调速器培训资料课件

调速器培训资料主要介绍武汉三联、四创主要介绍武汉三联、四创水电站调速器水电站调速器培训内容 调速器概况 调速器的控制原理调试步骤常见故障分析和处理调速器概况 1 调速器在水电站的作用和地位 2 水轮机调速器的类型 3 调速器的标准和特性 调速器在水电站的作用和地位 电能是一种特殊的商品，电能是一种能量形式的转换，电能是一种特殊的商品，电能是一种能量形式的转换，它要求生产与消费同时完成，从这个特点出发，在运行时它要求生产与消费同时完成，从这个特点出发，在运行时就要求经常保护电源和负荷之间的平衡。另外保证电能的就要求经常保护电源和负荷之间的平衡。另外保证电能的良好质量也是电能生产过程中的重要任务。通常衡量电能良好质量也是电能生产过程中的重要任务。通常衡量电能质量的主要指标是电压和频率，其次是波形。频率的偏差质量的主要指标是电压和频率，其次是波形。频率的偏差将严重影响电力用户的正常工作。对电动机来说，频率降将严重影响电力用户的正常工作。对电动机来说，频率降低将使电动机的转速下降，从而使生产率降低，并影响电低将使电动机的转速下降，从而使生产率降低，并影响电动机的寿命；反之，频率增高将使电动机的转速上升，增动机的寿命；反之，频率增高将使电动机的转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。特别是某些对转速要求较严加功率消耗，使经济性降低。特别是某些对转速要求较严格的工业部门（如纺织、造纸等），频率的偏差将大大影格的工业部门（如纺织、造纸等），频率的偏差将大大影响产品质量，甚至产生废品。另外频率偏差将对发电厂本响产品质量，甚至产生废品。另外频率偏差将对发电厂本身造成更为严重的影响。身造成更为严重的影响。调速器在水电站的作用和地位 按我国电力部门的规定，电网的额定频率为按我国电力部门的规定，电网的额定频率为50Hz50Hz，大电网允许的频率偏差为，大电网允许的频率偏差为0.2Hz0.2Hz。对我国。对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其总的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其总容量的容量的5%5%10%10%；而且即使是大的电力系统，其负；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荷波动也往往会达到其总容量的2%2%3%3%。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动，因此不断得调节水轮机发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务水轮机调节的基本任务水轮机调节的基本任务水轮机调节的基本任务。调速器在水电站的作用和地位 机组的正常操作机组的正常操作保证机组的安全运行保证机组的安全运行合理分配并联机组的负荷合理分配并联机组的负荷 水轮机调速器的类型 从被控制对象的多少来分，可分为单调调速器和双调调速从被控制对象的多少来分，可分为单调调速器和双调调速器；器；另外还有另外还有用于用于冲冲击击式式机组的调速器，它控制喷针和折机组的调速器，它控制喷针和折向器。向器。根据使用的油压大小分为常规油压和高油压调速器。根据使用的油压大小分为常规油压和高油压调速器。常规油压有：常规油压有：2.5MPa2.5MPa，4.0MPa4.0MPa，6.3MPa6.3MPa 高油压一般为高油压一般为16MPa16MPa水轮机调速器从整体上讲是一种机电一体化产品，机械执水轮机调速器从整体上讲是一种机电一体化产品，机械执行部分我们采用液压控制。根据电液转换方式来划分，可行部分我们采用液压控制。根据电液转换方式来划分，可分为数字式（分为数字式（SLTSLT）、步进式（）、步进式（BWTBWT）、比例数字式）、比例数字式（PSWTPSWT）调速器，一般数字式和比例式结合在一起。）调速器，一般数字式和比例式结合在一起。调速器的标准和特性 水轮机调速系统的标准水轮机调速系统的标准水轮机调速系统的标准水轮机调速系统的标准 1 1电气与电气工程师协会标准电气与电气工程师协会标准IEEE/IEC60362-1998IEEE/IEC60362-1998；2 2水轮机电液调节系统及装置技术规程水轮机电液调节系统及装置技术规程DL/563-1995DL/563-1995；3 3水轮机调速器与油压装置试验验收规程水轮机调速器与油压装置试验验收规程GB/T 9652.2GB/T 9652.219971997；4 4水轮机调速器与油压装置技术条件水轮机调速器与油压装置技术条件GB/T 9652.1GB/T 9652.119971997；5 5大中型水轮机组自动化元件及系统基本技术条件大中型水轮机组自动化元件及系统基本技术条件GB/T GB/T 11805-8911805-89；6 6IEC308IEC308水轮机调速系统试验国际规程水轮机调速系统试验国际规程；7 7NEMANEMA美国电气制造商协会标准美国电气制造商协会标准。