水电厂调速器系统(机械)简介
水电厂水轮机调速器的动力特点
水电厂水轮机调速器的动力特点水电厂是利用水的流量和水头作为动力源，将水能转化为机械能，并再通过发电机转化为电能的大型发电设施。
而水轮机调速器作为水电站发电机组运行的重要控制系统之一，其动力特点对水轮机的性能和水电站的发电量有着重要的影响。
本文将从水轮机调速器的原理、特点、优缺点等方面进行详细探讨。
一、水轮机调速器的原理水轮机作为将水能转化为机械能的设备，其转速与来水量、水头、叶轮形状、转子惯量等因素均有关系。
在水电厂的实际运行中，需要将水轮机的转速保持在合适的范围内，以保证发电机的高效运行和稳定输出电能。
水轮机调速器的主要功能就是控制水轮机转速，以满足发电机的要求。
水轮机调速器的原理就是通过控制水轮机进水口的流量来调节水轮机的转速。
水轮机调速器通常由流量控制阀、调速器电动机与调速机构、转速传感器、PID反馈控制器、转速比例放大器等部件组成。
在运行过程中，调速器电动机通过传动装置控制流量控制阀的开度，以控制水轮机进水流量，从而达到调节水轮机转速的目的。
二、水轮机调速器的动力特点1. 在水轮机的负载变化时，水轮机调速器能够及时调节进水流量并快速地控制水轮机的转速。
2. 水轮机调速器具有瞬时响应特点，能够快速地对进水流量进行响应，并控制水轮机的转速。
3. 水轮机调速器能够保证水轮机在负载变化时有较好的稳定性，使得发电机输出电能稳定。
4. 水轮机调速器的动力特点决定了其能够快速地对水轮机的负载变化进行调节，保证水电站的安全运行。
5. 水轮机调速器还具有可靠性高，运行维护成本低等优点。
三、水轮机调速器的优缺点1. 优点：（1）水轮机调速器能够保证水轮机的转速稳定，使得发电机输出电能稳定，从而保证电网稳定运行。
（2）水轮机调速器的瞬时响应能力强，能够快速响应进水流量的变化，并控制水轮机的转速。
（3）水轮机调速器具有可靠性高、运行维护成本低等优点，为水电站的发电运行提供强有力的技术支撑。
2. 缺点：（1）水轮机调速器需要采用一定的控制策略和算法来实现进水流量与水轮机转速的控制，其调节过程比较复杂。
水电站机电设备的介绍
导体在磁场中运动并切割磁场的磁感线时，导体中将产生电流。因此，要发 电必须同时满足：
（1）要有产生磁力线的磁场 （2）运动的导体必须切割磁感线 励磁系统就是产生发电机磁场的控制系统：
由于发电机转子通过接通直流电流从而产生磁场，励磁系统的基本功能就是 通过产生可以任意控制大小的直流电流（励磁电流）来维持发电机的稳定。
按径流调节程度分： 有调节水电站（如：龙江水电站、冲乎尔水电站、波波娜水电站） 无调节水电站（如：齐热哈塔尔水电站）
根据装机容量分为：
大型水电站 ：75万kW以上 大1型；25万kW~75万kW大2型 中型水电站 ：2.5万kW～25万kW 小型水电站 ：2.5万kW以下
坝后式水电站
万家寨坝后式水电站
主变压器；GIS组合电器或室外开关站；中、低压配电系统；厂用变压器； 柴油发电机组；接地和避雷器；中低压电缆；照明等
二次设备：保护系统；监控系统；辅机控制系统；直流系统；通讯系统；
工业电视系统；消防控制系统等
暖通消防设备
消防系统、暖通系统、生活用水系统、污水处理系统等
水电站机电设备全系统图
球阀
1、球阀的阀体由两个可拆卸的半球构成。 2、球阀的结构：主要由球形壳体、球筒形活门、密封装置和附属部件组成。
闸阀
1、闸阀的形式：明杆式闸阀（阀杆螺纹和螺母在阀盖外，不与水接触）、暗杆 式闸阀（阀杆螺纹和螺母在阀盖内，与水接触） 2、闸阀的结构：主要由阀体、阀盖、闸板、操作机构及其附属装置组成。
波波娜水电站水轮机进水球阀
河床式电站
沙坡头河床式电站
无压引水式水电站
有压引水式水电站
波波娜有压引水式水电站
能源类型 千瓦投资 建设工期 地理位置 技术条件 运营成本
浅论水电站调速器的运行
浅论水电站调速器的运行概述水电站的调速器是控制水轮机转速的一种设备，是水电站发电过程中重要的组成部分之一。
