SAFR水轮机调速器
调速器(机械方面)
1、压力油罐
压力油罐在正常情况下，有2/3容积为 压缩空气，1/3的液压油。为能反映出罐中 的油位高度，通常装设磁翻柱式油位信号 计，可以直观的反映出压力罐内的油位高 度。 压力罐上一般还安装高精度压力变送 器、压力开关、压力表、自动补气装置、 罐顶安全阀等。
2、回油箱
回油箱上一般设置磁翻柱式油位信号 计、油混水信号计，以检测油位、油温及 油内含水量。根据需要还会设置加热器及 冷却器以控制油温。静电液压过滤系统 （以便进行油的净化）。
三、
Super Automatic Frequency Regulator2000H（SAFR-2000H）型三十二位双微机双通道水 轮机调速器是现代控制理论与微电子技术相结合的 一种新型调节控制器，主要适用于混流式水轮发电 机组、轴流式水轮发电机组和贯流式发电机组的转 速调节以及有功功率调节。 SAFR-2000H型水轮机调速器拥有新型三十二位 硬件核心，采用双微机双通道冗余控制结构，并配 以大屏幕真彩液晶显示屏。作为最终的追求目标， 系统的总体可靠性、配置灵活性、易维护性、易操 作性和广阔的扩展空间在该调速器中得到了完美的 体现。
3、油泵
系统设计时油泵一般为零压起动，所以油泵起 动时压力一般为零。这时油泵出口处的耐震压力表 显示压力为零。当经过N秒钟延时后（注：N为延时 时间，可程序设定），卸荷阀先导电磁阀得电，系 统建压，油泵向压力罐内打油，此时压力罐内的压 力即是油泵出口压力，直至压力升到系统设定的停 泵压力，油泵停止打油。当压力罐内的压力降到系 统设定的启泵压力时，油泵又再次起动打油。 油压装置一般设置多台（根据技术要求确定） 油泵，平时互相轮换。在主泵启动油压及双泵启动 油压分别启动打油；多台油泵可自动轮换工作（轮 换方式可以程序设定）或人工切除进入检修状态。
SAFR-2000型水轮机调速器系统运行情况及评价
微机 电调和 Ｚ Ｌ １ ０ 型机械液压装置 。现简要介绍 Ｓ Ｆ 一 ０ ０ Ｆ 一 Ｄ ０ Ａ Ｒ ２ ０ 型水 轮机调速器的功 能、特 点、软硬件配 置、工作原理 以及运行情 况
功 能 特 点 １、 装 置 功 能 有 ： 调 节 控 制 功 能 ； 实 时 诊 断 容 错 及 故 障 保 护 功 能 ； 双机 冗 余 ；频 率 容 错 ： 行程 容 错 ； 水 头 容 错 ；液 压 容 错 ； 电源 容 错 ； 功率 容 错 ；智 能调 试 及 计 算 机 辅 助 分 析 功 能 ；智 能 化 调 试 ；计 算 机 辅 助 分 析 系 统 ： 调试 专 家 系 统 ；维 护 诊 断 功 能 ；通 信 诊 断等 等 。 ２ 、 装 置 特 点 如 下 ： 可 靠 性 高 ， 先 进 的 表 贴 工 艺 ； 接 口 电 路 的简 化 与 集 成 ； 硬 件 热 冗 余 与 软 件 容错 ； 分 布 式 隔 离 电 源 ； 电磁 兼 容 技 术 ；接 地 技 术 ； 滤 波 技 术 ；屏 蔽技 术 ；布 线 技术 ； 电 路 技 术 ； 可 操 作性强；软面板技术；在线帮助系统 ；可维护 性好 ；故障定位 专家系 统 ；超前维护及预警系统 ；可扩展性强 ；串行总 线：现场 总线。 ３、 目前 ， 现 场 总 线 已 在 世 界 工 业 控 制 领 域 内 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 Ｓ Ｆ 一 ０ ０型 水 轮 机 调 速 器 内部 集 成 了 Ｃ Ｎ Ｕ ＡＲ２０ Ａ Ｂ Ｓ现 场 总 线 ， 并 可 扩 展 多种 标 准 现 场 总 线接 口， 并 能 够 与 监 控 局 域 网 方 便连 接 ， 构 成 了 多层次分布 式的控 制结构，为 电厂实现信息共享 、系 统扩展 奠定了坚 实 的基 础 。
SAFR-2000H操作说明书
