特大型水轮机调速器23页PPT
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水轮机调速器操作培训.ppt
手动紧急停机时：将电磁阀上按钮从正面推过 去为“紧急停机”，从对面推过来为“复位”。 “复位”开机前应将手轮逆时针旋至全关状态， “复位”后，开机从零开度开始。
操作注意事项
滤油器应按油质情况定期清洗。运行中需清洗 滤油器时应快速切换。
如果需要关闭主供油时，请先将调速器由自动 状态切换到手动状态。
停机过程
在调速器接到停机令后，“停机”灯亮， 导叶在电气两段关闭方式下关至零，调 速器回到停机等待状态。
调速器电气部分的维护
画面介绍
该调速器显示单元共有若干幅画面，调速器通电后即 显示“主菜单”画面如下：
“主菜单”画面中有六项选择，你可选择任意一项， 只须用手指轻按一下你所选择的项目处，即可进入该 项子画面。
基本开机特性
接到开机指令后，调速器将导叶开启至第一开机开度YKJ1，如图中b点 等待一定时间后，开始检查机组频率，如图中c点。 机组频率连续1秒钟均大于45HZ，则将导叶关闭至第二开度YKJ2，如图
中e点。 调速器由开机工况转入空载工况
停机特性
接到停机指令后，导叶即由当时开度， 以第一停机速度将导叶关闭。
3器电气反馈装置面板操作机械手动方式电手动方式自动方式现地加减负荷现地急停故障复归触摸屏的参数修改电源调速器设有二个电源开关k1为ac220v交流电源开关k2为dc220v直流电源开关交流电源和直流电源互为备用电源断掉后上电的手自动切换导叶或者桨叶在机手动时电源断掉后上电时一定要将导叶或者桨叶的手动按钮按住并保持30秒
步进电机基本不动
注意事项
开机过程的几个影响因素
开机1（KJ1）的设置 开机2（KJ2）的设置 开限的设置 水头的设置 空载的开度
开机1（KJ1）的设置
操作注意事项
滤油器应按油质情况定期清洗。运行中需清洗 滤油器时应快速切换。
如果需要关闭主供油时，请先将调速器由自动 状态切换到手动状态。
停机过程
在调速器接到停机令后，“停机”灯亮， 导叶在电气两段关闭方式下关至零，调 速器回到停机等待状态。
调速器电气部分的维护
画面介绍
该调速器显示单元共有若干幅画面，调速器通电后即 显示“主菜单”画面如下：
“主菜单”画面中有六项选择，你可选择任意一项， 只须用手指轻按一下你所选择的项目处，即可进入该 项子画面。
基本开机特性
接到开机指令后，调速器将导叶开启至第一开机开度YKJ1，如图中b点 等待一定时间后，开始检查机组频率，如图中c点。 机组频率连续1秒钟均大于45HZ，则将导叶关闭至第二开度YKJ2，如图
中e点。 调速器由开机工况转入空载工况
停机特性
接到停机指令后，导叶即由当时开度， 以第一停机速度将导叶关闭。
3器电气反馈装置面板操作机械手动方式电手动方式自动方式现地加减负荷现地急停故障复归触摸屏的参数修改电源调速器设有二个电源开关k1为ac220v交流电源开关k2为dc220v直流电源开关交流电源和直流电源互为备用电源断掉后上电的手自动切换导叶或者桨叶在机手动时电源断掉后上电时一定要将导叶或者桨叶的手动按钮按住并保持30秒
步进电机基本不动
注意事项
开机过程的几个影响因素
开机1（KJ1）的设置 开机2（KJ2）的设置 开限的设置 水头的设置 空载的开度
开机1（KJ1）的设置
调速器课件
5.
