水轮机调速器系统知识讲解共78页
第二部分水轮发电机组调速器专业知识讲座
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（4）调相运行 ?当机组并网后，中控室发调相令，调速器按两段关闭将接 力器关回，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动 回到空载位置。 （5）停机 ?停机为优先级最高的指令。任何工况，只要有停机令，就 会使机组停机，停机过程也是两段，先快速将接力器关回到 设定空载开度，然后慢关到零，停机联锁调速器进入停机等 待，机组处于备用状态。
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（1）自动开机过程及空载循环
机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器迅速 将接力器以第一斜率开启到开机顶点，然后，以第二斜率开 启导叶，机组转速上升，如果这时机频断线，系统自动将导 叶关至最低空载开度位置。当 机组转速上升到90%以上，进 入空载循环，电气开限为空载开限，自动跟踪电网频率或频 给。开机过程中，导叶开度小于等于空载开限。
f给——机内频率给定； f机——机组频率；f网——电 网频率 ?由中控室及二次回路发出的开关量指令经输入模块送至 PLC的CPU模块，当PLC扫描到这个指令进行相应的操作，并 且将操作、运算、处理后的 结果输出至机械液压随动系统来 控制水轮机组导叶的开度以达到控制机组转速的目的。 ?由A/D模块采样导叶开度信号、功率信号，参与开度调节 或功率调节。
PLC
综 合 放 大 器
电 位 移 转 换 器
液 压 放 大 器
主 配 压 阀
主 接 力 器
机组
机械手动
紧急停机电磁阀
位移传感器
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水轮机及其辅助设备--调速器知识系列
1．调速器的基本作用是什么？调速器的基本作用是：(l)能自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。
(2)能使水轮发电机组自动或手动快速启动，适应电网负荷的增减，正常停机或紧急停机的需要。
(3)当水轮发电机组在电力系统中并列运行时，调速器能自动承担预定的负荷分配，使各机组能实现经济运行。
(4)能满足转桨式、冲击式水轮机双重协联调节的需要。
2．我国反击式水轮机调速器系列型谱中有哪些类型？反击式水轮机调速器系列型谱中主要包括：(1)机械液压式单调节调速器。
如：T－100、YT－1800、YT一300、 YTT － 35等。
(2)电气液压式单调节调速器。
如：DT-80、YDT－1800等。
(3)机械液压式双调节调速器。
如：ST－80、ST-150等。
(4)电气液压式双调节调速器。
如：DST-80、DST一200等。
另外，仿前苏联的中型调速器CT－40，重庆水轮机厂生产的中型调速器CT-1500作为系列型谱的代用品，仍在一些小型水电站中使用。
3．调节系统常见故障的主要原因有哪些？调速器本身以外的原因造成的，大体可归纳为：(1)水力因素由于引水系统水流的压力脉动或振动而导至水轮机的转速脉动。
(2)机械因素主机本身摆动。
(3)电气因素发电机转子和走子的间隙不均匀，电磁力不平衡，励磁系统不稳而使电压振荡，永磁机制造和安装质量不佳而导致飞摆电源信号的脉动。
由调速器本身原因造成的故障：在处理这类问题之前，首先应当确定故障的属类，然后再进一步缩小分析和观察的范围，尽快找到故障的结所症在，以便对症下药，迅速排除。
在生产实践中遇到的问题往往很复杂，原因也很多。
这就要求除认真掌握调速器的基本原理外，对各种故障的表现形式、检查方法及处理对策等，都应全面地了解。
4．YT系列调速器主要有哪些组成部分？YT系列调速器主要由以下几部分组成：(1)自动调节机构包括飞摆与引导阀、缓冲器、永态调差机构、反馈机构的传递杠杆装置、主配压阀、接力器等。
水轮机调速器2022
水轮机调节及调速器基本知识基本概念⏹国际电工委员会对调速系统的定义：用来检测转速偏差x，并将它按一定特性转换成主接力器的偏差y的一些装置和机构的组合体。
⏹y的变化就是导叶开度的变化，开度的变化导致流量Q的变化，从而改变了水轮机主动力矩M t，以力图减小或消除转速偏差x，以使转速保持恒定。
调节的途径水轮机调节系统●系统结构：水轮机调节系统的结构图调速器主要元件作用⏹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时，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，使偏离恢复到给定值。
⏹反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定。
