2011年水电站调速器系统基本知识讲解
调速器系统操作讲义
叶； 卸载阀：单线圈控制，失电卸载，得电加载。
静电滤油泵每天切至手动方式运行两小时。
水布垭电厂
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三 调速器系统机械部分操作
调速器系统的机械操作可以实现开、停机；自动锁 • 单击此处编辑母版文本样式 定投退及系统管路泄压等操作。机械部分操作主 • 第二级 要集中在回油箱上的相应机械阀门。常用的有手 动紧急停机阀、开/停机阀、自动锁锭电磁阀、系 • 第三级 统泄压X108阀。 • 第四级 操作手动紧急停机阀时，可将操作手柄球拨动至停机位。如图示1 操作开/停机阀时，可用螺丝刀捅阀芯至开机位和停机位。如图示2 • 第五级 操作自动锁锭电磁阀时，可用螺丝刀捅阀芯至锁锭投入位和拔出位。
统的控制核心部分，有功率调节、开度调节和频率调节三 种调节方式，它直接控制调速器压力油管上的电磁阀组实 现导叶的开关、自动锁锭的投退。
水布垭电厂
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• 调速器油压装置主要负责维持调速系统压力正常、油罐油 单击此处编辑母版文本样式 2. 气比合理，它通过油压装置控制柜（GP2）控制调速器压油 • 泵的启停、自动补气阀的开关。 第二级
如图示2 系统泄压X108阀操作，根据阀体位置指示，实现系统管路泄压。
水布垭电厂
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四 调速器系统检修或事故操作
• 单击此处编辑母版文本样式 调速器系统检修主要的操作为：调速器系统撤压、调速 器系统建压及调速器系统压油气罐操作。
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
调速器系统
调速器系统一调速器概述：在电力系统中，大电网的频率应保证为50HZ，允许偏差不得超过±0.2HZ。
调速器系统就是根据负荷的变化，不断地改变水轮发电机组输出的功率，并维持机组的转速在规定的范围内。
调速器系统在单机运行时，改变机组的转速，在并网运行时，改变有功输出。
水轮机调速器经历了从机械液压型调速器到电气液压型调速器，再到现在的微机调速器的发展过程，现代微机调速器还具有成组控制，分配负荷，以最佳过程开停机，实时显示运行和故障信息等。
由于水轮机调节需要较大的操作外力推动导水机构，故仍保留了一级或两级液压放大机构。
微机调速器各参数的处理和协联关系由微机完成，通过电液转换器和液压放大机构将电气输出的控制信号转换成一定压力的流量信号去调整导水机构。
双调节微机调速器系统框架结构如下：双调速器=水轮机电子调节器+导叶电液随动系统+协联发生器+轮叶电液随动系统我站采用的就是微机调速器。
本章介绍我站调速器的电液随动系统。
第一章全数字式高油压机械系统一、全数字式机械液压系统SLT-系列高油压数字式调速器是一种全新概念的以数字逻辑阀作为电液转换器元件的调速器。
它主要部件全部采用标准化液压元件，具有集成化程度高，油路通径大，抗油污能力强，静态无油耗的等特点，加上油压装置采用高压齿轮泵及蓄能器，使得设计结构简单、紧凑，外形美观，密封性能好，无渗漏现象，安全可靠，响应速度快，油耗低，寿命长等特点，是目前水电站调速器液化操作系统的新型装置。
二、主要技术参数（SLT-30000）接力器工作容量：30000N.m蓄能器容量压力：2*60L/20Mpa额定油压：16Mpa接力器缸径：140mm接力器行程：220mm油泵输油量：6.5L/min电机型号：Y112m-4三、工作原理本设备由两部分组成，即控制部分数字阀和油压装置。
由此组成一个封闭循环液压系统，本产品工作油压为16Mpa，油经高压油泵吸油管吸入后到单向阀腔，数字阀及蓄能器供油，高压油泵的启动和停止，由三级压力继电器控制。
水电站调速器系统
*水电站调速器系统简介1．概述*水电站有单机容量为550MW的机组6台，总装机容量为3300MW，是我国20世纪投产的最大的电厂。
