （流量Q），机组转速等。 由上式可见，实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。 3.水轮机调节的特点 ? 水轮机调节具有以下特点： ? 决定机组出力最基本的因素是水头和流量； ? 具有两套调节机构的水轮机，在对它们进行调节时，为了达到某种预期的目的，在两 套机构之间设有相应的协联机构。 ? 当导叶启闭时由水流的惯性所产生的水击作用通常是与导水机构的调节作用是相反 的。 4. 水轮机调节常见的几个术语和概念 为了便于理解，在这里我先给大家讲一下水轮机调节常见的几个术语和概念。 4.1常见的几个术语 ① 调节对象：被控制设备的统称，在水轮机自动调节中，它包括水轮发电机组、引水系统和电网。 ② 调速器：用于调节和控制水轮发电机转速的设备。其中自动调节转速的部分称为“自动调速系统”，而在分析水轮机自动调节系统中，人们习惯称之为调速器。 ③ 水轮机自动调节系统：由调节对象和调速器的自动调速系统所构成的自动调节系统。 ④ 被调节参数：力图控制在指定范围的参数。对水轮机自动调节系统而言是机组转速n 即角速度ω。 ⑤ 给定值：指定的某参数或其变化范围。 ⑥ 扰动：所有使被调节参数偏离给定值的因素均称为扰动。在研究水轮机自动调节的动态特性中，常采用阶跃扰动，即扰动一旦作用于该系统便保持为某一常量。 ⑦ 环节：构成系统的最基本单元。 4.2水轮机自动调节系统的动特性 水轮机自动调节系统受到一定的扰动后，在调节过程中，机组转速（频率）随时间的变 t M ω=γQH ηt γQH η M = ω 0Q =f(a )
SAFR-2000H水轮机调速系统
NARI SAFR-2000H水轮机调速系统 油压装置 技术说明书及用户手册 （V2.0） 国网电力科学研究院 南京南瑞集团公司水利水电技术分公司 2012年9月
目录 1 概述 (1) 1.1 型号说明 (1) 1.1.1 油压装置 (1) 1.1.2油压装置控制柜 (1) 1.2 油源装置参数 (2) 2 设备简介 (2) 2.1 油压装置 (2) 2.2 压力罐 (2) 2.3 回油箱 (3) 2.4 油泵 (3) 2.5 组合阀 (3) 2.6 安全阀 (4) 3 工作原理 (4) 4 主要结构说明 (5) 4.1 工作压力罐装配 (5) 4.2 回油箱装配 (5) 4.3 螺杆油泵 (6) 4.4 组合阀 (6) 4.4.1 低压启动先导阀和单向阀 (6) 4.4.2 安全先导阀 (7) 4.4.3 电控卸荷阀 (7) 4.4.4 空气安全阀 (7) 5 油压装置的安装调整与维护 (8) 5.1 安装与调整 (8) 5.1.1安装时的注意事项 (8) 5.1.2 安装后的第一次启动 (8) 5.1.3 整定压力开关 (8) 5.1.4 调整安全先导阀 (8) 5.1.5 单向阀CV2检查 (9) 5.1.6 低压启动先导阀YV3检查 (9) 5.1.7 空气安全阀检查 (9) 5.1.8 压力罐液位信号计开关的整定 (9) 5.1.9 回油箱液位信号计开关的整定 (9) 5.2 油压装置的维护 (9) 6 油压装置故障分析及对策 (9)
1 概述 本油压装置是为了稳定、安全、可靠地为调速器及其他装置提供压力油，压力罐容积为0.6 - 20 M 3，回油箱容积1 – 25 M 3，额定工作压力2.5、4.0、6.3 MPa ，工作介质为46#透平油和压缩空气。设有油泵起动缓冲装置，避免了油泵处于高压起动，提高了油泵及电机的使用寿命。 1.1 型号说明 1.1.1 油压装置 1.1.2 油压装置控制柜 H Y Z -- 6.0 -- 6.3 压力罐额定压力(MP a) 压力罐容积(立方米) 油压装置 H :油压装置合体形式 缺省为分体形式H C -- 6.3 压力罐额定压力 油源控制装置 1:电机接触器控制 2:电机固态电机控制器控制 3:电机软启动控制1: 接点控制信号 2:模拟量传感器信号 T1:通讯 RS232 T2:通讯 RS458
水轮机调速器原理
