第五章 水轮机调速器
《水轮机及辅助设备》项目五水轮机调速器
《水轮机及辅助设备》项目五水轮机调速器水轮机调速器是水力发电厂中非常重要的一个设备，它的作用是调节水轮机的转速，使得其在不同负荷下能够以稳定的转速运行，从而提供稳定的发电能力。
水轮机调速器的性能直接影响到水力厂的安全运行和发电效率，因此其设计和运行要求十分严格。
水轮机调速器主要由调节机构、调节装置和传动机构等部分组成。
其中，调节机构是水轮机调速器的核心部分，其主要功能是根据负荷需求，通过调整调节元件的位置，控制水轮机的进水量和进水角度，从而实现对水轮机转速的调节。
调节装置则是调节机构与进水阀门、导叶等连接的部分，用于传递调节机构调节水轮机转速的信号；而传动机构则是将调节机构的旋转运动转化为水轮机进水阀门、导叶等的运动。
水轮机调速器的设计要兼顾多种因素，包括负载特性、安全性能、稳定性等。
首先，对于不同负荷情况下的水轮机转速调节要求，需要进行准确的计算和模拟，以确定合适的调节机构参数。
其次，为了保证水轮机的安全运行，调节机构需要具备响应速度快、调节范围广、调节精度高等特点。
此外，水轮机调速器还应具备良好的稳定性，不受外界干扰和负载变化的影响。
在水轮机调速器的选型和使用过程中，还需要考虑到一些特殊因素和附加功能。
比如，一些大型水力发电站通常需要用到多台水轮机，这就需要考虑到多台水轮机之间的协同和配合；同时，还有一些水力发电站需要利用水轮机调节器来实现对电网频率的调节。
在选型过程中，还需要兼顾经济性和可靠性，选择具有合适性能和适合工况的调速器。
水轮机调速器的运行和维护也需要注意一些问题。
首先，要定期检查和维修调速器的零部件和传动机构，确保其正常运行。
其次，要严格按照厂家的操作规程进行操作，避免操作错误引发事故。
最后，要及时排除调速器可能存在的故障，防止故障扩大。
总之，水轮机调速器在水力发电厂中扮演着非常重要的角色。
它的设计和运行要求非常严格，需要考虑到负载特性、安全性能和稳定性等多种因素。
在选型和使用过程中，还需要兼顾特殊要求和附加功能。
第五章 反击式水轮机的基本结构(二)
相对开度：导叶在任意位置时的开度a0与最大径向开 度a0max的比值。
a0
a0 a0 max
a0 Z 0
D1
对几何相似的水轮机相对开度值相同： a0 a0M
a0
D1 D1M
aoM
中小型水轮机真机与模型的导水机构，由于结构原
因不能保持几何相似。为此使真机导水机构的出水角
与模型相等，来获得导水机构出口水流的相似关系。
另一方面又要求减小电站水下开挖量及混凝土量， 土建工程最小，即减少电站一次性投资。
影响弯肘形尾水管性能的三个因素： （1）尾水管的深度：水轮机 导水机构底环平面至尾水管底 板平面之间的距离。
深度越大直锥段的长度可 取大一些，因而降低其出口即 肘管段进口及后面的流速，有 利于降低肘管内损失。
尾水管深度对运行稳定性影响很大，特别是混流式 水轮机因叶片角度不能调整而容易产生偏心涡带及振 动，研究表明：采用较大的深度可改善尾水管偏心涡 带所引起的振动。
D0 / D1 1.13 ~ 1.30
按导水机构能紧密关 闭的原则，确定叶栅密 度和翼弦长度L0：
L0Z0 1.1
D0
三、径向式导水机构的基本结构
基本要求 1.导水机构过流部件的尺寸应与模型水轮机相应部
件的尺寸保持几何相似，过流部件表面应光滑以减小 水力损失；
2.导水机构的最大开度要可靠并应留有一定的裕量， 以保证水轮有足够的过水能力；
1、4、6—尼龙轴瓦；2—导水机构底环；3—导叶；5—轴套； 7—水轮机顶盖；8—连接板；9—转臂；10—分半键；11—剪断销；
12—连杆；13—推拉杆；14—控制环；15—支座；16—补气阀
第五节 水轮机调节
电力系统向用户提供的电能质量：频率和电压应 保持在额定值附近的一定范围内。我国规定电力系 统频率为50Hz，偏差在0.2-0.5Hz。
水轮机调速器结构及工作原理
水轮机调速器结构及工作原理水轮机调速器是水轮机系统中的重要设备，其主要功能是控制水轮机的转速，以满足不同负载工况下的运行要求。
本文将从结构和工作原理两个方面介绍水轮机调速器的基本知识。
一、水轮机调速器的结构水轮机调速器一般由调速机构、液压控制系统和电气控制系统三部分组成。
1. 调速机构调速机构是水轮机调速器的核心部分，它通过改变水轮机的导叶开度来调节水轮机的转速。
调速机构主要由调节器、传动装置和导叶机构组成。
调节器是水轮机调速器的关键部件，它通过接收输入信号，控制传动装置的运动，从而改变导叶的开度。
常见的调节器有液压调节器和电动调节器两种。
传动装置是将调节器的运动转化为导叶运动的装置，常见的传动装置有丝杠传动和液压传动两种。