二滩电厂的调速系统是由瑞士HYDRO VEVEY公司提供，集油槽和接力器由加拿大GE公司提供。
二滩电厂电调柜位于发电机层，机调柜和压油装置位于水轮机层。
水轮机最低运行水头135米，最高水头185米。
压油装置额定压力6Mpa。
机组测频为磁盘测速。
2．微机调速器的硬件结构微机调速器的硬件系统包括可编程控制单元、辅助控制电源、电气柜操作控制面板和数据采集、隔离、变换的其它外围设备等。
3．调速系统组成及功能调速系统由机调柜、电调柜、压油装置和接力器等组成。
3.1电调柜电调柜由2个调速器头、开出继电器、光隔、模拟量切换继电器等组成。
3.1.1调速器头：调速器头的基本作用是指挥系统，两个速器头相互独立又互为备用，当一个调速器头故障时，另一调速器头能无扰动的投入正常运行。
3.1.2开出继电器：开出继电器的主要作用就是将控制盘内的设备与盘外的设备分隔开来，保护调速器头I/O板及CPU部分。
3.1.3模拟量输入、输出光隔：其主要作用一是能滤掉信号中的干扰脉冲信号，另外也能保护调速器头的AI板和CPU部分。
3.1.4模拟量切换继电器：模拟量切换继电器的主要作用就是当两个调速器头发生切换的时候，控制盘面板的仪表显示和远方信号也能相应的发生切换，以保证远方能监控机组的现状。
3.2机调柜机调柜由开停机电磁阀、开停机中间继电器、电磁伺服阀、电磁配压阀等组成。
3.2.1开停机电磁阀：主要用于机组的正常开机和停机。
3.2.2开停机中间继电：开出继电器的主要作用就是将控制盘内的设备与盘外的设备分隔开来。
3.2.3电磁伺服阀：是调节系统电气和机械连接的桥梁，它将电气的调节信号转换成机械信号，控制机组的转速和出力。
3.2.4电磁配压阀：它依靠压油装置的高压油放大电磁伺服阀传递过来的机械信号，操作接力器，调节机组的转速和出力。
水电站调速器概述及故障处理
电站调速器概述及故障处理2.2.1主要参数（1）导水叶接力器全开、全关时间全关时间3~20s全开时间3~20s（2）空载和负载时调整时间参数比例系数K ：0.5~20积分系数K ：0.05~10微分系数K ：0~5永态转差系数bp：0~10%2.2.2 技术性能调速器技术性能符合国家“水轮机调速器及油压装置技术条件”GB/T9652.1-1997 的要求，主要性能指标如下：转速死区i＜0.04%桨叶随动系统不准确度i＜1.0%导叶静态特性曲线非线性度＜3%甩10%~15%负荷时，导叶接力器不动时间tq＜0.2s机组自动空载频率摆动值Δf＜±0.15%（相当于≤±0.15Hz）备用电源切换、手自动切换时导水叶开度变化＜±1%机组带稳定负荷运行时，导叶波动＜±1%调速器抗油污能力：滤油精度＜100μm机组频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：5～100Hz电网频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：45～55Hz2.3 调速器的主要特点（1）调速器采用了块式直连型机械液压系统，主配为加工件，机械液压部分用全液压集成块结构，技术先进，可靠性高。
（2）由交流伺服电机和滚珠螺旋副组成的电-机转换环节，具有不用油、断电自保持、免维护、可靠性极高等特点。
（3）采用了可编程控制器作为硬件主体，使整机平均无故障运行时间提高到MTBT≥15000h。
（4）调速器具有多种运行模式，如频率调节、开度调节、水位控制和功率调节等，能适应不同运行工况的要求。
（5）同时设有机械开度限制和电气开度限制，操作灵活，运行可靠。
（6）频率（转速）的测量由PLC 实现，外围电路简单，提高了整机的抗干扰能力及可靠性。
（7）频率调节模式采用PID 调节规律，开度和功率调节模式采用PI 调节规律。
（8）具有与上位机的通信接口(RS-232C)，便于实现电站计算机控制。
2011年水电站调速器系统基本知识讲解
P T
控 制 阀
A B
分 段 关 闭 阀
两段关闭阀装置
