三联数字调速器原理操作说明书2011版课件

1、 数字调速器原理操作说明书 武汉三联水电控制设备有限公司 二O一 一年一月目 录第一部分 数字调速器原理说明第一章 水轮机调节4一水轮机调节的基本任务4二水轮机调节系统的结构4第二章 水轮机调速系统的标准和特性4一水轮机调速系统的标准4二调速器总体原则5三性能指标5四调速系统的可靠性6第三章 调节规律6第四章 调速器系统组成9一 PSW(S)T比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器9二BW(S)T水轮机调速器11三SLT数字式水轮机调速器13四 冲击式（CJSTn/n）调速器15五 电气控制系统16六 供电电源及监视17七 主配压阀17八 滤油器18第五章 调速器的运行181调速器运行流程192

2、自动运行工况203. 电手动运行工况244机械手动运行工况24第六章 调速器的其他功能251 浆叶协联函数发生器252 分段关闭装置253 内置试验功能26第二部分 数字调速器操作说明第一章 面板操作说明28第二章 触摸屏操作说明291 概述292 显示及操作293 其他类型调速器主显画面举例31第三章 数字阀式（SLT）及冲击式（CJWT）系列机械部分操作说明323.1 开关机操作323.2 开、关机时间调整323.3 紧急停机323.4 说明323.5 其他33第四章 比例数字式PSW（S）T系列机械部分操作说明334.1 开关机操作334.2 机械零位调整334.3 开、关机时间调整及电

3、气反馈整定334.4 紧急停机344.5 比例数字切换阀34第五章 步进式系列机械部分操作说明345.1 开关机操作345.2 机械零点调整345.3 开、关机时间调整355.4 紧急停机355.5 说明35第六章 自动运行35第七章 参数检查37第八章 维护388.1 电气日常维护388.2机械日常维护38第九章 故障处理399.1空载运行399.2负载运行399.3接力器409.4甩负荷409.5参数和水头419.6关键输入信号419.7监视关键参数42第一部分 数字调速器原理说明第一章 水轮机调节一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

4、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510；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23。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。二水轮机调节系统的结构水轮机调节系统是由水轮机控制设备（系统）和被控制系统组成的闭环系统。水轮机、引水和泄水系统、装有电压调节器的发电机及其所并入的电网称为水轮机调

5、节系统的被控制系统；用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定量的偏差，并将其按一定的特性转换成主接力器行程偏差的一些装置组合成为水轮机控制设备（系统）。水轮机调速器则是由实现水轮机调节及相应控制的电气控制装置和机械执行机构组成。第二章 水轮机调速系统的标准和特性一水轮机调速系统的标准1电气与电气工程师协会标准IEEE/IEC60362-1998；2水轮机电液调节系统及装置技术规程DL/563-2004；3水轮机调速器与油压装置试验验收规程GB/T 9652.22007；4水轮机调速器与油压装置技术条件GB/T 9652.12007；5大中型水轮机组自动化元件及系统基本技术条件GB/T

6、 11805-2008；6IEC308水轮机调速系统试验国际规程；7NEMA美国电气制造商协会标准。二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：* 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，小网运行响应迅速。* 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。* 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。* 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

7、件。三性能指标* 导叶接力器全关闭时间调整范围为： 3100S* 导叶接力器全开启时间调整范围为： 3100S* 桨叶接力器全关闭时间调整范围为： 10120S* 桨叶接力器全开启时间调整范围为： 10120S* 频率调整范围： 4555 Hz* 永态转差bp调整范围： 010%* 比例增益Kp调整范围： 0.520* 积分增益KI调整范围： 0.0510 1/s* 微分增益KD调整范围： 0.010 s* 人工失灵区调节范围： 0±1 .5%nr* 测至主接力器的转速死区不超过： 0.02 %* 水轮机甩25%负荷后，接力器不动时间不超过： 0.2 s* 静特性曲线非线性度： 不超

