水轮机调速器的基本概念
水轮机调节的基本概念和凌津滩电厂调速器系统简介
36
三.微机调节器－机组频率测量
测量频率一般采用测量周期法（简称测周法） 或测量频率法（简称测频法）。测频法是指： 通过测量单位时间内被测信号的频率数来测量 频率。显然，对于额定频率为50Hz的水轮发电 机组的频率来说，用这种方法是不合适的，它 只适合于测量处于高频段的频率信号。
37
三.微机调节器－机组频率测量
10
2.水轮机调节的基本原理和特点
机械液压/电气液压/数字式（微机）电液调速器 缓冲式PID结构
图1-3 电气液压调速器(PID)结构图
11
2.水轮机调节的基本原理和特点
PID结构 ：
图1-4 微机调速器结构图
12
3.水轮机调节系统的静态和动态特性
3. 1 水轮机调节系统的静态特性 静态特性： b p (bs )
F
高频时钟信号 N & f1 放大 整形 f2 分频 f3 f4
f1 f2 f3 f4 NT T
t
t T t
t
t
38
三.微机调节器－机组频率测量
F必然正比于被测的频率值。例如，取 N=2×106Hz，则在被测频率为50Hz时，其 T=0.02s，N×T=40000；若取式中的常数 C=2×109，则求得测量结果为F=50000。若 被测频率为48Hz，则求得F=48000。
9
2.水轮机调节的基本原理和特点
水轮机自动调节的基本原理
从调节规律看，现有的调速器大多属于比例积分（PI）或比例积分微 分（PID）式的。典型调速器方块图中常用的符号： X＝（n/nr）＝（f/fr）―― 转速（频率）相对量 y＝Y/Ym＝Z/Zm ―― 接力器行程相对量 Bp――――――永态转差系数 Bt――――――暂态转差系数 Td――――――缓冲装置时间常数 Tn――――――加速时间常数 Ty1――――――中间接力器（辅助接力器）反应时间常数 Ty2、Ty――――――接力器反应时间常数 S ―――――拉普拉斯算子
水电站水轮机调速器的调试和维护
水电站水轮机调速器的调试和维护随着社会的发展，能源问题愈发凸显。
水电站作为清洁能源的重要组成部分，受到了广泛的关注。
而水电站的核心设备之一——水轮机调速器的调试和维护，更是至关重要。
本文将对水轮机调速器的调试和维护进行详细介绍，以期能为相关工作人员提供一些参考和帮助。
一、水轮机调速器的调试1. 调速器结构和工作原理水轮机调速器是水电站水轮机的重要控制装置，其主要作用是控制水轮机的转速，使其在不同水位下能够保持稳定的运行状态。
调速器由伺服阀、控制系统、传感器等组成。
在进行调试工作前，需要对调速器的结构和工作原理有一个清楚的认识，以便更好地进行调试工作。
2. 调试步骤（1）检查各部件的连接情况，确保全部正常。
（2）对传感器进行校准，保证其测量精度。
（3）调试伺服阀，使其对水压的控制达到预设值。
（4）进行参数调整，根据水轮机的实际情况进行参数设置，以实现最佳的运行效果。
（5）进行整机联调，确保调速器能够和水轮机的其他部件正常配合工作。
3. 调试过程中需要注意的问题（1）安全问题。
在进行调试工作时，要严格按照相关安全规定进行操作，保证人员和设备的安全。
（2）数据记录。
在调试过程中，需要对各种参数和数据进行记录，以便分析和调整。
（3）沟通协调。
调试工作往往需要与其他部门进行协调，因此需要做好沟通和协调工作。
1. 维护内容（1）定期检查。
对调速器的各个部件进行定期检查，确保其正常运行。
（2）润滑保养。
对于需要润滑的部件，要进行定期的润滑保养工作。
（3）清洗除尘。
由于水电站环境的特殊性，调速器易受到灰尘的影响，因此需要定期清洗除尘。
（4）零部件更换。
对于已经损坏或者老化的零部件，需要进行及时的更换工作。
2. 维护方法（1）制定维护计划。
根据调速器的实际情况，制定合理的维护计划，确保维护工作的有序进行。
（2）严格按照维护标准进行操作。
在进行维护工作时，要严格按照相关维护标准进行操作，确保维护质量。
（3）定期进行维护记录和总结。
水电厂水轮机调速器的动力特点
水电厂水轮机调速器的动力特点水电厂是利用水的流量和水头作为动力源，将水能转化为机械能，并再通过发电机转化为电能的大型发电设施。
而水轮机调速器作为水电站发电机组运行的重要控制系统之一，其动力特点对水轮机的性能和水电站的发电量有着重要的影响。
本文将从水轮机调速器的原理、特点、优缺点等方面进行详细探讨。
一、水轮机调速器的原理水轮机作为将水能转化为机械能的设备，其转速与来水量、水头、叶轮形状、转子惯量等因素均有关系。
在水电厂的实际运行中，需要将水轮机的转速保持在合适的范围内，以保证发电机的高效运行和稳定输出电能。