调速器能够对水流、复位和继电器进行检测和监控，从而保证水电站的安全稳定运行。
在水电站的运行过程中，调速器的运行状态对发电量、水轮机的正常运行等方面都有着重要的影响。
调速器的原理调速器可以将水轮机转速维持在一个稳定的值，从而保证发电机组的输出电压和频率稳定。
调速器的原理基于调节器控制原理，它通过测量电力系统的电压、电流和转速等来控制调节阀的开度，从而达到扩大或缩小水轮机进口流量的目的。
在调节阀口的调节下，水轮机的转速得以稳定在某个特定值上，从而保证电力系统的稳定性。
调速器的组成1.调节器：调节水轮机进口流量并控制水轮机转速的设备。
2.检测器：检测水轮机转速、电压和电流等各项数据，实时反馈给调节器。
3.继电器：接收检测器的信号，并将信号送到调节器，保证调节器的有效运行。
调速器的运行机制调速器的运行机制主要分为两个部分：检测和调节。
在检测部分，调速器的检测器会实时测量水轮机的转速、电压和电流等参数，然后将这些数据传输给调节器。
调节器会根据接收到的数据，计算水轮机进口流量，并调节调节阀的开度来实现对水轮机转速的控制。
在调节部分，调节器会不断地更新调节阀的开度，以维持水轮机的理想转速。
这个过程需要不断地检测和计算，以达到最佳的调节效果。
当调节器检测到水轮机转速不稳定或电力系统负荷变化时，会自动调整调节阀的开度，以保证电力系统的稳定性。
调速器的故障与维修调速器的故障可能会给水电站带来严重的损失，因此保持调速器的良好状态非常重要。
通常来说，调速器的故障有以下几种情况：1.检测器出现故障：比如测量仪表失灵或者故障，这会导致调节器无法接收水轮机的正常数据信息，从而无法控制水轮机的转速。
2.继电器出现故障：继电器是连接调节器和检测器的中转站，如果出现故障，就无法将检测信号传输给调节器，从而影响调节器的控制效果。
水电站调速器系统
*水电站调速器系统简介1．概述*水电站有单机容量为550MW的机组6台，总装机容量为3300MW，是我国20世纪投产的最大的电厂。
二滩电厂的调速系统是由瑞士HYDRO VEVEY公司提供，集油槽和接力器由加拿大GE公司提供。
二滩电厂电调柜位于发电机层，机调柜和压油装置位于水轮机层。
水轮机最低运行水头135米，最高水头185米。
压油装置额定压力6Mpa。
机组测频为磁盘测速。
2．微机调速器的硬件结构微机调速器的硬件系统包括可编程控制单元、辅助控制电源、电气柜操作控制面板和数据采集、隔离、变换的其它外围设备等。
3．调速系统组成及功能调速系统由机调柜、电调柜、压油装置和接力器等组成。
3.1电调柜电调柜由2个调速器头、开出继电器、光隔、模拟量切换继电器等组成。
3.1.1调速器头：调速器头的基本作用是指挥系统，两个速器头相互独立又互为备用，当一个调速器头故障时，另一调速器头能无扰动的投入正常运行。
3.1.2开出继电器：开出继电器的主要作用就是将控制盘内的设备与盘外的设备分隔开来，保护调速器头I/O板及CPU部分。
3.1.3模拟量输入、输出光隔：其主要作用一是能滤掉信号中的干扰脉冲信号，另外也能保护调速器头的AI板和CPU部分。
3.1.4模拟量切换继电器：模拟量切换继电器的主要作用就是当两个调速器头发生切换的时候，控制盘面板的仪表显示和远方信号也能相应的发生切换，以保证远方能监控机组的现状。
3.2机调柜机调柜由开停机电磁阀、开停机中间继电器、电磁伺服阀、电磁配压阀等组成。
3.2.1开停机电磁阀：主要用于机组的正常开机和停机。
3.2.2开停机中间继电：开出继电器的主要作用就是将控制盘内的设备与盘外的设备分隔开来。
3.2.3电磁伺服阀：是调节系统电气和机械连接的桥梁，它将电气的调节信号转换成机械信号，控制机组的转速和出力。
3.2.4电磁配压阀：它依靠压油装置的高压油放大电磁伺服阀传递过来的机械信号，操作接力器，调节机组的转速和出力。
葛洲坝电厂调速器介绍 (精简版)
一、水轮机调节的基本知识
