调速器技术讲课讲义
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技术培训教材(微机调速器)第一节原理及作用1、水轮机调速器的任务水轮发电机是将水能转换成电能的机械装置,水轮机调速器是控制水轮发电机组在各种工况下,安全运行的控制设备之一,它的任务是:控制水轮发电机组自动开机、停机、转速调节、负荷调整、机组各种运行工况的转换、机组或电力系统故障时紧急停机。
必要时还可以通过调速器的手动方式操作机组运行。
对转浆式水轮机调速器,还有维持机组在高效区运转的任务。
调速器在作转速调节和负荷调整时,其任务的实质是维持进入水轮机的能量和发电机组输出的电能之间的平衡。
2、调速器维持发电机组输入和输出能量平衡途径水轮机发电机组转速部份,是一个围绕固定轴线作旋转运动的刚体,机组转速的运动规律可由下述方程描述:dωJ———=Mt-MgdtJ——机组的转动部份转动惯量ω——机组的角速度,πŋω——机组的角速度,ω=————30Mt——水轮发电机的动力矩Mg——发电机组的阻力矩Mg发电机阻力矩包括电负荷产生阻力矩,与发电机输出电流、电压成比例,轴摩擦力、空气阻力及机组损耗产生的阻力。
Mt是水轮机的动力矩,由水流对水轮机叶片的作用力形成。
水轮机出力的经典计算公式:N=Mt·ω=9.81·Q·H·η因此:N 9.81×Q×H×ηMt=———=——————————ωω式中:Q——水轮机的流量m3/sH——水头mη——水轮机效率从式可知当Mg≠Mt时,机组的转速就会发生改变。
不是加速就是减速。
只有Mg=Mt时,机组才能维持匀速稳定运转。
Mg是发电机阻力矩,主要来自系统的电力负荷,它是一个随时在改变的量,从(2)可知,水头H,是不能随便改变的,维持Mg=Mt的平衡,只有调节进入水轮机的流量Q。
因此在水轮机中,设置有便于控制的导水叶(或喷针机构),调整导水时的开度,就改变进入水轮机的流量,改变了动力矩,维持能量平衡,从而使机组持速保持在规定的范围里。
第一章调速系统第一节概述一、水轮机调节的概念为了使水轮发电机组的供电频率稳定在一定的范围内,需要根据负荷变化而调节水轮机出力,这就是水轮机调节。
自动调节系统根据调节原理,分为闭环调节系统和开环调节系统。
闭环调节系统是具有反馈的调节系统。
即将系统的输出量反送回调节装置的输入端称为反馈。
闭环调节系统是根据反馈量和输入量(给定值)的综合结果进行调节控制,也就是系统的输出量对系统的调节作用有直接影响的。
开环调节系统的输出信号没有反馈至输入端,即系统的输出量的变化对调节作用没有直接影响。
在开环控制系统中,系统输出只受输入的控制,控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
二、调速器的基本作用调速器的基本作用是调节机组转速。
随着生产的发展,现在调速器可起调整负荷、成组控制、分配负荷等作用,在引入其他信号作调节依据时还可起其它调节作用。
调速器也可用作进行自动控制与操作。
水电机组启动快,能适应负荷的变化,故电力系统中常把水电机组作为峰荷和热备用机组,此时自动调速器可以保证机组快速启动,快速带负荷。
发生事故时调速器可用来紧急停机以防止事故扩大。
水力发电的过程水能通过水轮机的导水机构,到水轮机的转轮,然后转换为机械能;机械能通过主轴传给发电机,发电机通过电磁转换变为电能传输给用户。
水轮机调速器,顾名思义,就是调节水轮机转速的机器。
对于发电机来说,也就是调节电气频率。
发电机所生产的电能,是通过输电线路直接供给各类用户的。
发电机组、电网本身不能贮存电能,供给用户的电能只能随发随用。
因此,发电、供电、用电三者关系密切,存在着直接的相互影响。