NARISAFR-2000H水轮机调速器操作说明书（V1.0）国网南京自动化研究院南瑞电气控制分公司二零零七年十二月一、 SAFR2000H 水轮机调速器运行及操作1.1 装置的上电打开前门，可看到装置开关操作层如下图：各开关对应关系如下：DK1：装置交流输入开关； DK2：装置直流输入开关；DK3：DC24V 开关电源（左边）输入开关；DK4：DC24V 开关电源（右边）输入开关； DK5：触摸屏电源开关； DK6：加热器电源开关；FU1：DC24V 开关电源（左边）输出保险； FU2：DC24V 开关电源（右边）输出保险；IP161DI476DO479CP1ACP2ACP3A1220437865指示灯指示灯指示灯9101095687342112437865910202012437865109DIADOAPWAIF1AIF2APS465IP161DI476DO479CP1ACP2A CP3A1220437865指示灯指示灯指示灯9101095687342112437865910202012437865109DIADOAPWAPCC控制器APCC控制器BIF1A PWAIF2A DIA DOACP1A CP3ACP2AIF1A 电源主机开入开出电源主机开入开出JD1JD2JD3JD4JD5JD6JD9JD10JD20254825480017DK3DK4DK5保险保险FU1FU2485A 485BDK6走线槽走线槽走线槽走线槽走线槽ZHM1ZHM2继电器层DK1DK2继电器开关PWA IF2A DIADOA CP1A CP3A CP2A 凝露器NL切换模件开关IF1AIF2A图1-1：装置开关上电顺序：一般先上交流（往上扳开关DK1），注意观察，参见图1-3，两个电源及信号转换模块指示红灯亮，电源监视继电器JD2（左数1）红灯亮。
然后上直流（往上扳开关DK2），注意观察电源监视继电器JD1黄灯亮。
水轮机调速器
水轮机调速器引言水轮机调速器是一种用于调节水轮机转速的装置。
水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，广泛应用于水电站发电和工业生产中。
水轮机调速器的主要功能是根据负荷变化调节水轮机转速，以维持发电系统的稳定运行。
本文将介绍水轮机调速器的工作原理、常见类型以及应用领域。
工作原理水轮机调速器的工作原理基于负荷-速度特性曲线。
当负荷增加时，水轮机的速度会下降。
为了维持发电系统的稳定运行，水轮机调速器会通过调节水轮机的水量来使其速度恢复到设定值。
在水轮机调速器中，水量的调节通常是通过控制水轮机的导叶开度来实现的。
当负荷增加时，水轮机调速器增大导叶开度，增加水量，从而提高水轮机的转速。
相反，当负荷减小时，水轮机调速器减小导叶开度，减少水量，使水轮机转速降低。
常见类型机械式调速器机械式调速器是最早出现的水轮机调速器类型之一。
它通过机械装置来调节导叶的开度，从而控制水轮机的水量。
机械式调速器的优点是结构简单，可靠性高。
然而，由于机械传动存在摩擦和磨损的问题，机械式调速器的调节精度较低，响应速度较慢。
因此，在现代化的水轮机系统中，机械式调速器的应用逐渐减少。
液压式调速器液压式调速器是目前广泛应用于水轮机调速的一种技术。
它采用液压传动来调节导叶开度，实现对水量的精确控制。
液压式调速器具有调节精度高、响应速度快的优点，可以更好地适应负荷的变化。
液压式调速器通常由液压系统、传感器和控制器组成。
电子式调速器电子式调速器是近年来发展起来的一种水轮机调速器类型。
它采用电子控制技术来实现对水轮机的调速。
电子式调速器具有调节精度高、响应速度快、可编程性强等优点。
它可以通过设置不同的控制模式和参数，适应不同的工况要求。
电子式调速器还可以与其他自动控制系统进行集成，实现智能化的调速控制。
应用领域水轮机调速器广泛应用于水电站和工业生产中。
在水电站中，水轮机调速器是调节水轮机转速的关键设备，直接影响到电网负荷的稳定性和电能发电的效率。
在工业生产中，水轮机调速器用于调节水轮机的转速，控制生产线的运行速度。
微机水轮机调速器使用与维护问答
微机水轮机调速器使用与维护问答一、 SAFR000及SJ-700型频率调节采用何种控制规律，与传统经典控制规律有何不同？答：SAFR000及SJ-700型频率调节采用的都是改进型PID 调节规律：如图b)所示，PID 控制主要适用于低阶、不太复杂的线性系统，它物理概念清晰、易于实现，目前也是水轮机调速器中应用最广泛、技术最成熟的一种控制规律，由于微处理器在水轮机调速器上的大量使用，PID 控制目前大多数由软件来实现，以下图a 所示结构比较常用，称为经典PID 控制，图b 所示结构为改进PID 控制。
a) 经典PID 结构图 b) 改进PID 结构图上面两式中，输入的是转速偏差，输出的是与偏差成比例的控制量。
两者区别主要在永态转差率bp 的不同反馈取法，一个取自PID 综合输出，一个单取自积分I 输出。