水轮机调速器的主要功能就是控制水轮机转速，以满足发电机的要求。
水轮机调速器的原理就是通过控制水轮机进水口的流量来调节水轮机的转速。
水轮机调速器通常由流量控制阀、调速器电动机与调速机构、转速传感器、PID反馈控制器、转速比例放大器等部件组成。
在运行过程中，调速器电动机通过传动装置控制流量控制阀的开度，以控制水轮机进水流量，从而达到调节水轮机转速的目的。
二、水轮机调速器的动力特点1. 在水轮机的负载变化时，水轮机调速器能够及时调节进水流量并快速地控制水轮机的转速。
2. 水轮机调速器具有瞬时响应特点，能够快速地对进水流量进行响应，并控制水轮机的转速。
3. 水轮机调速器能够保证水轮机在负载变化时有较好的稳定性，使得发电机输出电能稳定。
4. 水轮机调速器的动力特点决定了其能够快速地对水轮机的负载变化进行调节，保证水电站的安全运行。
5. 水轮机调速器还具有可靠性高，运行维护成本低等优点。
三、水轮机调速器的优缺点1. 优点：（1）水轮机调速器能够保证水轮机的转速稳定，使得发电机输出电能稳定，从而保证电网稳定运行。
（2）水轮机调速器的瞬时响应能力强，能够快速响应进水流量的变化，并控制水轮机的转速。
（3）水轮机调速器具有可靠性高、运行维护成本低等优点，为水电站的发电运行提供强有力的技术支撑。
2. 缺点：（1）水轮机调速器需要采用一定的控制策略和算法来实现进水流量与水轮机转速的控制，其调节过程比较复杂。
水电站水轮机调速器调试与维护
水电站水轮机调速器调试与维护摘要：水轮机调速器是水电站中的核心设备，其性能、工况直接关系水电站输出的电能质量和供电可靠性。
因此采用科学的方法对水轮机调速器进行调试及维护，保证水轮机组的正常运转，为水电站的正常稳定运行提供保障。
本文在介绍水电站调速器的特点与运行要求的基础上，探讨了调试及日常维护内容，旨在提高水轮机调速器调试维护质量。
关键词：水电站；水轮机调速器；调试；维修一、水电站水轮机调速器概述（一）水轮机调速器概念水轮机调速器时水轮发电机组中的重要构成部分与辅助设备，水轮机调速器的运行工况与机组运行质量、发电效率密切相关，发挥着水轮机调节、并网功能。
其中，调节功能指，工作人员根据现场情况、准确评估水轮机组实时运行情况，通过调速器对机组运转速度、功率等参数进行调节控制，稳定将水轮机组保持为最佳运行状态。
水轮机调速器的并网功能指，工作人员提前或实时下达各项控制指令，调速器对指令进行执行，自动对水轮机组运行状态加以调整。
此外，在水轮机调速器出现故障问题时，将对水轮机组运行情况造成影响，机组难以稳定保持为稳定安全的运行状态。
（二）水轮机调速器投入运行要求在水轮机调速器投入使用前，需要做好各项准备工作，检查水轮机调速器实时情况是否满足相关投入运行要求，处理存在的问题。
待一切无误后，再将设备投入使用。
通过提供良好的调速器工作条件，以此来减小设备故障出现率，水轮机调速器的具体投入运行要求为：（1）对调速器内控制器、油压检测装置等构成部分的安装情况进行检查、分析设备调试报告是否存在异常问题。
（2）清理柜内、部件表面残留的灰尘污渍，检查通电、充气以及充油条件是否满足，对实时油温、液位值进行测量，将导叶开度稳定控制为0。
（3）对各处接线情况、压力显示情况进行检查。
（4）对生产现场情况进行实地考察，如存在安全隐患、或是水轮机组会对调速器运行状态造成影响时，需要对现场进行处理。
（5）对主泵重复开展多次起动操作，再将油泵调整为自动状态。
调速器(机械方面)
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。
水轮机调速器2022
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。
水轮机调节原理及调速器选择
（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。
水电厂调速器系统(机械)简介
1.3水轮机调节的组成
引水系统
水轮发电机组
电力系统
水轮机调节系统由调速器和 调节对象组成, 水轮机调节系 统的调节对象是水轮发电机组， 广义地说还应该包括与机组相 连接的引水系统和电力系统。 而调速器严格地说除了其本体 还有油压装置。
调速器
导水机构 水能
机组
电能
转速 给定
执行元件
放大元件
测量元件
反馈元件
1.1 水轮机调节的任务
电力系统的负荷总是在不断变化的，其中有些随机变化的负荷是 不可预见的。一天之内有上午、晚上两个高峰和中午、深夜两个低 谷，这种周期性变化负荷是可预见的。而负荷的变化会引起系统频 率的变化。