在电力系统中,系统的频率与机组出力和电网负荷之间的平衡程度有关,也决定了发电机的转速,和发电机输出电流的交变频率,而系统的总负荷是随电网用户的需要增减的。
在电网负荷变化的瞬间,系统内所有机组原有的输出功率与电网负荷的平衡关系即被破坏。
此时,如果所有发电机原动机的输入能量不及时地相应变化,势必引起机组转速升高或降低,造成输出电流交变频率及整个系统频率的变化。
调速器讲解今天,很荣幸由我来给大家讲课,此次讲课的内容是:调速器。
首先,我们讲讲它的作用。
水轮机调速器的作用是通过控制导水叶接力器(桨叶接力器)接力器的操作油量来控制导水叶(桨叶)的开度大小进而控制水轮机过水流量的大小来调整水轮机的转速,也就是调整水轮机的转速的作用。
水轮机调速器可按调节对象分为单调节调速器和双调节调速器,即俗称的单调调速器和双调调速器,也可按调节元件分为机械调速器(即ST和T型)、电气调速器(DST型和DT型)、微机调速器(即WST型和WT 型)等。
接着,我们来看看它的动作原理:机组正常运行时测频装置采集机组频率,是通过机组残压PT、网频PT和齿盘来采集--将采集频率与给定频率(一般是正负502HZ)偏差反馈至调速器,调速器根据频率偏差通过PID计算结果向步进电机(或比列伺服阀)输出一个控制电压来驱动电机旋转从而联动引导阀动作---引导阀动作向主配压阀控制腔配油--主配压阀动作向导叶接力器配油----接力器动作带动导叶动作。
然后,说说平时经常用得到的运行操作。
调速器运行操作6.1调速器系统运行规定6.1.1调速器正常运行方式为A、B机“远方自动”运行方式;6.1.2正常情况下,当调速器在“自动”运行方式不能稳定运行,应手动切为“电手动”运行方式,并设人定点监视;6.1.3调速系统检修后,对接力器进行充油时必须全行程开关导叶2至3次,进行排气,并检查有无渗漏油情况;6.1.4调速系统检修进行排压(或充压)和操作导叶时,必须检查导水机构转动部分无人作业及无异物,相应工作票全部收回;6.1.5调速器油泵正常均切“自动”运行,其运行与备用由PLC自动轮换;6.1.6检修在拆卸组合阀之前,运行人员必须将组合阀通向压力油罐油路上的阀门关闭,避免压力油从控制孔喷出;6.1.7手动操作压油泵时,应注意监视压油槽油压,操作人员严禁离开现场;6.1.8正常情况下,压油罐自动补气装置应在“自动”运行方式,当自动补气装置故障时,应进行手动补气调节油面;6.1.9调速器油泵、漏油泵检修后,必须手动盘车良好,检查旋转方向正确;6.1.10自动补气装置故障或其他原因不投运,可以采取手动补气方式;6.1.11调速器的电气柜上的“远方/现地”方式切换把手,正常在远方位;6.1.12只有现地运行方式,调速器电气柜的“增加/减少”才起作用。
#1机PSWT-100调速器技术讲课讲义#1机调速器改造情况简介。
#1机调速器山WT-145微机电调改造为PSWT-100比例、数字冗余式可编程控制微机调速器。
#1机调速器改造后,与#3机调速器功能、操作、巡视方法大致相同,与#3机调速器区别在于:1、#3机仅更换电气部分,而#1机新调速器则机械、电气部分全部更换:2、#3机调速器仅比例阀可电动,其数字阀作纯手动操作(因油管路共振问题,未接控制线人而#1机新调速器数字阀不仅可手动操作,也可电动操作,#1机新调速器在电动悄况,其数字阀与比例阀相互间可主用/备用切换使用;3、为解决类似#3机数字阀工作时引起油管路共振问题,厂家对#1机新调速器设计•上新增加了称作"粗调阀”装置,粗调阀装设位置在#1 机新调速器数字阀“开启”、“关闭"手动按钮中间,当#1机调速器作关闭动作、特别是甩负荷作快速关闭动作时粗调阀自动起作用,无须人为操作干预;4、电柜操作面板上触摸屏显示及操作有所变化。