导叶机构是通过传动装置将调节器的运动传递给导叶，改变导叶的开度。
导叶机构主要由导叶轴、导叶臂和导叶组成。
2. 液压控制系统液压控制系统是水轮机调速器的控制部分，它通过控制液压元件的工作状态，实现对调速机构的控制。
液压控制系统一般由液压泵站、液压缸和液压阀组成。
液压泵站负责提供液压能源，液压缸负责执行调速机构的运动，液压阀负责控制液压缸的工作状态。
3. 电气控制系统电气控制系统是水轮机调速器的辅助部分，它通过控制电气元件的工作状态，实现对液压控制系统的控制。
电气控制系统一般由控制柜、传感器和执行器组成。
控制柜负责接收输入信号和控制输出信号，传感器负责感知水轮机的运行状态，执行器负责执行控制柜的输出信号。
二、水轮机调速器的工作原理水轮机调速器的工作原理主要是通过调节水轮机的导叶开度来改变水轮机的转速。
当负载增加时，调速器接收到输入信号后，调节器会发出相应的指令，通过传动装置将运动转化为导叶的运动，导叶的开度逐渐增大。
导叶开度增大会减小水轮机叶片与水流的夹角，使水轮机的输出功率增加，从而使转速稳定在设定值附近。
当负载减小时，调速器接收到输入信号后，调节器会发出相应的指令，通过传动装置将运动转化为导叶的运动，导叶的开度逐渐减小。
第五章 水轮机调速设备
第五章 水轮机调速设备第一节 调速设备的目的与作用一、水轮机调节的任务通过调节流入水轮机流量的大小，是机组出力与外界负荷相适应，保证机组在额定转速下运行，从而保证机组发出的电流频率满足电力系统的要求。
水轮机调节的具体任务是：1、随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。
2、保持机组转速和频率变化在规定范围内。
3、启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节(负荷分配)。
二、调节途径水轮发电机组的运动方程式为g t M M dtd J -=ω （5—1） 式中：J ——机组转动部分的惯性矩，对一定机组为常数；ω——机组转动角速度，60n πω=dt d ω——机组转动角加速度； t M ——水轮机的主动力矩，由水流对水轮机叶片作用形成，推动机组转动，ωηrQH M t =；g M ——发电机的阻力矩，发电机定子对转子作用力矩与t M 方向相反。
机组型号确定后则J 为定值，当t M =g M 时dtd ω=0，则转速稳定，机组稳定工作。
若电力系统负荷变化时，则引起发电机g M 变化，g M ≠t M ，就会使dt d ω≠0，会引起两种结果：1、g M ＞t M ，增负荷，则dtd ω＜0，水轮机转速降低； 2、g M ＜t M ，减负荷，则dtd ω＞0，水轮机转速升高， 从1、2可知，只要g M ≠t M 必会引起水轮机转速变化，而水轮机转速变化将会引起电流频率的变化，若频率f 不变只需dt d ω=0即t M =g M 这就需要不断调整水轮机主力矩t M 来适应不断变化的发电机阻力矩g M 。
水轮机引入流量的改变是通过调节水轮机导叶开度来实现的。
水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度（或针阀行程），使机组转速恢复并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
(N 变化 —— a 0变化—— Q 变化 —— n=n e )调节实质：调节转速水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器。
第二节 水轮机调速设备组成、类型及选型一、调节设备的特性在水轮机调节系统适应负荷变化而保持转速不变的过程中，其工作状态有两种：一是转速不变的稳定状态，二是调节过程的调节状态。
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。
水轮机调速器培训教材
水轮机调速器培训教材XX市科音自控设备有限公司前言根椐近几年来，天津市科音自控设备有限公司举办调速器培训班的经验，及一些电站的实际调试经验，我们编写了新版的调速器培训教材，为使本教材达到深入浅出的效果，参考了一些理论书籍，使本教材真正达到理论联系实际。
教材涵盖了天津市科音自控设备有限公司的大部分产品，及当前市场上其它有代表性的产品，具有一定的实用价值。
2001年5月，天津市科音自控设备有限公司研制的步进式PCC可编程智能调速器已成功应用于龙羊峡水电站，对小水电的两台YWT-600型微机调速器进行了改造。
在此基础上研制了数字阀PCC可编程智能调速器，该项目是国家科技部创新基金项目（项目编号：04C26211201022）。
