水轮机调速器系统知识讲解共78页
第二部分水轮发电机组调速器专业知识讲座
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（4）调相运行 ?当机组并网后，中控室发调相令，调速器按两段关闭将接 力器关回，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动 回到空载位置。 （5）停机 ?停机为优先级最高的指令。任何工况，只要有停机令，就 会使机组停机，停机过程也是两段，先快速将接力器关回到 设定空载开度，然后慢关到零，停机联锁调速器进入停机等 待，机组处于备用状态。
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（1）自动开机过程及空载循环
机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器迅速 将接力器以第一斜率开启到开机顶点，然后，以第二斜率开 启导叶，机组转速上升，如果这时机频断线，系统自动将导 叶关至最低空载开度位置。当 机组转速上升到90%以上，进 入空载循环，电气开限为空载开限，自动跟踪电网频率或频 给。开机过程中，导叶开度小于等于空载开限。
f给——机内频率给定； f机——机组频率；f网——电 网频率 ?由中控室及二次回路发出的开关量指令经输入模块送至 PLC的CPU模块，当PLC扫描到这个指令进行相应的操作，并 且将操作、运算、处理后的 结果输出至机械液压随动系统来 控制水轮机组导叶的开度以达到控制机组转速的目的。 ?由A/D模块采样导叶开度信号、功率信号，参与开度调节 或功率调节。
PLC
综 合 放 大 器
电 位 移 转 换 器
液 压 放 大 器
主 配 压 阀
主 接 力 器
机组
机械手动
紧急停机电磁阀
位移传感器
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水轮机及其辅助设备--调速器知识系列
1．调速器的基本作用是什么？调速器的基本作用是：(l)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。
(4)能满足转桨式、冲击式水轮机双重协联调节的需要。
2．我国反击式水轮机调速器系列型谱中有哪些类型？反击式水轮机调速器系列型谱中主要包括：(1)机械液压式单调节调速器。
如：T－100、YT－1800、YT一300、 YTT － 35等。
(2)电气液压式单调节调速器。
如：DT-80、YDT－1800等。
(3)机械液压式双调节调速器。
如：ST－80、ST-150等。
(4)电气液压式双调节调速器。
如：DST-80、DST一200等。
另外，仿前苏联的中型调速器CT－40，重庆水轮机厂生产的中型调速器CT-1500作为系列型谱的代用品，仍在一些小型水电站中使用。
3．调节系统常见故障的主要原因有哪些？调速器本身以外的原因造成的，大体可归纳为：(1)水力因素由于引水系统水流的压力脉动或振动而导至水轮机的转速脉动。
(2)机械因素主机本身摆动。
(3)电气因素发电机转子和走子的间隙不均匀，电磁力不平衡，励磁系统不稳而使电压振荡，永磁机制造和安装质量不佳而导致飞摆电源信号的脉动。
由调速器本身原因造成的故障：在处理这类问题之前，首先应当确定故障的属类，然后再进一步缩小分析和观察的范围，尽快找到故障的结所症在，以便对症下药，迅速排除。
在生产实践中遇到的问题往往很复杂，原因也很多。
这就要求除认真掌握调速器的基本原理外，对各种故障的表现形式、检查方法及处理对策等，都应全面地了解。
4．YT系列调速器主要有哪些组成部分？YT系列调速器主要由以下几部分组成：(1)自动调节机构包括飞摆与引导阀、缓冲器、永态调差机构、反馈机构的传递杠杆装置、主配压阀、接力器等。
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。
调速器讲义课件
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三. 本站调速器油压装置的介绍
液压系统图
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三. 本站调速器油压装置的介绍
液压系统图
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三. 本站调速器油压装置的介绍
调速器机械控制部分 所有液压件都设计安装在液压集成块上，液压 件之间的联接由集成块内部的油道完成，全部取消明管，从而可大大提 高操作油压力。
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三. 本站调速器油压装置的介绍
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三. 本站调速器油压装置的介绍
12 、
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三. 本站调速器油压装置的介绍