二.交流电源V220 + 10% 50Hz生产厂商武汉三联水电控制设备有限公司三.#1机新调速器电柜面板操作说明:电柜面板图如下图所示触摸屏O0O O开机停机断路器调相O O O0锁锭投入锁锭拨出交流电源宜流电源机手动禺动远方/*、现地0 减少/一、增加报警及复归葉急停机1、“远方/现地‘‘选择开关:该选择开关主要确定增减负荷的权限,现地位置,只能由现地的增、减旋钮来下达增/减负荷命令:远方位置,由机组监控系统下达增/减负荷命令。
2、“机手动/电动"选择开关:机乎动位置,只能手动操作机械部分数字阀手动按钮来实现接力器的开、关动作,电柜上包括“负荷增/减"旋钮、触摸屏按钮将不起作用:电动位宜,由电气控制部分来控制机械实现接力器的开和关•而此时严禁乎动操作机械部分。
3、“负荷增/减"旋钮:在现地工作模式下,通过此旋钮来下达增或减负荷的指令。
#1机PSWT-100调速器技术讲课讲义一、#1机调速器改造情况简介。
#1机调速器由WT-145微机电调改造为PSWT-100比例、数字冗余式可编程控制微机调速器。
#1机调速器改造后,与#3机调速器功能、操作、巡视方法大致相同,与#3机调速器区别在于:1、#3机仅更换电气部分,而#1机新调速器则机械、电气部分全部更换;2、#3机调速器仅比例阀可电动,其数字阀作纯手动操作(因油管路共振问题,未接控制线),而#1机新调速器数字阀不仅可手动操作,也可电动操作,#1机新调速器在电动情况,其数字阀与比例阀相互间可主用/备用切换使用;3、为解决类似#3机数字阀工作时引起油管路共振问题,厂家对#1机新调速器设计上新增加了称作“粗调阀”装置,粗调阀装设位置在#1机新调速器数字阀“开启”、“关闭”手动按钮中间,当#1机调速器作关闭动作、特别是甩负荷作快速关闭动作时粗调阀自动起作用,无须人为操作干预;4、电柜操作面板上触摸屏显示及操作有所变化。
二、调速器型号及参数范围三、#1机新调速器电柜面板操作说明:电柜面板图如下图所示1、“远方/现地”选择开关:该选择开关主要确定增减负荷的权限,现地位置,只能由现地的增、减旋钮来下达增/减负荷命令;远方位置,由机组监控系统下达增/减负荷命令。
2、“机手动/电动”选择开关:机手动位置,只能手动操作机械部分数字阀手动按钮来实现接力器的开、关动作,电柜上包括“负荷增/减”旋钮、触摸屏按钮将不起作用;电动位置,由电气控制部分来控制机械实现接力器的开和关,而此时严禁手动操作机械部分。
3、“负荷增/减”旋钮:在现地工作模式下,通过此旋钮来下达增或减负荷的指令。
4、“报警及复归”带灯按钮:在调速器电气故障的情况下,此灯会亮并在故障处理之前一直保持。
一般故障恢复后,可自动复归,但反馈故障需要手动复归。
5、“紧急停机”带灯防误按钮:在特定情况下,此按钮可以实现接力器的紧急关闭。
四、电柜操作面板上触摸屏显示及操作说明:1、触摸屏主显画面:为调速器运行时正常显示画面,如下图。
2、触摸屏操作画面:是对调速器需进行人工设置时,人机接口画面,如下图。
1)、画面切换框(最底下一栏):此菜单可将显示分别切换至帮助画面、事件报告画面、参数设置画面、实验画面、主显画面,实现查看事件报告、设置运行参数和进行调速器试验等功能。
2)、关键运行参数显示:显示调速器的导叶实际开度、导叶平衡指示、机组频率、频率给定值、电气开限值、开度给定值、功率、功率给定值以及水头给定值。
3)、运行工况显示:a、正常/故障指示:当调速器处于正常运行状态时,该指示灯显示“正常”;当检测到调速器有故障时,该指示灯显示“故障”。
b、调速器工况指示:指示调速器当前运行工况:当调速器处于停机备用状态、开机过程状态、空载状态、负载频率调节状态、负载开度调节状态、负载功率调节状态、发电转调相状态、调相状态、调相转发电状态、电手动状态、机手动状态、停机过程状态时该指示灯显示相应的状态。