8、过 0.5%* 自动空载运行3分钟，机组转速相对摆动值不超过+0.15%。* 甩100%额定负荷后转速波动超过3%的波动次数不超过 2次，由调速器引起的机组转速持续波动相对值不大于：±0.15。从机组甩负荷时起，导机组转速相对偏差小于±1为止的调节时间tE与从甩负荷开始至转速升至最高转速所经历的时间tM的比值，对中、低水头反击式水轮机和冲击式水轮机应不大于15；对从电网解列后给电厂供电的机组，甩负荷后机组的最低相对转速不低于0.9。四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： 100%首次无故障间隔时间（自现场验收起） 不小于35000小时大

9、修间隔时间： 10年 退役前的使用期限： >20年第三章 调节规律补偿PID：具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、PID调节参数及整机放大系数，使调速系统始终工作在较佳的工况点。在空载、负载开度、负载功率、负载转速运行工况下都有相应的PID调节控制参数与之对应，确保优良的控制效果和机组安全稳定地运行。在空载工况下，网频正常且为跟踪状态时的频差为： F = FW-FJ机组并网运行后，空载无网频，或在不跟踪工况下，频差为： F = FG-FJ 其中：FW电网频率，FJ机组频率， FG为频率给定值。通过对频率差值，或开度差值或功率差值进行PID运算后，得到一个与该

10、差值所对应的开度输出信号，经过开度限制环节输出到液压随动系统来控制导水叶的开度，则导水叶的开度经AD转换后与PID调节器的输出信号进行综合比较，放大输出，直到调整输出信号和导水叶开度所对应的信号之差为零。水轮机调节系统的工作点可以由水头和接力器行程来确定，工况可以由工况回路来确定。在空载工况下: 调节F=0；在负载开度调节时: 调节开度差值YGYG-Ya=0；在功率闭环调节工况下: 调节功率差值PG=PG-Pa=0。其中：YG开度给定，Ya机组实际开度，PG有功功率给定，Pa 机组实际功率。PID控制算法的模拟表达式如下：Y（t）=KPe（t）+1/T1e（t）dt + TD de（t）/dt

11、 离散后得到第n次输出值为： n Y（n）=KPe（n）+/TIe（j）+TD/TIe（n）-e（n-1） j=0式中Y（t）为调节输出；e（t）为t时刻的输入偏差值；为采用周期（ =t）；e（n）为第n次输入偏差值；e（n-1）为第n-1次输入的偏差值；n为采样序号（n=0，1，2）；KP为比例系数；TI为积分时间；TD为微分时间。第n-1次输出值为： n-1Y（n-1）=KPe（n-1）+/TI e（j）+ TD/TIe（n-1）-e（n-2） j=0PID算法的增量表达式为：将Y（n）Y减去（n-1）：Y（n）-Y（n-1）=KPe（n）-e（n-1）+/TI e（n）+ TD/TIe（

12、n）-2e（n-1）+e（n-2） 整理后关系式为：Y（n）= Y（n-1）+ KPe（n）-e（n-1）+/TI e（n）+ TD/TIe（n）-2e（n-1）+e（n-2）= Y（n-1）+KPe（n）-e（n-1）+ KI e（n）+ KDe（n）-2e（n-1）+e（n-2） 增量式PID算法表达式为：Y（n）= Y（n）- Y（n-1）= KPe（n）-e（n-1）+ KI e（n）+ KDe（n）-2e（n-1）+e（n-2） 调速器的内部PID计算公式 Y(K)=YPIYG(K-1)+ YP(K)+ YI(K) +YD(K) + YYG(K)(1)内部计算值：频差 F(K)=F电

13、网F机组 分辨率500/HZ，25000对应50HZ PID计算最大值32767对应100输出，计算系数 32767/25000=1.31(2)输入值： bp扩大100倍 bp=bp/100bt扩大100倍 bt=bt/100Tn扩大10倍 Tn=Tn/10 Td扩大1倍 Td=Td(3)算法： 运算周期取 T0.04秒，微分时间常数T1V取7*T 即T1V =7*0.04=0.28比例项：YP(K) 1.31(Td+Tn)* F(K)- F(K-1)/( bt*Td)13.1(10Td+Tn)* F(K)- F(K-1)/( bt*Td)积分项：YI(K) 1.31 T * F(K)bp*Y