该产品已在多个水电站成功投运，并被《世界经理人周刊》《经济日报.名牌时报》等媒体评为2005年中国500最佳新产品之一。
教材以创新基金项目“数字阀PCC智能调速器”为重点，介绍了调速器的构成、工作原理、操作和调整方法，同时介绍了步进式PMC微控制器调速器的相关内容，调速器的静态和动态特性，微机调速器的工作状态，调速器的试验方法和现场参数选择方法，以及油压装置的工作原理等。
希望通过培训使学员能够掌握调速器的基本原理，能够正确使用调速器，对调速器进行必要的日常维护。
避免由于操作和维护不当而造成调速器故障。
在编写过程中得到了天津市科音自控设备有限公司研发部部长钱军辉，工程师：张伟朋、丛燕、黄炎彬的大力支持，在此表示衷心感谢。
不当和遗漏之处，恳请大家不吝指正。
编者2006年 10月于天津市科音自控设备有限公司目录目录 (I)第一章概述 (1)1.1水轮机调速器的任务： (1)1.2水轮机调速器的种类： (1)1.3调速器的型号说明 (1)1.4水轮机调节系统的特点 (1)1.5调速器一览表 (2)第二章水轮机调节系统的静态和动态特性 (3)2.1水轮机调节系统静态特性 (3)2.1.1永态转差系数 (3)2.1.2转速死区ix (4)2.1.3人工频率死区Ef(ef)和人工开度/功率死区Ey/p (4)2.2微机调速器动态特性 (5)第三章微机调速器的工作状态 (7)3.1停机等待(TJDD)状态 (7)3.2开机(KJ)过程 (7)3.3空载(KZ)状态 (8)3.4负载(FZ)状态 (8)3.5甩负荷(SFH)过程 (8)3.6调相(TX)状态 (8)3.7停机(TJ)过程 (9)第四章数字阀PCC智能调速器的特点及构成 (10)4.1主要特点 (10)4.2主要功能 (11)4.3调速器的构成 (11)第五章数字阀PCC智能调速器的电气工作原理 (14)5.1可编程计算机控制器(PCC) (14)5.1.1 中央处理器(CPU) (14)5.1.2 数字量输入模块(DI) (15)5.1.3 数字量输出模块(DO) (16)5.1.4 模拟量输入模块(AI) (16)5.1.5 模拟量输出模块(AO) (17)5.1.6 数字量混合模块和模拟量混合模块 (17)5.2YZFT系列数字阀PCC智能调速器（中小型）电气原理图 (17)5.3ZFST系列数字阀PCC智能调速器（大型）电气工作原理 (17)5.3.1 PCC的配置 (17)5.3.2 导叶接力器反馈回路 (20)5.3.3 桨叶接力器反馈回路 (20)5.3.4 测频电路 (20)5.3.5 桨叶电磁阀驱动回路 (20)5.3.6 导叶电磁阀驱动回路 (21)5.3.7 电源 (21)5.3.8 人机界面 (21)第六章数字阀PCC智能调速器的操作方法 (22)6.1触摸屏使用方法 (22)6.1.1 操作显示画面 (22)6.1.2 参数设置画面 (22)6.1.3 功能选择画面 (23)6.1.4 故障诊断画面 (23)6.1.5 试验画面 (23)6.1.6 帮助画面 (23)6.2.1 开机前的准备 (23)6.2.2手动开机 (24)6.2.3电手动开机 (24)6.2.4自动开机 (24)6.3并网 (24)6.3.1 跟踪网频 (24)6.3.2 停止跟踪网频 (24)6.3.3 并网运行 (25)6.4正常停机 (25)6.4.1手动停机 (25)6.4.2电手动停机 (25)6.4.3自动停机 (25)6.5紧急停机与复归 (25)6.6手、自动转换 (25)6.6.1自动切至手动 (25)6.6.2 手动切至自动 (25)第七章数字阀PCC智能调速器的静态调整 (26)7.1调速器二次接线后的检查工作 (26)7.2导叶接力器的位置调整 (26)7.3桨叶接力器的位置调整（仅双调有此项） (27)7.4转速表调整 (27)第八章 YWBT系列步进式PMC微控制器调速器 (28)8.1主要特点 (28)8.2步进式PMC调速器的构成及工作过程 (28)8.3调节器工作原理 (29)8.3.1微控制器的结构 (29)8.3.2A/D 转换器 (31)8.3.3电源监视器 (31)8.3.4 开关量输入通道 (32)8.3.5人机界面 (32)8.3.6 步进电机控制回路 (32)8.3.7 接力器反馈回路 (33)8.3.8测频电路 (33)8.3.9电源 (34)8.3.10操作回路及指示电路 (34)8.4调速系统工作过程 (34)8.5操作方法 (34)8.5.1 开机 (34)8.5.2 并网 (34)8.5.3 正常停机 (35)8.5.4 紧急停机 (35)8.5.5 复归 (35)8.5.6 手自动切换 (35)8.6调试步骤 (35)8.6.1 全开、全关位置调整 (35)8.6.2 转速表调整 (35)第九章 YWFT系列数字阀PMC微控制器调速器 (36)9.1主要特点 (36)9.2数字阀PMC调速器的构成及工作过程 (36)9.3调节器工作原理 (37)9.3.1 电气原理图 (37)9.3.2 脉宽调制（PWM）输出 (37)9.4人机界面的操作方法 (39)9.4.2 参数的修改方法 (39)第十章步进电机式调速器机械液压系统构成及工作原理 (42)10.1步进电机式电液转换器 (42)10.1.1中、小型步进电机式电液转换器 (42)10.1.2大型步进电机式电液转换器 (44)10.2主配压阀 (45)10.2.1 中小型主配压阀 (45)10.2.2大型主配压阀 (46)第十一章数字阀调速器机械液压系统构成及工作原理 (47)11.1二通插装阀 (47)11.1.1 二通插装阀的基本结构与原理 (47)11.1.2 主阀单元 (48)11.2电磁球阀（图11-7） (52)11.3位移变送器 (53)11.4数字阀调速器 (53)11.4.1小型数字阀调速器 (53)11.4.2大、中型数字阀调速器机械液压工作原理 (55)11.4.3双调节数字阀调速器 (57)11.4.4冲击式数字阀调速器 (59)11.5分段关闭阀 (61)11.6事故配压阀 (61)第十二章油压装置工作原理 (62)12.1油泵 (62)12.1.1齿轮泵 (62)12.1.2螺杆泵 (62)12.2组合阀 (62)12.2.2调整安全阀 (64)12.2.3调整卸荷阀 (64)12.2.4卸载阀检查 (64)12.2.5单向阀检查 (64)12.3空气逆止阀（图12-2） (65)12.4自动补气阀（图12-3） (66)12.5磁翻板液位计 (67)12.6油混水信号器 (67)12.7自动补气装置 (68)12.8空气过滤器 (69)第十三章调速器的试验 (70)13.1静态特性试验 (70)13.2动态试验 (70)13.2.1手动方式空载试验 (70)13.2.2自动方式空载试验 (70)13.2.3自动开机试验 (70)13.2.4手/自动切换试验 (70)13.2.5正常自动停机试验 (70)13.2.6紧急停机试验 (70)13.2.7甩负荷试验 (70)13.2.8带负荷连续72小时运行试验 (70)第十四章调速器现场参数选择方法 (71)14.1PID参数选取原则 (71)14.2PCC调速器现场参数选择方法 (71)14.3PMC调速器现场参数选择方法 (71)14.4调节参数BT T D T N与K P K I K D的关系 (71)第一章 概 述1.1水轮机调速器的任务：水轮机调速器的基本任务是不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内。
第五章 调速器选择和调节保证计算
尾水管内的最大压力下降： 在突然关闭导叶时，尾水管内产生压力下降，此水锤波 也会在尾水管出口处产生负反射，并有可能在尾水管进 口截面形成“回冲”。
叶片数Z=4时，K=8；Z=5时，K=8.5 ； Z=6时，K=9。
水轮机调节 及辅助设备
西华大学
能源与环境学院
第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
三、调速功的计算
3. 冲击式水轮机的调速功 （1）喷针接力器的调速功
（2）折向器接力器调速功
水轮机调节 及辅助设备
西华大学
能源与环境学院
水轮机调节 及辅助设备
西华大学
能源与环境学院
第五章 调速器选择和调节保证计算
第二节 调节保证计算的任务和标准
二、调节保证计算的标准
2. • 计算标准 水锤压力上升率ζmax
max
H max H 0 H0
机组甩去全负载时蜗壳末端允许的最大压力上升率ζmax按下表考虑：
水轮机调节 及辅助设备
水轮机调节 及辅助设备
西华大学
能源与环境学院
主 讲 人
余波副教授 林其玉讲师 熊朝坤讲师
水轮机调节 及辅助设备
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第五章 调速器选择和调节保证计算
第一节 调速器选择
一、中小型调速器选择的原则
（1）根据水轮机的出力和水头等有关参数，确定所需调速功来选择相应容量的调速器。 （2）当电站和机组容量较大，在小电网中担任调频任务；或有单机带孤立负载的运行方 式；对电能品质要求较高；或系统中有较大的冲击负载时；应选用调节品质好，自动化程 度高的电气液压调速器。 （3）当机组引水管道较长，水流惯性时间常数Tw较大（如 Tw＞2.5s），以选用电气液 压调速器为宜。 （4）当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，可选用机械液压调速器 或电液调速器。 （5）由于调速器bt、Td及Tn值在很大程度上决定了调节系统的动态品质，因而选择调速 器时，应按被控制系统的特性估算bt、Td及Tn值，并使所选调速器的bt、Td及Tn上限值 大于计算值。