c、水头工作状态显示:指示调速器当前水头工作状态是手动水头还是自动水头状态。
d、比例阀/数字阀工作状态显示:指示调速器当前是比例阀还是数字阀工作状态。
4)、信号指示:指示相关事件:开机、停机、油开关、调相、增加(有功)、减少(有功)、比例阀、跟踪网频、一次调频动作、停机联锁等信息。
5)、操作切换框说明:(1)、“机手动到自动/电手动”初选按钮:调速器电柜面板上“机手动/电动”选择开关,在由“机手动”切换到“电动”之前,切换触摸屏上“机手动到自动/电手动”初选按钮,可确定“机手动/电动”选择开关由“机手动”切换到“电动”之后,调速器工作在“电自动”还是“电手动”状态,杜绝了现#3机调速器“机手动/电动”选择开关由“机手动”切换到“电动”之后,一定是工作在“电自动”状态情形。
(2)、自动/电手动:触摸此按钮可使调速器在原“电动”状态下,进一步进行“电自动”或“电手动”两状态间切换运行。
(3)、比例阀/数字阀工作状态切换按钮:在“电动”方式下,触摸此按钮可在比例阀/数字阀工作状态间切换操作。
(4)、跟踪网频:触摸此按钮可使调速器在自动空载工况下在“跟踪”和“不跟踪”网频之间切换。
“跟踪网频”状态是控制机组频率跟踪电网频率;“不跟踪”状态是控制机组频率跟踪频率给定,并网后“跟踪网频”按钮不起作用,自动处于“不跟踪”状态。
(5)、频率调节/开度调节/功率调节按钮:触摸此按钮可在调速器负载工况下实现“频率调节”、“开度调节”和“功率调节”三种模式间的转换。
注意:在调速器空载工况下,调速器只能在“频率调节”模式下工作。
(6)、显示并弹出棒图:可以修改频率给定、电气开限、开度给定、功率给定值、水头给定值。
a、修改频率给定值:触摸频率给定右边显示的数字,可将画面切换至频率给定修改画面。
该画面的主要功能是修改频率给定值。
b、修改电气开限值:触摸电气开限右边显示的数字,可将画面切换至电气开限修改画面。
该画面的主要功能是修改电气开限。
c、修改开度给定值:触摸开度给定右边显示的数字,可将画面切换至修改开度给定画面。
该画面的主要功能是修改开度给定值。
修改开度给定值是将导叶开度修改到导叶要达到的开度。
修改导叶开度值的方法参见修改电气开限值。
开度给定值的范围是0~100%,它受电气开限的限制。
d、修改功率给定值:在调速器负载工况下投“功率调节”模式时,如需修改调速器功率给定值,触摸功率给定右边显示的数字,可将画面切换至功率给定值修改画面。
该画面的主要功能是修改功率给定值。
e、修改水头给定值:触摸水头给定右边显示的数字,可将画面切换至水头给定值修改画面。
该画面的主要功能是修改水头给定值。
(7)、事件报告查询:警报历史表是将发生的警报信息和事件信息显示在该画面中,并依序逐条记录。
可将警报信息和事件信息发生的具体时间记录在报警历史表中;画面中的“○”或“×”代表警报和事件的状态:发生或解除。
其中,“×”代表解除,“○”表发生;在事件报告中报警信息有:开机、停机、油开关、调相、机手动、数字阀及比例阀工作状态、增加(有功)、减少(有功)等信息;在事件报告中警报信息有:机频故障、网频故障、导叶反馈断线、功率反馈断线、电池失效、水头自动故障等信息。
当出现故障信息时,画面会自动切换到“事件报告“画面。
事件报告界面如下图所示:五、调速器开、停机操作:1、机械手动:选择“手、电动”旋钮开关置于“机手动”位置,手动操作数字阀按钮开或关导叶开启机组。
2、电手动开、停机:选择“远方/现地”旋钮开关置于“现地”位置,触摸屏上“机手动到自动/电手动”初选按钮切至“机手动到电手动”位置,“手、电动”旋钮开关置于“电动”位置,并切为比例阀工作,检查调速器处于电手动工况。
触摸屏点选“电气开限给定”,显示并弹出棒图,输入电气开限给定需要值(比空载开度大若干),操作面板上增、减旋钮,增、减机组开度给定至需要开度,开启或停止机组。