调速器的标准和特性调速器总体原则调速器总体原则 符合国家有关文件、标准的规定，充分体现先进性、合理性、完整性符合国家有关文件、标准的规定，充分体现先进性、合理性、完整性和高可靠性的原则。保证整个调速系统安全可靠地工作，并满足如下和高可靠性的原则。保证整个调速系统安全可靠地工作，并满足如下要求：要求：满足有关文件的要求和有关国家标准。满足有关文件的要求和有关国家标准。适应频繁启停，空载快捷平稳，大网运行安全可靠，小网运行响应迅适应频繁启停，空载快捷平稳，大网运行安全可靠，小网运行响应迅速。速。高性能和高安全可靠性。高性能和高安全可靠性。各种运行工况稳定运行、相互跟踪、切换无扰动。各种运行工况稳定运行、相互跟踪、切换无扰动。硬件配置合理，各种调节控制功能完备。硬件配置合理，各种调节控制功能完备。全中文图形、表格、数据的人机操作平台。全中文图形、表格、数据的人机操作平台。完善的试验、录波、事件记录、自诊断、帮助等辅助功能。完善的试验、录波、事件记录、自诊断、帮助等辅助功能。选用世界知名厂家的兼容性高的最新元器件。选用世界知名厂家的兼容性高的最新元器件。新型调速器的标准和特性 性能指标性能指标性能指标性能指标 导叶接力器全关闭时间调整范围为：导叶接力器全关闭时间调整范围为：3 3100S100S 导叶接力器全开启时间调整范围为：导叶接力器全开启时间调整范围为：3 3100S100S 桨叶接力器全关闭时间调整范围为：桨叶接力器全关闭时间调整范围为：1010120S120S 桨叶接力器全开启时间调整范围为：桨叶接力器全开启时间调整范围为：1010120S120S 频率调整范围：频率调整范围：454555 Hz55 Hz 永态转差永态转差bpbp调整范围：调整范围：0 010%10%比例增益比例增益KpKp调整范围：调整范围：0.50.52020 积分增益积分增益KIKI调整范围：调整范围：0.050.0510 1/s10 1/s 微分增益微分增益KDKD调整范围：调整范围：0.00.010 s10 s调速器的标准和特性性能指标人工失灵区调节范围：人工失灵区调节范围：0 01.5%nr1.5%nr测至主接力器的转速死区不超过：测至主接力器的转速死区不超过：0.02 0.02%水轮机甩水轮机甩25%25%负荷后，接力器不动时间不超过：负荷后，接力器不动时间不超过：0.2 s0.2 s静特性曲线非线性度不超过：静特性曲线非线性度不超过：0.5%0.5%自动空载运行自动空载运行3 3分钟，机组转速相对摆动值不超过分钟，机组转速相对摆动值不超过 0.15%0.15%甩甩100%100%额定负荷后转速波动超过额定负荷后转速波动超过3%3%的波动次数不超过的波动次数不超过 2 2次，次，由调速器引起的机组转速持续波动相对值不大于：由调速器引起的机组转速持续波动相对值不大于：0.150.15。调速器的标准和特性调速器的标准和特性调速系统的可靠性调速系统的可靠性调速系统的可靠性调速系统的可靠性自动工况可利用率：自动工况可利用率：99.99%99.99%自动手动可利用率：自动手动可利用率：100%100%首次无故障间隔时间首次无故障间隔时间 不小于不小于3500035000小时小时大修间隔时间：大修间隔时间：1010年年 退役前的使用期限：退役前的使用期限：2020年年调速器的控制原理 水轮机调节的基本原理水轮机调节的基本原理 水轮机调节系统是由水轮机控制设备和被控制系统组水轮机调节系统是由水轮机控制设备和被控制系统组成的闭环系统。水轮机、引水和泄水系统、装有电压调节成的闭环系统。水轮机、引水和泄水系统、装有电压调节器的发电机及其所并入的电网称为水轮机调节系统中的被器的发电机及其所并入的电网称为水轮机调节系统中的被控制系统；用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量控制系统；用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定量的偏差，并将其按一定特性转换成主接力器等）与给定量的偏差，并将其按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些装置组合，称为水轮机控制系统。水轮机行程偏差的一些装置组合，称为水轮机控制系统。