水轮发电机组把水能变成电能供用户使用，用户除要求供电安全 可靠外，还要求电能的频率及电压保持在额定值附近的某一范围内， 若频率偏离额定值过大，就会直接影响用户的产品质量。对大电力 系统要求频率波动值不超过±0.4（±0.2Hz），对于中小型电网，则 要求频率波动值不超过±1％（±0.5Hz）。
u 在单机运行时用来维持机组转速恒定（按频率调节）； u 承担机组启动、停机、并网和增减负荷等操作； u 在并网运行时，按有差特性承担系统的负荷，实现 按功 率调节、按开 度调节、按频率调节、按水位调节； u 是水电站与机组的安全监控系统的执行装置之一。事故时通过紧急停 机电磁阀或事故配压阀快速关闭导叶（或折向器）切断水流，使机组紧 急停机，保护机组及电站安全。
水电水厂电调厂速调系统速（系机统械简）介简介
CONTENT
目 录
水轮机调节的基本概念 调速器的发展及分类 调速器系统的构成及原理 设备常见故障案例分析
调速器相关题库
目 录
CONTENT
水轮机调节的基本概念 1.1 水轮机调节的任务 1.2 水轮机调节的途径 1.3 水轮机调节系统的组成及特点 1.4 水轮机调速器的功能
水轮机调速器
水轮机调速器引言水轮机调速器是一种用于调节水轮机转速的装置。
水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，广泛应用于水电站发电和工业生产中。
水轮机调速器的主要功能是根据负荷变化调节水轮机转速，以维持发电系统的稳定运行。
本文将介绍水轮机调速器的工作原理、常见类型以及应用领域。
工作原理水轮机调速器的工作原理基于负荷-速度特性曲线。
当负荷增加时，水轮机的速度会下降。
为了维持发电系统的稳定运行，水轮机调速器会通过调节水轮机的水量来使其速度恢复到设定值。
在水轮机调速器中，水量的调节通常是通过控制水轮机的导叶开度来实现的。
当负荷增加时，水轮机调速器增大导叶开度，增加水量，从而提高水轮机的转速。
相反，当负荷减小时，水轮机调速器减小导叶开度，减少水量，使水轮机转速降低。
常见类型机械式调速器机械式调速器是最早出现的水轮机调速器类型之一。
它通过机械装置来调节导叶的开度，从而控制水轮机的水量。
机械式调速器的优点是结构简单，可靠性高。
然而，由于机械传动存在摩擦和磨损的问题，机械式调速器的调节精度较低，响应速度较慢。
因此，在现代化的水轮机系统中，机械式调速器的应用逐渐减少。
液压式调速器液压式调速器是目前广泛应用于水轮机调速的一种技术。
它采用液压传动来调节导叶开度，实现对水量的精确控制。
液压式调速器具有调节精度高、响应速度快的优点，可以更好地适应负荷的变化。
液压式调速器通常由液压系统、传感器和控制器组成。
电子式调速器电子式调速器是近年来发展起来的一种水轮机调速器类型。
它采用电子控制技术来实现对水轮机的调速。
电子式调速器具有调节精度高、响应速度快、可编程性强等优点。
它可以通过设置不同的控制模式和参数，适应不同的工况要求。
电子式调速器还可以与其他自动控制系统进行集成，实现智能化的调速控制。
应用领域水轮机调速器广泛应用于水电站和工业生产中。
在水电站中，水轮机调速器是调节水轮机转速的关键设备，直接影响到电网负荷的稳定性和电能发电的效率。
在工业生产中，水轮机调速器用于调节水轮机的转速，控制生产线的运行速度。
调速器课件
调速器电气部分
电 调 柜
第一节 TC210概述
TC210主要功能
调节功能:
自动频率控制、自动负荷控制 控制功能: 水轮机起动顺序控制，泵工况 起动顺序控制、水机停机顺序控制，泵工 况停机顺序控制、参数控制(PID) 监视功能: 故障监测 (自诊断功能)、故 障报警、机组事故停机 过程接口: 与机组接口、与监控系统(LCU) 接口 操作接口: 远方控制、现地控制
水轮机调速器的分类
按元件结构的不同，可分为机械液压型和
电气液压型。 按调节规律可分为PI和PID型 按反馈的位臵，可分为辅助接力器型、中 间接力器型及电子调节器型。 按执行机构的数目可分为单调节和双调节 调速器。 按调速器的工作容量，可分为大、中、小 型。
水轮机控制系统的静态特性
PLC的功能
PLC启动，程序初始化和自检测 PLC上电后即开始起动程序。起动程序首先进行CPU、 内存自检，确认各模块已于I/O总线连接。然后执行梯形 图程序，初始化模拟量模块，检测故障信号。来自Pick up的信号在第一次程序扫描时被读取并参与程序执行。最 后程序的数字量输入及输出都被更新，CPU对内部故障信 号进行检测。 手自动切换 SM100速度监测和转速开关信号 水轮机执行器、接力器行程限制 IPC切换 水泵工况起停控制 水泵工况优化控制 PLC与IPC、WINPC通讯的监视 报警功能，作为WINPC的备用
