水轮机调速器系统 ppt课件
合集下载
《水轮机的调速设备》课件
调速器
1 作用
调速器用于控制水轮机 的转速，保持系统稳定 运行。
2 分类
调速器根据原理和工作 方式的不同，可分为液 力调速器、机械调速器 和电子调速器等。
3 液力调速器的原理
和特点
液力调速器通过调整工 作液的流量和工作特性， 实现对水轮机输出转矩 的调整和控制。
调速器动作机构
1
作用
调速器动作机构用于将调速器的指令转化为具体的动作，控制水轮机转速的变化。
《水轮机的调速设备》 PPT课件
水轮机是一种重要的水力发电设备，其调速设备起到关键作用，本课程将深 入探讨水轮机调速系统的原理、分类、控制方式以及常见问题及解决方法。
概述
作用
水轮机调速系统的作用是调整转速，以适应不同负荷需求和系统运行状态。
组成部分
调速系统包括调速器、调速器动作机构和控制系统等组成部分。
2 后续发展方向
未来，水轮机调速系统将更加智能化，通过先进的控制算法和通信网络，实现更高效、 可靠的水力发电。
参考文献
[1] 张明，水轮机调速系统设计与实践，中国水利水电出版社，2018 [2] Smith, J., Turbine Speed Control: A Comprehensive Guide, Wiley Publishing, 2020
案例分析
某水电站水轮机调速系统的应用情况
介绍一个水电站使用的调速系统，包括调试过程 和调速问题的处理方法。
调试过程中的问题及处理方法
分享调试过程中遇到的一些问题，以及针对这些 问题采取的解决方法和优化措施。
总结
1 水轮机调速系统的重要性
水轮机调速系统保证了水轮机的稳定运行，对水力发电的可靠性起到至关重要的作用。
水轮机调节ppt课件
10
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
11
02
水轮机调节的基本概念
12
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。
水轮机的调节系统具有以下特点： 水轮机的工作流量较大，水轮机及其导水机构的尺寸也较大， 需要较大的力才能推动导水机构，因此，调速器需要有放大元件 和强大的执行元件(即前述的接力器)。 水轮发电机组以水为发电介质，水有较大的密度，同时，水电 站的输水道一般较长，其中的水体有较大的质量，水轮机调节过 程中的流量变化将引起很大的压力变化(即水锤)，从而给水轮机 调节带来很大困难。 对于轴流转桨式水轮机的导叶和转轮叶片、水斗式水轮机的喷 嘴和折流板、带减压阀的混流式水轮机等，需增加一套协调机构， 对两个对象进行调节，使调节更为困难。
11
02
水轮机调节的基本概念
12
12
水轮机调节系统的组成元件及各元件的相互关系可见下图
导水机构
水能 QH
机组
执行元件
放大元件
电能 UIf
给 定 f
f
测量元件
反馈元件
水轮机调节系统方框图
13
13
图中的方块表示水轮机调节系统的元件： 箭头表示元件间信号的传递关系： 箭头朝向方块表示信号的输入， 箭头离开方块表示信号的输出，前一个元件的输出是后一个元件的
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
例如： 电能频率的变化将引起用电设备电动机的转速变化，从
而影响电钟计时的准确性、车床加工零件的精度、布匹纤维 的均匀性等等。我国规定的电力系统频率为50Hz，其偏差， 大系统不得超过±O.2Hz，小系统不得超过±0.5Hz。
水轮机调节ppt课件
水轮机调速器有多种类型，调速器一般由： 测量元件、放大元件、校正元件等环节组成。
整理版课件
28
4、调速器机械柜内各主要部件性能、结构 （1）主配压阀
主配压阀是液压放大元件，它的主要作用 是分配压力油进入接力器的开侧油腔或关侧 油腔，控制接力器的开和关。
是表征大型调速器的重要参数
遮程是影响调速机特性的因素之一
整理版课件
45
3、步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
整理版课件
（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协调
结构，实现双重调整理节版课。件
11
二 调节系统的特性
•
水轮机调节系统
调速系统
调速器 随动系统 油压装置
调节对象
整理版课件
12
调节系统 工作状态
调节前后的 稳定状态
静态特性
调节开始到终 了的过渡过程
动态特性
整理版课件
13
二 调节系统的特性
