水轮机调节系统

水轮机调速系统用是什么？水水能电能转速给定自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈（或稳定）元件构成。

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知，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，使频率恢复到给定值反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定2、水轮机调速器的主要作用是什么？答：（1）根据发电机负荷的增、减，调节进入水轮机的流量，使水轮机的出力与外界的负荷相适应，让转速保持在额定值，从而保持频率（f=50Hz）不变或在允许范围内变动（2）自动或手动启动、停止机组和事故停机（3）当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷3、水轮机调速器分哪几种类型？调速器型号的含义是什么？答：按照测速元件的不同型式，可分为机械液压型调速器（简称机调）、电气液压型（简称电液）调速器和微机调速器按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。

如混流式和轴流定桨式水轮机，只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调；而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量，此种方法叫双调；冲击式水轮机在改变喷针行程的同时，还采用协联动作改变折向器的方法调节流量，也叫双调4、电液调速器由那几部分组成？其主要元件叫什么？答：由电气和机械液压两部分组成。

其主要元件包括：永磁（也称测速）发电机、测频回路、信号综合放大回路，调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。

此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等5、电液调速器中，永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用？答：永磁发电机是装在机组主轴上，用以反映机组频率（或转速）变化的测速发电机，它供给测频回路频率偏差信号，同时供给调速器中各电气回路的电源测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调速器中飞摆的作用。

它将永磁发电机送来的频率（转速）变化与给定值之偏差△f （△ n）转变成与其成正比的电压信号，送至信号综合回路达到控制水轮机、实现机组自动调节的目的电液转换器是电液调速器中联接电气部分和机械部分的桥梁，由电气位移部分和液压放大部分组成。

目录第一章水轮机调节系统概述及对电力系统中的影响 (2)第一节水轮机调节系统概况 (2)第二节水轮机调节系统对电力系统运行的影响 (6)第二章水轮机调速系统的基本原理 (9)第一节水轮机调速系统的原理及分类 (9)第二节水轮机调速系统的调差参数及不灵敏区 (11)第三章电力系统对调速系统的控制 (13)第一节电力系统频率控制的基本概念 (13)第二节频率的一次调节 (17)第三节自动发电控制（AGC） (18)第一节电力系统频率的二次调节 (24)第四章电力系统的自动发电控制系统 (31)第一节、调度端自动发电控制系统概述 (31)第二节自动发电控制系统（AGC） (32)第三节水电机组的调节能力 (35)第四节水电厂自动控制系统 (38)第一章水轮机调节系统概述及对电力系统中的影响第一节水轮机调节系统概况一、水轮机调节的任务和特点随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶开度(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。

系统负荷发生变化时，对机组产生两方面的影响：系统负荷变化→系统电压发生变化→发电机励磁装置动作→发电机的端电压恢复并保持在许可范围内。

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→发电机调速器动作→发电机的转速恢复并保持在许可范围内。

水轮机调节的任务：随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。

维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求；完成调度下达的功率指令，调节水轮机组有功功率，满足电网二次调频要求；完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务；执行计算机监控系统的调节及控制指令。

保持机组转速和频率变化在规定范围内，最大偏差不超过±0.5Hz，大电力系统不超过±0.2Hz。

启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)，以达到经济合理的运行。

水轮机调节的特点：1．必须具备有足够大的调节功能水轮发电机组是把水能转换成电能的机械．而水能因受自然条件的限制，通常水电站水头在几米至几百米的范围内，水轮机上的压力只有零点儿MPa至几MP,因此，发出较多的电功率，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。

第一章 调速系统基础知识1.水轮机调节的根本任务水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。

用户除要求供电安全可靠外，还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。

频率偏离额定值过大对用户不利，可能使用户的产品质量降低。

按规定：系统频率应保持在50HZ，其偏差不得超过±0.5HZ：对于大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2HZ。

此外，还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟；对于大容量系统，不得大于30秒。

同时，电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。

此外，一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可预见的。

电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。

因此，必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内。

这就是水轮机调节的根本任务。

2.实现水轮机调节的途径通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢？为简明起见，仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。

如图示是水轮发电机组示意图。

水轮发电机组示意图水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体，它的运动可由下列方程描述：式中J ----机组惯性矩；ω---角速度，ω=πn/30（n为机组转速）； t M ---水轮机动力矩；t g d ωJ=M -M dtg M ---水轮机阻力矩。

水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成，它推动机组转动，其大小决定于：水头H，导叶开度a （流量Q），机组转速等。