PID控制部分
水轮机转速信号及转速信号的滤波(模块1，2) 功率传感器及功率信号滤波(模块11) 负荷参考PO，频率参考fO，永态转差率bp(模块6， 7，8，9) 直接负荷响应和负荷参考线性化(模块10) PID模块(模块3，4，5) 位臵控制模块(Pos. ctrl.) 开限控制模块(Limit ctrl.)
水轮机数字式电液调速器基本概念和发展趋势展望
水轮机数字式电液调速器基本概念和发展趋势展望一、基本概念水轮机数字式电液调速器是水电站中常见的控制和调节装置之一，主要用于调节水流进入水轮机的流量，以达到控制水轮机转速和输出电能的目的。
具体来说，水轮机数字式电液调速器可以通过控制一定的信号输入，将转速的反馈信号与预设值进行比较，然后通过电液换向阀等关键元件将水流量的大小传递进入水轮机，从而实现精确控制水轮机的转速。
水轮机数字式电液调速器的基本组成包括传感器、调节电路、执行器和管理系统。
其中，传感器主要负责将转速的反馈信号传递给调节电路，调节电路通过特定的算法计算出新的开度信号，然后通过执行器的控制来实现水流量的调节。
二、发展趋势随着科技的不断发展，水轮机数字式电液调速器也在不断地变革和更新，未来将出现以下几个发展趋势：1. 智能化未来的水轮机数字式电液调速器将更多地应用智能化技术，如人工智能、云计算、物联网等，通过智能算法及先进计算技术实现对水轮机系统的自主控制，优化自身性能，提高能效指标。
2. 多功能化未来的水轮机数字式电液调速器将融合不同的功能模块，如自学习控制模块、故障预测诊断模块、安全保护模块等，通过不断添加新的功能，提高设备的智能化和自适应性，以应对更为复杂的控制环境。
3. 模块化未来的水轮机数字式电液调速器将更多地采用模块化的设计，通过标准化模块的组合与配置实现系统的自主拓展和升级，提高设备的灵活性和可维护性，降低部件失效率与厂家间的过多依赖。
4. 绿色化未来的水轮机数字式电液调速器将更加注重环保性能，采用更为环保的材料和工艺，减少能源消耗，降低污染排放，以适应绿色技术发展的趋势。
未来水轮机数字式电液调速器的发展将更为智能化、多功能化、模块化和绿色化，具有更高的自动化水平和智能化程度，以更好地适应快速发展的水电站业务需要。
调速器知识
一调理系统参数1水流惯性时间常数 T w水流惯性时间常数是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特色时间，其表达式22LV为T a J r GD n r T w Q r LM r3580N r gH r S gH r式中 T w为水流惯性时间常数，Q r为水轮机设计流量，H r为水轮机设计水头，S为每段过水管道的截面面积，L为相应每段过水管道的长度，V为响应每段过水管道的流速，G为重力加快度T w表示过水管道水流的惯性，它是水轮机主动力矩变化存在滞后的主要原由，也是造成调理系统不稳固和动向质量恶化的主要要素。
在其余条件不变时，T w越大，水流惯性越大，水击作用越显着，则调理过程的振幅越大，振荡次数越多，调理时间越长，以致最后高出稳固范围。
2机组惯性时间常数机组惯性时间常数是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。
其表达式为式中 T a为机组惯性时间常数，Jωr为额定转速机遇组的动量矩，2GD为机组飞轮力矩，M r为机组额定转矩，N r为发电机额定功率，n r为机组额定转速T a的物理意义是：在与发出额定功率相当的额定转矩下，机组由静止达到额定转速所需要的时间。
T a越大，越有益于调理系统的稳固，并且在调理过程中能够奏效转速的偏差和减缓转速的变化，但有可能使调理时间变长。
若T a过小，将使调理系统难以稳固。
3 永态转差系数b p、永态调差系数e p调理系统的静特征有两种状况：图1（ a）为无差静特征，表示机组卖力无论为什么值，调理系统均保持机组转速n0，即静态偏差为零。
图1（ b）为有差静特征，当机组卖力增大时，调理系统将保持较低的机组转速，即静态偏差不为零，永态调差系数e p定义为调速系统静特征曲线图上某一规定点的斜率的负数。
（反应为功率反应）图 1（ c）也为有差静特征，它以接力器行程Y 为横坐标，以机组转速n 为纵坐标（反应为导叶反应）。
永态转差系数b p为x f x fb p e p0 1.0y=Y/Y max0 1.0p=P/P r图1（b）有差静特征图1（c）有差静特征永态转差系数b p 是电力系统各机组负荷分派的重点参数，依据电厂在系统的作用不一样，各电厂调速器的b p 有所不一样。
水电站水轮机调速器调试与维护措施