1、调节系统的静态特性
整理版课件
32
（4）紧急停机电磁阀 属于保护设施之一
动作的条件：机组运行中，几乎所 有紧急停机令的实施通道。
整理版课件
33
（5）导、轮叶接力器作用 调速控制的执行机构 关闭规律影响调节过程的动态品质 整定开、关时间 设置分段关闭阀
整理版课件
34
5、调速器油压装置各主要部件 （1）压油泵
生产压力油，是调速系统的能源。 （2）压力油罐 （3）回油箱 （4）输油管
38
（4）调速器系列
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
整理版课件
28
4、调速器机械柜内各主要部件性能、结构 （1）主配压阀
主配压阀是液压放大元件，它的主要作用 是分配压力油进入接力器的开侧油腔或关侧 油腔，控制接力器的开和关。
是表征大型调速器的重要参数
遮程是影响调速机特性的因素之一
整理版课件
45
3、步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
整理版课件
（3）对轴流转浆式、水斗式水轮机，需增加一套协调
结构，实现双重调整理节版课。件
11
二 调节系统的特性
•
水轮机调节系统
调速系统
调速器 随动系统 油压装置
调节对象
整理版课件
12
调节系统 工作状态
调节前后的 稳定状态
静态特性
调节开始到终 了的过渡过程
动态特性
整理版课件
13
二 调节系统的特性
1、调节系统的静态特性
整理版课件
32
（4）紧急停机电磁阀 属于保护设施之一
动作的条件：机组运行中，几乎所 有紧急停机令的实施通道。
整理版课件
33
（5）导、轮叶接力器作用 调速控制的执行机构 关闭规律影响调节过程的动态品质 整定开、关时间 设置分段关闭阀
整理版课件
34
5、调速器油压装置各主要部件 （1）压油泵
生产压力油，是调速系统的能源。 （2）压力油罐 （3）回油箱 （4）输油管
38
（4）调速器系列
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
现代水轮机调速系统108页PPT
现代水轮机调速系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLATE
v 通常主配压阀的直径与通向主接力器的油管直径相 等。通过主配压阀油管的流量为：
Q=Vs/Ts Ts为导叶的直线关闭时间。 则由管内油的流速(4~5m/s)确定油管直径d。 v 大型调速器以主配压阀的直径为表征而组成系列， 计算出d以后，就可以查表选择调速器型号了。 v 对于双调节的转浆式水轮机，通常使转轮叶片的主 配压阀直径与导水机构的主配压阀直径相等。
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLAT
E
2020/11/26
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第四章 水轮机的调速设备
一、水轮调节的任务
系统负荷变化→系统电压发生变化→发
系
电机励磁装置动作→发电机的端电压恢
统 复并保持在许可范围内。
负
荷
变 化
系统负荷变化→系统电流的频率f发生变 化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
（3） 油压装置的选择
v 油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征，故首先
应按经验公式求出压力油罐的总容积Vk：
Vk=(18~20)Vs
对于HL水轮机
Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc 对于ZZ水轮机
Vs和Vc分别为前面计算出的接力器容积。
件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低， 便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 v 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器， 赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
数字式电液调速器监控系统主界面
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第三部分：额定油压