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.)
水轮机调速器原理
什么是水轮机调速器？水轮机调速器的作用是什么？水轮机调速器的发展历程是怎样的？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。
调速器分类表小型调速器 中型调速器 大型调速器W≤1000Kg.m接力器调速功1000Kg.m＜W≤7500Kg.mW>7500Kg.m2、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。
水轮机调节应知应会
水轮机调速器期末复习资料第一章水轮机调节的基本概念水轮机调节系统由被控制系统（调节对象）和被控制系统（调节器）所组成，对水电站而言，调节器就是调速器。
由于水电站是一个水、机、电综合系统，一方面机组与压力引水道有水力上的联系，另一方面又与电力系统有电气上的联系。
因而调节对象包括机组（水轮机和发电机）、引水道和电网。
国家电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网（容量大于3000MW）允许的频率偏差为±0.2Hz，小电网（容量小于3000MW）允许的频率偏差为±0.5。
水轮机调节的任务就是解决如何能使机组转速（频率）保持在额定值附件的某个范围之内。
水轮机调节的实质就是：根据偏离额定值的转速（频率）偏差信号，调节水轮机的导水机构和轮叶机构，维持水轮发电机机组功率与负荷功率的平衡。
调节进入水轮机的流量，对于混流式水轮机，采用改变导叶开度的办法；对于转桨式水轮机，采用同时协联改变导叶开度和转轮叶片角度的办法；对冲击式水轮机，采用同时协联改变喷针行程和折向器开度的办法来实现。
水轮机调速器是水电站水轮发电机组重要的辅助设备之一，它除了控制机组的转速之外，还与电站二次回路或微机监控系统相配合，完成如下的工作：（1）进行机组的正常操作：机组的开停机、增减负荷以及发电、调相等各种工况的相互切换。
（2）保证机组的安全运行：在各种事故情况下，机组甩掉全部负荷后，调速系统应能保证机组迅速稳定在空载转速或根据指令信号，可靠地紧急停机。
（3）实现机组的经济运行：按要求自动分配机组间的负荷。
按调速器元件结构分类——可分为机械液压型和电气液压型两大类。
按调速器容量的大小分类——可分为大型调速器、中小型调速器和特小型调速器。
按调速器调节规律分类——可分为PI型和PID型调速器。
按调速器所用油压装置和接力器是否单独设置分类——可分为独立式和分离式调速器。
YT－6000；YDT－18000；WST－100型号的含义。
水轮机调速器培训教程.doc
三联水电水轮机数字调速器（培训教材）武汉三联水电控制设备有限公司2004年10月15日目录第一章水轮机调节的基本任务 (3)一、水轮机调节系统的结构 (4)二、水轮机调节系统的特点 (4)第二章水轮机调速系统的标准和特性 (7)一、水轮机调速系统的标准 (7)二、水轮机调速系统的特性 (8)三、水轮机调速器的动态特征 (9)四、水轮机调节系统的动态特性 (13)第三章水轮机调速器的控制算法 (15)一、PID控制算法 (15)二、桨叶控制器 (18)第四章水轮机微机调速器的硬件 (23)第五章水轮机微机调速器的形式 (27)一、调速器的发展 (27)二、调速器的分类 (28)三、冗余式可编程调速器 (29)第六章水轮机微机调速器的功能和运行 (34)一、参数可调范围 (35)二、功能要求 (36)三、软件 (49)第七章水轮机微机调速器的机械液压执行机构 (58)一、比例伺服阀＋数字阀＋机械开限/纯手动组成机械冗余结构 (58)二、步进式机械液压系统 (59)第八章水轮机微机调速器的故障处理 (63)一、空载频率摆动 (63)二、负载漂移 (63)三、接力器抖动 (64)四、切换故障 (65)五、甩负荷 (65)六、与水头有关的故障 (66)七、自检 (66)第一章水轮机调节的基本任务水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。
用户在用电过程中除要求供电安全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。