水电站水轮机调速器调试与维护措施摘要：水电站水轮机设备体系中，调速器作为其中不可缺少的重要组成部分，发挥着非常重要的调节作用，直接关系到水电站水轮机组的整体运行状况，必须要保证其稳定的工况。
就水轮机调速器而言，调试与维护是否科学妥当，将直接关系到调速器基本功能的发挥，间接对水轮机组运转状态形成影响，因此必须要保证调速器调试与维护的科学性。
本文则以此为出发点，围绕水电站水轮机组调速器的调试与维护工作展开深入分析，提出调试与维护的具体办法，以期能够为相关人员提供一定的参考作用。
关键词：水电站；水轮机；调速器；调试；维护水电站水轮机组中，调速器负责对水轮机组的运转状态进行调节，若是调速器出现问题，将会直接影响水轮机组的工况。
但就目前来看，水电站水轮机组运行环境比较复杂，调速器调试与维护工作受到多方面不利因素的影响作用，使得其调试和维护工作的效果不尽如人意，时常有故障等问题的发生，制约了调速器基本功能的发挥，因此就水电站水轮机调速器的调试与维护措施进行更进一步的分析是非常有必要的，这对改善调试与维护工作质量，保证水轮机组的稳定工况而言，有着非常积极的现实意义。
1.水电站水轮机调速器的概念及其特点分析调速器是用以对水轮机运转速度等参数进行调节的重要装置，通常由传感器、控制系统、执行器等几部分组成，在共同协作作用下来实现调节作用，从而保证水轮机良好的工况，为水电站发电系统的稳定运行提供基本的保证。
调节功能是调速器的主要功能，能够根据调节指令，将水轮机的转速、功率等参数调节至合理的运行区间，提高运行效率。
此外水轮机调速器还具备并网功能，在通信网络作用下，工作人员可通过电脑远程发出调节指令，由调速器执行指令，实现水轮机运行状态的调整。
水轮机调速器有着稳定性强和响应迅速的特点，不仅能够保证水轮机组的稳定运行，还能够在很短的时间内根据负荷变化进行响应，维持系统的平衡和稳定。
2.水电站水轮机调速器的调试2.1确定调试内容水轮机调速器调试是一项复杂的工作，正式开展调试作业之前，必须要对调试内容进行确定，在调试作业指导书及相关准则的要求下，制定调试方案，进一步明确调试流程、办法及具体操作，以约束调试作业的有效展开，保证调试效果。
水轮机调速器知识问答(1)
水轮机调速器知识问答(1)调速器, 水轮机, 问答, 知识什么是水轮机调速器？水轮机调速器的作用是什么？答：水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。
水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统（如图1-1）。
通常把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器。
图1-1 水轮机调节系统构成图水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。
水轮机调速器的发展历程是怎样的？水轮机调速器问世以来，水轮机调速器先后经历了三代的发展：水压放大、油压放大式的机械式液压调速器（20世纪初-20世纪50年代）、模拟电路加液压随动系统构成的电液式调速器（20世纪50年代-20世纪80年代）和微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器（20世纪80年代至今）。
目前微机调速器以可靠性高、操作简便全面取代其他类型的调速器。
水轮机调速器调速器有哪些类型？如何划分？水轮机调速器的分类方法较多，按调节规律可分为PI和PID调速器；按系统构成分为机械式调速器（机械飞摆式）、电液式调速器及微机调速器；实际应用中常用是以下几种区分方式：1、按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，调速器分为：中、小型调速器；冲击式调速器；大型调速器等。
中、小型调速器以调速功大小来区分，冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分，大型调速器以主配压阀名义直径来区分。
调速器分类表2、微机调速器依据调节器（电气部分）及机械液压系统（机械部分）的不同形式，有以下区分：2.1按调节器的硬件构成有单片机、工控机、可编程控制器三大类调节器。
其中单片机、单版机构成的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趋于淘汰。
目前可编程控制器以其高度的可靠性成为调节器构成首选。
2.2机械液压系统依据电液转换电液转换方式分为：电液转换器类、电机类、比例伺服阀类、数字阀类。