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四. 本站调速器油压装置缺陷处理
历史遗留的缺陷
1、本站调速器改造历程 2009.9投入使用 2011.4 伺服比例阀更换为比例阀 2015.1更换（力士乐）比例电磁阀。 2、油管的改造 安装未按设计要求，将7mm壁厚的钢制弯换成了5mm壁厚，按照设计要求 全部更换。
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4.水轮机调节器的特点
技术标准对Ta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。
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二. 水轮机微机液压型调速器
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2.水轮机调节原理
水力发电就是将本来消耗在河床路程上的水能通过筑坝或引水等最经济
安全的方法收集储存在水库中，推动水电站内的水轮机转动，由水轮机将水能 转换成旋转机械能，再由水轮机带动发电机旋转，由发电机将旋转机械能转换 成电能，由此过程产生的合格电能供用户使用。
水电厂示意图
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dω dt
2.水轮机调节原理
水轮机调速器基本知识讲解
机/电转换 ——带通信接口的数字式传感器、变送器（位移、功率、水头······）
第四十六页，共83页。
❖ 通信接口
高可靠性
不同通信规约的适应性
❖ 全数字式水轮机微机调速器 调节回路中无模拟信号传输
测量、传感、变送、执行
三.发展趋势
第二十一页，共83页。
❖ 电机转换器
机—电转换器 ❖ 角位移传感器
❖ 直线位移传感器
❖ 旋转编码器
2.我国数字式电液调速器概况
第二十二页，共83页。
❖ 机械液压系统
主配压阀（位移控制型、液压控制型）
分段关闭阀（机械液压动作、电气液压动作） 事故配压阀（单独装置、与主配压阀结合）
2.我国数字式电液调速器概况
第四十七页，共83页。
❖ 辅助功能
辅助调试功能
事件、事故记忆功能
水轮机控制系统仿真决策支持系统
三.发展趋势
第四十八页，共83页。
水轮机控制系统仿真决策支持系统
三.发展趋势
第四十九页，共83页。
空载频率波动 仿真
三.发展趋势
第五十页，共83页。
空载扰动波动 仿真
三.发展趋势
第五十一页，共83页。
开创了我国水轮机调节领域的新的篇章；
❖
以可编程控制器为主体的微机调节器研制成功则极大地促进了我国数字式（微机）调速器的广泛应用和迅速发展。
第五十六页，共83页。
四.国内外微机调速器概述 ❖ 到2002年，据不完全统计，我国自行设计制造的数字式（微机）电液调速器已有1500多台在国内外大
中小型水电站投入运行。近年来，已经有不少用国产调速器更换进口产品取得成功的范例（例如二滩电站）。我国的数字式 电液调速器的技术性能和功能都与水轮机调节技术的国际先进水平基本上保持同步状态；在机械液压系统的可靠性方面，国 内产品还有待进一步提高。
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。
水轮机调速器培训课件
油压装置系列 油压装置型号由三部分组成，中间用横 线隔开，形式为：
油压装置系列 例：YZ-20A/2-40，表示为分离式油压 装置，压力油箱总容量为20m3，两个 油箱，额定油压40×105Pa(4.0Mpa)， 第一次改型产品。 HYZ-4，表示组合式油压装置，压力油 箱容积为4m3，一个油箱，额定油压为 2.5MPa。 无第三部分表示压力油罐数为一个，额 定油压小于2.5MPa，油压装置系列型谱 见表。
水轮机调节的任务是通过调速器来完成 的。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方 式进行调节 ，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，这种情 况可由以下的方框图表示：
水轮机调节的任务
导水机构
水能 Q、H
机组
电能U、I、f
电力系统
三、调速器的相关参数、类型、 系列
1、调速器的类型 （1）根据测速元件的不同，调速器可分 为机械液压型与电气液压型和微机液压 型调速器三大类。 （2）按调节机构数目不同，分为单调 节和双调节。
单调节：接力器只调节导叶开度， 如ZZ、XL，但当尾水管水击压力不 足安放空放阀时，为双调节；双调 节：接力器调节导叶开度、叶片装 置角，调节针阀行程、折流器，如 CJ。（3）按调速器容量大小不同， 可分为大型与中小型调速器。
二、水轮机调速系统的组成及作 用
一般由调速柜、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 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 由压力油罐，回油箱，油泵三部分组成。 中小型调速器的调速柜，接力器和油压 装置组合在一起，称为组合式；大型调 速器分开设置，称为分离式。