水轮机调速器则是由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪调速器则是由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。表等组成的一个或几个装置的总称。基本原理水轮发电机组转动部分的运动方程为：水轮发电机组转动部分的运动方程为：Jd/dt=Mt-MgJd/dt=Mt-MgJd/dt=Mt-MgJd/dt=Mt-Mg 式中：式中：J J机组转动部分的惯性矩（机组转动部分的惯性矩（kgkg）；）；n/30n/30机组转动角速度（机组转动角速度（rad/srad/s）；）；n n机组转动速度（机组转动速度（r/minr/min）；）；MtMt水轮机转矩（水轮机转矩（N N m m）；）；MgMg发电机负荷阻力矩（负载转矩）（发电机负荷阻力矩（负载转矩）（N N m m）。）。上式表明，保持机组转速（频率）为恒值的条件是上式表明，保持机组转速（频率）为恒值的条件是d/dtd/dt0 0，即要求，即要求MtMtMgMg，否则就会导致机组转速（频，否则就会导致机组转速（频率）偏离额定值，从而出现转速（频率）偏差率）偏离额定值，从而出现转速（频率）偏差 基本原理水轮机转矩水轮机转矩 MtMtQHt/QHt/式中：式中：Q Q通过水轮机的流量（通过水轮机的流量（m3/sm3/s）;H H水轮机净水头（水轮机净水头（m m）；）；tt水轮机效率；水轮机效率；水的密度（水的密度（kg/m3kg/m3）因此只有调节流量因此只有调节流量Q Q和效率和效率tt，才能调节水轮机转矩，才能调节水轮机转矩MtMt，达到，达到MtMtMgMg的目的。的目的。水轮机调节的实质 从最终效果来看，水轮机调节的任务是维持水轮发电从最终效果来看，水轮机调节的任务是维持水轮发电机组转速（频率）在额定值附近的允许范围内。然而，从机组转速（频率）在额定值附近的允许范围内。然而，从实质上讲，只有当水轮机调节器相应地调节水轮机导水机实质上讲，只有当水轮机调节器相应地调节水轮机导水机构开度（从而调节水轮机流量构开度（从而调节水轮机流量Q Q）和水轮机轮叶的角度）和水轮机轮叶的角度（从而调节水轮机效率（从而调节水轮机效率tt），使），使MtMtMgMg，才能使机组在，才能使机组在一个允许的规定转速（频率）下运行。从这个意义上讲，一个允许的规定转速（频率）下运行。从这个意义上讲，水轮机调节的实质水轮机调节的实质水轮机调节的实质水轮机调节的实质就是：根据偏离额定值的转速（频率）就是：根据偏离额定值的转速（频率）偏差信号，不但地调节水轮机的导水机构和轮叶机构，维偏差信号，不但地调节水轮机的导水机构和轮叶机构，维持水轮发电机组功率与负荷功率的平衡。持水轮发电机组功率与负荷功率的平衡。调速器系统的结构 电气控制系统电液转换环节 液压放大机构 机械执行机构 必要的辅助设备 电气控制系统水轮机调速系统的电气控制部分水轮机调速系统的电气控制部分水轮机调速系统的电气控制部分水轮机调速系统的电气控制部分采用高性能法国施耐德采用高性能法国施耐德MODICON TSXMODICON TSX系列或者日本三菱系列或者日本三菱FX2NFX2N、A A系列可编程控制器系列可编程控制器PLCPLC，可根据用户要求配备成单机系统或双机系统，电气输，可根据用户要求配备成单机系统或双机系统，电气输出具有步进电机、比例伺服阀、数字阀、伺服阀四种可兼出具有步进电机、比例伺服阀、数字阀、伺服阀四种可兼容的输出型式以及电气导叶的电气开度限制。容的输出型式以及电气导叶的电气开度限制。采用一种归零式的系统结构，在稳定运行或故障情况下自采用一种归零式的系统结构，在稳定运行或故障情况下自动复中零输出。以保证在调速器内部发生故障时，不造成动复中零输出。以保证在调速器内部发生故障时，不造成水轮机运行不稳定和出力波动，在外部系统事故时，能保水轮机运行不稳定和出力波动，在外部系统事故时，能保证机组安全停机。调速器具有远方控制和现地控制功能，证机组安全停机。调速器具有远方控制和现地控制功能，并有相应接点输出，能与电站计算机监控系统进行数字信并有相应接点输出，能与电站计算机监控系统进行数字信号、模拟信号以及开关输入输出信号的通讯和数据交换号、模拟信号以及开关输入输出信号的通讯和数据交换 。电气控制系统测频环节 残压测频残压测频残压测频残压测频 测频装置是决定水轮发电机组及调速器安全、稳定运行极为关键测频装置是决定水轮发电机组及调速器安全、稳定运行极为关键的部件。目前，国内水轮发电机组微机调速器的测频信号均取自于发的部件。目前，国内水轮发电机组微机调速器的测频信号均取自于发电机机端电压互感器电机机端电压互感器(PT)(PT)信号。优点是成本低、安装简单信号。