水轮机自动调节_第1章 水轮机调节基本概念
使用教材
水轮机自动调节 程远楚 张江滨 主编
中国水利水电出版社
授课教师：程远楚
武汉大学动力与机械学院
学习安排
• 理论学习 41学时 讲授内容: 1,2章 3,4章 5章 6.3.3,6.3.4 7章 9.3,9.4 • 实验 4学时 • 课程设计 1周
学习 安排
学习要求
复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩＝考试成绩 ＋实验成绩＋平时成绩 学习 方法
•
第一章 水轮机调节基本概念
四 水轮机调节的实现途径与方法
J d Mt M g dt
α ,Q
⑴ Mt、Mg与n的关系
① Mt：Mt是机组动力矩 图1-2 水轮机调节示意图 a) 当水头一定，开度一定（如a=a3）时， n↑↓→Mt↓↑。 a点 b'点 ② Mg：Mg是负荷力矩，与负载性质 有关，它代表不同用户设备组 b) 当水头一定，转速n相同时， a点 c'点 合后的总负荷力矩。 a↑↓→Mt↑↓(如 下,a、b、c三点)。 a ) 对同一负荷特性曲线， n0 n↑↓→Mg↑↓（见图1-2中红 线）； b) 在n一定时，对不同的负荷特 性曲线→Mg不同（见图1-2中a、
第一章 水轮机调节基本概念
四
•
水轮机调节的实现途径与方法
水轮发电机组的转动部分是一个围绕固定轴线作旋转 运动的刚体，它的运动可由如下方程来描述
J d Mt M g dt
M t 9.81 / f ( H , Q, n) QH
•
•
水轮机主动力矩Ｍt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和流 量Q。 由图可见，导叶开度一 定时，力矩随转速增加而 减小;当转速一定时，力 矩随导叶开度增加而增加。
水轮机调速器培训课件
水轮机调速器培训课件水轮机调速器培训课件是水利能源行业中非常重要的培训教育手段之一，水力发电站的运行质量和安全性直接关系到人民的生命财产安全。
由于水轮机调速器的重要性，各地水利能源单位纷纷加强对水轮机调速器的管理、使用和维护，并通过培训机构对运行人员进行相关培训。
本文将从以下几方面介绍水轮机调速器培训课件的重要性、内容、培训方式以及必要性，并探讨课件改进的可行性和发展趋势。
一、重要性水轮机调速器是水力发电机组的重要组成部分，是控制水轮机转速的关键设备。
了解和掌握水轮机调速器的结构、原理和控制方法，对于操作人员来说至关重要。
如果操作不当，可能会导致水轮机转速过高或过低，由此造成的设备损坏会引发重大经济损失，甚至会造成人员伤亡。
因此，水轮机调速器的培训课件具有非常重要的意义，它可以使操作人员更加深入地了解水轮机调速器，掌握正确的操作方法，提高设备的运行质量和安全性。
二、内容水轮机调速器培训课件的内容通常涵盖以下几个方面：1. 基本知识：介绍水轮机调速器的基本概念、分类和原理等。
2. 调速器结构：介绍水轮机调速器的结构和组成部分，包括机械和电气两个方面。
3. 调速器控制：介绍水轮机调速器的控制方法，包括PID 控制、模糊控制、神经网络控制等。
4. 问题处理：介绍水轮机调速器常见的故障和处理方法，包括手动控制、自动调整、联锁保护等。
三、培训方式水轮机调速器培训的方式多种多样，可以根据实际情况进行选择。
以下是一些常见的培训方式：1. 线下培训：针对单个或少量操作人员，由专业培训机构在现场进行授课和实操，效果较好。
2. 网络培训：通过网络平台提供水轮机调速器培训课程，随时随地学习，无时间和地域限制。
3. 自我学习：对于有一定水平的操作人员，可以通过阅读相关资料和学习视频，自行学习并掌握水轮机调速器的操作方法。
四、必要性水轮机调速器的管理、使用和维护必须得到严格的监督和管理。
通过水轮机调速器培训课件，可以促进操作人员对水轮机调速器运行的深入理解，提高其操作技能和技术水平。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
33
静态特性
f c、yc 对静态特性的影响 ∆I = f c − f g + bp ( yc − yPID )＝0
调整频率给定和开度给定后的微机调节器静态特性
34
.静态特性
fg(Hz) 51.0 50.0 49.0 51.5 50.5 49.5 fg (Hz)
0
0.5
1.0
y
0
0.5
1.0
y
fc=50Hz，yc=0.5，bp=0.04 (a) fg(Hz) 50.5 50.0 50.5 50.0 49.5 48.5 0 0.25 1.0 y 0
48
适应式变参数调节
