水轮机调速器简介0801210

调速器的调节过程及方式
▪ 水轮机自动调节系统以被调节参数(频率)的偏 差作为调节导叶开度的依据。所以在负荷变 动时，总是先产生一定的转速偏差，然后在 调速器作用下逐步消除这一偏差。这个过程 称为调节系统的过渡过程(调节过程)。
▪ 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。 自动调节不需要人为干预。
调速器的基本作用是：
▪ (1)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。
▪ 甩负荷试验
▪ ①机组并网带负荷稳定运行30分钟，无任何异常现 象,密切注意分段关闭阀动作情况。
▪ ②按额定负荷的25%、50%、75%、100%分四次 进行甩负荷试验。
▪ ③观察并记录每次甩负荷波形，分析每次的最高频 率、调整时间和涡壳压力上升率，如有异常，应立 即停止试验，重新核对调保计算值。
▪ 故障、事故试验
▪ ①调速器工作于模拟负载状态，自动工况。
▪ ②分别断开网频信号、功率反馈、故障灯应闪烁， 发出故障报警。
▪ ③断开机频信号线，调速器维持原位，同时发出报 警信号。
▪ ④断开导叶反馈信号，桨叶反馈信号（双调机组）， 调速器自动切至机手动，同时发出报警信号。
▪ ⑤PLC程序内置PLC故障位，模拟PLC故障，调速 器自动切至机手动，同时发出报警信号
调速器主要调整试验

1、压力油罐


压力油罐在正常情况下，有2/3容积为 压缩空气，1/3的液压油。为能反映出罐中 的油位高度，通常装设磁翻柱式油位信号 计，可以直观的反映出压力罐内的油位高 度。 压力罐上一般还安装高精度压力变送 器、压力开关、压力表、自动补气装置、 罐顶安全阀等。
2、回油箱

回油箱上一般设置磁翻柱式油位信号 计、油混水信号计，以检测油位、油温及 油内含水量。根据需要还会设置加热器及 冷却器以控制油温。静电液压过滤系统 （以便进行油的净化）。
三、

Super Automatic Frequency Regulator2000H（SAFR-2000H）型三十二位双微机双通道水 轮机调速器是现代控制理论与微电子技术相结合的 一种新型调节控制器，主要适用于混流式水轮发电 机组、轴流式水轮发电机组和贯流式发电机组的转 速调节以及有功功率调节。 SAFR-2000H型水轮机调速器拥有新型三十二位 硬件核心，采用双微机双通道冗余控制结构，并配 以大屏幕真彩液晶显示屏。作为最终的追求目标， 系统的总体可靠性、配置灵活性、易维护性、易操 作性和广阔的扩展空间在该调速器中得到了完美的 体现。
3、油泵


系统设计时油泵一般为零压起动，所以油泵起 动时压力一般为零。这时油泵出口处的耐震压力表 显示压力为零。当经过N秒钟延时后（注：N为延时 时间，可程序设定），卸荷阀先导电磁阀得电，系 统建压，油泵向压力罐内打油，此时压力罐内的压 力即是油泵出口压力，直至压力升到系统设定的停 泵压力，油泵停止打油。当压力罐内的压力降到系 统设定的启泵压力时，油泵又再次起动打油。 油压装置一般设置多台（根据技术要求确定） 油泵，平时互相轮换。在主泵启动油压及双泵启动 油压分别启动打油；多台油泵可自动轮换工作（轮 换方式可以程序设定）或人工切除进入检修状态。

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。

（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协 调结构，实现双重调节。
三、水轮机调节系统的基本工作原理
导水机构
水能 QH
机
组
电能 UIf
给 定 f f
执行元件
放大元件
测量元件
反馈元件
水轮机自动调节系统方框图
调速器原理图
1—飞摆；2—主配压阀；3—接力器；4、5—活塞；6—节流孔； 7—硬反馈；8、9、10—变速机构；11—移动滑块
(二) 调速器系列(反击式水轮机)
第一部分：基本特性和类型
大型：无代号； 中小型带油压装置：Y； 特小：T
机械液压：无代号； 电动调节：D 单调：无代号； 双调：S 调速器：T 第二部分：工作容量 中小型调速器×9.81N.m；大型指主配阀直径(mm) 第三部分：额定油压
2.5MPa 不加注释
例： YT—300 中型、带油压装置、机调、额定油压2.5MPa，工 作容量300×9.81Nm
二、水轮机调节原理
水轮发电机组的运动方程式为： d Mt Mg J dt 式中：Mt——水轮机主动力矩(水流推动叶片做功)
Mg ——发电机的阻力矩
J ——机组转动部分的转动惯量； d ——角加速度；
dt
d (1) M t M g， 0, c, n ne dt d ( 2) N M g M t M g 0n dt d (3) N M g M t M g 0n dt
d s D1 b0 H max D1
λ为计算系数，查表。b0为导叶高度。 当额定油压为4.0MPa时，接力器直径ds为：
d s d s 1.05 2.5 / 4.0 0.81d s
由计算的接力器直径，查标准接力器系列表，选用相邻 偏大的直径。