100电气分断关闭装置
电磁换向阀
连接接力器开机腔
阀芯
调节螺杆
连接调速器开机腔
两段关闭阀装置
节流块
弹簧
体
关机液流方向
调节螺栓
关机液流方向
活塞
B孔
A孔
上盖
机械过速装置： 机械过速装置：两位两通机械换向阀
• 符号： 符号：
• 装置补气的操作程序 • 装置排气的操作程序
油压装置系统－补气阀1
• UNIC球阀型自动补气装置/自动补气阀组 UNIC球阀型自动补气装置/ 球阀型自动补气装置
作用： 作用：对油压装置或其他储能器进行自动补气，以维持 其内部的气液比。
油压装置系统－补气阀2
• B303系列自动补气阀
• 一次调频
交 流伺服电机
齿轮副
滚珠 丝杆副
自复 中机构
复中 弹簧
输出 轴
衬套 压力油 P 控制油A 回油T 阀芯 连 与主活塞 开 关 机械反馈 机构 控 制阀
交流伺服电机/控制阀
B.电－液转换器
• 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 于控制带辅助接力器 （液压控制型）的主 配压阀。
水轮机数字式（微机）电液调速器 ◆ 典型结构
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器框图
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
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
调速器部分讲课
第一章调速系统第一节概述一、水轮机调节的概念为了使水轮发电机组的供电频率稳定在一定的范围内，需要根据负荷变化而调节水轮机出力，这就是水轮机调节。
自动调节系统根据调节原理，分为闭环调节系统和开环调节系统。
闭环调节系统是具有反馈的调节系统。
即将系统的输出量反送回调节装置的输入端称为反馈。
闭环调节系统是根据反馈量和输入量(给定值)的综合结果进行调节控制，也就是系统的输出量对系统的调节作用有直接影响的。
开环调节系统的输出信号没有反馈至输入端，即系统的输出量的变化对调节作用没有直接影响。
在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
二、调速器的基本作用调速器的基本作用是调节机组转速。
随着生产的发展，现在调速器可起调整负荷、成组控制、分配负荷等作用，在引入其他信号作调节依据时还可起其它调节作用。
调速器也可用作进行自动控制与操作。
水电机组启动快，能适应负荷的变化，故电力系统中常把水电机组作为峰荷和热备用机组，此时自动调速器可以保证机组快速启动，快速带负荷。
发生事故时调速器可用来紧急停机以防止事故扩大。
水力发电的过程水能通过水轮机的导水机构，到水轮机的转轮，然后转换为机械能；机械能通过主轴传给发电机，发电机通过电磁转换变为电能传输给用户。
水轮机调速器，顾名思义，就是调节水轮机转速的机器。
对于发电机来说，也就是调节电气频率。
发电机所生产的电能，是通过输电线路直接供给各类用户的。
发电机组、电网本身不能贮存电能，供给用户的电能只能随发随用。
因此，发电、供电、用电三者关系密切，存在着直接的相互影响。
在电力系统中，系统的频率与机组出力和电网负荷之间的平衡程度有关，也决定了发电机的转速，和发电机输出电流的交变频率，而系统的总负荷是随电网用户的需要增减的。
在电网负荷变化的瞬间，系统内所有机组原有的输出功率与电网负荷的平衡关系即被破坏。
此时，如果所有发电机原动机的输入能量不及时地相应变化，势必引起机组转速升高或降低，造成输出电流交变频率及整个系统频率的变化。
调速器部分知识介绍
新型调速器的标准和特性
调速系统的可靠性
• 自动工况可利用率：
>99.99%
• 自动＋手动可利用率：
• 首次无故障间隔时间
100%
不小于35000小时
• 大修间隔时间：
• •
水电站关键设备介绍
• 水机保护和线路保护：水机保护主要监视水轮机组运行中
