07第七章 调速器及其安装

2
22 2 2 2
2．5
2．5 4．0 4．0 4．0
350
2
4．0

水轮机调速器的特点
机械液压调速器的特点 它的性能可以满足水电站运行的要求，同时还具有运 行可靠、维护方便、简单易懂便于运行人员所掌握等 优点。但由于机械机构进行信号的传递、交换和综合 就显得灵敏度差、精度低，这给调节过程的品质造成 了不良的影响。 电气液压调速器的特点 优点：①具有较高的精确度和灵敏度。②制造成本低。 ③易于实现各种参数的综合，便于实现成组调节 。 ④能迅速可靠地实现参数的调整和运行方式的切换。 ⑤便于实现电子计算机控制。⑥便于标准化、系列化， 也便于实现单元组合化。⑦安装、检修、试验调整都 比较方便。 缺点是硬件线路复杂，维护不方便，可靠性受到一定 影响。
透明度（5℃） 透明
油压装置的组成与工作原理
油压装置是由压力油罐、回油箱、油泵机组及其附件
组成。 压力油罐是油压装置能量储存和供应的主要部件，它 的作用是供给调速系统保持一定压能的压力油；回油 箱是用作收集调速器的回油和漏油；油泵机组用作向 压力油罐输送压力油。
油压装置的调整试验 油泵试验：①运转试验；②输油量测定 安全阀调整试验 压力信号器的整定 压力油罐的耐压及渗漏试验
积分单元、微分单元以及永态反馈构成的调节器形成 调节规律，再由电液随动系统放大后驱动导水机构。 其特点是调节规律准确，机构简单，死区小。
双重调节调速器
双重调节调速器一般由两部分组成，主调节部分即导叶
操作部分的框图与单调节调速器基本相同，协联调节部 分主要由协联函数发生器和功率放大随动系统组成。 实现协联的方式主要有机构协联，机电协联、电气协联。
HU—30或HU—22号汽轮机油质标准表
序号 项目 运动粘度
1 粘度
指标 20～32
序号
6
恩氏粘度
2 3 闪点（℃，不低于） 凝点（℃，不高于）
3.2～4.2
180 －10 7 8
4
5
酸值（mmKOH/g）
水溶性酸或碱
≯0.02
无
9
10
项目 指标 氧化后的沉淀 0.1 物（％，不大 于） 氧化后酸值 ≯0.35 （mmKOH/g） 抗乳化度 8 （min；不大 于） 灰分（％，不 0.005 大于） 杂质（％，不 无 大于）
调速器容量划分系列
接力器容量范围（N.m） 类别 不带压力；罐 及接力器的调 速器 带压力罐及接 力器的调速器 通流式的调速 器
大型
中型 小型 特小型
>30000 >10000— 30000
>3000—10000 170—3000
>10000— 30000
>1500—10000 170—1500 170—3000
不带接力器调速器的参数特点
主配压阀直径d （mm） 12 35 50 80 100
许用输油流量范 25 25～50
额定油压pr （Mpa） 2.5、4.0 2.5、4.0 2.5、4.0 2.5、4.0、6.3 2.5、4.0、6.3
150
200
50～100
第三部分为代号：
4—额定油压2．5、4．0、6．3(MPa)。 第四部分为制造厂代号、各厂产品特性或系列代号及 改型代号： 5—制造厂代号，6—各厂产品特性或系列代号及改 型代号。
型号示例 YDT—18000—4．0—SK05A 表示带压力罐的模拟式电气液压调速器，其接力器工 作容量18000N· m，额定油压4.0MPa，为天津水电控 制设备厂05系列第一次改型产品。 WST—100／50—4.0—HDJA 表示不带压力罐的微机型双调节电气液压调速器，主 配压阀直径为100mm，许用输油流量为50L／s，额 定油压4.0MPa，为哈尔滨电机厂A型产品。
调速器的发展 最早的调速器是蒸汽机调速器。它是机械型的，利用 测速元件直接控制进汽阀。 19世纪末出现了用液压放大元件作为功率放大的液压 型调速器。 20世纪30年代出现了相当完善的机械液压型调速器， 并延用至今。 20世纪40年代中期出现了电气液压型调速器。 20世纪80年代以来，计算机技术和液压传动技术迅速 发展，由于水电站的装机容量不断提高，单机容量增 加，对机组运行稳定性、速动性提出了更高的要求， 世界上发达国家将计算机、液压传动技术应用水轮机 调速器，并在—大批电站投入运行。 20世纪80年代初以来，我国科技工作者先后研制成功 多种型号的微机调速器，并在许多大、中、小型电站 得到应用，其技术日趋成熟。