经典PID 控制传递函数为：Ip P p D p IP D K b s K b s K b K s K s K s G +++++=)1()(22改进PID 控制传递函数为：Ip IP D K b s K s K s K s G +++=2)(比较式上面两式，发现两者分子相同，但上式的分母比下式少一阶，也即改进型PID 控制比经典PID 在传递函数上少一个极点，图b 结构具有更好的动态调节性能，稳定域较宽。
经过多年的运行检验，证明该方法动态调节过程较短，且易于稳定。
二、 SAFR000微机调节器的硬件配置有哪些？答：调节器的硬件配置主要有：∙主机模件2块，通讯、控制、计算等。
∙采样模件2块，频率、导叶、桨叶开度采集。
∙控制模件2块，导叶、桨叶电液转换控制信号。
∙数字模件2块，16路开关量输入，8路开出。
∙模拟模件2块，5路模拟信号输入。
∙双机切换模件1块，可编程逻辑切换控制。
∙双重供电模件2块，AC220，DC220同时输入。
∙组合电源模件2块，5V，+12V，-12V输出。
∙功率变送器1块，功率模式控制用。
水轮机微机调速器系统介绍
水轮机微机调速器系统介绍一、基本概念：水轮机是将水流的流量转换为转轴的旋转机械能的机器。
近代水轮机主要作为水力发电的原动机。
水流进入水轮机后，水流的能量便发生了改变，最后变成主轴旋转的机械能，这一过程，称为水轮机的工作过程。
反映水轮机工作过程特性的一些参数，称为水轮机的工作参数。
其中主要的工作参数有：水轮机工作水头、水轮机流量、水轮机功率、水轮机效率和水轮机转速。
水轮机工作水头为水轮机进口截面水流单位能量与出口断面水流单位能量之差。
水轮机工作时，除了需具有一定的水头之外，还要有一定的水量流过水轮机，单位时间流过水轮机既定断面的水量，就称为水轮机流量Q。
（Q=Fv，其中F 为水轮机过水断面面积，v 为过水断面平均流速）水流流经水轮机时，随着水流能量转变为转能旋转机械嫩，水流便对水轮机做功，单位时间内所做的功，在工程上称为水轮机的功率或出力。
水流输入给水轮机的功率Nt=pgQH(^_^，不好表示密度，就用p 表示了）水轮机效率，就是水流能量的有效利用程度，要注意，水轮机是所有旋转机械中效率最高的设备（大家查查，看是不是），远高于水泵、汽轮机等。
水轮机转速，水轮机主轴单位时间旋转的次数。
水轮机额定转速是在设计时选定的同步转速。
二、水轮机的分类：现代的水轮机一般按水流能量转换的特征分为两大类，即反击型和冲击型。
目前我们多见的大多数为反击型，反击型里又有混流式、轴流式、斜流式、贯流式。
一般来讲水头高的电站用的水轮机类型是混流式、例如三峡水力发电厂、小湾水力发电厂，水头略低的是轴流式，例如葛洲坝，还有的分定浆和转浆式，也就是浆叶的叶片能否调节，福建的孔头电站就是定浆的。
水头再低一些，而且流量较大的流域就可以建设贯流式电站了，例如广西长洲（单机45MW）、广西桥巩（单击58MW）等。
一般对调速器而言，如果只有导叶可调，就叫单调机组，导叶、浆叶都能调整的就叫双调机组。
对于水轮机再往深入的讲，我也不清楚了。
下面我就具体讲讲调速器相关的知识，会讲到基本功能、工作原理、然后举例（一个实际的设备）讲讲电气部分、液压部分和调节规律等），不足之处大家多多指教了。
SAFR2000水轮机调速器基本介绍(ppt 76页)
编程 其系统结构见图，其CPU内部集成了QSPI同步串行总线模块和TPU定
时处理模块以及MCU计算处理模块等。 QSPI同步串行总线可以和许多串行芯片，如A/D，D/A，D/I，D/O
W J1 W J2 W J3 W J4 W J5 W J6 W J7 W J8 W J9 W J10 W J11 W J12 W J13 W J14 W J15 W J16
2.5 SAFR-2000型调速器的运行界面
SAFR-2000装置采用带大屏幕（12’）液晶显示的工控机作为显示系 统，内置智能化人机接口软件，以Windows NT为操作系统
开关量窗口界面如图所示：
开关量窗口用来显示外部开关量操作命令。窗口左右对称，分别显示 A、B两套系统的信息。显示的开关量信号包括：油开关、开机令、停 机令、导手令、调相令、增加令、减少令、轮手令。
报警窗的界面如图所示：
报警窗用来显示故障报警和故障诊断处理信息，故障一旦被检测 到，即使立刻消失，在窗口显示中仍将一直保持报警，直到点击 窗口下方的“调速器故障复归”按键后，当前所有的故障显示才 被清除。这样，即可实现对偶发故障的记录。故障报警信息分为 A、B两套系统，包括：电源故障、电网频率、机组频率、齿盘一 路、齿盘二路、通信故障、励磁电源、导叶行程、轮叶行程、导 叶液压、轮叶液压、水头采样、有功功率。
液晶显示工控机（人机界 面）1套