各辅助系统的状况以及各辅助设备的工作状态，当某环节 出现故障时根据实际情况来进行相应的动作；线路保护监 视电网的状况以及监测电网的各种参数，判断是否正常工 作状态，发生状况时及时把水轮机发电机的输出端和电网 断开。 调速器：调节水流量以调节空载机组的转速和负载时机组 的负荷。辅助设备包括油压装置和自动补气装置（常规油 压）。 监控系统：整体统筹各个设备的运行，监视各设备的运行 情况和参数，根据各种需要对各个设备发送控制关命令。
水电站关键设备介绍
• 主机：包括水轮机、发电机。水能作用在水轮机的导叶和
•
桨叶上，带动转轮转动，从而带动发电机旋转产生电能。 主机辅助系统：有一些必要的系统是水轮机组运行所必需 的，以保证它安全可靠地运行，包括水、油、气系统。水 系统一般指冷却水系统，它保证水轮机组的各个推力瓦以 及水导瓦的温度不超过规定的安全运行范围；油系统来保 证轴瓦之间的润滑；气系统一般用于刹车装置，使机组尽 可能在额定转速下运转，避免在关机过程中长时间的低速 运转。 直流屏和UPS：电站的后备电源。 励磁装置：调节励磁电流改变磁场，调整机端电压、配合 调速器改变发电机的输出功率。 其根本意义在于调节发 电机无功。
• •
调速器讲课
调速器培训讲义调速系统的一个主要任务就是要把系统频率对于其额定值的偏移限制在一个相当小的范围内（如±2%）。
即根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的功率输出，并维持机组转速在规定的范围内。
这就是水轮机调节的基本任务。
水电厂的生产过程如图所示。
水轮发电机一般是三相交流同步电机，频率f 与转速n 之间的关系为60Pnf =1.式中P 为发电机磁极对数，n 为转速，f 为频率。
水轮发电机组的转速由作用在机组转轴上的转矩决定，其运动方程式可写为：g t M M dtd J-=ω2.式中J 为水轮机转动部分的转动惯量，ω为机组旋转角速度，M t 为水轮机转矩，M g 为发电机负荷阻力转矩。
上式表明，只有在水轮机转矩与负荷阻转矩相等的时候，机组的转速才能稳定。
否则，机组角速度将发生变化，由此引起频率波动。
水轮机调节的基本任务是：当电力系统负荷发生变化、机组转速出现偏差时，通过调速器相应的改变流入水轮机流量，以使水轮机转矩与发电机负荷转矩达到新的平衡，以维持频率在规定的范围之内。
水轮机调速器除了完成调节机组频率这一任务外，还负有多种控制功能，如机组启动、停机、工况转换、增减负荷等。
天生桥一级电厂调速器系统现采用南瑞SAFR－2000水轮机调速器及三联PSW（S）T－150比例、数字冗余式微机调速器；该系统包括调速器电气柜、机械柜、测速装置及主令控制器组成。
其中南瑞SAFR－2000水轮机调速器是采用单扳机控制原理，三联PSW（S）T－150比例、数字冗余式微机调速器是PLC程控器编程。
SAFR－2000调速器系统电气柜的基本配置：32位CPU主机模件2块信号测量采集模件2块控制输出通道模件2块开关量输入/输出模件2块双机切换及通讯模件1块交直流双重供电模件2块组合开关电源模件2块控制及信号继电器部件16个液晶显示工控机（人机界面）1套PSW（S）T－150调速器系统电气柜的基本配置：CPU主机模件2块开关量输出模件2块模拟量输出模件2块模拟量输入模件2块开关量输入模件4块测频模件4块开关电源2块功放板1块控制及信号继电器部件16个触摸屏1个1.1 SAFR2000微机调速器硬件系统系统硬件主要包括A、B两套控制插箱；工业控制机显示部分；操作输出继电器部分等。
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。
水电站调速器讲义
正常运行时， 压力油经过紧急停机电磁阀 进入辅助接力器上腔和控制油路。在事故 情况下,紧急停机电磁阀动作,使辅助接力器 上腔接通排油,同时切断了控制油路的压力 油源，使主配活塞快速上移，实现紧急停 机。
6、滤油器 双联滤油器系指滤油器有两只滤器，其中
