水轮机调节及辅助设备10
水轮机---调速器机械调节过程
水轮机调节（开机）过程
当外负荷增大→离心摆转速下降→转动套下移→中上油孔接通→压力油进入辅助接力器→辅助接力器和主配压阀的活塞同时下移→由（局部反馈）连杆和杠杆带动针塞下移→堵住上下油孔→辅助接力器和主配压阀的活塞停止下移→主配压阀的中下油孔接通→压力油进入主接力器右腔→左腔通排油→主接力器向开机方向移动→反馈杆下移→反馈框逆时针旋转→由连杆带动缓冲器的主动活塞上移→从动活塞受油压作用下移→节流孔打开→内外弹簧被压迫→从动活塞下移使连杆带动针塞下移→引导阀中下油孔接通→辅助接力器通排油→辅助接力器和主配压阀的活塞同时向中间位置（向上移动）回复→这时缓冲器的从动活塞受内外弹簧作用向中间位置回复→使连杆带动针塞向中间位置回复→引导阀的中下油孔开度减小→辅助接力器和主配压阀的活塞同时向中间位置缓慢回复→主接力器向关机方向移动速度变慢→当从动活塞回复到中间位置时→节流孔关闭→针塞也回复到中间位置→辅助接力器和主配压阀的活塞回复到中间位置→主接力器停止移动→因为b p=0，即为无差调节→由针塞位置不变可知→转动套回到原来位置→离心摆转速不变→开机完成。
水轮机调节原理及调速器选择
（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协 调结构，实现双重调节。
三、水轮机调节系统的基本工作原理
导水机构
水能 QH
机
组
电能 UIf
给 定 f f
执行元件
放大元件
测量元件
反馈元件
水轮机自动调节系统方框图
调速器原理图
1—飞摆；2—主配压阀；3—接力器；4、5—活塞；6—节流孔； 7—硬反馈；8、9、10—变速机构；11—移动滑块
(二) 调速器系列(反击式水轮机)
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 调速器：T 第二部分：工作容量 中小型调速器×9.81N.m；大型指主配阀直径(mm) 第三部分：额定油压
2.5MPa 不加注释
例： YT—300 中型、带油压装置、机调、额定油压2.5MPa，工 作容量300×9.81Nm
二、水轮机调节原理
水轮发电机组的运动方程式为： d Mt Mg J dt 式中：Mt——水轮机主动力矩(水流推动叶片做功)
Mg ——发电机的阻力矩
J ——机组转动部分的转动惯量； d ——角加速度；
dt
d (1) M t M g， 0, c, n ne dt d ( 2) N M g M t M g 0n dt d (3) N M g M t M g 0n dt
d s D1 b0 H max D1
λ为计算系数，查表。b0为导叶高度。 当额定油压为4.0MPa时，接力器直径ds为：
d s d s 1.05 2.5 / 4.0 0.81d s
由计算的接力器直径，查标准接力器系列表，选用相邻 偏大的直径。
水轮机调节及频率调整概述
bp
•
A
1.0
y
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频率给定 f c ：根据运行要求设定的系统频率。 开度/功率给定 y c p c ：对应于频率给定的开度及功率。 人工开度/功率死区：不起调节作用的开度及功率区间。
微机调速器进入稳定状态的必要条件：
f c f g 50 b p ( y c y ) f c f n 50 e p ( p c p )
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当系统负荷发生变化时，各机组根据自身的速度变动率，自动分配 系统的负荷变化，分配的多少与速度变动率成反比。 在二次调频中，一般选用速度变动率较小，容量大的机组或电站利 用调速器的频率调整机构，联合调节。这要求做此种功能的机组调节性 能要好，调速器动作灵敏。
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其实，对于比例-积分-微分环节的调节机理我们在对水轮机进行 手动调节时已经形象地反映出来了。例如：机组频率为51HZ和 54HZ均大于50HZ，但针对前者，关闭导叶的幅度要小一点，慢 一点；对于后者，幅度要大一点，快一点。这就是比例环节的 体现。 当机组频率接近额定值时，应当密切观察频率偏差， 缓慢、微量地开启或关闭导叶，直至机频恢复正常范围。 类似 于积分环节。 当机频由54HZ以较快速度下降到51HZ时，虽然仍 大于50HZ，但此时不应继续关闭导叶，可能还需要使导叶稍微 开启一点，这是针对水流惯性和机组惯性而采取的超前调节原 则，对应于PID环节中的微分环节。