3、自动开、停机:触摸屏上“机手动到自动/电手动”初选按钮切至“机手动到“自动”位置,选择“手、电动”旋钮开关置于“电动”位置,并切为比例阀工作,查调速器无故障信号,若要在调速器旁增加、减少负荷,“远方/现地”开关置于“现地”位置;若要在中控室增加、减少负荷,“远方/现地”开关置于“远方”位置。
中控室给调速器开机令后,调速器自动打开导叶将机组控制在空载,等待并网令;并网后由“远方/现地”开关来决定是现地或中控室增加、减少令改变机组负荷,中控室给调速器停机令后,调速器自动将负荷减至空载,在机组出口断路器断开后将导叶关至全关。
六、修改调速器运行参数操作:1)、改变机组频率:在“电自动”空载工况下,要改变机组频率(范围45~55Hz):将调速器设置为“不跟踪网频”状态,改变频率给定值(触摸屏点选“频率给定”,输入频率给定需要值)。
改变频率给定界面如下图:2)、改变电气开度给定:选择“远方/现地”旋钮开关置于“现地”位置,选择“手、电动”旋钮开关置于“电动”位置,在“电自动”负载工况下,要改变机组电气给定:触摸屏点选“开限给定”,输入开限给定需要值,给定至要求开度。
改变电气开度给定界面如下图:3)、改变水头给定:水头改变不受调速器运行工况影响,要改变机组水头给定,停机或备用中在触摸屏点选“水头给定”,输入水头给定需要值,给定至要求水头。
改变水头给定界面如下图:七、#1机调速器本体正常运行中检查标准:序号项目电自动状态电手动状态机手动状态1 远方/现地切换旋钮投“远方”投“现地”2 机手动/电动切换旋钮投“电动”投“电动”投“机手动”3 “负荷增/减”旋钮中间位置中间位置中间位置4 故障复归带灯按钮不亮不亮不亮5 紧急停机带灯防误按钮不亮不亮不亮八、#1机调速器基本故障运行处理一)、#1机调速器设置的报警信号#1机调速器故障信号在上位机以“#1机电调故障”信号显现,具体故障情况在调速器触摸屏上的事件报告中可查询。
#1机调速器设置的报警信号有:1、机频故障;2、网频故障;3、导叶反馈断线;4、功率反馈故障;5、导叶主配反馈断线;6、自动水头故障;7、电池失效;8、一次调频动作;9、导叶机械拒动;10、齿盘测频出错;11、比例阀出错;12、数字阀出错;13、比例/数字切换阀卡阻;14、残压测频出错;15、导叶卡物报警;16电手动。
二)、#1机调速器常见故障处理1、#1机调速器交直流电源全失现象:a. 上位机发“#1机电调故障”信号;b. 中控上位机及LCU屏增减机组有功负荷无效;c. 调速器电柜面板指示灯全灭,各表计指示不正常,各功能键失效。
处理:a. 选择手、电动旋钮开关置于“机手动”位置,用工具捅切换阀按钮置切换阀于“数字阀”侧位置,将调速器改为“机手动”运行,并由专人监视。
b. 若系调速器交直流电源被误切,应立即将其恢复,确认调速器电柜工作正常后将调速器切回“电自动”运行。
c. 若交直流电源保险均熔断,说明调速器内部已有故障,应立即通知维护人员前来处理。
d. 若#1机调速器交直流电源全失一时无法恢复,需调整负荷,可手动轻按动数字阀按钮开或关导叶,调整机组负荷。
2、#1机调速器导叶反馈断线现象:a. 上位机发“#1机电调故障”信号;b. 导叶开度反馈表指示不正常;c. 调速器电柜面板故障报警灯亮,触摸屏上事件报告“反馈断线”。
处理:a. 检查导叶开度反馈表指示是否正常,若指示正常,复归调速器电柜面板“故障复归”带灯按钮,看信号能否复归;b. 若检查导叶开度反馈表指示不正常,选择手、电动旋钮开关置于“机手动”位置,将调速器改为“机手动”运行,并由专人监视,立即通知维护人员前来处理。
c. 若调速器故障一时无法恢复,需调整负荷,可手动轻按动数字阀按钮开或关导叶,调整机组负荷。