Q=Vs/Ts Ts为导叶的直线关闭时间。 则由管内油的流速(4~5m/s)确定油管直径d。 v 大型调速器以主配压阀的直径为表征而组成系列， 计算出d以后，就可以查表选择调速器型号了。 v 对于双调节的转浆式水轮机，通常使转轮叶片的主 配压阀直径与导水机构的主配压阀直径相等。
水轮机的调速设备PowerPointTEMPLAT
E
2020/11/26
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第四章 水轮机的调速设备
一、水轮调节的任务
系统负荷变化→系统电压发生变化→发
系
电机励磁装置动作→发电机的端电压恢
统 复并保持在许可范围内。
负
荷
变 化
系统负荷变化→系统电流的频率f发生变 化，由于f是磁极对数p和转速n的函数→
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
（3） 油压装置的选择
v 油压装置的工作容量以压力油罐的总容积为表征，故首先
应按经验公式求出压力油罐的总容积Vk：
Vk=(18~20)Vs
对于HL水轮机
Vk=(18~20)Vs+(4~5)Vc 对于ZZ水轮机
Vs和Vc分别为前面计算出的接力器容积。
件。调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低， 便于安装调整。目前还有不少电站在使用。 v 微机调速器：用工业控制计算机代替电子调速器， 赋予了调速器更多的控制功能，性能更优良。
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
数字式电液调速器监控系统主界面
水轮机的调速设备 PowerPointTEMPLATE
第三部分：额定油压
水轮机调速系统的工作原理ppt课件
当系统负荷升高同理。
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
问题：
如果系统负荷降低， 接力器调节导水机构，还 没有使Mt=Mg，硬反馈 就使针塞与转动套回到了 相对中间位置，调节系统 会如何动作？
系统会多次调整， 最终停止。
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
结论：
有差调节：经过一个调节 过程后，机组转速不能回 到原来的转速下平衡，而 是回到一个新的转速实现 平衡。
作业：
三、总结
1、调速系统是如何引入软反馈与硬反馈的？ 引入后起到了什么作用、存在什么问题？
第三节 水轮机调速系统的工作原理 1、什么是单调节调速系统？
2、系统组成：离心摆、引导阀、辅助接力器与主配 压阀、主接力器、反馈锥体、调差机构P16、转速 调整机构P17、硬反馈杠杆、缓冲装置（软反馈元 件）。
第三阶段： 转速下降，引导阀转动套随之下移，此时，缓 冲阀上下腔油压在节流孔作用下已达平衡，从 动活塞在自身弹簧回复力作用下向下回中，通 过连杆作用，带动引导阀针塞下移，与转动套 回到相对中间位置。
但由于所有环节都没有使接力器左移（即增加 水轮机有效进水流量），因此：
机组转速继续降低……进入下一个调节周期
k端上移-- f端下移
---缓冲装置主动
活塞受向下的力，
使从动活塞上移,
推动引导阀针塞上
k
移与转动套回到相
对中间位置以上，
使接力器停止移动。
使Mt = Mg
接力器停止移动
后，受活塞弹簧
及节流孔排油的
作用，主、从动
活塞逐渐向中间
位置回复，同时
k
使引导阀针塞稍
有下移。
引导阀针塞下移 的结果是什么？
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
问题：
如果系统负荷降低， 接力器调节导水机构，还 没有使Mt=Mg，硬反馈 就使针塞与转动套回到了 相对中间位置，调节系统 会如何动作？
系统会多次调整， 最终停止。
p 0
0 p 0
上节课知识回顾：
结论：
有差调节：经过一个调节 过程后，机组转速不能回 到原来的转速下平衡，而 是回到一个新的转速实现 平衡。
作业：
三、总结
1、调速系统是如何引入软反馈与硬反馈的？ 引入后起到了什么作用、存在什么问题？
第三节 水轮机调速系统的工作原理 1、什么是单调节调速系统？
2、系统组成：离心摆、引导阀、辅助接力器与主配 压阀、主接力器、反馈锥体、调差机构P16、转速 调整机构P17、硬反馈杠杆、缓冲装置（软反馈元 件）。