由上式可见，实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。

3.水轮机调节的特点¾ 水轮机调节具有以下特点：¾ 决定机组出力最基本的因素是水头和流量；¾ 具有两套调节机构的水轮机，在对它们进行调节时，为了达到某种预期的目的，在两套机构之间设有相应的协联机构。

第七讲水轮机调节系统动态特性及参数整定一、水轮机调节系统动态特性水轮机调节系统由调节对象和调速器组成，具有加速度回路的软反馈型调速器的水轮机调节系统的方块图见图7—1。

它是一个定值调节系统，x c 和c 是转速给定信号，m g0为负荷扰动信号。

本节将讨论如图7—1所示水轮机调节系统的动态特性。

具有加速度回路的软反馈型调速器的传递函数为设b p =0，T y =0，T'n =0，则即具有PID 型调节规律。

11])([1)()()('2+++++++==s T s T b s T b b T s T T s T s x s Y s G n n p d p t y d y d c r sb T s T b T b T T s x s Y s G tnd t d t d n c r +++≈=1)()()(软反馈型调速器(无加速度回路)的传递函数为设b p =0，T y =0，则即有PI 型调节规律。

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水轮机调节系统及装置运行与检修规程一、适用范围本规程适用于水轮机调节系统及装置的运行、维护和检修。