1、水轮机调节的任务 ◆ 水轮机调节
水轮机是一种以水为介质的动力机械，与其他动力 机械相比，它具有高效、成本低、能源可再生、环保便 于利用等优点。水轮发电机组就是水轮机将水体的能量 转换为旋转的机械能，通过主轴传递能量，主轴带动发 电机转子旋转，在定子内感应出电势，带上外负荷后便 有电流输出。而“水轮机调节”就是指对构成水轮发电 机组的水轮机的调节。
放大后，通过电气液压放大部分驱动水轮机接力器的的 调速器，称为电气液压调速器。
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一、水轮机调节的基本知识
▪ 电气液压调速器概述 20世纪50年代后是电气液压调速器迅速发展时期，电
气液压调速器获得了广泛的应用。从采用的元件来看，它 又经历了电子管、晶体管、集成电路运算放大器三个发展 阶段。但是电气液压调速器既所谓的电调实际上就是机械 调速器的翻版，其控制部分没有根本的变化。
◆ 由于水流存在着较大的水流惯性，这种惯性不仅阻止调节中需要的 水流速度的迅速改变，而且在水系中引起水锤效应，产生与调节相反 的作用，从而恶化调节过程，使水轮机调节变得较为复杂。所以现代 水轮机的调速器均设有增强稳定的校正元件，以提高水轮机调节的稳 定性；
◆ 水轮机调节系统是一个复杂的、非线性控制系统；
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一、水轮机调节的基本知识
◆ 调节对象——水轮机型式多种多样（混流式、轴流定桨 式、轴流转桨式、贯流式、冲击式等等）； ◆ 水轮机特性式非线性的； ◆ 由于水轮发电机组有多种工作状态：机组开机、机组停 机、同期并网和从电网解列后的空载、孤立电网运行等等， 所以水轮机调速器应具有多种自动操作和控制的能力。
20世纪80年代以前，电子器件的快速发展已经有了质 的飞跃，由集成电路模拟式器件已经发展到了微机数字式 器件，出现了不同档次、不同功能、不同性质指标的微机 电路板来作为半成品出现，为各种工业产品应用数字技术 创造了条件，现在很少有生产电气液压调速器的厂家了。
常规水电厂和抽水蓄能电厂运作原理及主要机电设备介绍
• 闸门 由于抽水蓄能电站上下水库水位差都较大（一般在 500M左右），设备性能要求高，这样决定了许多 机电设备的单一性。 抽水蓄能电站闸门多采用：
1、事故闸门 防止事故扩大，静水关闭，静水平压开启，多 应用于尾水管处。 2、检修闸门 引水隧道检修时的安全措施，多用于上下水库 进出水口。
抽水蓄能电厂主要机电设备简介——水轮机
常规电站主要辅助设备简介——水系统
1、技术供水系统及其作用 冷却、润滑、液压操作。 • 轴承在运行中的发热将使油劣化变质故需要冷却；发电机 、变压器在运行中有铁损、铜损，温度过高会使电机绝缘 老化或失去作用，故需要冷却；空压机散热等。
• 普通这些热量由冷却水带走，所以要有水系统。它需要满 足水温、水质、水压、水量的要求。技术供水的作用还有 润滑（橡胶轴承）、液压操作（水界牌的球阀） 2 、供水系统包括消防水供水（主变、发电机、油室消防） 、生活供水；
水能转化为旋转机械能
• 当具有以上三种表现形式能量的水流流经 水轮机发电机时，其大部分能量通过冲击 转轮带动水轮发电机转动，进而转化为水 轮发电机旋转的机械能！
旋转机械能转换为电能
旋转机械能转换为电能
水流驱动水轮机转动，水轮机带动同轴发电机转 动，由发电机将水轮机传来的旋转机械能转化为 电能
3、检修闸门 以上两种闸门检修时的安全措施。
4、 施工导流闸门 施工时用
常规电站主要机电设备简介——水轮机
二、水轮机
将水能转化为机械能的设备叫水轮机（水力原动机）。水 轮机由引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件组成。
常规电站主要机电设备简介——水轮机
