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。
水轮机调速系统组成⏹由测速元件、电液转换装置（离心飞摆、比例侍伺服阀、步进电机）、杠杆系统、引导阀、辅助接力器、主配压阀、反馈系统、主接力器等组成。
测速元件⏹永磁机-LC测频（已淘汰）⏹PT-残压测频⏹齿盘测速-脉冲测频转换装置⏹主要作用：将电气控制信号转换为机械位移信号⏹分类：⏹离心飞摆⏹电液转换器（差压式、环喷式、射流管式等）⏹比例伺服阀+液压随动系统⏹步进电机+旋转-角（直线）位移转换器液压放大系统⏹理论上测速元件可以直接操作导水机构，实际上导水机构需要很大的操作力，因此需要进行液压放大。
⏹构成：引导阀、辅助接力器、主配压阀引导阀及主配压阀⏹引导阀针塞、主配压阀活塞是差动的，即上下面的底面积不同，因此同样压强下产生的力不一样调速系统的反馈⏹反馈的概念：把系统或环节的输出信号的一部分反送回输入端，用以改善系统的稳定性并形成一定的规律。
⏹正反馈（反馈信号作用方向与输入相同）与负反馈⏹局部反馈与硬反馈⏹反馈机构、钢丝绳、平衡杆开度限制机构⏹作用：用来限制导叶开度，还可以用来开机、停机和实现机组的手动运行。
⏹分类：电气开限、机械开限电磁换向阀⏹作用：利用阀芯位置的变化，去改变阀体上各油口连通或断开状态，从而控制油路上的连通、断开或改变油流方向。
它利用电磁铁的吸力控制阀芯换位。
⏹特点：操作方便、布局灵活、有利于提高设备自动化程度，在水电厂得到广泛运用步进电机⏹作用：是一种把脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机-电执行元件。
⏹每当对其施加一个电脉冲时，输出轴便转动一个固定角度，称为一步，当连续供给电脉冲时就能一步一步连续转动，故称为步进电机。
⏹步进电机的位移量与输入脉冲数严格成正比，其转速与脉冲频率和步进角有关步进电机的驱动电路⏹构成：环形分配器、功率放大、推动电路等组成⏹环形分配器：按照步进电机的控制绕组通电顺序输出一定幅值和频率的脉冲，并能接受控制器的方向控制⏹推动级：放大信号，并控制电机各相绕组的导通与截止。
油压装置⏹作用：为调速器、主阀等提供操作需要的压力油⏹组成：压力油罐、回油槽、螺杆油泵、补气阀、组合阀、油位计等组成。
⏹螺杆油泵特点：效率高、噪音低、运转平稳、寿命长液压系统－螺杆泵液压系统－组合阀⏹组合阀是由安全阀、止回阀、卸载阀/旁通阀、插装阀等组成。
⏹采用卸载阀/旁通阀，使油泵为低油压起动，可以使螺杆泵起动时处于卸荷状态。
⏹在压力油罐压力的作用，油泵停机后止回阀处于关闭状态。
⏹安全阀是为保证压力罐内油压不超过允许值。
液压系统－组合阀⏹组合阀具有安全阀、卸载阀、逆止阀等作用，其中安全阀是保证压力罐内压力保持在允许的范围内，防止油泵与压力罐过压，当压力超过允许值时，安全阀自动打开排油，使压力不再上升，该装置为机械液压，弹簧复位，无电气接点信号。
卸载阀的作用是当油泵启动的瞬间电机转速尚未达到额定转速，此时螺杆泵输出的油全部排掉，当电机转速达到额定转速后,卸载阀关闭，推开逆止阀，向压力罐送油；当油压达到正常油压，压力信号器动作，油泵停止转动，逆止阀关闭，避免压力罐的油回流。
液压系统－组合阀螺杆油泵⏹螺杆泵的工作原理(见图):电机带动主动螺杆转动,主动螺杆和二个从动螺杆相互啮合,主动螺杆转动时,使吸入室(低压腔B)内的油随螺杆的旋转进入主动螺杆和从动螺杆的啮合空间. 主动螺杆的凸齿和从动螺杆的凹齿相啮合,在保证了螺杆一定的工作长度之后,其啮合空间形成一完整的密封腔.进入密封腔的液体,如同一“液体螺母”，它不会旋转，只能均匀地沿螺杆作轴向移动，最后从排出腔（高压侧A）输出。
分段关闭装置当因机组或外线路故障而使机组甩负荷时，机组转速会迅速升高。
为了避免发生飞逸，导叶应该快速关闭。
但由于水流的惯性，导叶快速关闭会造成引水系统内的水压升高，严重是可能造成破坏性事故。
因此，从水锤的角度考虑又不能快速关闭导叶。
转速上升率和水压上升率是一对严重的矛盾。
在调保计算中，需要选择合理的机组转动惯量与合理的导叶紧急关闭时间。
现在机组的容量越来越大，特别是对于水流惯性时间常数较大的水轮机，仅仅依靠调节保证计算中对导叶关闭速度的选择已经很难满足需要了，必须设置分段关闭装置。
分段关闭装置主要用于改变接力器关闭过程中的速率，通常用于两段关闭或多段，每段关闭速度不同。
如果将接力器的位移与时间的关系绘在图上，这种关闭规律的曲线是一条折线。