第三阶段： 转速下降，引导阀转动套随之下移，此时，缓 冲阀上下腔油压在节流孔作用下已达平衡，从 动活塞在自身弹簧回复力作用下向下回中，通 过连杆作用，带动引导阀针塞下移，与转动套 回到相对中间位置。
但由于所有环节都没有使接力器左移（即增加 水轮机有效进水流量），因此：
机组转速继续降低……进入下一个调节周期
k端上移-- f端下移
---缓冲装置主动
活塞受向下的力，
使从动活塞上移,
推动引导阀针塞上
k
移与转动套回到相
对中间位置以上，
使接力器停止移动。
使Mt = Mg
接力器停止移动
后，受活塞弹簧
及节流孔排油的
作用，主、从动
活塞逐渐向中间
位置回复，同时
k
使引导阀针塞稍
有下移。
引导阀针塞下移 的结果是什么？
水轮机的基本概念和微机调速器讲座ppt课件
DI模块（DIA、 DIB）：
开关量输入模 块
DO模块（DOA、 DOB）：
开关量输出模 块
AI模块（AIA、 AIB）：
模拟量输入模 块
AO模块（AOA、 AOB）：
模拟量输出模 块
C模块（CA、CB）： 通信模块
55
三.微机调节器－双机交叉冗余
交叉冗余（模块级冗余）
在不増加硬件的条件下，用通信和软件构成交叉冗余 控制结构，具有较强的容错能力。
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
23
二. 水轮机数字式（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
24
二. 水轮机数字式（微机）电液调速器
交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器方块图
25
二. 水轮机数字式（微机）电液调速器
4
2.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
5
系统特点：
操作力大——需要经液压放大操作接力器
水流惯性：
机械慢T性w：
lv gh
系统复T杂a、非G线D性2 特n性r2 3580pr
手动水轮机调节
比例操作 超前操作 积分操作
6
3.水轮机数字式（微机）调速器
t0.5
x0.1
5btTd
5Tx
5 KI
t0.1
x0.1
btTd
Tx
1 KI
44
3. 动态特性（PID参数选择 ）
1.5Tw/Ta≤bt≤3Tw/Ta
水轮机微机调速器PPT课件
➢ 日本日立公司和东芝公司（率先研制） ➢ ABB公司（起步早、发展快） ➢ 法国奈尔皮克(NEYRPIC)公司 ➢ 德国西门子(SIEMENIS)公司 ➢ 美国伍德华德(WOOD WARD)公司 ➢ 瑞士埃舍尔维斯(ESCHER WYSS)公司 ➢ 比利时的ACEC公司 ➢ 挪威的KBB公司等
2021/3/12
❖ 此后，许多高等院校、科研院所、企业均开展了微机调 速器的研制。
2021/3/12
6
硬件
控制策略
开发环境
应用领域
单板机
单板单板机 可编程控器(PLC) 工业控制机(IPC)
对常规PID控制 规律作了改进， 提出和应用了 一些新的控制 策略。
机器码、汇编语 言、高级语言
面向任务的基于 图形组态的开发 平台;
❖ 20世纪70年代中期微处理机推向市场，到70年代末，微机控制 技术引入水轮机调节领域，80年代微机调速器经历了诞生、发展 至基本形成的历史。目前，在调速器领域内，发展微机调速器己 经成为主流。
2021/3/12
4
国外发展动态
❖ 20世纪80年代，世界上发达国家的著名水轮 机调速器公司均毫无例外地先后研制了微机调 速器。
机组的运动方程
分析：f不变→机组转速恒定（f=np/60） →角速度增量不变→水轮机主动力矩与 发电机阻力矩平衡→调节水轮机输出主 动力矩→调节水轮机输出功率→调节水 轮机流量→改变导叶开度
2021/3/12
12
水轮机调节系统的特点
水轮机调节系统是由水轮机调速器和调节对象(包括引水系统、 水轮机、发电机及负载)共同组成。水轮机调节系统与其他原动机调 节系统相比有以下特点:
➢ 通道Y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也14
2021/3/12
❖ 此后，许多高等院校、科研院所、企业均开展了微机调 速器的研制。
2021/3/12
6
硬件
控制策略
开发环境
应用领域
单板机
单板单板机 可编程控器(PLC) 工业控制机(IPC)
对常规PID控制 规律作了改进， 提出和应用了 一些新的控制 策略。
机器码、汇编语 言、高级语言
面向任务的基于 图形组态的开发 平台;