什么是水轮机调速器？水轮机调速器的作用是什么？水轮机调速器的发展历程是怎样的？ 水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统（如图1-1）。通常把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器。 图1-1 水轮机调节系统构成图 水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。 水轮机调速器问世以来，水轮机调速器先后经历了三代的发展：水压放大、油压放大式的机械式液压调速器（20世纪初-20世纪50年代）、模拟电路加液压随动系统构成的电液式调速器（20世纪50年代-20世纪80年代）和微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器（20世纪80年代至今）。目前微机调速器以可靠性高、操作简便全面取代其他类型的调速器。 水轮机调速器调速器有哪些类型？如何划分？ 水轮机调速器的分类方法较多，按调节规律可分为PI和PID调速器；按系统构成分为机械式调速器（机械飞摆式）、电液式调速器及微机调速器； 实际应用中常用是以下几种区分方式： 1、按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，调速器分为：中、小型调速器；冲击式调速器；大型调速器等。中、小型调速器以调速功大小来区分，冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分，大型调速器以主配压阀名义直径来区分。 调速器分类表 小型调速器 中型调速器 大型调速器 W≤1000Kg.m 接力器调速功 1000Kg.m＜W≤7500Kg.m W>7500Kg.m 2、微机调速器依据调节器（电气部分）及机械液压系统（机械部分）的不同形式，有以下区分： 2.1按调节器的硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类调节器。其中单片机、单版机构成的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趋于淘汰。目前可编程控制器以其高度的可靠性成为调节器构成首选。
第五章 水轮机调速设备
第五章 水轮机调速设备 第一节 调速设备的目的与作用 一、水轮机调节的任务 通过调节流入水轮机流量的大小，是机组出力与外界负荷相适应，保证机组在额定转速下运行，从而保证机组发出的电流频率满足电力系统的要求。水轮机调节的具体任务是： 1、随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。 2、保持机组转速和频率变化在规定范围内。 3、启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)。 二、调节途径 水轮发电机组的运动方程式为 g t M M dt d J -=ω （5—1） 式中：J ——机组转动部分的惯性矩，对一定机组为常数； ω——机组转动角速度，60n πω= dt d ω——机组转动角加速度； t M ——水轮机的主动力矩，由水流对水轮机叶片作用形成，推动机组转动， ωη rQH M t =； g M ——发电机的阻力矩，发电机定子对转子作用力矩与t M 方向相反。 机组型号确定后则J 为定值，当t M =g M 时 dt d ω=0，则转速稳定，机组稳定工作。若电力系统负荷变化时，则引起发电机g M 变化，g M ≠t M ，就会使dt d ω≠0，会引起两种结果： 1、g M ＞t M ，增负荷，则 dt d ω＜0，水轮机转速降低； 2、g M ＜t M ，减负荷，则dt d ω＞0，水轮机转速升高， 从1、2可知，只要g M ≠t M 必会引起水轮机转速变化，而水轮机转速变化将会引起电流频率的变化，若频率f 不变只需dt d ω=0即t M =g M 这就需要不断调整水轮机主力