1、引水部件 • 组成：引水室（蜗壳）、座环 • 作用：以较少的水力损失把水流均匀的、对称地引入导水 部件，并在进入导叶前形成一定的环量。
水轮机调速器的简介与故障处理
水轮机调速器的简介与故障处理水轮机调速器是水电站发电机组的重要控制设备，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。
本文通过对水轮机调速器的简介，调试标准，常见故障分析处理做了详细的说明，对调速器的运行和检修有一定的指导意义。
标签：调速器；电液转换；接力器抽动；故障处理1、简介水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。
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，大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。
因此，不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速在额定转速（频率）的规定范围内，就是水轮机调速器的基本任务。
水轮机调速器是水电站发电机组的重要控制设备，他与计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开停机、调负荷、紧急停机等任务。
调速器还可以完成一次调频、二次调频、按水位调节等任务。
2、水轮机调速系统的标准2.1.《水轮机调速器及油压装置型号编制方法》JB/T2832-20042.2.《水轮机调速器及油压装置试系列型谱》JB/T7072-2004；2.3.IEC60308《水轮机调速系统试验国际规程》；2.4.IEC61362《水轮机控制系统规范导则》；测至主接力器的转速死区不超过：≤0.02%水轮机甩25%负荷后，接力器不动时间不超过：75%额定负荷过程中的水压上升值过大，按调保计算，加长接力器关闭时间值。
（2）甩>75%额定负荷过程中的机组转速上升值过大，按调保计算，缩短接力器关闭时间。
（3）甩>75%额定负荷过程中的水压上升和/或机组转速上升值过大，按调保计算，调整两段关机速度及拐点。
（4）甩>25%额定负荷时，导叶接力器的不动时间过长，检查并减小机械液压系统死区，加大Tn（加速度时间常数）或KD（微分系数）值3.5水轮机微机调速器自检发现的故障及处理原则现代水轮机微机调速器，不论大型中小型都设置有故障自诊断功能，大型调速器一般设置的检测项目多一些，灵敏度和准确率可能高一些，中小型水轮机微机调速器的设置的自检项目数少，各调速器厂生产的产品还不尽相同，但一般设置了如下故障自诊断项目：（1）机频和网频信号输出突然消失或变化；（2）导叶位置传感器输出突变或消失；（3）水头信号突变或消失；（4）主配压阀卡阻；（5）电液随动系统故障（包括电液转换部件故障）；（6）计算机主要模块故障。
水电厂调速器机械部分介绍
接力器
主配压阀
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1.油压装置
控制阀组
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1.油压装置
双筒滤油器
延时装置
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1.油压装置
位移传感器
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电液转换器
对于水轮机组调速系统，将电气信号转换为液压命令，不能由单一级的电液 转换装置来完成，这将要求调速器输出功率很大，并且电液转换装置必须具备大 功率线圈。因而需要两级液压放大。 电液转换器将输入的电信号转换为成比例的液压信号，此为一级放大； 主配压阀液压放大，此为二级放大。
B A
S V
T P