采用两套完全相同的微机控制 系统(A、B)，互为备用；通过 故障自诊断进行双机切换，严
重故障时（如伺服阀卡）可自 动切换至手动运行。
SAFR-2000
水轮机调速器功率模式下一次调频功能分析
水轮机调速器功率模式下一次调频功能分析发布时间：2021-05-08T03:27:40.046Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：张朝强1 常辉1 罗克武1 杨红江1 赵勇2 初云鹏2 [导读] 一次调频是调速器系统的基本功能，对于稳定电网频率有着重要的作用。
1.天生桥一级水力发电厂贵州兴义 562400；2.南瑞集团有限公司江苏南京 211000摘要：本文介绍水轮机调速器功率模式控制和一次调频响应原理。
结合天生桥一级水电厂工程实践，分析调速器功率模式下一次调频和功率闭环相互叠加的调节效果，同时提出工程实践中应注意的问题。
关键词：功率模式；一次调频；功率反馈；调频性能Abstract：This paper introduces the principle of power mode control and primary frequency regulation response of hydraulic turbine governor. Combined with the engineering practice of Tianshengqiao-I hydropower plant, this paper analyzes the regulation effect of primary frequency regulation and power closed-loop superposition under governor power mode, and points out the problems that should be paid attention to in engineering practice. Key words：power mode; primary frequency modulation; power feedback; frequency modulation performance引言一次调频是调速器系统的基本功能，对于稳定电网频率有着重要的作用。
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信号调理
信号调理
行程测量
频率测量
控制输出
切换逻辑 最终输出
信号调理
信号调理
信号调理
控制输出
频率测量
行程测量
2.2装置硬件基本配置如下(见右图)：
32位CPU主机模件2块 信号测量采集模件2块 控制输出通道模件2块 开关量输入/输出模件2块 双机切换及通讯模件1块 交直流双重供电模件2块 组合开关电源模件2块 控制及信号继电器部件16个
空 面 板
双 双 机 机 切 切 换 换
抽屉式键盘
双 重 供 电
组 合 电 源
主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
空 面 板
空 面 板
1 ZJ 2 ZJ
3 ZJ 4 ZJ 5 ZJ
6 ZJ
7 ZJ
8 ZJ
9 ZJ 1 0 ZJ 1 1 ZJ 1 2 ZJ 1 3 ZJ 1 4 ZJ 1 5 ZJ 1 6 ZJ
2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统
系统控制插箱简介
A、B两套系统均为标 准8U插箱
A系统右侧比B系统多 一块双机切换模件
除此之外两套系统完 全一样，以A套系统插 箱为例，其插箱面板 如图所示
双重供电
调 试 窗
组合电源
主机模件
采样 控制 数字 模拟 空 双机 模件 模件 模件 模件 面板 切换
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：
提供调速系统动力，由压力油罐，回油 箱，油泵，漏油箱四部分组成。
液晶显示工控机（人机界 面）1套
采用两套完全相同的微机控制 系统(A、B)，互为备用；通过 故障自诊断进行双机切换，严
重故障时（如伺服阀卡）可自 动切换至手动运行。
SAFR-2000
水轮机调速器
平板机
双 重 供 电
组 合 电 源
主 机 模 件
采 样 模 件
控 制 模 件
数 字 模 件
模 拟 模 件