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频率是衡量电能质量的指标之一，频率质量的下降不仅影响用户 的用电质量，同时对电力系统的影响也很大，严重时可造成系统瓦解。 当机组并入大电网运行时，水轮机调速器主要起到电网一次调频 的频率调节器和电网二次调频及电网负荷频率控制的功率控制器的作 用。所以，原来所说的水轮机调节系统的功能有了增加和扩展：在完 成水轮机频率调节任务的同时，还与电网AGC系统和电厂AGC系统相接 口，具有一些与电网控制有关的附加功能。 电网的一次调频是针对偏离了系统额定频率50HZ的频率偏差，按 功率永态差值系数（速度变动率）ep对机组进行功率控制，由于该系 数的存在，也决定了该调节是一个有差调节，因而由各机组共同完成 的一次调频不可能完全弥补电网的功率差值，从而也不可能使电网频 率恢复到允许范围。 为了进行电网负荷频率控制，使电网的功率差值得到弥补，恢复 电网频率，就必须进行电网的二次调频，控制机组的目标功率值，改 变调速系统静态特性曲线，使机组在新的目标功率值确定的静态工作 点下运行，补偿了功率和频率，电网实现新的功率平衡。
第四章 水轮机调节
调速设备的组成：调速柜、接力器、油压装置
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。
大型、电气液压、双调节调速器；主配阀直径 100mm， 额定油压40Mpa，A是第一次改型后产品 A、B、C为改型次数。
七、调速器油压装置
油压装置是供给调速器压力能源设备，是调速系统 设备之一。
组成：压力油箱（储存压力油)、集油箱（收集调速 器回油和漏油)、油泵（向压力油箱送油)。
油压装置型号由三部分组成，中间用横线隔 开，形式为：
HYZ—4
表示组合式油压装置，压力油箱容积为4m3，一个 油箱，额定油压为2.5MPa。
无第三部分表示压力油罐数为一个，额定油压小 于2.5MPa。
八、水轮机调速设备的选择
包括：调速柜、接力器、油压装置。
中小型调速器的选择 大型调速器的选择
中小型调速器的选择
中小型调速器是根据计算水轮机所需的调速功 查调速器系列型谱表来选择的。中小型反击式水轮 机调速功的经验公式：
电能
执行元件
放大元件
综合环节
稳定元件
敏感元件
六、调速器的类型与系列
(一) 类型
1、按调速器元件结构分： 机械液压(机调)、电气液压(电调)和微机电液（微调） 电气液压：用电气回路代替机调中的机械元件。调节性
能优良，灵敏度和精确度高，成本低，便于安装调整。 微机电液：采用计算机控制器，可靠性、调节功能和品
A (200 ~ 250)Q HmaxD1
水轮机调速器结构及工作原理
水轮机调速器结构及工作原理水轮机调速器是水轮机系统中的重要设备，其主要功能是控制水轮机的转速，以满足不同负载工况下的运行要求。
本文将从结构和工作原理两个方面介绍水轮机调速器的基本知识。
一、水轮机调速器的结构水轮机调速器一般由调速机构、液压控制系统和电气控制系统三部分组成。
1. 调速机构调速机构是水轮机调速器的核心部分，它通过改变水轮机的导叶开度来调节水轮机的转速。
调速机构主要由调节器、传动装置和导叶机构组成。
调节器是水轮机调速器的关键部件，它通过接收输入信号，控制传动装置的运动，从而改变导叶的开度。
常见的调节器有液压调节器和电动调节器两种。
传动装置是将调节器的运动转化为导叶运动的装置，常见的传动装置有丝杠传动和液压传动两种。
导叶机构是通过传动装置将调节器的运动传递给导叶，改变导叶的开度。
导叶机构主要由导叶轴、导叶臂和导叶组成。
2. 液压控制系统液压控制系统是水轮机调速器的控制部分，它通过控制液压元件的工作状态，实现对调速机构的控制。
液压控制系统一般由液压泵站、液压缸和液压阀组成。
液压泵站负责提供液压能源，液压缸负责执行调速机构的运动，液压阀负责控制液压缸的工作状态。
3. 电气控制系统电气控制系统是水轮机调速器的辅助部分，它通过控制电气元件的工作状态，实现对液压控制系统的控制。
电气控制系统一般由控制柜、传感器和执行器组成。
控制柜负责接收输入信号和控制输出信号，传感器负责感知水轮机的运行状态，执行器负责执行控制柜的输出信号。
二、水轮机调速器的工作原理水轮机调速器的工作原理主要是通过调节水轮机的导叶开度来改变水轮机的转速。