一只工作另一只备用，并且两只滤器切换 时不断流，以保证用油系统供油的连续， 进行在线（机组运行中）切换。其设计原 则是，具有足够大的通油能力，压力损失 小；过滤精度满足设计要求；滤芯具有足 够的强度和纳污容量；滤芯能在规定温度 下长期工作以及滤芯的更换、清洗及维护 方便。
30 进罐总截止阀
46 附油箱
13 桨叶接力器
29 主供油阀
45
12 桨叶位移传感器 11 桨叶手动操作阀
28 辅助供油阀 27 滤油器
44 附油箱电机泵组 43 附油箱进油阀
10 桨叶电液比例阀 26 自动补气装置
42 附油箱排气截止阀
9 桨叶主配压阀
25 浮子油位计
41
8 桨叶滤油器
24 压力油罐
2、自动控制通道采用德国BOSCH电液 比例阀作为电液转换组件动控制通道采用手动操作阀作为电液 转换组件执行组件，当自动信道故障或调 试时，则用截止阀切换到手动控制方式。
4、采用具有液压内反馈的自复中主配压阀， 主配压阀的控制信号为控制油流量，由比 例阀直接控制主配。当电源消失或电气故 障时，可保持机组故障前工况。
2、主配压阀
主配压阀与传统的结构不同，其引导阀芯 被可靠地固定于中位，不能上下运动。参 见图3。
主配压阀与传统的结构不同，其引导阀芯 被可靠地固定于中位，不能上下运动。正 常运行时，主配压阀的引导阀接通压力油。 当通往辅助接力器上腔的控制油路被切断 时，主配活塞必然与引导阀芯一样处于中 位，以使其辅助接力器上腔的油压力与该 活塞进油腔的差压力相平衡。当通往辅助 接力器上腔的控制油路与排油接通时，主 配活塞受其进油腔差压力的作用而向上偏 离中位，使得辅助接力器上腔通过引导阀 接通压力油。当进入辅助接力器上腔的压 力油流量与排油流量相等时，主配活塞将 稳定在中位上方的某一位置。显然，辅助 接力器上腔的排油量越大，使主配活塞稳 定所需的压力油流量就越大，
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。
调速器讲解
调速器讲解今天，很荣幸由我来给大家讲课，此次讲课的内容是：调速器。
首先，我们讲讲它的作用。
水轮机调速器的作用是通过控制导水叶接力器（桨叶接力器）接力器的操作油量来控制导水叶(桨叶）的开度大小进而控制水轮机过水流量的大小来调整水轮机的转速，也就是调整水轮机的转速的作用。
水轮机调速器可按调节对象分为单调节调速器和双调节调速器，即俗称的单调调速器和双调调速器，也可按调节元件分为机械调速器（即ST和T型）、电气调速器（DST型和DT型）、微机调速器（即WST型和WT 型）等。
接着，我们来看看它的动作原理：机组正常运行时测频装置采集机组频率，是通过机组残压PT、网频PT和齿盘来采集--将采集频率与给定频率（一般是正负502HZ）偏差反馈至调速器，调速器根据频率偏差通过PID计算结果向步进电机（或比列伺服阀）输出一个控制电压来驱动电机旋转从而联动引导阀动作---引导阀动作向主配压阀控制腔配油--主配压阀动作向导叶接力器配油----接力器动作带动导叶动作。
然后，说说平时经常用得到的运行操作。
调速器运行操作6.1调速器系统运行规定6.1.1调速器正常运行方式为A、B机“远方自动”运行方式；6.1.2正常情况下，当调速器在“自动”运行方式不能稳定运行，应手动切为“电手动”运行方式，并设人定点监视；6.1.3调速系统检修后，对接力器进行充油时必须全行程开关导叶2至3次，进行排气，并检查有无渗漏油情况；6.1.4调速系统检修进行排压（或充压）和操作导叶时，必须检查导水机构转动部分无人作业及无异物，相应工作票全部收回；6.1.5调速器油泵正常均切“自动”运行，其运行与备用由PLC自动轮换；6.1.6检修在拆卸组合阀之前，运行人员必须将组合阀通向压力油罐油路上的阀门关闭，避免压力油从控制孔喷出；6.1.7手动操作压油泵时，应注意监视压油槽油压，操作人员严禁离开现场；6.1.8正常情况下，压油罐自动补气装置应在“自动”运行方式，当自动补气装置故障时，应进行手动补气调节油面；6.1.9调速器油泵、漏油泵检修后，必须手动盘车良好，检查旋转方向正确；6.1.10自动补气装置故障或其他原因不投运，可以采取手动补气方式；6.1.11调速器的电气柜上的“远方/现地”方式切换把手，正常在远方位；6.1.12只有现地运行方式，调速器电气柜的“增加/减少”才起作用。