二、设备概述水轮机调节系统及装置包括水轮机控制器、调速器、油压装置、接力器等组成部分，用于控制水轮机的转速和输出功率，保证水电站的安全稳定运行。

三、运行规程1. 运行前检查- 检查设备外观是否完好，无渗漏油现象。

- 检查油压装置的油压、油位是否正常。

- 检查调速器的电气连接是否牢固，信号传输是否正常。

- 检查接力器的动作是否灵活，无卡滞现象。

2. 运行操作- 按照操作程序启动水轮机调节系统及装置。

- 观察设备运行参数，如转速、功率、油压等，确保其在正常范围内。

- 定期进行巡视检查，及时发现并处理异常情况。

3. 运行注意事项- 严禁超过设备规定的运行参数范围。

- 如发现异常情况，应立即停止运行，并进行故障排除。

四、检修规程1. 检修周期- 根据设备运行情况和厂家建议，制定合理的检修周期。

- 一般情况下，每年进行一次小修，每3-5 年进行一次大修。

2. 检修内容- 小修：对设备进行清洁、检查、调整和紧固等工作。

- 大修：对设备进行全面解体检查、维修或更换零部件，进行性能测试和调试等工作。

3. 检修注意事项- 严格按照检修规程和操作程序进行操作。

- 确保检修工具和设备的完好性。

- 检修完成后，进行全面检查和测试，确保设备恢复正常运行。

五、安全规程1. 严格遵守电力安全规程和操作规程。

2. 禁止在设备运行时进行检修和维护工作。

3. 对设备进行定期检查和维护，确保设备的安全可靠性。

4. 加强对操作人员的培训和教育，提高其安全意识和操作技能。

水轮机调节系统（普通高等教育“十三五”规划教材）一、引言水轮机是一种将水能转化为机械能的设备，广泛应用于水力发电和水资源利用领域。

水轮机调节系统是水轮机运行和控制的关键部件，其稳定性和可靠性对水轮机的运行效率和安全性起着重要作用。

本文将对水轮机调节系统的构成、工作原理、性能指标和未来发展方向进行介绍和分析。

二、水轮机调节系统构成水轮机调节系统由传感器、控制器、执行器和监测系统等组成。

传感器负责感知水轮机的状态和环境参数，包括水位、流量、压力等，将这些信息传递给控制器。

控制器通过对传感器信号的处理和分析，制定相应的控制策略，并将调节信号发送给执行器。

执行器则根据控制信号控制水轮机，完成对水轮机的调节。

监测系统则对水轮机的运行状态进行实时监测和分析，以确保水轮机调节系统的安全稳定运行。

三、水轮机调节系统工作原理水轮机调节系统的工作原理是通过控制水轮机的进水量来实现对水轮机转速的调节，从而控制水轮机的输出功率。

当负荷发生变化时，控制器接收到传感器的信号，根据预设的控制策略计算出相应的调节信号，并发送给执行器。

执行器根据控制信号的大小和方向，对水轮机的进水阀门进行调节，改变进水量，从而使水轮机的转速稳定在预设值附近。

四、水轮机调节系统性能指标水轮机调节系统的性能指标包括响应时间、稳定性和控制精度。

响应时间是指系统从接收到负荷变化信号到完成调节的所需时间，影响到系统的动态特性。

稳定性是指系统在负荷变化过程中的稳定性能，包括系统的抗干扰能力和抗过载能力。

控制精度是指系统调节水轮机转速的精确程度，反映了系统的控制能力和调节精度。

五、水轮机调节系统的发展方向随着科技的进步和需求的变化，水轮机调节系统也在不断发展和改进。

未来的水轮机调节系统将更加注重系统的智能化和自动化程度。

例如，利用先进的传感技术和自适应控制算法，提高系统对复杂环境的适应能力和控制精度。

同时，加强对水轮机运行状态的监测和分析，预测和预防潜在的故障和风险，提高系统的可靠性和安全性。

第一章 调速系统基础知识1.水轮机调节的根本任务水轮发电机组把水能转化为电能供用户使用。

用户除要求供电安全可靠外，还要求电能 的频率和电压保持在额定值附近的某范围内。

频率偏离额定值过大对用户不利，可能使用户的产品质量降低。

按规定：系统频率应保持在50HZ，其偏差不得超过±0.5HZ：对于大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2HZ。

此外，还应保持电钟指示与标准时间的偏差在任何时候不大于1分钟；对于大容量系统，不得大于30秒。

同时，电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，这种不可预见的负荷波动幅值可达电力系统总容量的2~3%。

此外，一天之内系统负荷有早、晚两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可预见的。

电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动。

因此，必须根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内。

这就是水轮机调节的根本任务。

2.实现水轮机调节的途径通过什么方法与途径完成“水轮机调节”的基本任务呢？为简明起见，仅对一台水轮发电机组带负荷的情况进行讨论。

如图示是水轮发电机组示意图。

水轮发电机组示意图水轮发电机转动部分是一个围绕固定轴线做旋转运动的刚体，它的运动可由下列方程描述：式中J ----机组惯性矩；ω---角速度，ω=πn/30（n为机组转速）； t M ---水轮机动力矩；t g d ωJ=M -M dtg M ---水轮机阻力矩。

水轮机动力矩由水流对水轮机叶片的作用力形成，它推动机组转动，其大小决定于：水头H，导叶开度a （流量Q），机组转速等。

由上式可见，实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。

3.水轮机调节的特点¾ 水轮机调节具有以下特点：¾ 决定机组出力最基本的因素是水头和流量；¾ 具有两套调节机构的水轮机，在对它们进行调节时，为了达到某种预期的目的，在两套机构之间设有相应的协联机构。

中小型水轮机调节系统技术规程中小型水轮机调节系统技术规程旨在提供对中小型水轮机调节系统技术要求的规范化指导，为中小型水力发电行业提供可靠、高效、稳定的调节系统技术。

以下是规程的主要内容。

一、技术要求1.调节系统应具有快速响应、高精度、可靠性强等特点；2.控制系统应根据流量、水头和功率等参数，实时调节进水和出水阀门，确保水轮机的正常运行；3.调节系统应与水轮机本体相配合，充分利用水轮机本体能量，提高水轮机的效率；4.调节系统应具备自主诊断故障的能力，并能够自动切换备用控制模块；5.调节系统应具备远程监控和远程操作的功能，实现对水轮机的远程管理；6.调节系统应符合国家有关法律法规和标准要求。

二、系统设计1.调节系统应根据水轮机的类型和性能，选用适当的控制策略和控制模块；2.调节系统应采用可编程逻辑控制器 (PLC)或数字信号处理器 (DSP) 做为控制核心，实时数据采集和控制；3.各个控制模块应能实现可横向扩展和纵向升级，以适应不同尺度和功率的水轮机；4.控制系统应与数据采集系统、通讯系统、自动化仪表系统相结合，形成一体化的自动化控制系统；5.系统应进行可靠性设计，具备防雷、防水、防尘等功能，满足复杂高海拔等恶劣环境条件下的要求。

三、质量控制1.生产厂家应按照行业标准制定质量管理体系，并建立健全相关制度；2.调节系统的制造、安装、调试和维护应符合技术要求和行业标准，并具有相应的资质和技术能力；3.调节系统应进行全面测试和调试，包括硬件测试和软件测试，确保系统的正常运行；4.生产厂家应提供完整的技术资料和产品手册，指导用户正确使用和维护调节系统。

四、安全保障1.调节系统应具备安全保护功能，当流量、水头等参数超过安全范围时，能够自动停机，并发出警报信号；2.调节系统的配电系统应具备防火、防爆、防雷等功能，保障人员和设备的安全；3.调节系统应定期进行检查和维护，以确保其长期安全、可靠运行。

综上所述，中小型水轮机调节系统技术规程对中小型水力发电行业提供了可靠、高效、稳定的调节系统技术，将对我国水力资源的开发和利用产生积极的推动作用。