等器件接口，可处理有功功率、水头、水压等信号采集，导叶及桨叶 模拟量输出，增减令、开机令、停机令等开入信号采集，故障开出信 号处理等。 TPU模块可处理导叶及桨叶行程采样，频率测量和控制输出等 MCU模块则可处理PID调节计算等
该CPU集成度高，功能完善，可以充分提高系统的调节性能。
SAFR-2000系统结构图
第一部分 水轮机调速器概述
调速器的工作原理
现代水轮机分为冲击式水轮机和反击式水轮机两 大类。
反击式水轮机有混流式、轴流式、贯流式等 冲击式水轮机有水斗式、斜击式和双击式等
调速器与机组构成水轮机调节系统，调速器是调 节设备，机组是被调节设备，调速器是作用于水 轮机的，为水轮机服务。
调速器的工作原理
水轮机调节的基本任务
调速系统的主要任务就是:把系统频率对于其额定 值的偏移限制在一个相当小的范围内（如2%）。 即根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的功率 输出，并维持机组转速在规定的范围内。
水轮机调节的基本任务是：当电力系统负荷发生 变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应的 改变流入水轮机流量，以使水轮机转矩与发电机 负荷转矩达到新的平衡，以维持频率在规定的范 围之内。
第二部分 SAFR-2000功能特点及技 术参数
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简介 2.2 装置硬件基本配置 2.3 SAFR2000微机调速器硬件系统 2.4 各插件面板说明 2.5 SAFR-2000型调速器的运行界面 2.6 微机测速装置
2.1 SAFR-2000微机水轮机调速器简 介
2.4 各插件面板说明如下：
2.41双重供电模件：
插件上有3个显示灯，自上而下，为
“AC220V交流输入” “DC220V直流输入” “OUT整流电源输出” 分别显示电源当前状态。 下方有2个按键开关，分别控制交流电
。 源和直流电源的通断
国电自动化研究院于2000年初推出了SAFR-2000电气控制柜 采用了摩托罗拉公司的32位CPU MC68332作为控制核心，高级C语言
编程 其系统结构见图，其CPU内部集成了QSPI同步串行总线模块和TPU定
时处理模块以及MCU计算处理模块等。 QSPI同步串行总线可以和许多串行芯片，如A/D，D/A，D/I，D/O
2、控制并联机组间有功功率的分配
3、满足机组的正常操作要求：开停机、增减负荷，以 及空载时增减转速。
4、保证机组的安全运行
5、能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的经济 运行（AGC），满足机组开停机、增减负荷的控制要 求。
调速器系统的组成
主要由调速柜（电气柜和机械柜）、接力 器、油压装置三部分组成。
调节机构 (导水机)
水能
调节对象 (机组)
电能
执行元件 放大元件 综合环节 敏感元件 稳定元件
电能质量指标
电压：励磁调节器进行调整 频率：大型电力系统要求频率波动±0.2HZ，
中小型电力系统要求频率波动±0.5HZ，频 率的调节可以分为一次调频，二次调频， 甚至三次调频多个过程来实现，参于频率 调节的环节也很多，最终的执行机构是调 速器。
调速系统主要作用
1、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调 频要求；
电力系统的频率稳定主要取决于系统内有功功率的平衡， 当系统缺有功时，系统频率就下降，当系统有功功率多时， 系统频率就上升。水轮机调速器的主要任务就是发电机在 空载时维护机组转速在额定值左右，而在并网发电后调速 器的主要作用是实现功率调节同时以50HZ作为频率调节的 给定值，并维持机组频率在50±人工死区范围内。一个性 能良好的水轮机调速器可以保证发电机组和电力系统的安 全可靠，并且可以提高发电机组和电力系统的技术经济指 标．
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
水头水压 模拟量输出 工况命令 报警及状态
A/D
D/A
D/I
D/O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CANBUS 或
PROFIBUS
QSPI M C MC68332 U
TPU
切换信息
切换信息
QSPI M
MC68332 C
U TPU
CANBUS 或
PROFIBUS
信号调理