14、YG(K)Y(K1)/ 1.31/( bt*Td)5.24* F(K)bp*YG(K)Y(K1)/ 131/( bt*Td)微分项：YD(K)T1V* YD(K-1) /( T+ T1V)+1.31 Tn/ bt*( T+ T1V) * F(K)- F(K-1)(7/8)* YD(K-1) +(41Tn/ bt)* F(K)- F(K-1)开度给定项：YG(K) YG(K) - YG(K-1)PID控制输出：Y(K)=YPIYG(K-1)+ 13.1(10Td+Tn)* F(K)- F(K-1)/( bt*Td)+5.24* F(K)bp*YYG(K)Y(K1)/ 131/( bt*Td)+(

15、7/8)* YD(K-1) +(41 Tn/ bt)* F(K)- F(K-1) + YG(K) YG (K-1)当F(K) >Ef为频率调节，当F(K) <Ef为开度调节或功率调节。比例电转的综合放大控制输出:UP(K) = KP Y(K)-Ya(K)-K1*Yz(K)数字阀电转的综合放大控制输出:UD(K) = KD Y(K)-Ya(K)其中： KP为以比例阀电转控制的系统放大系数（开、关的放大系数不同）K1为比例阀电转的主配位置放大系数KD为以数字阀电转控制的系统放大系数（开、关的放大系数不同） Y(K)为当前PID控制输出值，Ya(K) 为当前实际导叶开度值 Yz(K) 为

16、以比例阀电转控制的主配位置反馈值多点偏差增益控制法：利用高速开关非线性控制PWM方式，将系统状态的运动轨迹驱动到预先确定的滑行面（开关面）上，系统状态在这个滑行面上滑行至系统的平衡点。基本原理：根据系统状态和某些预先确定的超平面之间的关系来改变系统控制结构，当系统（受控对象）状态穿越系统状态方向空间的预先设定的切换超平面时，控制系统从一个结构自动转向另外一个确定的结构，以保证系统状态变量达到并约束在给定的滑模流形上，并使之自始自终沿着滑模流形滑行至系统状态空间的平衡点，从而使系统达到某个期望的指标。依据偏差和偏差变化率来调整输出的多点偏差增益控制法；系统的运行特性表征为系统偏差及偏差变化率的大

17、小。将系统偏差及偏差变化率的大小各自进行分类。这样的组合变化就有多种情况,每种情况都代表系统的一种工况。根据工况的不同采用相应的控制策略。根据这些由偏差、偏差变化率的组合而形成的多种工况采取相应的控制策略,及时向控制对象进行增益增加或减少,从而达到控制目的和跟踪性能要求。而每一时刻仅对应一种控制策略;因此根据偏差和偏差率实时变化所确定的工况,不断在多种控制策略中切换,直至系统的偏差被控制在预定的范围内。第四章 调速器系统组成我公司可编程控制水轮机调速器共分为以下几个系列：PSW(S)T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、优化而开发出来的新一代调

18、速器。各系列调速器的额定工作油压为2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa，主配压阀直径为80mm、100mm、150mm、200mm、250 mm。它能使水轮发电机组在各种工况下稳定运行，可实现机组的自动或手动开、停机，并网运行，调节机组负荷，事故紧急停机等。一 PSW(S)T比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器机械部分主要包括冗余电液转换机构、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、静态无油耗的脉宽、脉幅脉宽的控制型式。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专利产品：DX-1型 (专利号：ZL 00 2 32366.4)PSWT