❖ 20世纪70年代中期微处理机推向市场，到70年代末，微机控制 技术引入水轮机调节领域，80年代微机调速器经历了诞生、发展 至基本形成的历史。目前，在调速器领域内，发展微机调速器己 经成为主流。
2021/3/12
4
国外发展动态
❖ 20世纪80年代，世界上发达国家的著名水轮 机调速器公司均毫无例外地先后研制了微机调 速器。
机组的运动方程
分析：f不变→机组转速恒定（f=np/60） →角速度增量不变→水轮机主动力矩与 发电机阻力矩平衡→调节水轮机输出主 动力矩→调节水轮机输出功率→调节水 轮机流量→改变导叶开度
2021/3/12
12
水轮机调节系统的特点
水轮机调节系统是由水轮机调速器和调节对象(包括引水系统、 水轮机、发电机及负载)共同组成。水轮机调节系统与其他原动机调 节系统相比有以下特点:
➢ 通道Y是机械液压系统的输出通道，它输出的是接力器的位移，也14
水轮机调节ppt课件
7
水轮机的动力矩可用下式表示
式中, γ——水的容重； Q——水轮机的流量； H——水轮机的工作水头； η——水轮机的效率。
在γ、Q、H、η中，一般不能改变H 和效率η ，只有Q 是易于改变，因此，通常把改变Q 而达到改变主动力 矩Mt的目的作为水轮机的被调节参数。
8
通过以上两个公式的比较，可能出现以下三种情况： 1. Mt=Mg ，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，
输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给
系统。
14
电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测 量元件将频率f信号转化成位移(或电压)信号输送给计算器(图中 的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，
根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根 据指令改变导水机构的开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况 反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求，如变化过头，则 发出指令进行修正。
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
1.根据负荷图的安排， 随着负荷的变化迅速改 变机组的出力，以满足 系统的要求。
2.担负系统短周 期的不可预见的负荷 波动，调整系统频率。
电力系统的负荷图
5
5
对于磁极对数已经固定的水轮发电机，其输出电能的
频率决定于机组的转速，因此，欲保持机组供电频率不变 ，则必须维持机组转速不变。水轮发电机组的转速变化一 般要求不得超过±0.1％～±0.4 ％。故水轮机调节的本任 务可归纳为：
水轮机的动力矩可用下式表示
式中, γ——水的容重； Q——水轮机的流量； H——水轮机的工作水头； η——水轮机的效率。
在γ、Q、H、η中，一般不能改变H 和效率η ，只有Q 是易于改变，因此，通常把改变Q 而达到改变主动力 矩Mt的目的作为水轮机的被调节参数。
8
通过以上两个公式的比较，可能出现以下三种情况： 1. Mt=Mg ，水轮机的动力矩等于发电机的阻力矩，
输入。 从图中可以看出，由导水机构输人的水能经机组转换成电能输送给
系统。
14
电能的频率f(亦即机组的转速n)信号输入调速器的测量元件，测 量元件将频率f信号转化成位移(或电压)信号输送给计算器(图中 的⊕)并与给定的f值作比较，判定频率是否有偏差和偏差的方向，
根据偏差的情况通过放大器向执行元件发出指令，执行元件根 据指令改变导水机构的开度，反馈元件则将导叶开度的变化情况 反回给计算器，以检查开度变化是否符合要求，如变化过头，则 发出指令进行修正。
各参数随时间的变化情况，及在经过一段时间以后是否能达到 新的平衡状态(即稳定工况)，与调节系统的特性有关，这种特性 称调节系统的动特性。
若在经过一段时间之后系统能够达到新的平衡状态，那么新平 衡状态与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态， 亦与调节系统的特性有关，这种特性称调节系统的静特性。
1.根据负荷图的安排， 随着负荷的变化迅速改 变机组的出力，以满足 系统的要求。