当负载增加时，调速器接收到输入信号后，调节器会发出相应的指令，通过传动装置将运动转化为导叶的运动，导叶的开度逐渐增大。
导叶开度增大会减小水轮机叶片与水流的夹角，使水轮机的输出功率增加，从而使转速稳定在设定值附近。
当负载减小时，调速器接收到输入信号后，调节器会发出相应的指令，通过传动装置将运动转化为导叶的运动，导叶的开度逐渐减小。
水轮机调节
2、水轮机调节原理 调节流量的途径：
反击式：通过改变(gǎibiàn)导叶开度a0 ，ZZ：同时改 变(gǎibiàn)叶片转角
冲击式：通过改变(gǎibiàn)喷嘴开度（针阀行程）。 水轮机调节的定义：
随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变 (gǎibiàn)导叶开度(或针阀行程)，使机组转速恢复并 保持为额定转速的过程，称为水轮机调节。
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（3）电液转换器（步进电机）结构原理及 作用
电液转换器的作用是将电气部分信号输出 的综合信号，转换成具有一定操作(cāozuò) 力的机械位移信号或具有一定压力的流量信 号。
电液转换器有电气位移转换信号和液压放 大两部分组成。
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工作线圈：实现控制(kòngzhì)操作 线圈
振荡线圈：防止卡阻，提高工作可靠性
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（2）油压设备 当油压降低(jiàngdī)到正常工作油压下限
(2.3~2.7MPa)时，油泵自动启动，将回油箱 内的油泵入压力油罐，油压达到正常工作油 压上限时，油泵停止工作。 （3）接力器 接力器是调速器的执行元件，控制导叶开度， 改变流量，大型电站设两个或两个以上接力 器。
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油压装置(zhuāngzhì)
电液转换器中一般有两个线圈，一个工作 线圈，一个振荡线圈。工作线圈通的是工作电 流，振荡线圈通入振荡电流。通入工作电流后 ，使控制(kòngzhì)套产生位移，使下一级随 动。振荡电流使线圈和控制(kòngzhì)套产生 微小振动，以提高控制(kòngzhì)套的灵敏度 ，防止卡阻。
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（4）紧急停机电磁阀 属于(shǔyú)保护设施之一 动作的条件：机组运行中，几乎所有
化
化→发电机调速器动作→发电机的转速恢
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。
水电站水轮机调速器的调试与维护
水电站水轮机调速器的调试与维护摘要：如果水轮机调速器存在故障问题，导致水轮机无法正常应用。
并且，在水电站运行过程中，设备出现故障问题是无法避免的，而这些问题的出现也是不能预测的，尤其是水轮机调速器，做好水轮机调速器维护工作是非常必要的。
通过加强水电站水轮机调速器调试和维护管理，可以有效保证水轮机调速器运行安全，减少水轮机调速器故障问题出现。
关键词：水电站；水轮机调速器；调试；维护1水轮机调速器研究现状在水力机组历史发展过程中，一开始人们最先采用机械液压调速器。
当时因为社会需求较小，大部分水电站都使用的水力发电机组单机容量较小，水电站所带负荷也相对孤立，没有过多复杂的调节环节，机械液压调速器在当时取得了较为优良的调节效果。
随着工业生产的日益增长以及人们需求的不断变化，单机容量较大，所带负荷复杂的中大型水电站成为水电事业的主流，从而对调速器的灵敏度、快速性、准确性提出了更高的要求，机械液压调速器在这种情况下的调节效果往往不能够准确、及时地对机组进行控制，逐渐被社会所淘汰。
到了上世纪70年代，微机调速器的出现提升了水轮机调节系统的这一性能，当时科学家们围绕微机调速器展开了大量研究。
我国于上世纪80年代在电液调速器的基础上自主研发出了第一台微机调速器，紧接着又研发出了单调节微型调速器和双调节微型调速器。
调速器在水轮机调节系统中起着至关重要的作用，其本身的参数组合很大程度上决定着水轮机调节系统的稳定运行与用电质量。