19、型为单调节型。只有导叶控制部分,PSW（S）T型为双重调节型，具有导叶控制和桨叶控制两部分，二者之间由电气协联。机械部分不设协联装置，二者原理和结构基本相同。其中导叶控制部分具有紧急停机装置，并可根据用户要求提供分段关闭装置。而桨叶控制部分没有紧急停机装置和分段关闭装置。其工作原理如下： 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，放大器的输出信号使电液转换器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。2机械液压系统1）结构说明

20、：机械部分主要包括两套互为热备用的电液转换机构、机械手动操作机构、自动复中装置、主配压阀、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、直连结构型的机械液压随动系统。机械部分由比例伺服阀数字阀机械手动组成机械冗余结构。比例伺服阀以及数字阀都起电液转换作用，将电气信号变成接力器行程，当比例伺服阀转换器作为主用时，数字阀转换器作为备用，也可以作为机械手动。当数字阀作为主用时，比例伺服阀转换器作为备用，如果电气控制部分检测到作为主用的电液转换环节出现卡阻拒动时，电气部分将自动切换到另一路电液转换环节。随着液压技术的发展，高速数字球阀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

21、具有工作压力高，密封性能好，换向频率高（3ms），可靠性高，寿命长。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速器机械液压系统由三联公司在98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、对油质要求低、油过滤>140，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。将比例阀伺服阀与高速数字球阀容于一体，它的

22、最大特点就是实现了机械液压系统前置级的冗余容错控制，两者间可互为手、自动，一般调速器的机械液压系统普遍采用自动运行方式和手动运行方式。而机械手动一般用在电气事故、停电、电液转换环节故障、试验、大修后第一次开机等工况，使用率非常低，而且需要人为监护操作，难以准确定位，操作很不方便。所以我们将机械手动改为数字球阀来实现开、关机操作，它不但可以用高速数字球阀上的手动按钮实现人为操作，也可以用电流信号来进行自动控制，以及远方操作，实际上它也是一个电液转换环节。2）电液转换环节主要性能满足本技术规范要求中的调速系统性能指标要求，具有良好的抗油污能力。（1）比例（伺服）阀； 高速数字球阀， 型号：DC-C

23、400MM，工作电源；DC24V 1.2A。滞环 <0.2%重复性 <0.1%阶跃信号调节时间<10ms响应频宽2070Hz（2）机械部分具有以下几种操作方式：比例阀伺服阀自动，高速数字球阀为备用方式当电气检测到比例阀伺服阀电转出现故障，包括断线、控制环节故障等，自动将数字球阀作为自动方式运行。高速数字球阀自动，比例阀伺服阀备用方式当电气检测到数字球阀出现故障，包括断线、控制环节故障等，自动将比例阀伺服阀作为自动方式运行，数字球阀作为备用运行方式。（3）机械手动方式由高速数字球阀上的手动操作按钮构成的机械手动满足黑启动和黑操作的手动运行要求。因此这种冗余容错的机械液压系统将传

24、统的机械手动操作赋予一个全新的概念和功能，实现了引导阀的位移控制和流量控制(比例阀伺服阀是位移控制，数字球阀是流量控制)，两者之间既可人为选择，也可由电气自动切换。PSW（S）T调速器额定工作油压为2.5 Mpa 、4.0 Mpa 、6.3Mpa，导叶接力器的全关和全开时间3100s范围内独立可调。并采用双螺母互锁和两螺钉固定的方式锁定接力器开启和关闭时间的整定值，安全可靠，一经调定不会改变。二BW(S)T水轮机调速器BW(S)T步进式水轮机调速器目前以无油螺旋丝杆式步进电机型调速器为主，取代了过去的环喷有油电转结构，此结构的最大的特点是“静态无油耗、无明管、直连式结构”。机械部分主要包括无油

25、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PWM脉宽控制型式。BWT型为单调节型。只有导叶控制部分,BW(S)T型为双重调节型，具有导叶控制和桨叶控制两部分，二者之间由电气协联。机械部分不设协联装置，二者原理和结构基本相同。其中导叶控制部分具有紧急停机装置，并可根据用户要求提供分段关闭装置。而桨叶控制部分没有紧急停机装置和分段关闭装置。其工作原理如下： 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PWM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大器使主配压阀