优点是成本低、安装简单 齿盘测频齿盘测频 (即采用接近开关和齿盘即采用接近开关和齿盘)检测机组频率，其信号的电压幅值稳定，检测机组频率，其信号的电压幅值稳定，且为独立的系统，不易受现场干扰，是可靠的测频信号源。目前，数且为独立的系统，不易受现场干扰，是可靠的测频信号源。目前，数字式齿盘测频方式在测频精度要求不高的场合中已经得到了大量应用。字式齿盘测频方式在测频精度要求不高的场合中已经得到了大量应用。但在国内水轮机微机调速器领域中还很少采用，其原因是调速器对频但在国内水轮机微机调速器领域中还很少采用，其原因是调速器对频率测量的精度要求高，而齿盘的加工精度、机组摆动、齿距的不均匀率测量的精度要求高，而齿盘的加工精度、机组摆动、齿距的不均匀度都会影响测频精度，从而无法满足水轮机调速器的要求度都会影响测频精度，从而无法满足水轮机调速器的要求。但我们通但我们通过选择恰当的测量方式和处理，可以准确的测量出机组频率，其测量过选择恰当的测量方式和处理，可以准确的测量出机组频率，其测量精度和实时性均可以充分保证调速器对测频精度和实时性要求，使得精度和实时性均可以充分保证调速器对测频精度和实时性要求，使得齿盘测频装置产生的频率信号能运用于调速器。齿盘测频装置产生的频率信号能运用于调速器。电液转换环节 数字式数字式数字式数字式 采用脉冲控制控制电磁数字球阀，输采用脉冲控制控制电磁数字球阀，输出高电平和低电平控制线圈动作和复位，出高电平和低电平控制线圈动作和复位，从而控制油路（包括开方向和关方向）的从而控制油路（包括开方向和关方向）的通和断。通和断。随着液压技术的发展，随着液压技术的发展，高速数字高速数字高速数字高速数字球阀球阀球阀球阀成为近年来液压传动领域中发展起来成为近年来液压传动领域中发展起来的一种新的液压元件，它具有工作压力高，的一种新的液压元件，它具有工作压力高，密封性能好，换向频率高（密封性能好，换向频率高（3ms3ms），可），可靠性高，寿命长。靠性高，寿命长。采用全数字高速电子球阀组成机采用全数字高速电子球阀组成机械液压系统的手动或者自动的前置级，高械液压系统的手动或者自动的前置级，高速电子球阀可实现手动调节和自动控制。速电子球阀可实现手动调节和自动控制。其速动性好、机械防卡性能好、对油质要其速动性好、机械防卡性能好、对油质要求低、油过滤求低、油过滤140140，静态无油耗、无机，静态无油耗、无机械零位调整和飘移。性能可靠、死区小、械零位调整和飘移。性能可靠、死区小、灵敏度高、安装调试方便、免维护。灵敏度高、安装调试方便、免维护。电液转换环节 步进式步进式步进式步进式 由调速器电气系统输出高、低电平开关信号到驱动器的由调速器电气系统输出高、低电平开关信号到驱动器的正转正转正转正转/反转反转反转反转端，使步进电机正、反方向的旋转控制接力器的开或关。输出脉端，使步进电机正、反方向的旋转控制接力器的开或关。输出脉宽调制信号占空比宽调制信号占空比PWMPWM到驱动器的到驱动器的停止停止停止停止/运行运行运行运行端，控制步进电机的旋转端，控制步进电机的旋转角度来调节接力器的速度。驱动器的角度来调节接力器的速度。驱动器的速度控制速度控制速度控制速度控制端加一恒定的电压端加一恒定的电压2V-2V-3.5V3.5V控制步进电机的最高转速。控制步进电机的最高转速。电电-位移转换器是水电站调速器中联接电气部分和机械液压部位移转换器是水电站调速器中联接电气部分和机械液压部分的关键元件。将电机的转矩和转角转换成为具有一定操作力的位移分的关键元件。将电机的转矩和转角转换成为具有一定操作力的位移输出，并具有断电自动复中回零的功能。它的作用是将调节器电气部输出，并具有断电自动复中回零的功能。它的作用是将调节器电气部分输出的综合电气信号转换成具有一定操作力和位移量的机械位移信分输出的综合电气信号转换成具有一定操作力和位移量的机械位移信号，从而驱动末级液压放大系统，完成对水轮发电机组进行调节的任号，从而驱动末级液压放大系统，完成对水轮发电机组进行调节的任务。务。步进式 该装置包括筒体，与筒体该装置包括筒体，与筒体连接的电机，电机轴通过连结连接的电机，电机轴通过连结装置与滚珠丝杆副穿入筒体中，装置与滚珠丝杆副穿入筒体中，滚珠丝杆通过丝杆螺母与联结滚珠丝杆通过丝杆螺母与联结套连接。联结套穿过两彼此分套连接。联结套穿过两彼此分开的具有一段行程的弹簧套，开的具有一段行程的弹簧套，复中弹簧设在弹簧套中，筒体复中弹簧设在弹簧套中，筒体设有两弹簧套的限位装置。电设有两弹簧套的限位装置。电一位移转换过程由纯机械传动一位移转换过程由纯机械传动完成，滚珠丝杆运动灵活、可完成，滚珠丝杆运动灵活、可靠、摩擦阻力小，并且能可逆靠、摩擦阻力小，并且能可逆运行。传动部分无液压件，无运行。传动部分无液压件，无油耗。油耗。