电气开度限制L的适应式变参数 电气开度限制 的适应式变参数 为了保证水轮发电机组合理安全运行，必须 根据水轮机特性，适应机组运行水头，设定 与之对应的导叶最大开度值。同上，可在微 机调节器内写入Lmax（H）的节点表，由运行 水头插值求得相应最大电气开度限制Lmax。
49
适应式变参数调节
测量频率一般采用测量周期法（简称测周法） 或测量频率法（简称测频法）。测频法是指： 通过测量单位时间内被测信号的频率数来测 量频率。显然，对于额定频率为50Hz的水轮 发电机组的频率来说，用这种方法是不合适 的，它只适合于测量处于高频段的频率信号。
43
机组频率测量
F f1
高频时钟信号 N & f1 放大 整形 f2 分频 f3 f4
38
水轮机数字式（微机）电液调速器
动态特性
PI响应特性：
PI调节器的阶跃输入响应特性
39
动态特性
PID响应特性 开环增量环节的作用
PID调节器的阶跃输入响应特性
PID调节器的阶跃输入响应
40
控制功能
工作状态：
微机调速器工作状态转换图
运行方式： 自动/手动 故障诊断： 测频 导叶反馈 功率/水头变送器
定Pc 的快速、单调跟踪，必须采用有开环增量 ∆P的功率调节模式。由于机组功率Pg 是机组水 头H和导叶开度Y的函数，在编程时一定要使∆P 为H和Y的函数，即∆P对H和y适应式变参数。 否则，在低水头工况整定的∆P值，将使在高水 头下的功率调节出现大的超调和振荡。 c. 为了适应机组运行水头、水轮机导叶开度/机组功 率 和功率偏差值的不同情况，采用适 应式变参数机组功率的PI调节
b 静态特性： p (bs )
13
水轮机调节系统静态特性
水轮机调节系统静态特性
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性 永态差值系数： 静速死区： ix
14
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性 随动系统不准确度 ：
y 1(输 入 )
ia
·
·
ia
0
1 .0
y 2(输 出 )
15
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
fc =50.5Hz，yc=0.5，bp=0.04 (b) fg(Hz)
0.5
1.0
y
fc=50Hz，yc=0.25，bp=0.04 (c)
fc=50Hz，yc=0.5，bp=0.02 (d)
35
静态特性
EF
人工频率死区：
E 和人工开度/功率死区F / p
(a) fg、Ef以赫兹表示的特性 (b) ef以相对值表示的特性 Ef起作用时微机调节器的静态特性 36
19
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
技术标准对T 的规定： 技术标准对 a和Tw的规定
水轮机引水系统水流惯性时间常数Tw： 对于PID型调速器，不大于4s； 对于PI型调速器，不大于2.5s； 机组惯性时间常数Ta： 对于反击式机组，不小于4s； 对于冲击式机组，不小于2s。 比值Tw/Ta不大于0.4。
41
机组频率测量
测量方式： 高速计数模块配合中断模块测量 （全可编程测频） 频率信号源：发电机机端电压互感器,交流 (0.3～150V) 齿盘测频的非接触式接近开关（DC24V供电） 测频范围： 残压测频 (10～100Hz) 齿盘测频： (2～100Hz) 测频分辨率：±0.0015Hz
42
机组频率测量
动态特性(PID传递函数表达式)
Td + T n KP = b t Td 1 KI = b t Td Tn KD = bt
37
动态特性(PID离散表达式)
采样周期τ 若要将PID调节规律用软件实现，则必须进行离散 计算。采样周期τ 是离散计算过程中极为重要的一 个量。由PLC（可编程控制器）或其他工业控制计 算机作为硬、软件主体构成的水轮机微机调速器， 都是一种借助程序实现调节和控制功能的数字电子 装置。可编程控制器是以巡回扫描的原理或定时处 理的原理工作的。可编程控制器完整地执行一次可 编程控制器系统、用户程序所占用的时间，称之为 采样周期τ。 准确地知道采样周期τ的数值，对于准确地应用离散 PID算法来实现PID调节规律是十分重要的。
／
bp=0~bPM，最小值不大于0.1%，最大值bPM不小于8%
16
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
速动时间常数Tx=bt×Td 接力器响应时间常数Ty
图1-9 接力器响应时间常数Ty
17