2.担负系统短周 期的不可预见的负荷 波动，调整系统频率。
电力系统的负荷图
5
5
对于磁极对数已经固定的水轮发电机，其输出电能的
频率决定于机组的转速，因此，欲保持机组供电频率不变 ，则必须维持机组转速不变。水轮发电机组的转速变化一 般要求不得超过±0.1％～±0.4 ％。故水轮机调节的本任 务可归纳为：
第五章_水轮机调节 ppt课件
第五章 水轮机调节
第一节 水轮机调节基本概念 第二节 调速设备特性及基本原理 第三节 调速设备的选择
一、水轮调节的任务
系统负荷变化
电压变化→发电机电压调节系统完 成 （自动)使U=U额
频率变化f ，f =k(p,n)，p不变， 只有调节转速n →f稳定(f=50Hz)， 由水轮机调速器完成。
水轮机调节的任务：
（二）动特性 机组负荷发生变化时，调节过程中机组转速随时间的变 化关系称为调速器的动特性。
水轮机调速器的组成
调速器主要有以下几个部分组成：
➢ 测量机构：测量机组转速偏差，并把偏差信号转变为位 移信号，然后输出。
➢ 放大机构：(引导阀+辅助接力器、主配阀+主接力器， 二级放大)：位移变化→油压变化。
2、按调节机构数分：单调、双调。 单调：一个导叶起闭机构，如混流和轴流定浆机组； 双条：有两个调节机构 (ZZ有导叶开度和叶片转置角、
CJ有针阀和折流板转动）。 3、按大小（容量）
大型：活塞直径80mm以上 中型：操作功10000Nm～30000Nm 小型：操作功小于10000nm，特小：小于3000Nm
2.接力器
调速器的执行机构，接力器控制水轮机调速环（控制 环）调节导叶开度，以改变进入水轮机的流量。
水轮机导水机构模型
3.油压装置：
由压力油罐，回 油箱，油泵三部分组 成。
调速器的工作原理
1-飞摆 ；2-主配压阀；3-接力器；4-斜块；5-软反馈整定装置；6-框架转 轴；7-缓冲器；8-硬反馈整定装置；9-转速调整机构；10-开度限制机构
➢调节实质：调节转速，是以机组转速的偏差来实现 导叶开度的调节。
➢水轮机调速器：水轮机调节所用的调节装置。
第一节 水轮机调节基本概念 第二节 调速设备特性及基本原理 第三节 调速设备的选择
一、水轮调节的任务
系统负荷变化
电压变化→发电机电压调节系统完 成 （自动)使U=U额
频率变化f ，f =k(p,n)，p不变， 只有调节转速n →f稳定(f=50Hz)， 由水轮机调速器完成。
水轮机调节的任务：
（二）动特性 机组负荷发生变化时，调节过程中机组转速随时间的变 化关系称为调速器的动特性。
水轮机调速器的组成
调速器主要有以下几个部分组成：
➢ 测量机构：测量机组转速偏差，并把偏差信号转变为位 移信号，然后输出。
➢ 放大机构：(引导阀+辅助接力器、主配阀+主接力器， 二级放大)：位移变化→油压变化。
2、按调节机构数分：单调、双调。 单调：一个导叶起闭机构，如混流和轴流定浆机组； 双条：有两个调节机构 (ZZ有导叶开度和叶片转置角、
CJ有针阀和折流板转动）。 3、按大小（容量）
大型：活塞直径80mm以上 中型：操作功10000Nm～30000Nm 小型：操作功小于10000nm，特小：小于3000Nm
2.接力器
调速器的执行机构，接力器控制水轮机调速环（控制 环）调节导叶开度，以改变进入水轮机的流量。
水轮机导水机构模型
3.油压装置：
由压力油罐，回 油箱，油泵三部分组 成。
调速器的工作原理
1-飞摆 ；2-主配压阀；3-接力器；4-斜块；5-软反馈整定装置；6-框架转 轴；7-缓冲器；8-硬反馈整定装置；9-转速调整机构；10-开度限制机构
➢调节实质：调节转速，是以机组转速的偏差来实现 导叶开度的调节。
➢水轮机调速器：水轮机调节所用的调节装置。
(ppt版)调速器系统培训讲义
须知
第二页，共四十九页。
1、水轮机调速器系统(xìtǒng)的任务与分类 • 调速器系统的任务
A、维持机组在额定转速(zhuàn sù)范围，确保机 组的输出功率； B、完成机组开机、停机、增减负荷、紧急停 机等控制。
第三页，共四十九页。
• 调速器系统的分类
系统组成(zǔ chénɡ)
调速器电气(diànqì)局 部
第四十五页，共四十九页。
－ 油压装置 系统 (zhuāngzhì)
补气阀2
• B303系列(xìliè)自动补气阀
第四十六页，共四十九页。
• 一次调频
各机组并网运行时,受外界负荷变动 (biàndòng)影响,电网频率发生变化,这时, 各机组的调节系统参与调节作用,改变各 机组所带的负荷,使之与外界负荷相平衡. 同时,还尽力减少电网频率的变化,这一 过程即为一次调频.