电液转换环节 比例伺服阀式比例伺服阀式比例伺服阀式比例伺服阀式由调速器电气由调速器电气D/AD/A输出输出-10V+10V10V+10V的模拟电压信号控制比的模拟电压信号控制比例阀的阀芯位移，达到调节比例阀的阀芯位移，达到调节比例阀输出流量的目的。例阀输出流量的目的。比例伺服阀为四位四通阀，比例伺服阀为四位四通阀，包括开、关、中间封油及断电包括开、关、中间封油及断电复中安全位。放大器的供电电复中安全位。放大器的供电电源为源为+21+40V,+21+40V,最大电流为最大电流为2.7A2.7A，当放大器的供电电源消失后，当放大器的供电电源消失后，比例伺服阀处于断电复中安全比例伺服阀处于断电复中安全位。位。液压放大机构 对于数字式小型调速器，采用换向阀结构作为液压放对于数字式小型调速器，采用换向阀结构作为液压放大级，有大级，有16mm16mm、25mm25mm通径两个型号，根据最大通油量的不通径两个型号，根据最大通油量的不同来对不同容量的接力器进行控制；对于大型的数字式调同来对不同容量的接力器进行控制；对于大型的数字式调速器，采用插阀装阀结构作为液压放大级，一般为速器，采用插阀装阀结构作为液压放大级，一般为32mm32mm通通径。径。对于步进式和比例伺服阀式调速器，采用引导阀和主对于步进式和比例伺服阀式调速器，采用引导阀和主配压阀作为液压放大级，构成二级放大机构。电液转换器配压阀作为液压放大级，构成二级放大机构。电液转换器与引导阀直接连接，引导阀同时产生位移并通过液压放大与引导阀直接连接，引导阀同时产生位移并通过液压放大器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀因此向主器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀因此向主接力器配油并使之移动。根据所需操作功的不同，主配压接力器配油并使之移动。根据所需操作功的不同，主配压阀的直径有阀的直径有80mm80mm、100mm100mm、150mm150mm、200mm200mm、250mm250mm几种型号。几种型号。主配压阀 主配压阀为锻件整体加工主配压阀为锻件整体加工件料均优质合金钢件料均优质合金钢40CrM40CrM，粗加，粗加工后进行高温时效处理（消除工后进行高温时效处理（消除心部应力，提高切削性能），心部应力，提高切削性能），半精加工后进行渗碳、淬火处半精加工后进行渗碳、淬火处理（提高表面硬度和耐磨性），理（提高表面硬度和耐磨性），最后进行精加工和表面防锈处最后进行精加工和表面防锈处理或手动研磨。这样加工出的理或手动研磨。这样加工出的零件既具有好的心部韧性，又零件既具有好的心部韧性，又有高的表面硬度和耐磨性，表有高的表面硬度和耐磨性，表面洛氏硬度处理可达面洛氏硬度处理可达HRC:60-64HRC:60-64度。主配压阀加工精度高，无度。主配压阀加工精度高，无泄漏，外形美观，耐磨损、抗泄漏，外形美观，耐磨损、抗油污。油污。执行机构（接力器）假如以接力器向右移动假如以接力器向右移动为开机方向，当压力油为开机方向，当压力油路通向开机腔的时候，路通向开机腔的时候，由于活塞两测油腔存在由于活塞两测油腔存在压力差，则压力油推动压力差，则压力油推动活塞向开机的方向移动；活塞向开机的方向移动；当当压力油路通向关机当当压力油路通向关机腔的时候，由于活塞两腔的时候，由于活塞两测油腔存在压力差，则测油腔存在压力差，则压力油推动活塞向关机压力油推动活塞向关机的方向移动。的方向移动。必要的辅助设备必要的辅助设备压油装置：由压力油罐、回油箱组成。提供液压原动力，压油装置：由压力油罐、回油箱组成。提供液压原动力，通过液压放大级放大来达到操作导叶所需要的极大操作力。通过液压放大级放大来达到操作导叶所需要的极大操作力。目前我们所采用的压油装置有以下等级：常规油压包括目前我们所采用的压油装置有以下等级：常规油压包括2.5MPa2.5MPa、4.0MPa4.0MPa、6.3MPa6.3MPa；高油压有；高油压有16MPa16MPa。补气装置：油压主要靠压缩空气或者气囊式氮气来产生。补气装置：油压主要靠压缩空气或者气囊式氮气来产生。常规油压的油气比一般为常规油压的油气比一般为1 1：2 2，可手动或自动补气来保持，可手动或自动补气来保持这一油气比。这一油气比。滤油器：双联滤油器有两组滤网，运行时可用旋塞进行快滤油器：双联滤油器有两组滤网，运行时可用旋塞进行快速切换而不中断供油。每组滤网有粗滤网及细滤网各一个，速切换而不中断供油。每组滤网有粗滤网及细滤网各一个，经粗滤的油供引导阀、辅助接力器。经粗滤的油供引导阀、辅助接力器。