26、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。机械液压系统1）结构说明：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、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、直连结构型的机械液压随动系统。2）无油单簧自复中电-位移转换器电-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

27、行调节的任务。该装置包括筒体，与筒体连接的电机，电机轴通过连结装置与滚珠丝杆副穿入筒体中，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开的具有一段行程的弹簧套，复中弹簧设在弹簧套中，筒体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完成，滚珠丝杆运动灵活、可靠、摩擦阻力小，并且能可逆运行。传动部分无液压件，无油耗。采用弹簧力直接作用在高精度大导程滚珠丝杆上，当电源消失后,能迅速使联接套回到中位,使与之相连的主配引导阀自动准确回复到中间位置,保持接力器在原开度位置不变。复中机构仅为一根弹簧, 结构简单,动作可靠,调节维护方便。3)步进电机与驱动器(1）连线驱动器与步进电机的连线必须

28、按图接好，线的颜色不能接错。(2）. 驱动器供电驱动器的供电电源为24V,电流为3A，当驱动器的供电电源消失后，步进电机处于自由状态，复中弹簧张力作用于上、下弹簧套限位复中。这时，可以人为操作电机上的手柄来控制机组接力器的开、关。(3）电机的控制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/反转端，使步进电机正、反方向的旋转控制接力器的开或关。输出脉宽调制信号占空比PWM到驱动器的停止/运行端，控制步进电机的旋转角度来调节接力器的速度。驱动器的速度控制端加一恒定的电压2V-3.5V控制步进电机的最高转速。(4）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。* 运行电流：顺时

29、针逐渐增大，决定步进电机旋转时的扭力，一般调到8刻度左右。* 停止电流：顺时针逐渐增大，决定步进电机停止时的扭力，一般调到8刻度左右。* 高速：顺时针逐渐增大，决定步进电机的高速特性，一般调到4刻度左右。* 低速：顺时针逐渐增大，决定步进电机的低速特性，一般调到4刻度左右。* 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，一般调到24刻度。在稳态接力器不动的工况下，微调驱动器低速及响应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。三SLT数字式水轮机调速器数字式调速器广泛应用于小型混流式水轮机组和冲击式水轮机组。本系列调速器的额定（常规）工作油压为2.5

30、MPa、4.0MPa、6.3MPa；高油压为16.0 MPa。采用换向阀结构作为液压放大级，有16mm、25mm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速器，采用插阀装阀结构作为液压放大级，一般为32mm通径。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、对油质要求低、油过滤>140，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。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

31、）的通和断。随着液压技术的发展，高速数字球阀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，密封性能好，换向频率高（3ms），可靠性高，寿命长。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速器机械液压系统由三联公司在98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。高油压型数字式调速器压力油源采用蘘式蓄能器蓄能，不需要另设高压压缩空气系统对调速器进行充气和补气，高压气罐引进美国巴克公司技术。油压装置、调速器电气、机械液压部分组合成一体。调速器的性能优良、

32、可靠性高、检修维护方便，能够适合大、小电网等各种运行工况。机械液压系统1）结构说明：机械部分主要包括数字球阀、液控换向阀、单向阀、节流阀、紧急停机电磁阀等组成无明管、无杠杆、静态无油耗、切换无扰动的机械液压随动系统。2）数字式电-位移转换器电-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分的关键元件。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。该装置包括数字球阀、液控换向阀、单向阀、节流阀、紧急停机电磁阀等。四 冲击式（CJSTn/n）调速器冲击式水电机组调速器是专门为多喷针冲击式水轮