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。
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A.电－机转换器 交流伺服电机自复中装置
交流伺服电机自复中 装置是电－机转换器， 它是一种新型的把交 流伺服电机的旋转运 动转换成机械直线位 移的转换器，用于控 制带引导阀（位移控 制型）的主配压
阀。
联轴套 滚珠丝杠 滚珠螺母 复中弹簧
伺服电机 手动手柄
输出轴
交流伺服电机自复中机构
电－液转换器 交流伺服电机/控制阀
手柄 齿轮副
滚珠 丝杆副 复中 弹簧
输出 轴 衬套 压力油 P 控制油A
回油T 阀芯 连 与主活塞 开关
交 流伺服电机 自复 中机构 控 制阀 机械反馈 机构
交流伺服电机/控制阀
B.电－液转换器 比例伺服阀
• 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 于控制带辅助接力器 （液压控制型）的主 配压阀。
比例伺服阀的表示符号
BA
S V
TP
比例伺服阀控制主配压阀原理框图
先导控制阀－－脉冲阀
• 座阀式电磁换向阀也称为电磁换向球阀
是一种二位三通型方向控制阀，它在液压系统中大多作 为先导控制阀使用，换向速度也比一般电磁换向滑阀快。
3.2主配压阀
• 主配压阀是调速器机械液压系统的功率级液压放大器，它将电 /机转换装置机械位移或液压控制信号放大成相应方向的、与 其成比例的、满足接力器流量要求的液压信号，控制接力器的 开启或关闭。
• 主配压阀的主要结构有两种：带引导阀的机械位移控制型和带 辅助接力器的机械液压控制型。对于带辅助接力器液压输入的 主配压阀，必需设置主配压阀活塞至电/机转换装置的电气或 机械反馈。
• 在主配压阀上整定接力器的最短关闭和开启时间的原理有两种： 基于限制主配压阀活塞最大行程的方式和基于在主配压阀关闭 和开启排油腔进行节流的方式。大型调速器一般采用限制主配 压阀最大行程的原理来整定接力器的最短关闭和开启时间。对 于要求有两段关机特性的，在主配压阀上整定的是快速区间的 关机速率，慢速区间的关机速率设置，在分段关闭装置上实现。
油压装置系统－补气阀2
• B303系列自动补气阀
• 一次调频
各机组并网运行时,受外界负荷变动 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.
互助共学， 携手进步！
3.5微机调速器
• 水轮机调节系统
微机调速器PID结构图
步进电机伺服缸系统原理框图
PLC水轮机微机调速器的总体框图
微机调节器、电/机转换装置、机械液压系统
水轮机数字式（微机）电液调速器 ◆ 典型结构
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器框图
步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图
双急停电 磁换向阀
引 导 阀
双 滤 油 器
主 配 压关 阀
导叶开机 时间调整
导叶关机 时间调整
事故配压阀
桨叶接力器
开
关
分段关闭阀
分段关闭 行程阀
主
导叶接力器
关
压
力
油
关
开
IS
IS
调速器机械液压系统框图
机
导
微
机组频率
机 调
节
器
电 / 机 转 换 装 置
械 开 限 / 手 动 装
紧 急 停 机 电 磁 阀
现地自动和现地手动
3、水轮机调速器系统的结构组成
主轴
调速器机械液压系统
受油器
机械过速保护装置 停机
至回油箱
事故配压阀
分段关闭阀先导阀 分段关闭阀
关 自复中装置
(301ET)
开
液压反馈机构
T
A P
(301EV) 停机阀
关机时间调整 开机时间调整
关腔 B
主配位置 S/V S/V 电气反馈
导叶主配压阀 (201DV)
油压装置系统－组合阀