分段关闭装置（可选）：根据用户要求可以配置机械液压分段关闭装置（可选）：根据用户要求可以配置机械液压传动的导叶分段关闭装置，分段关闭装置采用三联公司的传动的导叶分段关闭装置，分段关闭装置采用三联公司的专利产品：专利产品：DX-1DX-1型型 (专利号：专利号：专利号：专利号：ZL 00 2 32366.4)ZL 00 2 32366.4)ZL 00 2 32366.4)ZL 00 2 32366.4)调速器的运行及流程控制 调速系统有三种控制调速系统有三种控制模式：远方自动、现模式：远方自动、现地自动和现地手动地自动和现地手动(现现地手动分为现地电手地手动分为现地电手动和现地机械手动动和现地机械手动)，三种控制模式的优先三种控制模式的优先级依次为：现地手动级依次为：现地手动（机械手动、电手动）（机械手动、电手动）、现地自动和远方自、现地自动和远方自动。动。手动运行运行流程 调速系统软调速系统软件采用模块化设件采用模块化设计，由多个运行计，由多个运行工况子程序和通工况子程序和通用程序组成常驻用程序组成常驻运行程序和过程运行程序和过程程序，常驻运行程序，常驻运行程序由外部条件程序由外部条件经过一个过程程经过一个过程程序到另一个常驻序到另一个常驻运行程序，实现运行程序，实现运行工况的转换。运行工况的转换。自动开机过程自动开机过程 空载运行工况空载运行工况 负载运行工况负载运行工况 自动停机自动停机过程调节规律(补偿补偿PID)内部内部PIDPID计算计算 调速器的内部调速器的内部调速器的内部调速器的内部PIDPIDPIDPID计算公式计算公式计算公式计算公式 Y(K)=YPIYG(K-1)+YP(K)+YI(K)+YD(K)+YYG(K)Y(K)=YPIYG(K-1)+YP(K)+YI(K)+YD(K)+YYG(K)Y(K)=YPIYG(K-1)+YP(K)+YI(K)+YD(K)+YYG(K)Y(K)=YPIYG(K-1)+YP(K)+YI(K)+YD(K)+YYG(K)当当当当F(K)EfF(K)EfF(K)EfF(K)Ef为频率调节，当为频率调节，当为频率调节，当为频率调节，当F(K)EfF(K)EfF(K)EfF(K)140140，静态无油耗、无机械零位调整，静态无油耗、无机械零位调整和飘移。性能可靠、死区小、灵敏度高、安装调试方便、免维护。和飘移。性能可靠、死区小、灵敏度高、安装调试方便、免维护。采用脉冲控制控制电磁数字球阀，输出高电平和低电平控制线圈动作采用脉冲控制控制电磁数字球阀，输出高电平和低电平控制线圈动作和复位，从而控制油路（包括开方向和关方向）的通和断。和复位，从而控制油路（包括开方向和关方向）的通和断。它采用钢球线接触形式密封，抗油污和防卡能力强它是一般先导控制它采用钢球线接触形式密封，抗油污和防卡能力强它是一般先导控制和小功率液压控制回路最理想的元件。因此用它作为前置级控制的调和小功率液压控制回路最理想的元件。因此用它作为前置级控制的调速器机械液压系统由三联公司在速器机械液压系统由三联公司在9898年率先推出，并获得国家专利，它年率先推出，并获得国家专利，它采用非线搭叠窗口和脉冲补偿的结构，无油压冲击，动作平稳可靠。采用非线搭叠窗口和脉冲补偿的结构，无油压冲击，动作平稳可靠。步进式调速器 一产品简介一产品简介一产品简介一产品简介 步进式水轮机调速器适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电步进式水轮机调速器适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电机组的自动调节与控制。机组的自动调节与控制。机械部分主要包括无油电位移转换机构、机械手动操作机构、引导机械部分主要包括无油电位移转换机构、机械手动操作机构、引导阀、主配压阀、紧急停机电磁阀组成无明管、静态无油耗的阀、主配压阀、紧急停机电磁阀组成无明管、静态无油耗的PWMPWM脉宽脉宽控制型式。控制型式。电信号与接力器位置反馈信号在综合放大器内比较并放大，输出电信号与接力器位置反馈信号在综合放大器内比较并放大，输出PWMPWM信号，步进电转旋转的角度使滚珠丝杆付产生与其成比例的位移，由信号，步进电转旋转的角度使滚珠丝杆付产生与其成比例的位移，由于电液转换器与引导阀直接连接，引导阀同时产生位移并通过液压放于电液转换器与引导阀直接连接，引导阀同时产生位移并通过液压放大器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀因此向主接力器配大器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀因此向主接力器配油并使之移动，直到主接力器位置信号与电气的信号数值相等为止。油并使之移动，直到主接力器位置信号与电气的信号数值相等为止。