水电厂调速器系统讲义
水电厂调速器系统讲义
电/机转换装置是电－机转换器和电－液转换器的总称。 前者将微机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；后者则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。 电/机转换装置一般与主配压阀相接口，也就是后面要说 到的主配自身带有控制阀或辅助接力器。 电－机转换 器与带引导阀的机械位移输入型主配压阀相配合，电－液 转换器则与带辅助接力器的液压控制型主配压阀接口。
A、调速器应是并联PID全数字式微机电液调速器，电液转换 器采用全液控伺服比例阀。调速器应具有转速调节、功率调 节、导叶开度调节方式，能实现现地及远方的手动、自动进 行机组启动、停机、紧急停机、快速并网。微机调速器采用 双微机调节器冗余容错系统加纯手动操作系统。冗余系统中 的每一个通道，即从输入至输出以及电源，应采用相同配置 ，且为相互完全独立，在运行过程中，随时将其中一个通道 退出而不能影响调速系统的正常工作，且退出的通道能进行 停电检修。 B、 调速系统具有比例、积分 、微分PID调节规律。 C、 调速系统设有导叶开度限制功能，导叶开度限制为电气 型。导叶电气开度限制按水头限制出力。导叶限制可在现地 、远方进行调整及数值显示。
水电厂调速器系统讲义
D、调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地 手动，三种控制模式的优先级依次为：现地手动、现地自动 和远方自动。
E 、调速器配备了电手动操作机构，该机构具有开停机操作 和负荷调整操作功能，纯手动操作机构配置了机械导叶位置 反馈，纯手动方式可用于安装调试。 F、 调速器在正常运行中,如在线子系统发生故障，系统无 扰切到备用子系统。如果备用子系统故障，则该子系统退出 备用。当两套系统同时故障时自动切换到电手动运行，当整 个调节器出现故障时自动切换到纯手动运行。 G 、机械过速开关 作用于紧急停机电磁阀及事故配压阀紧 急停机回路和控制进水口快速闸门的紧急关闭。
小知识水轮机调速系统
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。
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。
1000Kg.m＜W≤7500Kg.m3、按照调速器的适用机组类型分为：冲击式调速器、单调、双调。
冲击式调速器适用于冲击式水轮发电机组；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。
调速器德操作功如何计算？调速器的大小依据操作功确定，操作功的计算有多种方法，最简单的估算公式为：注：冲击式不能用该公式Q：机组额定流量，m3/s计，生产上又缺乏严格的元器件老化、筛选过程以及严格的焊接工艺保证等多方面原因，未能根本解决可靠性问题。
因此逐步退出了市场，但由于成本低廉，依然有些厂家生产。
后随着基于IPC（工业控制微机）和PLC（可编程逻辑控制器）等通用处理器平台的不断发展完善。
国内迅速的将可靠性能高的IPC和PLC等通用微机平台应用于水轮机调速器领域，实现了调节器的硬件可靠性的进步，放弃了以单板机、单片机及基于8098、8086等的双微机作为主机硬件平台的专用调节器之路。
IPC（工业控制微机）是通过对个人计算机（PC）的板路、内存以及机箱等进行专门电磁兼容设计，使它能应用于环境恶劣的工业控制环此宜优先选用PLC作为调速器的调节控制核心。
水轮机调速系统的工作原理ppt课件
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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。
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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。
水轮机调速系统
9、回油：用于机械动作或润滑的油中回集到回油箱 中的那部分油。 10、指令信号：在调速系统外部输入的调节信号。 11、反馈：是将系统或环节的输出信号再引回输入 的过程。 12、调速器的静特性：（调速系统静态特性）在平 衡状态下，机组转速和接力器行程之间的关系。 （因转速与频率是对应的，因而实际上也有用频 率与接力器行程的关系来表示。） 13、无差调节静特性：静特性曲线与横轴平行，就 是说机组从空载到满载的所有稳定运行情况下， 转速总是回到原来的额定值。 。
28、辅助接力器：用自动控制阀分配的压力油动作 的接力器，它操作主配压阀。 29、控制环：是一个可以转动的环状部件，通过连 杆、拐臂与环相连，将接力器的力和动作分配给 所有的活动导叶。 30、扰动：在自动调节系统中，总是存在着若干促 使被调节参数偏离给定值的干扰因素，这些干扰 因素称为扰动。 31、机械转动：利用皮带、轴、齿轮等机械零件的 传动装置来进行功率和动作的传递系统。 32调速系统的工作容量：在额定油压下，主接力器 走完一次全行程所做的功。