出油 止回阀
安全/卸荷阀
AB PT
C
B A
进油
回油
油压装置系统－补气阀
• 装置补气的作用
利用气体的弹性储能，维持其内部的气液 比。气液比为2：1
• 装置补气的操作程序
• 装置排气的操作程序
油压装置系统－补气阀1
• UNIC球阀型自动补气装置/自动补气阀组
作用：对油压装置或其他储能器进行自动补气，以维持 其内部的气液比。
调速器系统讲义
专题要求
–水轮机调速器系统的任务与分类 –水轮机调速器系统的功能 –水轮机调速器系统的结构组成 –掌握调速器的运行方式的结构原
理 –熟悉调速器油压装置故障处理 –掌握调速系统运行过程中的注意
事项
1、水轮机调速器系统的任务与分类
• 调速器系统的任务
A、维持机组在额定转速范围，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。
主配压阀 事故配压阀
接力器
事故配压阀又称过速限制器，设置事故配压阀的目的 （作用）：是限制机组过速，防止水轮发电机组在飞逸 转速下运行。
事故配压阀
接力器关闭腔
接力器开启腔
B A
P
T
主配压阀关闭腔
主配压阀开启腔
限位螺钉
3.4接力器两端关闭系统图
关闭 接力器
主配压阀 事故配压阀
P控
A
分 段
T制
B
关 闭
开腔 A
P
调速器电控柜 滤油器
滤油器
关
自复中装置
(302ET) 开
T
液压反馈机构
A P
轮叶主配压阀 (202DV)
P
关机时间调整 开机时间调整
B
关腔
A
开腔
主压力油
接力器
关闭 导叶开度传感器
接力器
关闭
自复中电转 D
桨叶
引 导 阀
双 滤 油 器
桨叶开机 时间调整
主 配 关压 阀
桨叶关机 时间调整
导叶
自复中电转 D
• 调速器系统的分类
系统组成 调节的对象
调速器电气部分
调速器机械液压部分 单调节调速器 双调节调速器
冲击式专用调节器
2、水轮机调速器系统的功能
• 调速器应具有转速调节、功率调节、 导叶开度调节方式，能实现机组启动、 停机、紧急停机、快速并网。
• 调速系统具有比例、积分 、微分PID 调节规律。
• 调速系统设有导叶开度限制功能 • 调速系统有三种控制模式：远方自动、
阀
阀
两段关闭阀装置
100电气分断关闭装置
连接接力器开机腔
电磁换向阀
阀芯
调节螺杆 连接调速器开机腔
两段关闭阀装置
节流块 弹簧 体
关机液流方向 调节螺栓
关机液流方向
活塞
B孔 A孔 上盖
机械过速装置：两位两通机械换向阀
• 符号：
挡块操纵，弹簧复位。
滚轮
环）
手 动 紧 急 停 机 阀
主 配 压 阀
事 故 配 压 阀
叶 分 段 关 闭 装 置
接 力 器
置
油压装置
3.1电/机转换装置
• 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
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
交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器方块图
水轮机数字式（微机）电液调速器 • 微机调速器自动调节部分框图
机械液压系统－油压装置系统图
压力表
油压装置系统－螺杆泵
美国GE公司FC主配压阀
开机时间调整螺母 恒压腔 比例伺服阀 紧急停机阀组 集成块 控制腔 分段关闭腔
来自于分段 关闭信号装 置的控制油
分段活塞
第一段关闭时间 调整螺母
直线位移 传感器
第二段关闭时间 调整螺母
关闭挡板
回油腔1
开机腔
压力油腔
关机腔
回油腔2
A.带引导阀的机械位移控制型主配压阀
开机时间调整螺母 关机时间调整螺母
主活塞 主衬套 阀体
双精滤油器 紧急停机电磁阀
引导阀 引导阀衬套
压力油
回油
开关
B.带辅助接力器的液压控制型主配压阀
直线位移传感器 开机时间调整螺母 关机时间调整螺母 比例伺服阀
主活塞 主衬套 阀体
双精滤油器 紧急停机电磁阀
压力油
回油
开关
3.3事故配压阀系统框图
过速检测
PT
控 制 阀 A
事故停机电磁阀