矩t M 来适应不断变化的发电机阻力矩g M 。水轮机引入流量的改变是通过调节水轮机导叶开度来实现的。 水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度（或针阀行程），使机组转速恢复并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。 (N 变化 —— a 0变化—— Q 变化 —— n=n e ) 调节实质：调节转速 水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。 第二节 水轮机调速设备组成、类型及选型 一、调节设备的特性 在水轮机调节系统适应负荷变化而保持转速不变的过程中，其工作状态有两种：一是转速不变的稳定状态，二是调节过程的调节状态。这两种状态的特性不同，第一种状态用调节系统的静特性来描述，第二种状态用动特性来描述。 （一）静特性 机组负荷不变，则机组转速恒定，调节系统处于稳定状态下，此时机组转速与机组负荷间的关系称为调速器的静特性。 （二）动特性 机组负荷发生变化时，调节过程中机组转速随时间的变化关系称为调速器的动特性。 二、调速器基本原理 （一）水轮机调速系统的组成 一般由调速柜、接力器、油压装置三部分组成。 1、调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令并加以放大，操作执行机构，使转速保持在额定范围内。调速柜还可进行水轮机开机、停机操作，并进行调速器参数的整定。 2、接力器 调速器的执行机构，接力器控制水轮机调速环（控制环）调节导叶开度，以改变进入水轮机的流量。 3、油压装置 由压力油罐，回油箱，油泵三部分组成。 中小型调速器的调速柜，接力器和油压装置组合在一起，称为组合式；大型调速器分开设置，称为分离式。 （二）调速器的基本原理 以机械液压型为例来介绍调速器的工作原理。 机械液压式调速器主要有离心飞摆、配压阀、接力器、缓冲器、反馈系统等组成。转速稳定时，飞摆1转速稳定，其下端点在A 处，主配压阀2的活塞杆端点位于B ，其两活塞封住通向接力器3两端油口，接力器不工作，此为初始平衡状态。当机组转速变
水轮机、调速系统复习题
水轮机、调速系统复习题 一、简答题 1.调速系统、水车室巡回检查的内容及注意事项 2.水轮机调速器的作用 3.调速器油系统的作用 4.压油罐自动补气装置动作条件 5.手动调整压油罐油压、油位的操作方法及注意事项 6.1-2、3-6号机调速器的自动、手动运行，如何进行倒换操作及 注意事项。 7.调速器自动开、停机的动作过程 8.调速器手动开、停机的操作步骤 9.调速器压力油罐排油注意事项 10.调速器的双筒过滤器切换目的及注意事项 11.水轮发电机组各部件组成、作用 12.水轮发电机组水导轴承的作用 13.检修人员进入内部作业时必须采取的安全措施 14.快速门提起操作前必须确认的项目 15.机组遇哪些情况下，必须落快速门，根据要求做防提措施 16.快速门启闭机工作的四种状态 17.快速闸门操作指令排队顺序 18.尾水管进行排水操作前，必须确认的项目 19.水机事故保护及其动作后果 20.紧急事故停机按钮和事故停机按钮的使用规定，并说明各按钮 的动作后果。 21、在导叶区域、调速环拐臂处作业时，应采取的安全措施 22、机械故障处理要点 23、机械事故处理要点 24、技术供水系统包括那些用户 25、简述技术供水的运行方式 26、水轮机、调速器、油压系统、技术供水、轴承油位、油温等参数 27、水库上下游水位参数、不同时间段的水库调度运行方式
28、检修后，机组充水前，水轮机的检查项目有哪些。 29、简述充水试验的条件及目的。 30、机组过速试验如何做，应注意事项。 二、操作票 1.调速器系统由运行转检修 2.调速器系统由检修转运行 3.提快速门至全开并做防落措施 4.全关快速门并做防提措施 5.顶盖排水系统转检修、运行操作 6.水导外循环系统转检修、运行操作 7.技术供水转检修、运行操作 8、尾水放空阀启闭操作 9、手动开机至空转 10、手动操作空转至停机 三、画图题 1.油压装置泵油部分（包括感压阀、空载阀） 2.技术供水图（不包括热交换器部分） 四、事故处理 1. 机组压油罐油压、油位下降的故障和事故处理 2.机组压油罐油位降低的故障和事故处理 3. 油压装置油温升高的故障处理 4. 压油泵一直负载运行故障处理 5. 压油泵一直空载运行故障处理 6. 导叶剪断销剪断的故障处理 7. 主轴密封水压异常的故障处理 8. 水轮机顶盖水位升高的处理 9. 机组测速装置故障处理 10、机组过速处理 11、机组振动、摆度超过规范值的故障处理 12、导轴承的异常故障处理 13、调速器在那些情况下需切手动运行 14、双微机电液调速器故障处理