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性指标 ① 手动空载工况（发电机励磁在自动方式下工作）运行 时，水轮发电机组转速摆动相对值对大型调速器来说不得超 过±0.2%；对中、小型和特小型调速器来说均不得超过 ±0.3%。当调速器控制水轮发电机组在空载工况自动运行时， 在选择调速器运行参数时，待稳定后所记录3min内的转速摆 动值应满足下列要求： 对于大型电气液压调速器，不超过±0.15%； 对于大型机械液压调速器和中、小型调速器，不超过 ±0.25%； 对于特小型调速器，不超过±0.3%。 ② 如果机组手动空载时的转速摆动相对值大于规定值 （见上），那么其自动空载转速摆动相对值不得大于相应手 动空载转速摆动相对值。
适应式两段 开机特性
50
适应式变参数调节
适应式两段开机特性
调速器接到开机指令后，即通过电气开度限制L0将 L 导叶开启至第一开机开度YKJ1（图中的A点）经过 一段时间 开始测量机组转速（频率），设在C点 机组频率已连续2s大于45Hz，则通过电气开限L将 导叶压至第二开机开度YKJ2， 调速器转入空载运 行工况，由PID调节导叶至空载开度Y0
国内外水轮机数字式电液调速器均采用PID或以PID 为基础的调节规律。 近年来，国内外都在进行自适应控制、模糊控制等 调节规律在水轮机调节中应用的仿真研究与应用探 索，取得了一些初步理论结果，但尚无采用这些调 节规律的数字式电液调速器在水电站试验成功的报 道。 鉴于水轮机调节系统的复杂性，强非线性和多运行 工况，对运行工况、技术要求和运行条件适应的变 参数调节，是经过实践检验并得到广泛成功运用的 调节方式。
7
水轮机调节系统
系统结构：
图1-1 水轮机调节系统的结构图
8
系统特点：
操作力大——需要经液压放大操作接力器 LQ Tw = ∑ 水流惯性： gH 2 机械惯性： 系统复杂、非线性特性
其中Q－机组流量；L-引水管长度；H－水头；Pr-机组额定功率；nr-机组 额定转速；GD2-机组转动惯量
GD • nr Ta = 3580 pr
GB/T 9652.1—2007主要静态特性指标
大 型 调速器类型
电调
机调
电调 ≤0.10
机调 ≤0.18 ≤0.20
≤0.08 转速死区/% ≤0.04 ≤0.10 ≤0.15 ix （0.02） （0.06） 轮叶随动系统 不准确度 /ia% bp整定范围 ≤1.5
25
水轮机微机电液调速器
1. 水轮机微机调速器的结构
微机调节器、电/机转换装置、机械液压系统
图2-1 PLC水轮机微机调速器的总体框图
26
水轮机微机电液调速器
◆ 典型结构
步进电机（速度环）电液转换器/机械液压随动系统型
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器框图
27
水轮机微机电液调速器
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
2
手动水轮机调节
比例操作 微分操作（加速度） 积分操作
9
水轮机微机调速器
机械液压/电气液压/数字式（微机）电液调速器 缓冲式PID结构
图1-2 电气液压调速器(PID)结构图 10
PID结构 ：
图1-3 微机调速器结构图
11
带前馈的PID结构 ：
12
◆ 水轮机调节系统的静态和动态特性
技术标准GB/T9652.1 2007 静态特性 GB/T9652.2 2007
31
静态特性
永态差值系数bp/ep bp是指导叶接力器行程永态差值系数，用 于“频率调节”和“开度调节”模式；ep是 指机组功率的永态差值系数；部分调速器往 往只引入bp的概念，即在“功率调节”模式 下，也采用永态差值系数bp。
32
静态特性
静态特性主要参数和变量 频率给定fc 功率给定Pc 开度给定yc 频率fg 开度y 永态差值系数bp
6
调速器为什么要进行PID调节？
PID调节 的目的是使水能发电机组在规定的时间和 调节的范围内快速、平稳的控制机组到达理想的控 制目标值。 KP（比例、增益）的作用：提高调速器的速度性。 KD（微分环节）的作用：增强调速器的相应速度，提高调 速器调节的速度性。 KI（积分环节）的作用：提高调速器的稳定性，使调速器 平稳调节。 只有在三个参数比较匹配的情况下，调速器按规定 的理想曲线进行调节。
28
水轮机微机电液调速器
交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型：
交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器框图