调速器主要作用⏹未并网前：调整机组转速⏹并网后：通过调整导叶开度调整机组有功出力。
⏹正常开停机。
⏹电气事故情况下紧急关闭导叶，以防止事态扩大。
步进电机调速器组成系统结构图机械结构⏹柜内部布置有上搁板、底板。
上搁板上布置有步进电机、驱动器、位移传感器、开度指示机构、手操机构等。
底板上安装有滤油器，紧急停机电磁配压阀、压力表，检修阀门等。
引导阀、主配压阀布置在底板下。
⏹刮片式滤油器供给引导阀及应急阀块用油，压力表指示滤油器后部的压力值。
工作原理⏹正常运行时,步进电机驱动器接受电气控制信号，驱动步进电机旋转，步进电机带动丝杠运动，丝杆将电机的转动变成直线位移：位移传感器将丝杠位移信号送至PCC，当丝杆的位置与PCC 所要求的值相同时，步进电机停止转动，电--位移伺服系统完成闭环调节。
⏹丝杠的位移信号经过杠杆带动引导阀，控制辅助接力器，主配压阀，驱动主接力器运动，主接力器的位移信号经机械反馈机构，杠杆送至引导阀，使引导阀回中，液压随动系统完成跟随调节。
⏹紧急停机时，紧急停机电磁阀接受停机信号，切断导叶引导阀的油源,实现紧急停机。
⏹手操机构用于检修，试验和纯机械手动运行时的控制。
正常运行的开度限制由PLC通过步进电机实现，手操机构放到经验位置。
调速器讲义课件
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三. 本站调速器油压装置的介绍
液压系统图
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三. 本站调速器油压装置的介绍
液压系统图
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三. 本站调速器油压装置的介绍
调速器机械控制部分 所有液压件都设计安装在液压集成块上，液压 件之间的联接由集成块内部的油道完成，全部取消明管，从而可大大提 高操作油压力。
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三. 本站调速器油压装置的介绍
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三. 本站调速器油压装置的介绍
12 、
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三. 本站调速器油压装置的介绍
13、
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四. 本站调速器油压装置缺陷处理
历史遗留的缺陷
1、本站调速器改造历程 2009.9投入使用 2011.4 伺服比例阀更换为比例阀 2015.1更换（力士乐）比例电磁阀。 2、油管的改造 安装未按设计要求，将7mm壁厚的钢制弯换成了5mm壁厚，按照设计要求 全部更换。
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4.水轮机调节器的特点
技术标准对Ta和Tw的规定：
水轮机引水系统水流惯性时间常数Tw： 对于PID型调速器，不大于4s； 对于PI型调速器，不大于2.5s； 机组惯性时间常数Ta： 对于反击式机组，不小于4s； 对于冲击式机组，不小于2s。 比值Tw/Ta不大于0.4。
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二. 水轮机微机液压型调速器
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2.水轮机调节原理
水力发电就是将本来消耗在河床路程上的水能通过筑坝或引水等最经济
安全的方法收集储存在水库中，推动水电站内的水轮机转动，由水轮机将水能 转换成旋转机械能，再由水轮机带动发电机旋转，由发电机将旋转机械能转换 成电能，由此过程产生的合格电能供用户使用。
水电厂示意图
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dω dt
2.水轮机调节原理
水轮机调速器基本知识讲解
机/电转换 ——带通信接口的数字式传感器、变送器（位移、功率、水头······）
第四十六页，共83页。
❖ 通信接口
高可靠性
不同通信规约的适应性
❖ 全数字式水轮机微机调速器 调节回路中无模拟信号传输
测量、传感、变送、执行
三.发展趋势
第二十一页，共83页。
❖ 电机转换器
机—电转换器 ❖ 角位移传感器
❖ 直线位移传感器
❖ 旋转编码器
2.我国数字式电液调速器概况
第二十二页，共83页。
❖ 机械液压系统
主配压阀（位移控制型、液压控制型）
分段关闭阀（机械液压动作、电气液压动作） 事故配压阀（单独装置、与主配压阀结合）
2.我国数字式电液调速器概况
第四十七页，共83页。
❖ 辅助功能