人机界面
运行界面 “状态”中开关量界面 “状态”中模拟量界面 “状态”中曲线界面 “状态”中事件界面 “故障”中故障信息界面 系统设置界面 试验界面
四． 案例分析
龚站6F机组停机状态下“转动”的过程分析
2005年06月15日04：25’，由于龚站下厂清淤工作 结束，集控中心通知开机。04：29’，准备6F开机。 6F机组处于加闸状态。当将6F调速器控制方式从 “机手动”状态切换至“自动”状态时，导叶开启至 空载开度。发生6F机组在加闸状态加速，风闸被磨 损。最后调速器系统自动停机。 调速器的控制逻辑为：非自动，+导叶开度大于4%， 进入空载调节状态。由于调速器取消了机械开限以及 机械反馈，当导叶处于全关位置时，整个调速器系统 包括接力器、拐臂、推拉环、导叶，存在反作用力， 在失去电气关机力矩后，会形成反弹。反弹的开度， 会因为机械结构受力的不同而不同。从6F机组现象 分析，“机手动”控制方式下，1小时反弹大约4% 开度，4小时后，仍然保持4%开度。说明6F机组反 弹开度只有4%开度。
•
铜站协联关系破坏防范措施
导叶给定值与导叶实际开度值偏差⊿Y>3%，协联跟踪导叶 行程实际值；⊿Y <3%，协联跟踪导叶给定值； 负载状态下，桨叶给定值与桨叶实际开度值偏差⊿Y>5%， 闭锁导叶开启方向输出；⊿Y >15%，桨叶切机手动，并发 出“协联关系破坏”告警信号（上送机组LCU ）。 桨叶的双套冗余功能：当两套桨叶开度反馈偏差大于3％时， 延时0.5s报警，桨叶控制切机手动运行。报警信号包括故障 指示灯、人机界面故障显示和故障信号硬接点输出。
接力器不动时间：对于配用大型电液调节装置的系统， 不得超过0.2s；对于配用中、小型电液调节装置的 系统不得超过0.3s。 机组甩100％负荷时的动态品质为：
水轮机调速系统共23页文档
大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
水轮机调速系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
水轮机调速系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
水轮机调节ppt课件
10
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
11
02
水轮机调节的基本概念
12
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
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02
水轮机调节的基本概念
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水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
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图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。
水轮机调节ppt课件
水轮机调速器有多种类型，调速器一般由： 测量元件、放大元件、校正元件等环节组成。
整理版课件
28
4、调速器机械柜内各主要部件性能、结构 （1）主配压阀
主配压阀是液压放大元件，它的主要作用 是分配压力油进入接力器的开侧油腔或关侧 油腔，控制接力器的开和关。
是表征大型调速器的重要参数
遮程是影响调速机特性的因素之一
整理版课件
45
3、步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
整理版课件
（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协调
结构，实现双重调整理节版课。件
11
二 调节系统的特性
•
水轮机调节系统
调速系统
调速器 随动系统 油压装置
调节对象
整理版课件
12
调节系统 工作状态
调节前后的 稳定状态
静态特性
调节开始到终 了的过渡过程
动态特性
整理版课件
13
二 调节系统的特性
1、调节系统的静态特性
整理版课件
32
（4）紧急停机电磁阀 属于保护设施之一
动作的条件：机组运行中，几乎所 有紧急停机令的实施通道。
整理版课件
33
（5）导、轮叶接力器作用 调速控制的执行机构 关闭规律影响调节过程的动态品质 整定开、关时间 设置分段关闭阀
整理版课件
34
5、调速器油压装置各主要部件 （1）压油泵
生产压力油，是调速系统的能源。 （2）压力油罐 （3）回油箱 （4）输油管
38
（4）调速器系列
第一部分：基本特性和类型
大型：无代号； 中小型带油压装置：Y； 特小：T
机械液压：无代号； 电动调节：D
单调：无代号； 双调：S
整理版课件
28
4、调速器机械柜内各主要部件性能、结构 （1）主配压阀
主配压阀是液压放大元件，它的主要作用 是分配压力油进入接力器的开侧油腔或关侧 油腔，控制接力器的开和关。
是表征大型调速器的重要参数
遮程是影响调速机特性的因素之一
整理版课件
45
3、步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
整理版课件
（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协调
结构，实现双重调整理节版课。件