步进式调速器二系统结构二系统结构二系统结构二系统结构 机械部分主要包括电转机构、机械机械部分主要包括电转机构、机械手动操作机构、引导阀、主配压阀、手动操作机构、引导阀、主配压阀、紧急停机电磁阀等组成无明管、无紧急停机电磁阀等组成无明管、无杠杆、静态无油耗、切换无扰动、杠杆、静态无油耗、切换无扰动、直连结构型的机械液压随动系统。直连结构型的机械液压随动系统。电电-位移转换器是水电站调速器中位移转换器是水电站调速器中联接电气部分和机械液压部分的关联接电气部分和机械液压部分的关键元件。将电机的转矩和转角转换键元件。将电机的转矩和转角转换成为具有一定操作力的位移输出，成为具有一定操作力的位移输出，并具有断电自动复中回零的功能。并具有断电自动复中回零的功能。它的作用是将调节器电气部分输出它的作用是将调节器电气部分输出的综合电气信号转换成具有一定操的综合电气信号转换成具有一定操作力和位移量的机械位移信号，从作力和位移量的机械位移信号，从而驱动末级液压放大系统，完成对而驱动末级液压放大系统，完成对水轮发电机组进行调节的任务。水轮发电机组进行调节的任务。步进电机与驱动器步进电机与驱动器由调速器电气系统输出高、由调速器电气系统输出高、低电平开关信号到驱动器低电平开关信号到驱动器的的正转正转正转正转/反转反转反转反转端，使步进电端，使步进电机正、反方向的旋转控制机正、反方向的旋转控制接力器的开或关。输出脉接力器的开或关。输出脉宽调制信号占空比宽调制信号占空比PWMPWM到驱到驱动器的动器的停止停止停止停止/运行运行运行运行端，控制端，控制步进电机的旋转角度来调步进电机的旋转角度来调节接力器的速度。驱动器节接力器的速度。驱动器的的速度控制速度控制速度控制速度控制端加一恒定的端加一恒定的电压电压2V-3.5V2V-3.5V控制步进电机控制步进电机的最高转速。的最高转速。驱动器的调整 调整驱动电流的拨码开关出厂已经调好不需要调整。调整驱动电流的拨码开关出厂已经调好不需要调整。*运行电流：运行电流：运行电流：运行电流：顺时针逐渐增大，决定步进电机旋转时的扭力，一般调顺时针逐渐增大，决定步进电机旋转时的扭力，一般调到到8 8刻度左右。刻度左右。*停止电流：停止电流：停止电流：停止电流：顺时针逐渐增大，决定步进电机停止时的扭力，一般调顺时针逐渐增大，决定步进电机停止时的扭力，一般调到到8 8刻度左右。刻度左右。*高速：高速：高速：高速：顺时针逐渐增大，决定步进电机的高速特性，一般调到顺时针逐渐增大，决定步进电机的高速特性，一般调到4 4刻刻度左右。度左右。*低速：低速：低速：低速：顺时针逐渐增大，决定步进电机的低速特性，一般调到顺时针逐渐增大，决定步进电机的低速特性，一般调到4 4刻刻度左右。度左右。*响应：响应：响应：响应：顺时针逐渐增大，决定步进电机由静止到最高速的时间，一顺时针逐渐增大，决定步进电机由静止到最高速的时间，一般调到般调到2 24 4刻度。刻度。在稳态接力器不动的工况下，微调驱动器在稳态接力器不动的工况下，微调驱动器低速低速低速低速及及响应响应响应响应电位器使得步进电位器使得步进电机上的操作手柄有明显的微微颤动，以克服机械响应的滞后和死区。电机上的操作手柄有明显的微微颤动，以克服机械响应的滞后和死区。比例数字式冗余调速器 比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器，是三联公司将比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器，是三联公司将大中小型调速器中取得的丰富经验移植、优化而开发出来大中小型调速器中取得的丰富经验移植、优化而开发出来的新一代调速器；适用于大中型混流式、轴流式、贯流式的新一代调速器；适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电机组的自动调节与控制水轮发电机组的自动调节与控制 电信号与接力器位置反馈信号在综合放大器内比较并放大，电信号与接力器位置反馈信号在综合放大器内比较并放大，放大器输出模拟量（放大器输出模拟量（-10V-10V10V10V）信号使比例阀产生与其）信号使比例阀产生与其成比例的位移，由于电液转换器与引导阀直接连接，而数成比例的位移，由于电液转换器与引导阀直接连接，而数字阀控制的时候是由放大器输出脉冲信号到高速数字球阀，字阀控制的时候是由放大器输出脉冲信号到高速数字球阀，改变油路来推动引导阀动作，引导阀同时产生位移并通过改变油路来推动引导阀动作，引导阀同时产生位移并通过液压放大器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀液压放大器使主配压阀活塞也产生相应的位移，主配压阀因此向主接力器配油并使之移动，直到主接力器位置信号因此向主接力器配油并使之移动，直到主接力器位置信号与电气的信号数值相等为止。