• 电/机转换装置是电－机转换器和电－ 液转换器的总称。
• 电－机转换器：将微机(wēi jī)调节器送来 的电气信号，转换、放大成具有一定驱动
力的机械位移输出。如，伺服电机、步 进电机
• 电－液转换器：把微机调节器送来的电 气信号转换、放大为相应的液压流量控 制信号输出。如，比例伺服阀
第九页，共四十九页。
比例(bǐlì)伺服阀
• 它是一种电气控制的 引导阀，比例伺服阀 的功能是把微机调节 器输出的电气控制信 号转换为与其成比例 的流量输出信号，用 于控制带辅助(fǔzhù)接 力器〔液压控制型〕 的主配压阀。
比例(bǐlì)伺服阀的表示符号
BA
S V
TP
第十二页，共四十九页。
比例(bǐlì)伺服阀控制主配压阀原理框图
电厂水轮机调速器系统(xìtǒng)
第二页，共四十九页。
1、水轮机调速器系统(xìtǒng)的任务与分类 • 调速器系统的任务
A、维持机组在额定转速(zhuàn sù)范围，确保机 组的输出功率； B、完成机组开机、停机、增减负荷、紧急停 机等控制。
第三页，共四十九页。
• 调速器系统的分类
系统组成(zǔ chénɡ)
调速器电气(diànqì)局 部
第四十五页，共四十九页。
－ 油压装置 系统 (zhuāngzhì)
补气阀2
• B303系列(xìliè)自动补气阀
第四十六页，共四十九页。
• 一次调频
各机组并网运行时,受外界负荷变动 (biàndòng)影响,电网频率发生变化,这时, 各机组的调节系统参与调节作用,改变各 机组所带的负荷,使之与外界负荷相平衡. 同时,还尽力减少电网频率的变化,这一 过程即为一次调频.
• 电/机转换装置是电－机转换器和电－ 液转换器的总称。
• 电－机转换器：将微机(wēi jī)调节器送来 的电气信号，转换、放大成具有一定驱动
力的机械位移输出。如，伺服电机、步 进电机
• 电－液转换器：把微机调节器送来的电 气信号转换、放大为相应的液压流量控 制信号输出。如，比例伺服阀
第九页，共四十九页。
比例(bǐlì)伺服阀
• 它是一种电气控制的 引导阀，比例伺服阀 的功能是把微机调节 器输出的电气控制信 号转换为与其成比例 的流量输出信号，用 于控制带辅助(fǔzhù)接 力器〔液压控制型〕 的主配压阀。
比例(bǐlì)伺服阀的表示符号
BA
S V
TP
第十二页，共四十九页。
比例(bǐlì)伺服阀控制主配压阀原理框图
电厂水轮机调速器系统(xìtǒng)
- 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)。
2、控制并联机组间有功功率的分配
3、满足机组的正常操作要求：开停机、增 减负荷，以及空载时增减转速。
4、保证机组的安全运行
5、能接受电站计算机监控系统指令，实现 机组的经济运行（AGC），满足机组开 停机、增减负荷的控制要求。
调速器的分类
1、按工作容量分类 调速器的工作容量指执行元件—接力器对导水
调节机构 (导水机)
水能
调节对象 (机组)
电能
执行元件 放大元件 综合环节 敏感元件 稳定元件
SAFR—2000型调速器电气柜
SAFR-2000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。
SAFR-2000型调速器各部分简介
显示插箱安装一台液晶显示工控机作为装置与 用户的人机界面。该软件系统以Windows-NT 为操作系统，配以三维中文图形化界面，为用 户提供了十分友好的人机接口。
水轮机调速器系统
学习主要内容
水轮机调速器系统主要作用 水轮机调速器系统分类及组成 水轮机调速器系统工作原理 水轮机调速器的各元件位置及作用 机组手动/自动开停机/负荷加减的操作 事故停机及分段关闭装置
调速系统模拟图
水电站
引言
【吉林台水电开发有限公司 】
有混流式、轴流式、贯流式等，冲击式 水轮机有水斗式、斜击式和双击式等。 调速器与机组构成水轮机调节系统，调 速器是调节设备，机组是被调节设备， 调速器是作用于水轮机的，为水轮机服 务。现代水轮机分为冲击式水轮机和反 击式水轮机两大类。反击式水轮机
调速系统主要作用
1、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要 求；