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主配压阀
主配压阀关键部件由阀体、主配压阀活塞、 衬套等组成。 本图是带有辅助接力器的、液压控制式的 主配压阀，与其接口的是比例伺服阀。 主配位置电气反馈 工作原理： 主配压阀的辅助接力器为差压式，控制腔 （上腔）面积大约等于恒压腔（下腔）面积的两 回油腔 倍。主配压阀工作油接到辅助接力器恒压腔，比 例伺服阀的控制油经过紧急停机电磁阀送至主配 压阀辅助接力器的控制腔。 关机腔 比例伺服阀（或液压反馈机构）在中间平 衡位置时，主配压阀活塞处于静止不动的状态； 压力油腔 微机调节器信号使比例伺服阀向开启方向运动， 主配压阀辅助接力器控制腔压力上升，主配压阀 开机腔 活塞向上运动，接力器开启；反之，微机调节器 信号使比例伺服阀向关闭方向运动，主配压阀辅 助接力器控制腔压力下降，主配压阀活塞向下运 回油及渗漏油腔 动，接力器关闭。 主阀活塞顶部有接力器开机和关机时间的 调节螺母。调整螺母位置，可分别限制主配压阀 活塞向下（关闭）和向上（开启）的最大工作行 程，从而控制主配压阀工作油口的大小和进入接 力器的最大流量，满足不同的接力器对开机及关 机时间的要求。
控制压力油腔 主配衬套
水电厂调速器系统讲义
水电厂调速器系统讲义
电/机转换装置是电－机转换器和电－液转换器的总称。 前者将微机调节器送来的电气信号，转换、放大成具有一 定驱动力的机械位移输出；后者则把微机调节器送来的电 气信号转换、放大为相应的液压流量控制信号输出。 电/机转换装置一般与主配压阀相接口，也就是后面要说 到的主配自身带有控制阀或辅助接力器。 电－机转换 器与带引导阀的机械位移输入型主配压阀相配合，电－液 转换器则与带辅助接力器的液压控制型主配压阀接口。
A、调速器应是并联PID全数字式微机电液调速器，电液转换 器采用全液控伺服比例阀。调速器应具有转速调节、功率调 节、导叶开度调节方式，能实现现地及远方的手动、自动进 行机组启动、停机、紧急停机、快速并网。微机调速器采用 双微机调节器冗余容错系统加纯手动操作系统。冗余系统中 的每一个通道，即从输入至输出以及电源，应采用相同配置 ，且为相互完全独立，在运行过程中，随时将其中一个通道 退出而不能影响调速系统的正常工作，且退出的通道能进行 停电检修。 B、 调速系统具有比例、积分 、微分PID调节规律。 C、 调速系统设有导叶开度限制功能，导叶开度限制为电气 型。导叶电气开度限制按水头限制出力。导叶限制可在现地 、远方进行调整及数值显示。
水电厂调速器系统讲义
D、调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地 手动，三种控制模式的优先级依次为：现地手动、现地自动 和远方自动。
E 、调速器配备了电手动操作机构，该机构具有开停机操作 和负荷调整操作功能，纯手动操作机构配置了机械导叶位置 反馈，纯手动方式可用于安装调试。 F、 调速器在正常运行中,如在线子系统发生故障，系统无 扰切到备用子系统。如果备用子系统故障，则该子系统退出 备用。当两套系统同时故障时自动切换到电手动运行，当整 个调节器出现故障时自动切换到纯手动运行。 G 、机械过速开关 作用于紧急停机电磁阀及事故配压阀紧 急停机回路和控制进水口快速闸门的紧急关闭。
水电站调速器概述及故障处理
电站调速器概述及故障处理2.2.1主要参数（1）导水叶接力器全开、全关时间全关时间3~20s全开时间3~20s（2）空载和负载时调整时间参数比例系数K ：0.5~20积分系数K ：0.05~10微分系数K ：0~5永态转差系数bp：0~10%2.2.2 技术性能调速器技术性能符合国家“水轮机调速器及油压装置技术条件”GB/T9652.1-1997 