按我国电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。
对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量的5％～10％；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2％～3％。
电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。
因此，不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务。
水轮机调速器是水电站发电机组的重要辅助设备，他与电站那二次回路或计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。
水轮机调节原理及调速器选择演示教学
要使 C，一般不能改变H和效率η，而是通过 改变Q而达到改变主动力矩Mt的目的。
❖ 调节流量的途径： 反击式：通过改变导叶开度a0 ，ZZ：同时改变叶 片转角。
冲击式：通过改变喷嘴开度。
❖ 水轮机调节的定义： 随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶 开度(或针阀行程)，使机组转速恢复并保持为额定 转速的过程，称为水轮机调节。
五、调速器的类型与系列
(一) 类型 1、按调速器元件结构分： ❖ 机械液压(机调)：信号测量、信号综合、信号反馈
均由机械环节完成。现在很少使用。 ❖ 电气液压(电调)：用电气回路代替机调中的机械元
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。 ❖ 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。
❖ 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。
❖ 反馈机构：缓冲器和杠杆机构，当调节使=时，反 馈信号使调节停止。
❖ 油压设备的作用：供给调速器压力油，传递操作力。 由压力油罐、回油箱、油泵、输油管、附件等组成。
❖ 额定工作油压分为两种：有的电站采用低油压，为 2.5MPa；有的电站采用高油压，为4.0MPa。
四、水轮机调节系统的组成
❖ 调速器的作用： 以转速偏差为依据，迅速自动地调节导叶开度，已 达到改变出力恢复转速的目的。
❖ 水轮机自动调节系统: 调速柜+油压设备+接力器。其中中小型水轮机调速 器将这三部分组合成一个整体，称为组合式，运行 方便。
调速系统
油压装置
调速柜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。
(完整版)《水轮机及辅助设备》项目五水轮机调速器
（7）油压 装置的结构
和工作原理
图5-18 齿轮油泵组结构图
1-电机；2-电机支座；3-
图5-19 螺杆油泵结构图
联轴器；4-传动轴 1-泵壳；2-衬套；3-主动螺杆；
4-从动螺杆；5、6-推力轴承
套;5-高压齿轮泵；6-吸油滤
油器 ；7-下盖；8-上盖
（7）油压装置的结构和工作原理
囊式蓄 能器它具 有储存能 量、稳定 压力、吸 收冲击和 消除振动 等作用。
1．水轮机调节的任务
4）调速器的型号编制说明
图5-3 调速器型号编制方法
1．水轮机调节的任务
4）调速器的型号编制说明
①动力特征 ②调节器特征 ③对象类别
④产品类型 ⑤产品属性
• Y—带有接力器及压力罐的调速器；T—通 流式调速器；D—电动式调速器。
• W—微机电液调速器。
• C—冲击式水轮机调速器；Z—转桨式水轮 机调速器。
插装阀主要由阀芯4、阀套2和弹簧3等元件组成，如 图5-15（a）所示。
（a）结构图
（b）图形符号
图5-15 插装阀
1-阀盖；2-阀套； 3-弹簧；4-阀芯； 5-阀座；6-节流针
（c）插装阀组成的单向阀
2.GLYWT全数字式微机调速器
（5）溢流阀的结构和工作原理
溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护，也称安 全阀。按结构形式和基本动作方式可分为直动式和先导式两种。
操
电站值班人员的职责和要求，机组开机方式和操 器的结构和工作原理；
作
作程序以及操作票填写要求和执行流程； （2）学生分组查阅相关图纸资料；
（2）学生分组查阅相关图纸资料。
教 学
（3）学生编制对应的机组开 启和并列操作 教学步骤 （3）学生制作机组开机流程图，经教师或电厂运
水轮机调速器培训教程