水轮机调速系统主接力器的功能与安装
水轮机调速系统主接力器的组成和功能 主接力器由接力器缸、接力器活塞、活塞杆等组成。 当压力油经配压阀控制油口进入接力器后，接力器活 塞杆发生了移动，而控制油口的开度越大，接力器活 塞的移动速度越快。 水轮机调速系统主接力器的安装
接力器安装应达到：
接力器活塞动作灵活，导管处水平偏差不超过
100～150
2.5、4.0、6.3
2.5、4.0、6.3
带压力罐及接力器的调速器的参数
型 式
接力器容 接力器最短 量 关闭时间 (N．M) （s） 30000
18000
额定油压 （Mpa）
2
2 2
2．5
2．5 2．5
恒压接力器 带压力罐 及接力器 的调速器 差压接力器
10000
6000
3000 3000 15000 750
中间接力器式调速器 这类调速器由电液调节器和机构滚压随动系统组成。
特点是由暂态、永态反馈元件包围放大元件，及中间
接力器构成电液调节器形成调节规律，由主配压阀与 主接力器组成的机械液压随动系统进行功率放大并驱 动导水机构。
电子调节器式调速器
电子调节器式调速器转速测量和比较后经由比例单元、
第二节 水轮机调速器的安装、调整与试验

水轮机调速器的安装流程如图所示：

水轮机调速器系统的油压装置
调速系统油压装置的特点和要求
油压装置是供给调速器压力油能源的设备，也是水轮
机调速系统的重要设备之一。 油压装置压力罐容积必须有60％～70％的压缩空气和 30％～40％的压力油，以使油量变化时压力变化最小， 保证调节精度。 油压装置内应充填和保持使用符合国家标准的汽轮机 油 ，其油质标准见下表。 随着调速器自动化程度的提高，要求油压装置在保证 工作可靠的基础上也必须具有较高的自动化水平。 中小型调速器的油压装置与调速柜组成一个整体，在 布置安装和运行上都较方便。大型调速器的油压装置， 由于尺寸较大，是单独分开设置的。

水轮机调速器调节的工作原理
水轮机调节系统的组成 测量元件 放大元件 执行机构 反馈元件 水轮机自动调节系统各部件关系见下图：
缓冲器式调速器 发电机的转速信号经测量元件测量并与给定转速值比 较，其偏差信号与外加各种指令信号以及永态和暂态 反馈信号相综合，该信号经放大通过主配压阀控制主 接力器，从而推动导水机构，调节水轮机出力。 其特征是由形成调节规律的暂态与永态反馈元件包围 从放大元件至主接力器的诸元件。
微机调速器的特点
①便于采用先进的调节控制技术，从而保证水轮机调
节系统具有优良的静、动态特性。 ②软件灵活性大，提高性能和增加功能主要通过软件 来实现。 ③硬件集成度高，体积小、维护方便、可靠性高。 ④便于直接与厂级或系统上位机相接，实现全厂的综 合控制，提高水电厂的自动化水平。
微机调速器将是水轮机调速器今后的发展方向。
双重调节调速器
协联方式

调速器的分类和型号
调速器的分类
按照元件的结构分类：分为机械液压型调速器和电气
液压型调速器两大类。 按照调速器容量的大小分类：分为特小型调速器、中 小型调速器和大型调速器。 按照调速器执行机构的数量分类：分为单调节调速器 和双调节调速器。 按照调速器调节规律分类：分为PI型(比例—积分规律) 凋速器和PII型(比例—积分—微分规律)调速器。 按照调速器所用油压装置和主接力器是否单独设置分 类：分为整体式和分离式。
水轮机调节的途径和方法 水轮机和发电机连成一个整体，称为水轮发电机组。
作用于机组转动部分的合外力矩包括部分，一是水流
推动水轮机的主动力矩，用Mt表示；二是发电机阻力 矩用Ms表示 。 发电机组力矩跟随着用电负荷的变化而变化。当动力 矩和阻力矩失去平衡时，机组转速就会随之而变化。 水轮机调节途径是改变导叶和喷针开度，使水轮机动 力矩和发电机阻力矩及时恢复平衡，从而使转速和频 率保持在规定的范围内。 不同形式的水轮机其调节流量的设备是不相同的。例 如，反击式水轮机通过调节导叶开度来改变动力矩， 冲击式水轮机通过改变喷针行程调节水轮机动力矩。
反击式水轮机调速器系列型谱
调速器型谱编制的原则：
按调速器产品分类将调速器分为：带压力罐及接力器
的调速器、不带压力罐及接力器的调速器、通流式调 速器三类。 根据容量可划分为大型、中型、小型和特小型四个基 本系列 。 调速器额定油压等级为2.5、4.0、6.3MPa。 不带接力器的调速器按主配压阀直径和许用输油流量 表征；带接力器的调速器按接力器容量表示 。
0.10mm/m； 两个接力器活塞行程相互偏差不大于lmm； 接力器与控制环或两推拉杆的相对高程差不应大于 0.5mm； 活塞在关闭位置时，锁定闸板与导管端部间隙，应符 合图纸要求。
接力器三段关闭和压力行程的调整
增设三段关闭装置，不仅能更好的解决压力上升和速
度上升问题，对尾水管的负水锤及轴流式水轮机转子 的上抬现象等也都有明显的改善作用。 由于安装时倒水机构处在无水压情况下调整的，当蜗 壳内有水压，且导叶关闭时，导叶上受一使它向开启 方向运动的水力矩，此时传动机构各零件间有配合间 隙，以及零件本身有弹性变形，会使导叶开一小缝隙， 从而引起大量漏水。为消除这一现象，必须使导叶在 无水关闭时有一定预压紧量，称为压紧行程。