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二 调节系统的特性
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水轮机调节系统
调速系统
调速器 随动系统 油压装置
调节对象
整理版课件
12
调节系统 工作状态
调节前后的 稳定状态
静态特性
调节开始到终 了的过渡过程
动态特性
整理版课件
13
二 调节系统的特性
1、调节系统的静态特性
整理版课件
32
（4）紧急停机电磁阀 属于保护设施之一
动作的条件：机组运行中，几乎所 有紧急停机令的实施通道。
整理版课件
33
（5）导、轮叶接力器作用 调速控制的执行机构 关闭规律影响调节过程的动态品质 整定开、关时间 设置分段关闭阀
整理版课件
34
5、调速器油压装置各主要部件 （1）压油泵
生产压力油，是调速系统的能源。 （2）压力油罐 （3）回油箱 （4）输油管
38
（4）调速器系列
第一部分：基本特性和类型
大型：无代号； 中小型带油压装置：Y； 特小：T
机械液压：无代号； 电动调节：D
单调：无代号； 双调：S
特大型水轮机调速器技术方案武汉三联课件
原理图设计与PCB制作
根据器件选型和系统需求，设计合理的原理图， 并制作高质量的PCB板，确保硬件平台的正常运 行。
硬件平台搭建与调试
按照设计好的原理图，搭建硬件平台，并进行调 试和优化，确保硬件平台的稳定性和可靠性。
软件开发环境配置与工具选择
开发环境配置
配置适合特大型水轮机调速器软件开发的开发环境，包括操作系统、编译器、 调试器等，提高开发效率。
随着国家对清洁能源的大力推广 ，特大型水轮机调速器市场需求 不断增加，以满足水电站高效稳
定运行的需求。
设备更新换代需求
老旧水电站设备面临技术升级和更 换的需求，特大型水轮机调速器市 场潜力巨大。
节能减排需求
提高水电站运行效率，降低能耗， 对特大型水轮机调速器提出更高要 求。
武汉三联技术优势与市场定位
和可靠性。
系构和机械传动机构进行有机集成，形成一个完整的 调速器系统。通过优化布局和接线方式，减小系统体积和重量，提高系统集成度 。
优化措施
采用模块化设计思想，将调速器系统划分为若干个功能模块，方便维护和升级。 同时，引入先进的控制算法和策略，提高调速器的控制性能和稳定性。例如，采 用模糊控制算法和自适应控制策略，实现对水轮机转速的精确控制。
分析多目标优化控制策略在水轮 机调速器应用中面临的挑战与前 景，如求解复杂度高、实时性差 等问题，但随着计算机技术和智 能算法的发展，多目标优化控制 策略将具有广阔的应用前景。
04 硬件平台搭建与软件开发
CHAPTER
硬件平台选型及搭建过程
1 2 3
关键器件选型
选择性能稳定、可靠的关键器件，如处理器、存 储器、通信模块等，确保硬件平台的稳定性和可 靠性。
重视技术风险与问题识别
根据器件选型和系统需求，设计合理的原理图， 并制作高质量的PCB板，确保硬件平台的正常运 行。
硬件平台搭建与调试
按照设计好的原理图，搭建硬件平台，并进行调 试和优化，确保硬件平台的稳定性和可靠性。
软件开发环境配置与工具选择
开发环境配置
配置适合特大型水轮机调速器软件开发的开发环境，包括操作系统、编译器、 调试器等，提高开发效率。
随着国家对清洁能源的大力推广 ，特大型水轮机调速器市场需求 不断增加，以满足水电站高效稳
定运行的需求。
设备更新换代需求
老旧水电站设备面临技术升级和更 换的需求，特大型水轮机调速器市 场潜力巨大。
节能减排需求
提高水电站运行效率，降低能耗， 对特大型水轮机调速器提出更高要 求。
武汉三联技术优势与市场定位
和可靠性。
系构和机械传动机构进行有机集成，形成一个完整的 调速器系统。通过优化布局和接线方式，减小系统体积和重量，提高系统集成度 。
优化措施
采用模块化设计思想，将调速器系统划分为若干个功能模块，方便维护和升级。 同时，引入先进的控制算法和策略，提高调速器的控制性能和稳定性。例如，采 用模糊控制算法和自适应控制策略，实现对水轮机转速的精确控制。
分析多目标优化控制策略在水轮 机调速器应用中面临的挑战与前 景，如求解复杂度高、实时性差 等问题，但随着计算机技术和智 能算法的发展，多目标优化控制 策略将具有广阔的应用前景。
04 硬件平台搭建与软件开发
CHAPTER
硬件平台选型及搭建过程
1 2 3
关键器件选型
选择性能稳定、可靠的关键器件，如处理器、存 储器、通信模块等，确保硬件平台的稳定性和可 靠性。
重视技术风险与问题识别
调速器课件
调速器电气部分
电 调 柜
第一节 TC210概述
TC210主要功能
调节功能:
自动频率控制、自动负荷控制 控制功能: 水轮机起动顺序控制，泵工况 起动顺序控制、水机停机顺序控制，泵工 况停机顺序控制、参数控制(PID) 监视功能: 故障监测 (自诊断功能)、故 障报警、机组事故停机 过程接口: 与机组接口、与监控系统(LCU) 接口 操作接口: 远方控制、现地控制
水轮机调速器的分类
按元件结构的不同，可分为机械液压型和
电气液压型。 按调节规律可分为PI和PID型 按反馈的位臵，可分为辅助接力器型、中 间接力器型及电子调节器型。 按执行机构的数目可分为单调节和双调节 调速器。 按调速器的工作容量，可分为大、中、小 型。
水轮机控制系统的静态特性
PLC的功能