电力系统的频率稳定主要取决于系统内有功功率的 平衡，当系统缺有功时，系统频率就下降，当系统有 功功率多时，系统频率就上升。水轮机调速器的主要 任务就是发电机在空载时维护机组转速在额定值左右， 而在并网发电后调速器的主要作用是实现功率调节同 时以50HZ作为频率调节的给定值，并维持机组频率在 50±人工死区范围内。一个性能良好的水轮机调速器 可以保证发电机组和电力系统的安全可靠，并且可以 提高发电机组和电力系统的技术经济指标．
运行界面的设置窗
设置密码和用户名都是“sysadm”
设置窗用来对运行参数进行设置，窗口左边显 示了几个重要的控制量的当前值，作为设置操 作时的参考，左下方有一个“参数下发”按键 和“发送指示”信息，点击“参数下发”则将 当前设置的参数下发至A、B系统，同时由 “发送指示”显示下发是否成功。右半部分提 供了对功率梯度、水头、开限、死区、调差、 滑差、自动/人工水头以及机频是否跟踪网频 进行设置的窗口。
2009-7-25
2
电能质量指标
电压：励磁调节器进行调整
频率：大型电力系统要求频率波动 ±0.2HZ，中小型电力系统要求频率波 动±0.5HZ，频率的调节可以分为一次 调频，二次调频，甚至三次调频多个过 程来实现，参于频率调节的环节也很多， 最终的执行机构是调速器。
调速系பைடு நூலகம்服务对象
现代水轮机分为冲击式水轮机和反击式 水轮机两大类。反击式水轮机有混流式、 轴流式、贯流式等，冲击式水轮机有水 斗式、斜击式和双击式等。调速器与机 组构成水轮机调节系统，调速器是调节 设备，机组是被调节设备，调速器是作 用于水轮机的，为水轮机服务。
调速器的分类
3、按调节机构数目分类 单调节调速器：单调适用于无轮叶调
节的混流式、轴流定桨式等水轮发电机 组。
双调节调速器：双调适用于有轮叶调 节的轴流转桨式、灯泡贯流式水轮发电 机组。
调速器系统的组成
主要由调速柜（电气柜和机械柜）、接 力器、油压装置三部分组成。
1、 调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令
运行界面的开关量窗
开关量窗口用来显示外部开关量操作命 令。窗口左右对称，分别显示A、B两套 系统的信息。显示的开关量信号包括： 油开关、开机令、停机令、导手令、调 相令、增加令、减少令、轮手令。
机构的操作能力，以力矩（N.m）计算. 特小型调速器: 小于3KN.m 小型调速器: 3~15KN.m 中型调速器: 15~50KN.m 大型调速器: 50KN.m以上,并按放大执行元
件主配压阀直径(80、100、150、200、250mm) 来计算。
调速器的分类
2、按供油方式分类 通流式调速器 ：油泵连续运行，直接供给
运行界面的信息窗
信息窗用来显示系统的主要控制量及内 部参数的当前值。窗口左右对称，分别 显示A、B两套系统较为详细的状态信息。
显示的信息包括：电网频率、频率给定、 机组频率、机组转速、导叶给定、导叶 行程、轮叶给定、轮叶行程、稳零积分、 电气开限、空载开度、转速备用、导叶 输出、轮叶输出、运行水头、功率给定 等内部参数。
调速器的调节过程用油，非调节时，油泵将压 力油直接排回回油箱。缺点：油在不停循环使 用，油容易劣化，优点：设备简单、造价低， 主要用于小型、特小型调速器。
压力油罐式调速器 ：油泵断续运行，维持 压力油罐的压力和油位，在由压力油罐随时提 供给调速器调节过程用油。缺点：设备复杂、 造价高，优点：设备运行可靠，主要用于中型、 大型调速器。
并加以放大，操作执行机构，使转速保 持在额定范围内。调速柜还可进行水轮 机开机、停机操作，并进行调速器参数 的整定。
2、接力器
调速器的执行机构，接力器控制水轮机 调速环（控制环）调节导叶开度，以改 变进入水轮机的流量。
3、油压装置：
提供调速系统动力，由压力油罐，回油 箱，油泵，漏油箱四部分组成。
调速器的工作原理
SAFR-2000型调速器的运行界面由5个窗口组 成，分别为：主控窗、设置窗、信息窗、开关 量窗和报警窗。通过点击窗口下方的分页栏可 以选择相应的窗口。
运行界面的主控窗
主控窗是运行时的主窗口，在窗口上方 正中显示了当前机组工况状态和调速器 的主要状态，左右两侧分别显示了机组 频率、水头高度和导叶开度、有功功率 的数值（分为模拟表计显示与数字显 示），在窗口中央是增加、减少两个按 键，通过点击它可以对机组转速及负荷 进行调节控制。在按键下方是用来显示 输出控制量的平衡表。