三联水电水轮机数字调速器（培训教材）武汉三联水电控制设备有限公司2004年10月15日目录第一章水轮机调节的基本任务 (3)一、水轮机调节系统的结构 (4)二、水轮机调节系统的特点 (4)第二章水轮机调速系统的标准和特性 (7)一、水轮机调速系统的标准 (7)二、水轮机调速系统的特性 (8)三、水轮机调速器的动态特征 (9)四、水轮机调节系统的动态特性 (13)第三章水轮机调速器的控制算法 (15)一、PID控制算法 (15)二、桨叶控制器 (18)第四章水轮机微机调速器的硬件 (23)第五章水轮机微机调速器的形式 (27)一、调速器的发展 (27)二、调速器的分类 (28)三、冗余式可编程调速器 (29)第六章水轮机微机调速器的功能和运行 (34)一、参数可调范围 (35)二、功能要求 (36)三、软件 (49)第七章水轮机微机调速器的机械液压执行机构 (58)一、比例伺服阀＋数字阀＋机械开限/纯手动组成机械冗余结构 (58)二、步进式机械液压系统 (59)第八章水轮机微机调速器的故障处理 (63)一、空载频率摆动 (63)二、负载漂移 (63)三、接力器抖动 (64)四、切换故障 (65)五、甩负荷 (65)六、与水头有关的故障 (66)七、自检 (66)第一章水轮机调节的基本任务水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。
用户在用电过程中除要求供电安全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。
按我国电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。
对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量的5％～10％；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2％～3％。
电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。
因此，不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务。
水轮机调速器是水电站发电机组的重要辅助设备，他与电站那二次回路或计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。
水轮机调速器的工作原理
水轮机调速器的工作原理水轮机调速器是水力发电厂中非常重要的设备，它的主要作用是控制水轮机的转速，以确保水轮机在各种工况下都能稳定运行。
水轮机调速器的工作原理涉及到液压控制、机械传动和自动调节等多个方面，下面我们将详细介绍其工作原理。
首先，水轮机调速器通过调节导叶的开度来控制水流进入水轮机的量，从而控制水轮机的转速。
导叶的开度由液压控制系统来实现，液压控制系统通过控制液压阀来调节液压缸的工作状态，进而改变导叶的开度。
当需要提高水轮机的转速时，液压控制系统会使液压缸伸出，导叶打开，增加水流量；相反，当需要降低水轮机的转速时，液压控制系统会使液压缸缩回，导叶关闭，减少水流量。
这样，水轮机的转速就能够得到有效地调节。
其次，水轮机调速器还包括了机械传动系统，用于传递导叶的开度到水轮机转子上。
机械传动系统通常由齿轮、链条或传动带等组成，它们能够将液压控制系统调节的导叶开度准确地传递给水轮机转子，从而实现转速的调节。
这样，液压控制系统和机械传动系统共同协作，保证了水轮机调速器的准确性和可靠性。
此外，水轮机调速器还具有自动调节功能，能够根据水轮机的负荷变化自动调节水轮机的转速。
当负荷增加时，水轮机调速器会自动增加导叶的开度，增加水流量，以提高水轮机的转速；相反，当负荷减小时，水轮机调速器会自动减小导叶的开度，减少水流量，以降低水轮机的转速。
这种自动调节功能能够使水轮机在不同负荷下都能够稳定运行，保证了水力发电厂的正常供电。
总之，水轮机调速器的工作原理涉及液压控制、机械传动和自动调节等多个方面，通过这些方面的协作，水轮机调速器能够准确、可靠地控制水轮机的转速，保证水力发电厂的正常运行。
希望本文能够对水轮机调速器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
水轮机调节教材2011
水轮机调节培训教材第一章水轮机调节概述第二章微机调速器结构及原理第三章本站调速器讲解第四章微机调速器一般故障处理第五章现场设备讲解第一章 水轮机调节概述一、水轮调节的任务系统对发电机组产生两方面的影响：1) 系统负荷变化→系统电压发生变化→发电机励磁装置动作→发电机端电压恢复并保持在许可范围内。