因此又将分段关闭称为折线规律关闭。
分段关闭装置⏹分段关闭点（拐点）以及后一段的关闭时间是通过调节保证计算得出的。
⏹实现分段关闭的装置比较简单，只需在接力器的开侧油管上装设一个节流阀。
在机组停机时，当接力器行至一定位置，使节流阀投入，排油的速度减缓，导叶的关闭速度就会降低。
⏹节流阀的投入可以使用电磁配压阀，由电气回路启动；也可采用机械装置，如使用一个凸轮机构，由回复杆带动，当接力器行至一定位置时，凸轮顶动配压阀，由压力油去操作节流阀。
调速器分类及其发展分类：⏹机械液压型⏹电气液压型（模拟、数字）⏹步进电机调速器调速器的比较⏹微机调速器的优点：⏹可靠性高⏹动、静态品质优良⏹运行维护方便⏹配合计算机监控系统，可大大提高水电厂综合自动化水平锁锭装置⏹锁锭装置是一种保护装置。
⏹锁锭装置可以在导叶全关时，将接力器（或控制环）锁在全关位置。
即使接力器内无油压，导叶也不可能被水冲开。
⏹对锁锭装置的要求：⏹能在现场投入和拔出锁锭，也能在远方操作投入和拔出锁锭，这样就可以将锁锭装置接入开停机的自动回路，开机前自动拔出，停机后自动投入。
还要求锁锭装置能在调速器油压降至一定值的时候（如事故低油压停机的油压），锁锭能自动投入，油压升高到安全允许值的时候能自动拔出。
漏油装置及管路系统漏油装置的组成:1、漏油箱2、漏油泵3、电机4、油混水发信装置5、压力油位传感器6、排油阀7、出口单向阀8、进出漏油装置管路9、自动控制模块漏油装置的作用：漏油装置主要是对过速保护装置、锁锭装置漏油和操作回油及接力器泻压排油收集，当漏油箱的油位达到指定高油位时，漏油泵启动，将油输送回集油槽，使得整个压油装置的油量平衡，为了防止油位过低导致漏油泵干磨现象，当油位到达指定低油位的时候，漏油泵自动停泵。
导叶接力器⏹接力器分类目前使用的有直缸接力器和环形接力器两大类。
直缸接力器包括导管直缸式，摇摆式、双直缸式和小直缸式，其中导管直缸式又分为单导管直缸式和双导管直缸式两种；环形接力器又分为活塞固定缸运动式和缸固定活塞运动式两种。
本厂属于摇摆式接力器。
摇摆式接力器⏹组成摇摆式接力器主要由缸体、活塞、推拉杆、销轴、配油装置、固定支座、限位螺钉、密封以及油管等部件组成。
⏹特点1、推拉杆或活塞杆在操作中不发生摆动，而是缸体摆动，故而得名。
2、推拉杆为一根，与活塞用大螺母连接，与控制环用销轴连接。
3、接力器活塞的行程，用装在前缸盖前的调节螺母进行调整。
4、接力器后缸盖的两块尾板与销轴采用过渡配合，油管跟着接力器一起摆动。
技术要求1.两只接力器为一组平行于地面安装，其开、关方向相反，接力器进出油口在正上方布置，在近关闭方向应有缓冲。
2. 在接力器全关推拉杆缩进的一只接力器前端加机械锁定.3.进出油道应畅通、洁净，不得残留沙粒等杂物。
4.接力器工作油压4.0MPa，试验油压6MPa时持续15min，接力器前后两腔及其余部分密封不得有渗漏等异常现象。
5.接力器应做动作灵活性试验，活塞应能在全行程内平稳运动。
6.除进、排油法兰、接力器本体、压板及外露紧固件外，外表面皆涂漆A类，按0FZ 154 001。
7. 抗磨板用分别胶粘接在接力器本体和推拉杆上。
8.安装完毕后地脚螺栓螺母点焊。
PID调节的作用❖比例调节规律（P）对偏差进行线性放大，即时产生调节作用，既不超前，也不滞后❖积分调节规律（I）具有记忆作用，用来消除静差，属于滞后调节PID调节的作用❖微分调节规律（D）具有预见作用，在偏差信号有变化趋势时，已产生调节作用，属于超前调节，微分作用有利于改善系统的稳定性和动态品质调速器的性能要求1、静态特性➢调速器静态特性曲线应近似为直线，其最大非线性度不超过5%➢转速死区，大型电液调速器应不大于0.05%调速器的性能要求2、稳定性➢当机组在空载额定转速下或在额定转速和孤立系统带负荷持续运行时（永态转差率整定在2%或以上）时，调速器应保证机组转速持续波动值不超过额定转速的± 0.15%。
➢当机组发电工况并入电网后，在带上零到额定负荷间的任何负荷运行时，永态转差率整定在2%或以上，调速系统应保证机组出力持续波动值不超过额定出力的± 0.1%。
调速器的性能要求3、调节品质⏹机组甩100%额定负荷后，在转速变化过程中，超过稳态转速3% 额定转速值以上的波峰不超过2 次。
⏹机组甩100% 额定负荷后，从接力器第一次向开启方向移动起，到机组转速摆动相对值不超过± 0.5%为止所经历的时间，应不大于40 秒。