与电气的信号数值相等为止。比例数字式冗余调速器机械部分主要包括两机械部分主要包括两套互为热备用的电液套互为热备用的电液转换机构、机械手动转换机构、机械手动操作机构、自动复中操作机构、自动复中装置、主配压阀、紧装置、主配压阀、紧急停机电磁阀等组成急停机电磁阀等组成无明管、无杠杆、静无明管、无杠杆、静态无油耗、切换无扰态无油耗、切换无扰动、直连结构型的机动、直连结构型的机械液压随动系统。械液压随动系统。比例数字式冗余调速器 机械部分由机械部分由比例伺服阀数字比例伺服阀数字比例伺服阀数字比例伺服阀数字阀机械手动阀机械手动阀机械手动阀机械手动组成机械冗余结组成机械冗余结构。比例伺服阀以及数字阀都构。比例伺服阀以及数字阀都起电液转换作用，将电气信号起电液转换作用，将电气信号变成接力器行程，当比例伺服变成接力器行程，当比例伺服阀转换器作为主用时，数字阀阀转换器作为主用时，数字阀转换器作为备用，也可以作为转换器作为备用，也可以作为机械手动。当数字阀作为主用机械手动。当数字阀作为主用时，比例伺服阀转换器作为备时，比例伺服阀转换器作为备用，如果电气控制部分检测到用，如果电气控制部分检测到作为主用的电液转换环节出现作为主用的电液转换环节出现卡阻拒动时，电气部分将自动卡阻拒动时，电气部分将自动切换到另一路电液转换环节。切换到另一路电液转换环节。电气控制系统元件性能指标德国BOSCH比例伺服阀；德国HAWE高速数字球阀，型号：DC-C400MM，工作电源；DC24V 1.2A。滞环 0.2%重复性 0.1%阶跃信号调节时间75额定负荷过程中的水压上升值过大按调节保证计算，加长导叶接力器关闭时间值导叶接力器关闭时间过长甩75额定负荷过程中的机组转速上升值过大按调节保证计算，缩短导叶接力器关闭时间两段关闭特性不合要求甩75额定负荷过程中的水压上升或机组转速上升值过大按调节保证计算，调整两段关机速度及拐点调速器转速死区ix偏大甩25额定负荷时，导叶接力器的不动时间过长检查机械液压系统的各级连接环节以减小死区，并加大Tn（加速度时间常数），尽量在网频50Hz时甩负荷机组油开关节点误动作（断开）机组油开关未动作，仍在“合上”位置，但送给调速器的机组油开关接点断开，导致甩负荷或减负荷完善机组二次回路电源接线，防止机组油开关辅助继电器误动作启动断路器容错功能，调速器程序中对油开关辅助节点进行智能处理参数和水头 原因现象处理方法自动开机到不了空载开度开机过程中，机组频率到不了额定频率50Hz运行参数中的最小、最大空载开度设置不合理，当前水库水位过低，人工设定的水头值与实际水头不对应，需人为设定正确的参数和水头值自动电气开度限制值设置不合理导叶接力器增大不到合理的最大开度运行参数中的最小、最大负载电气开限设置不合理，当前水库水位过低，人工设定的水头值与实际水头不对应，需人为设定正确的参数和水头值双重调节调速器协联关系不正常机组效率低，运行中振动偏大人工设定的水头值不等于实际水头值，使插值得到的协联关系不正确，应人工设定正确水头值采集信号故障采集信号故障原因现象处理方法测频环节故障或频率信号断线显示“测频错误”检查测频环节隔离变压器及频率信号的接线接力器开度传感器断线显示“位置反馈故障”检查并修复导叶（轮叶）接力器开度传感器功率变送器故障显示“功率反馈故障”检查机组功率变送器，必要时更换交流（直流）电源消失调速器交流（直流）电源指示灯灭检查并恢复交流（直流）电源供电，必要时更换空气开关或者开关电源模块关键参数关键参数 参量名称主要现象监视的目的及对策机组频率有不正常的大幅度波动，相应的“测频故障号出现否？测频环节是否正常，如出现“测频故障”，则采取相应措施，并检查测频环节。如果网频长时间为50.00Hz,则会出现“测频故障”后自动复归。控制输出与导叶接力器实际位置指示值调速器稳定时，两者是否相等？或者是否偏差很小如果偏差过大，说明机械零位偏移，在适当的时候（并网运行时或无水工况下）调整该零点电转平衡指示调速器稳定时，应在（零位）中间平衡位置其偏移开启/关闭方向应与导叶接力器开启/关闭运行方向一致如果调速器稳定时，指针偏离中间平衡位置过大，说明（电转装置零位）主配位置传感器中位偏移，在适当的时候（并网运行时或无水工况下）调整该零点如果平衡指示偏向开启（关闭）方向、而导叶接力器不向开启（关闭）方向运动，这说明电转装置卡阻，应进行相应处理PID调节参数bt、Td、Tn及bp、E等运行参数值是否时原来整定的值如不是原来整定的值，应加以修正机组水头值是否与机组实际值相符如有较大差别，自动水头工况则检查水头变送器，手动水头工况则手动修正水头的设定值