的要求，主要性能指标如下：转速死区i＜0.04%桨叶随动系统不准确度i＜1.0%导叶静态特性曲线非线性度＜3%甩10%~15%负荷时，导叶接力器不动时间tq＜0.2s机组自动空载频率摆动值Δf＜±0.15%（相当于≤±0.15Hz）备用电源切换、手自动切换时导水叶开度变化＜±1%机组带稳定负荷运行时，导叶波动＜±1%调速器抗油污能力：滤油精度＜100μm机组频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：5～100Hz电网频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：45～55Hz2.3 调速器的主要特点（1）调速器采用了块式直连型机械液压系统，主配为加工件，机械液压部分用全液压集成块结构，技术先进，可靠性高。
（2）由交流伺服电机和滚珠螺旋副组成的电-机转换环节，具有不用油、断电自保持、免维护、可靠性极高等特点。
（3）采用了可编程控制器作为硬件主体，使整机平均无故障运行时间提高到MTBT≥15000h。
（4）调速器具有多种运行模式，如频率调节、开度调节、水位控制和功率调节等，能适应不同运行工况的要求。
（5）同时设有机械开度限制和电气开度限制，操作灵活，运行可靠。
（6）频率（转速）的测量由PLC 实现，外围电路简单，提高了整机的抗干扰能力及可靠性。
（7）频率调节模式采用PID 调节规律，开度和功率调节模式采用PI 调节规律。
（8）具有与上位机的通信接口(RS-232C)，便于实现电站计算机控制。
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1.3水轮机调节的组成
引水系统
水轮发电机组
电力系统
水轮机调节系统由调速器和 调节对象组成, 水轮机调节系 统的调节对象是水轮发电机组， 广义地说还应该包括与机组相 连接的引水系统和电力系统。 而调速器严格地说除了其本体 还有油压装置。
调速器
导水机构 水能
机组
电能
转速 给定
执行元件
放大元件
测量元件
反馈元件
1.1 水轮机调节的任务
电力系统的负荷总是在不断变化的，其中有些随机变化的负荷是 不可预见的。一天之内有上午、晚上两个高峰和中午、深夜两个低 谷，这种周期性变化负荷是可预见的。而负荷的变化会引起系统频 率的变化。
水轮发电机组把水能变成电能供用户使用，用户除要求供电安全 可靠外，还要求电能的频率及电压保持在额定值附近的某一范围内， 若频率偏离额定值过大，就会直接影响用户的产品质量。对大电力 系统要求频率波动值不超过±0.4（±0.2Hz），对于中小型电网，则 要求频率波动值不超过±1％（±0.5Hz）。
u 在单机运行时用来维持机组转速恒定（按频率调节）； u 承担机组启动、停机、并网和增减负荷等操作； u 在并网运行时，按有差特性承担系统的负荷，实现 按功 率调节、按开 度调节、按频率调节、按水位调节； u 是水电站与机组的安全监控系统的执行装置之一。事故时通过紧急停 机电磁阀或事故配压阀快速关闭导叶（或折向器）切断水流，使机组紧 急停机，保护机组及电站安全。
水电水厂电调厂速调系统速（系机统械简）介简介
CONTENT
目 录
水轮机调节的基本概念 调速器的发展及分类 调速器系统的构成及原理 设备常见故障案例分析
调速器相关题库
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CONTENT
水轮机调节的基本概念 1.1 水轮机调节的任务 1.2 水轮机调节的途径 1.3 水轮机调节系统的组成及特点 1.4 水轮机调速器的功能
量dω = 0 ，那么就应当使水轮机的主动力矩M t 能与发电机的阻力矩 M g 保持平衡，即负荷变化时引起阻力矩变化，应调节机组本身的输
出主动力矩，以维持频率恒定。而水轮机的输出功率与其输出力矩（即
主动力矩M t ）的关系是：Mt= P/ω
Jd
dt
Mt
Mg
水轮机调节（控制）的基本任务：根据负荷的变化不断地调节（控 制）水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范 围内。