辅助调试功能
事件、事故记忆功能
水轮机控制系统仿真决策支持系统
三.发展趋势
第四十八页，共83页。
水轮机控制系统仿真决策支持系统
三.发展趋势
第四十九页，共83页。
空载频率波动 仿真
三.发展趋势
第五十页，共83页。
空载扰动波动 仿真
三.发展趋势
第五十一页，共83页。
开创了我国水轮机调节领域的新的篇章；
❖
以可编程控制器为主体的微机调节器研制成功则极大地促进了我国数字式（微机）调速器的广泛应用和迅速发展。
第五十六页，共83页。
四.国内外微机调速器概述 ❖ 到2002年，据不完全统计，我国自行设计制造的数字式（微机）电液调速器已有1500多台在国内外大
中小型水电站投入运行。近年来，已经有不少用国产调速器更换进口产品取得成功的范例（例如二滩电站）。我国的数字式 电液调速器的技术性能和功能都与水轮机调节技术的国际先进水平基本上保持同步状态；在机械液压系统的可靠性方面，国 内产品还有待进一步提高。
调速器知识
一调理系统参数1水流惯性时间常数 T w水流惯性时间常数是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特色时间，其表达式22LV为T a J r GD n r T w Q r LM r3580N r gH r S gH r式中 T w为水流惯性时间常数，Q r为水轮机设计流量，H r为水轮机设计水头，S为每段过水管道的截面面积，L为相应每段过水管道的长度，V为响应每段过水管道的流速，G为重力加快度T w表示过水管道水流的惯性，它是水轮机主动力矩变化存在滞后的主要原由，也是造成调理系统不稳固和动向质量恶化的主要要素。
在其余条件不变时，T w越大，水流惯性越大，水击作用越显着，则调理过程的振幅越大，振荡次数越多，调理时间越长，以致最后高出稳固范围。
2机组惯性时间常数机组惯性时间常数是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。
其表达式为式中 T a为机组惯性时间常数，Jωr为额定转速机遇组的动量矩，2GD为机组飞轮力矩，M r为机组额定转矩，N r为发电机额定功率，n r为机组额定转速T a的物理意义是：在与发出额定功率相当的额定转矩下，机组由静止达到额定转速所需要的时间。
T a越大，越有益于调理系统的稳固，并且在调理过程中能够奏效转速的偏差和减缓转速的变化，但有可能使调理时间变长。
若T a过小，将使调理系统难以稳固。
3 永态转差系数b p、永态调差系数e p调理系统的静特征有两种状况：图1（ a）为无差静特征，表示机组卖力无论为什么值，调理系统均保持机组转速n0，即静态偏差为零。
图1（ b）为有差静特征，当机组卖力增大时，调理系统将保持较低的机组转速，即静态偏差不为零，永态调差系数e p定义为调速系统静特征曲线图上某一规定点的斜率的负数。
（反应为功率反应）图 1（ c）也为有差静特征，它以接力器行程Y 为横坐标，以机组转速n 为纵坐标（反应为导叶反应）。
永态转差系数b p为x f x fb p e p0 1.0y=Y/Y max0 1.0p=P/P r图1（b）有差静特征图1（c）有差静特征永态转差系数b p 是电力系统各机组负荷分派的重点参数，依据电厂在系统的作用不一样，各电厂调速器的b p 有所不一样。
水轮机调速器培训课件
油压装置系列 油压装置型号由三部分组成，中间用横 线隔开，形式为：
油压装置系列 例：YZ-20A/2-40，表示为分离式油压 装置，压力油箱总容量为20m3，两个 油箱，额定油压40×105Pa(4.0Mpa)， 第一次改型产品。 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，油压装置系列型谱 见表。
水轮机调节的任务是通过调速器来完成 的。调速器可分为手动调节和自动调节 两种。手动调节是通过运行人员手动方 式进行调节 ，当发现机组转速有偏差 时，操作机械传动机构改变导叶开度， 使机组转速恢复到规定的数值，这种情 况可由以下的方框图表示：
水轮机调节的任务
导水机构
水能 Q、H
机组
电能U、I、f
电力系统
三、调速器的相关参数、类型、 系列
1、调速器的类型 （1）根据测速元件的不同，调速器可分 为机械液压型与电气液压型和微机液压 型调速器三大类。 （2）按调节机构数目不同，分为单调 节和双调节。
单调节：接力器只调节导叶开度， 如ZZ、XL，但当尾水管水击压力不 足安放空放阀时，为双调节；双调 节：接力器调节导叶开度、叶片装 置角，调节针阀行程、折流器，如 CJ。（3）按调速器容量大小不同， 可分为大型与中小型调速器。
二、水轮机调速系统的组成及作 用
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。
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。