33、机组设计的。电气部分采用高性能的可编程控制器，并配以彩色液晶显示器，系统具有良好的人机中文界面，适于在恶劣的工业现场环境下运行，具有功率控制、转速控制、开度控制、系统频率自动跟踪、防涌浪、自诊断和容错等功能。并提供与电厂计算机监控系统连接的I/O接口和数据通信接口，其通信规约和协议满足监控系统要求，包括硬件和软件。它采用软件自动协联。其协联方式有：特殊协联（不协联）、曲线方式协联两种。由独立的机械液压控制回路分别控制折向器和喷针，取消了传统的机械协联柜、凸轮及复杂的连杆机构，使结构简化。每个喷针接力器、折向器接力器均采用一套全数字机械液压系统独立控制。全数字机械液压系统是最新一代的调速器液压系

34、统。它采用响应频率高的球座式电磁阀来控制接力器，由于全部使用标准化液压元件，并集成为模块结构，机械柜内无明管和杆件，使结构更趋简化。因为数字逻辑球阀静态无油耗，且通径较大，所以抗油污能力强。控制精度和可靠性都大幅提高。从整个系统上看，调速器机柜、电柜与油压装置，组合为一体，结构紧凑，安装、调试、运行都比较方便。折向器接力器和喷针接力器的行程由位移变送器反馈至微机调节器，该调速器取消了传统的机械协联柜、凸轮和复杂的机械连杆，不仅大幅度简化了系统结构，而且有效地克服了机械系统死区，彻底地改善了系统的调节性能。该调速器在性能及结构上都突破了传统冲击式调速器的模式，从根本上克服了常规冲击式调速器存在的

35、缺陷，代表了新一代调速器的发展方向。CJWT调速器反应灵敏，具有PID调节规律，动态品质优良；喷针、折向器之间的关系可根据需要任意设置和修改，是否协联、协联的精度值、主用喷针的选择可在触摸屏上密码进入设定，采用比例伺服阀或者数字阀直接控制接力器，使控制精度和可靠性大幅提高；整个机械液压系统采用模块式结构，机械柜内无明管和杠杆，结构简单、美观。喷针同步精度高达0.5%；折向器的协联精度高达0.2%喷针的自动投切负荷的波动不大于5 电网事故或甩任意开度的负荷不停机，确保空载运行调速系统整机集成度和标准化程度高，结构简化，可靠性和调节控制性能大幅提高。它能满足冲击式水轮机组在各种工况下稳定运行，实现

36、频率的测量与跟踪调节、自、手动开停机、并网、负荷调节、事故紧急停机等各项功能。五 电气控制系统PSW(S)T水轮机调速系统的电气部分采用高性能法国施耐德、德国西门子或者日本三菱系列可编程控制器PLC，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、伺服阀四种可兼容的输出型式以及电气导叶的电气开度限制。电气调节器采用可编程控制器PLC，可根据用户要求配置单机或双机冗余电气控制系统，如果是双机结构，那么两套从输入至输出以及电源配置完全相同 , 相互完全独立 。双机间采用智能全容错冗余热备方式 ，在运行过程中，未参与控制的备用通道退出而不影响调速系统的正常工作，且退

37、出的通道能进行停电检修。两套完全独立的冗余系统的运行方式为： 全容错在线热备，自动无扰切换 单机后备式运行，人为切换 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，避免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号、模拟信号以及开关输入输出信号的通讯和数据交换 。六 供电电源及监视1）供电电源：采用交直流双电源互为备用的供电形式，交流电源采用隔离变压器隔离后输入到交流高频开关电源，直流电源输入直流高频开关电源，两开关电源的输出经二极管后并

38、联，实现了真正的交直流双电源互为热备的冗余结构，保证了电源的可靠性。开关电源采用台湾明伟系列的产品。 调速器系统的控制及信号电源采用DC24V供电, 调速柜及调速器控制柜内分别装设冗余的带滤波器及抗干扰装置的双电源变换模块,每个电源模块采用交/直流并列供电(AC220V、DC220V)，两个电源模块的输出经过隔离装置后汇接在一起形成直流小母线，分别向微机调速系统、转速探测和速度监控系统及紧急停机操作系统等提供相互独立的供电回路。外供的交流或直流电源之一消失时或2套冗余的电源模块退出时，均不影响调速系统正常工作。交流电源输入： AC220V±10% 47Hz52Hz直流电源输入：DC2