（4）有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复 杂性
对于低水头的转桨式水轮机和贯流式水轮机，为了提高水轮机的效率，以 确保在不同水头下均能获得较高的运行效率，因此，其不仅要调节导水机构， 还要调节桨叶开度
1.4 水轮机调节的功能
水轮机调速器是水电站最重要的控制设备之一，其功能有：
（3）水击的反调效应不仅严重恶化了调节系统的动态品质，而且不利于调 节系统的稳定 水电站因受自然条件的限制，常有较长的压力过水管道，管道长则水 流惯性大；而低水头的转桨式机组，由于水头低而流量大，其水流惯性 也大。水流惯性大即TW大，故水击的反调效应造成的调节滞后作用就更 加显著，因而这类电站的水轮机调节系统的稳定性就更差，同时也恶化 了调节系统的动态品质。
（2）水轮机调节系统造成的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定
调速器的液压放大执行机构具有较大的时间常数 ，调节对象也具有较大 的惯性时间常数 ，所以，负荷变化时导水机构动作有一定的延迟时间 ，从而造 成调节滞后并导致过调节 ，这种过调节现象使水轮机调节系统变得不容易稳定；
1.3 水轮机调节的特点
水轮机自动调节方框图
1.3 水轮机调节的组成
1.3 水轮机调节的特点
（1）水轮机调速器必须具备有足够大的调节功 水电站水头常在几米至几百米的范围内，故水轮机前的压力只有零点几
MPa至几MPa， 因此，为发较多的电功率，常需相当大的流量，水轮机及其 导水机构尺寸也需要相应加大。为推动笨重的导水机构就需要有足够大的调节 功 ，需要设置多级液压放大（通常为两级）和外加能源（油压装置） 。
1.3 水轮机调节途径
水轮机的输出主动力矩为： Mt P/
P9.81 HQ
调节水轮机输出的主动力矩，就是要调节水轮机输出功率，其中最有 效的方法和途径是通过调节（控制）水轮机的流量——改变导水机构 （喷针）的开度 。
对转桨式水轮机还通过协联调节桨叶来调节流量；对冲击式水轮机还 通过协联调节折向器来控制流量。 而实现这种调节（控制）的控制装置 就是水轮机调速器（或称水轮机控制器）。
J GD 2 机组转动部分惯性力矩
4g
GD2机组飞轮力矩
n
30
为角速度
M t 水轮机主动力矩，M g 发电机阻力矩
g--重力加速度；
n--机组转速，r/min。
Mt
Mg
M
g
电
M能
水
t
U.I
能
.f
H.
Q
水轮发电机组示意图
1.2 水轮机调节的任务
要使机组的频率恒定，就要使机组转速恒定，也就是要使角速度增
目 录
CONTENT
调速器的发展及分类 2.1 水轮机调速器的发展 2.2 水轮机调速器的分类
一
2.1 水电厂调速器的发展历程
机械液压型调速器
20世纪50~60年 代
从前苏联购买，仿 制
械结构复 杂
控制精度低，调节品质 差
2.1 水电厂调速器的发展历程
指令信号 测速元件
局大元件
电子元件/组件质量不过 关，可靠性低
2.1 水电厂调速器的发展历程
指令信号
测速元件 + -
1.1 水轮机调节的任务
发电机的频率与转速和磁极对数有以下关系：
f pn 60
磁极对数由发电机结构确定，发电机确定后磁极对数为 常数。因此，频率仅与机组转速有关。要保证频率在一定范 围内稳定不变，就必须保持水轮发电机组转速稳定不变。
1.2 水轮机调节的任务
机组的运动方程
：Jd
dt
Mt
Mg
+
+
主配压阀 暂态反馈元件
永态反馈元件
机械液压调速器方框图
主接力器
机组的测速采样、反馈机构及调节规律都是通过机械结构来控制， 并将反馈信号和指令信号进行液压放大，以获得足够的操作功。
一
2.1 水电厂调速器的发展历程
电气液压型调速器
20世纪70~80年代
电子管、晶体管，集 成电路
采用电液转换器替 代了离心摆。增加 了手自动切换，紧 急停机