2水电站水轮机调速器的调试2.1充水前调试充水前调试的内容如下：①紧急停机与复归工作是否正常；②手动/自动切换的正确与切换角度；③手动/自动切换时导叶实际开度是否存在变化，要求是无变化；④开机、并网、调相、甩负荷、模拟停机时调速器状态转换及各种状态工作是否正常；⑤调节模式切换过程与切换精度是否准确；⑥调试最大出力限制线及启动开度校准；⑦各种模式的手动切换是否灵活；⑧电源消失前后接力器变化幅度是否存在变化，要求是无变化；⑨事故与故障信号动作是否正确，要求正确；⑩静特性试验时调速器转速是否存在死区和非线形度，要求不允许出现死区与非线性度；⑪对步进式电液转换器试验并测绘电液转换器的静特性曲线，测定步进式电液转换器的工作范围和死区。
水电站主、辅设备
调速器
作用
调速器用于调节水轮机的转速，根据 负荷的变化及时调整发电机的输出频 率，保持电网的稳定。
维护与检修
定期对调速器进行检查和维护，确保 其正常运行，提高水电站的运行稳定 性。
工作原理
调速器通过接收发电机转速的反馈信 号，与设定值进行比较，输出调节信 号控制水轮机的进水量，实现转速的 调节。
励磁系统
水电站主、辅设备
目录
CONTENTS
• 水电站主机设备 • 水电站辅助设备 • 水电站水工建筑物 • 水电站运行管理
01 水电站主机设备
水轮机
类型
水轮机主要有混流式、轴流式、 斜流式和贯流式等类型，根据水 电站的水文条件和设计要求选择
合适的类型。
工作原理
水轮机利用水流的动能和势能转动， 将水能转化为机械能，再通过发电 机将机械能转化为电能。
配电装置
01020304配电装置是水电站中用于分配 电能的设备，它能够将电能从 发电机传输到输电线路或用户
。
配电装置包括开关柜、母线、 电缆等设备，其工作原理基于
电气原理。
在水电站中，配电装置通常被 安装在主厂房的配电室内，以
便于管理和维护。
配电装置的运行和维护需要定 期检查和监测，以确保其正常
工作和延长使用寿命。
安全培训与演练
定期开展安全培训和演练，提高员工的安全意识和应对突发事件 的能力。
安全检查与整改
定期对设备进行安全检查，发现安全隐患及时整改，确保设备安 全可靠。
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THANKS
04 水电站运行管理
运行操作规程
设备启动与停运
规定设备的启动和停运程序，确 保设备安全、稳定运行。
设备监控与调整
《水轮机调节及辅助系统》课程标准
《水轮机调节及辅助系统》学习领域课程标准本课程标准由《水轮机调节及辅助系统》课程组与湖北漳河水电站和湖北天堂抽水蓄能电厂以及武汉博达高科电力技术公司联合开发制定。
《水轮机调节及辅助系统》学习领域课程标准以遵循职业性、开放性、实践性为原则，以“校企合作、工学结合”思想为指导，以通过完成整体化工作任务培养训练学生的“综合职业能力”为核心，以“工作内容”来组织课程内容为着眼点，以学习性工作任务为教学活动载体，使学生在尽量真实的职业情境中“学中做、做中学”。
一、学习领域定位1.本学习领域课程对应的职业典型工作任务本学习领域对应于本专业第六个典型工作任务，即水力机械运行、检修及安装。
2.本学习领域在课程体系中的地位与作用本课程是小型水电站及电力网专业的一门职业技术课程，包括水轮机调速器与水电站辅助设备两部分，是水轮机调速器检修工、水轮发电机组值班员等岗位必备课程。
《水轮机调节及辅助系统》课程与其他课程关系表二、学习（能力）目标1．专业知识目标（1）了解水轮机调节的任务、途径、方法和原理；（2）掌握调速器的组成、各部件的作用、调速器机械液压系统的整体动作过程，熟悉参数及对调节性能的影响；（3）了解微机调速器的基本组成、信号转换、PID调节及液压系统的运行方式和原理；（4）掌握油系统在机组运行中的作用，油劣化的原因及防止措施，油的净化方法；（5）掌握水电站压缩空气的用途，气系统的主要组成设备及压缩空气的产生过程；（6）掌握水电站技术供水对象、水源及方式，常用水泵型号及原理，供排水系统的操作方式；（7）掌握水轮机进水阀的铭牌、结构及类型，进水阀的操作方式，进水阀运行中的监视、巡视检查及维护内容。
2．职业技能目标（1）能看懂水轮机调速器系统图、结构图；（2）能对运行中的调速器进行巡视和检查；（3）会分析调节系统的特性，熟悉参数的调整，了解调速器的试验及运行；（4）能进行调速器故障判断、事故分析、简单故障处理。
（5）能完成水电站油、气、水系统运行、维护及常见故障及事故处理工作；（6）能对完成水电站油、气、水系统设备的选型及布置工作；（7）能完成水轮机进水阀设备的巡检及维护工作。