2) 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→发电机调速器动作→发电机的转速恢复并保持在许可范围内。
水轮发电机组把水能转变成电能供用户使用，用电户除要求供电安全、可靠外，还要求电能的频率及电压在额定值附近某一范围内，若频率偏离额定值过大，就会直接影响用户的产品质量。
按照规定，电力系统的额定频率应保持在50HZ ，其偏差不应超过士0.2HZ ，有关标准对额定电压及其偏差值也有相应的规定。
电力系统的负荷是不断变化的，存在着变化周期为几秒至几十分的负荷波动，这种负荷波动的幅值可达系统容量的2% ~ 3%，而且是不可预见的。
此外，一天之内系统负荷有上午、晚上两个高峰和中午、深夜两个低谷，这种负荷变化基本上是可以预见的，但从低谷向高峰过渡的速度往往较快，如有的电力系统记录到每分钟负荷增加达到系统容量的1%。
电力系统负荷的不断变化必然导致系统频率的变化。
水轮发电机一般是三相同步发电机，其频率f 与转速n 之间有着严格的关系式：60np f （2－1） 式中：p 为发电机磁极对数；n 为发电机转速（r/min ）；f 为频率（HZ ）。
发电机的磁极对数p 是由发电机的结构确定的，对于运行中的机组一般是固定不变的，所以发电机的输出频率实际上是随着水轮发电机组转速的变化而变化。
而水轮机的转速是由导叶开度控制的，因此，水轮机调节的基本任务就是当电力系统负荷发生变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应地改变水轮机导叶开度，使水轮机转速保持在规定的范围之内，从而使发电机组的输出功率和频率满足用户要求。
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水轮机调速器大致可分为： 1、机械调速器 2、机械液压调速器 3、电气液压调速器 4、微机调速器
二、调速器的基本工作原理
三、调速器的静、动特性曲线
调节系统的静特性：
调节前和调节后稳定状态下各参数之间的对应 关系；
调节系统的动特性：
从调节开始到调节终了各相关参数随调节时间 变化的过渡状态的对应关系；
第五章 水轮机调速器
第一节 水轮机调节的基本概念 第二节 调速器的类型及工作原理 第三节 调速器的主要设备及选择
第一节 水轮机调节的基本概念
水轮机调节使水轮机的工作（转速）处在一 个动态平衡过程中
dw Mt M g J dt
水轮机调节的主要任务:
迅速改变机组出力使之适应于外界负荷的变 化，以保证机组的转速即供电频率恢复或保持 在允许范围以内
（一）调节系统的静特性关系线 调差率
（残留不均匀度0~8% ）
（二）调节系统的动特性关系线
第三节 调速器的主要设备及选择
一、调速器的主要设备 调速器的主要设备包括： 调速柜（控制、电器、微机）、油压 设备和接力器三个部分 1、组合式（适用于大部分小型水电站） 2、分体式（适用于大、中和部分小一型水电 速器的系列
（二）调速器选择的一般原则 调速器选择的一般原则有以下几点： （1）根据水轮机的出力和水头等有关参数， 对中小型机组，确定出所需的调速功；对大 型机组，确定出接力器直径和容量、主配压 阀直径及压力油箱（罐）的总容积，从而选 出相应的调速器。 （2） 对于大型水电站及中小型水电站中容量 相对较大、在小电网中担任调频任务、单机 带孤立负荷的运行方式、对电能品质要求较 高或在系统中有较大冲击负荷的电站，应选 择调节品质好、自动化程度高的调速器。
（三）中小型调速器的调速功估算 1、 中小型水轮机的调速功经验公式：
A (20～50)Q H max D1
2、冲击式水轮机调速功经验公式：
3 A Z 0 d0 (d0 H max 6000)
式中
d 0 －额定流量时的射流直径，m。
Z 0 －喷嘴数目；
调速器应满足如下基本要求：
1、操作功率足够大； 2、调节时间和调节规律可根据需要改变； 3、操作灵活性高； 4、具有双重调节功能
现代调速器可以实现的功能：
1、开机、 2、关机、 3、负荷调整、 4、事故关机 5、快速自动同期、 6、网络通信、 7、遥控、 8、负荷分配 9、参与水电站经济运行等
第二节 调速器的类型及工作原理
（3）当机组引水管道较长，有可能在压力 管道内产生较大水击压力的情况下，宜选 择调节规律较好的调速器，以减少水击压 力。 （4）对于容量较小、在系统中地位不重要、 经常承担基荷的机组，宜选用调节方式简 单、性能稳定、价格便宜的调速器以节省 投资。 （5）选择调速器应考虑和相关设备匹配和 协调，避免高端产品和低端产品结合，通 讯不畅，利用率不高造成不必要的浪费。