PLC启动，程序初始化和自检测 PLC上电后即开始起动程序。起动程序首先进行CPU、 内存自检，确认各模块已于I/O总线连接。然后执行梯形 图程序，初始化模拟量模块，检测故障信号。来自Pick up的信号在第一次程序扫描时被读取并参与程序执行。最 后程序的数字量输入及输出都被更新，CPU对内部故障信 号进行检测。 手自动切换 SM100速度监测和转速开关信号 水轮机执行器、接力器行程限制 IPC切换 水泵工况起停控制 水泵工况优化控制 PLC与IPC、WINPC通讯的监视 报警功能，作为WINPC的备用
PID控制部分
水轮机转速信号及转速信号的滤波(模块1，2) 功率传感器及功率信号滤波(模块11) 负荷参考PO，频率参考fO，永态转差率bp(模块6， 7，8，9) 直接负荷响应和负荷参考线性化(模块10) PID模块(模块3，4，5) 位臵控制模块(Pos. ctrl.) 开限控制模块(Limit ctrl.)
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLATE
v 通常主配压阀的直径与通向主接力器的油管直径相 等。通过主配压阀油管的流量为：
Q=Vs/Ts Ts为导叶的直线关闭时间。 则由管内油的流速(4~5m/s)确定油管直径d。 v 大型调速器以主配压阀的直径为表征而组成系列， 计算出d以后，就可以查表选择调速器型号了。 v 对于双调节的转浆式水轮机，通常使转轮叶片的主 配压阀直径与导水机构的主配压阀直径相等。
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLAT
E
2020/11/26
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第四章 水轮机的调速设备
一、水轮调节的任务
系统负荷变化→系统电压发生变化→发
系
电机励磁装置动作→发电机的端电压恢
统 复并保持在许可范围内。
负
荷
变 化
系统负荷变化→系统电流的频率f发生变 化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
（3） 油压装置的选择
v 油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征，故首先
应按经验公式求出压力油罐的总容积Vk：
Vk=(18~20)Vs
对于HL水轮机
Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc 对于ZZ水轮机
Vs和Vc分别为前面计算出的接力器容积。
件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低， 便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 v 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器， 赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
数字式电液调速器监控系统主界面
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第三部分：额定油压
Q=Vs/Ts Ts为导叶的直线关闭时间。 则由管内油的流速(4~5m/s)确定油管直径d。 v 大型调速器以主配压阀的直径为表征而组成系列， 计算出d以后，就可以查表选择调速器型号了。 v 对于双调节的转浆式水轮机，通常使转轮叶片的主 配压阀直径与导水机构的主配压阀直径相等。
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E
2020/11/26
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第四章 水轮机的调速设备
一、水轮调节的任务
系统负荷变化→系统电压发生变化→发
系
电机励磁装置动作→发电机的端电压恢
统 复并保持在许可范围内。
负
荷
变 化
系统负荷变化→系统电流的频率f发生变 化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→
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（3） 油压装置的选择
v 油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征，故首先
应按经验公式求出压力油罐的总容积Vk：
Vk=(18~20)Vs
对于HL水轮机
Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc 对于ZZ水轮机
Vs和Vc分别为前面计算出的接力器容积。
件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低， 便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 v 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器， 赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。
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数字式电液调速器监控系统主界面
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第三部分：额定油压