4、水轮机调速器分那几种类型？调速器型号的含义 是什么？ 答：水轮机调节系统是比较复杂的，因此产生了各 种不同类型的调速器。 按照测速元件的不同型式，可分为机械液压型调速 器（简称机调）、电气液压型（简称电液）调 速器和微机调速器。 按调节流量的操作方式不同可分为单调和双调两类 。如混流式和轴流定桨式水轮机，只采用改变 导叶开度的方法来调节流量叫单调；而轴流转 桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶 片角度的方法来调节流量，此种方法叫双调； 冲击式水轮机在改变喷针行程的同时，还采用 协联动作改变折向器开度的方法调节流量，也 叫双调。
43、卸荷阀：是在一定条件下，能使液压泵卸荷的 阀。 卸荷阀通常是一个带二位二通阀(常为电磁 阀)的溢流阀,功能是不卸荷时用作设定系统(油泵 )主压力,当卸荷状态时(靠二位二通阀动作转换) 压力油直接反回油箱,系统压力为0.值以实现一些 回路控制和提高油泵寿命,减少功耗.在回路中属 于并入回路的。减压阀用于调整执行元件所需压 力,是串联在回路中的，一般不能互换使用。 44、安全阀：进口蒸汽或气体侧介质静压超过其起 座压力整定值时能突然全开的自动泄压阀门。是 锅炉及压力容器防止超压的重要安全部件。
第二章水轮机调节系统工作原理
调节对象
水力系统
水库 尾水
水能 Q、H 导水机构 水轮发电机组
电能 U、I、f 电力系统
调节器 （调速器）
执行元件 放大元件
转速 给定 + 反馈元件 测量元件
图 1-12 水轮机转速自动调节系统框图
水轮机转速自动调节系统是从蒸汽机转速自动调节系统发展 而来。下面以直观易懂的机械液压型调速器构成的水轮机调节 系统为例来说明其工作原理，图2-1为水轮机调节系统原理简 图，左侧是调速器部分，右侧是水轮发电机组部分。
p0 F
若要向关闭方向移动，水推力RW为主动力，阻力R=(PI-PII)F+T， 配压阀向上位移S12
RW ( pI pII ) F T
(pI pII )F RW T
(pI pII )F kt q 2S11 F RW T
( RW T )l S 12 p0 F
输入 ②钢带 ③限位架 ④重块
⑤调节螺母
⑥弹簧 ⑦下支持块 输出
（3）动作 a.初始为某一平衡位置， 折算离心力与弹簧力相等； b.当飞摆转速升高时，折 算离心力大于弹簧力向外张 开，下支持块向上处于较高 位置； c.当飞摆转速下降时，折 算离心力小于弹簧力向内收 缩，下支持块向下处于较低 位置；
(2-22)
式中：m接力器活塞及一起移动的零部件质量（包括与接力器 活塞一起运动的所有零部件，如推拉杆、控制环、连杆、拐臂 和导叶等）； D 为液体阻尼系数；△ Y 为接力器活塞相对原平 衡位置的偏移量。 当调节系统波动较小时，△S亦较小，接力器移动速度较慢， 运动质量力、液体摩擦阻力相对于水阻力、油压力小的多，运 动方程可近似认为 R p p R ( p p ) F 或 与静止式（2-15）相
调速器系统
调速器系统一、 水轮机调速器的任务：水轮发电机是将水能转换成电能的机械装臵，水轮机调速器是控制水轮发电机组在各种工况下，安全运行的控制设备之一，它的任务是：控制水轮发电机组自动开机、停机、转速调节、负荷调整、机组各种运行工况的转换、机组或电力系统故障时紧急停机。
必要时还可以通过调速器的手动方式操作机组运行。
调速器在作转速调节和负荷调整时，其任务的实质时维持进入水轮机的能量和发电机组输出的电能之间的平衡。
二、调速器维持发电机组输入和输出能量平衡途径：因此在水轮机中，设臵有便于控制的导水叶，调整导水时的开度，就改变进入水轮机的流量，改变了动力矩，维持能量平衡，从而使机组持速保持在规定的范围里。
三、水轮机调节系统的组成：水轮机的调节系统由被控系统和水轮机调速器两大部分组成，如图（1），被控系统由压力过水系统、水轮机、发电机和电力负荷组成。
调速器一般由转速（和频率）测量机构，调节决策和执行机构三大部分组成。
水轮发电机组频率(转速)被控系统调速器 水轮机调速器四、水轮机调节系统的特点：水轮机调节系统是一个典型的自动控制系统，它除了一般闭环控制系统的共性外，还有如下特点：1、其调节机构控制的是巨大的水流，所需的操作力十分巨大，而控制导水开启和关闭的速度又相对快，所以执行机构的操作功率较大。
所以，一般采用液压执行机构。
2、水轮机压力过水系统存在着水流惯性，调节水体流量时会发生水锤和水压变化，这种水压变化对转色的影响，正好与调节作用相反。
对调节系统的稳定带来不利的影响。
3、导水叶关闭速度和规律有严格限制导水叶是控制进入水轮机能量的机构。
水轮发电机组输出的电能是随机变化的，而且变化较快。
为了维持输入量能与输出电能平衡，导叶开启和关闭本应该压力引水 系统调节机构 水轮机 发电机 电力网 执行机构 调节决策 测 量快速。
但是，由于导叶快速关闭会产生过高的水压上升，会导致压力钢管破裂，危机电站安全。
过快开启导水叶会在引水管的某些部分产生负压，导致引水管损坏，所以在调速器中必须设臵导水叶关闭和开启速度的调整机构，而且，调速系统投入运行时，首先要将导水叶关闭速度按调节保证计算提供的数据调整好！导水叶关闭速度过慢时，对调节系统稳定不利。