39、20V±10%2）电源监视：调速柜及调速器控制柜内装设电压监视继电器,对输入电源、输出电源等进行监视,盘面装设相应的电源投入信号指示灯,并提供独立的电源投入(常开接点)、电源消失（常闭接点）监视信号至电站计算机监控系统。七 主配压阀开、关时间的整定方便可靠，具有锁定功能，一经整定后，不会因运行中的振动或人为过失而变动。对接力器开、关时间的整定满足水轮机过渡过程调保计算结果的要求，在任何情况下导叶动作速度不超出整定后的最大容许值。主配压阀组中各液压元件及油路采用组合式集成结构，不发卡和漏油。主配压阀直径为80mm-250mm动作灵活、可靠、导向性能好，360度旋转、上、中下动作灵活，无

40、任何卡绊现象，侧盖旁路回油，通油能力强，能有效地控制油流。满足开、关接力器时间的要求。 主配压阀为锻件整体加工件料均优质合金钢40CrM，粗加工后进行高温时效处理（消除心部应力，提高切削性能），半精加工后进行渗碳、淬火处理（提高表面硬度和耐磨性），最后进行精加工和表面防锈处理或手动研磨。这样加工出的零件既具有好的心部韧性，又有高的表面硬度和耐磨性，表面洛氏硬度处理可达HRC:60-64度。主配压阀加工精度高，无泄漏，外形美观，耐磨损、抗油污。八 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，经粗滤的油供引导阀、辅助接力器。经细滤的油供电液转

41、换器和紧急停机装置。柜的正面上方设有电气开限，实际开度、转速、平衡表等表计及手自动切换、增减负荷紧急停机、接力器锁锭等控制按钮和指示灯。柜的正面和反面均镶有有机玻璃，可以清楚地看到柜内机械液压系统全貌。主配压阀悬在柜体的底板之下。调速器配置油过滤装置-双联滤油器，过滤精度20µm，该过滤装置能在正常运行中进行清洗。滤油器滤网为并联两组，互为备用，能自动切换，切换时不影响液压系统正常工作。采用不锈钢折叠式滤网，强度高、过流面积大，便于在运行中取出清扫，清扫时不造成油路系统污染。进入比例式电液转换器及其后之液压油，均经过双滤油器，在运行中能切换并对其中一个进行拆卸和清洗。第五章 调速器的

42、运行调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地手动(现地手动分为现地电手动和现地机械手动)，三种控制模式的优先级依次为：现地手动（机械手动、电手动）、现地自动和远方自动。 自动运行、电手动和机械纯手动三种控制模式，任意切换方便可靠，三种控制模式完全无扰动地切换。当电气部分发生故障时，可无扰动地切换至机械手动状态。 各种工况之间相互跟踪，因此无论是自动还是手动改变调速器的控制模式均无扰动，当采用负荷跟踪切换运行方式时无波动。频率调节、功率调节、开度调节、水位调节运行模式可手动或自动转换，无任何扰动。调速器设有可调的电气型导叶开度限制功能，导叶电气开度限制能按水头自动改变空载开度给定值及限制

43、负载机组出力。导叶限制可在远地、远方进行调整及数值显示。1调速器运行流程提供合适的系统软件和应用软件去完成规定的工作。软件按模块化设计并允许从规定的程序接口设备去改变程序运行方式或控制参数。软件使用方便，维护容易，并使用户能通过PC机对软件程序进行检查调整，重新配置和开发程序软件采用模块化设计，采用通用的梯形图逻辑编程方法，使用方便，维护容易。调速系统软件采用模块化设计，由多个运行工况子程序和通用程序组成常驻运行程序和过程程序，常驻运行程序由外部条件经过一个过程程序到另一个常驻运行程序，实现运行工况的转换。配备一个断电保持的数据寄存器区存放调速器的各种参数和机组的参数，对每个输入开关量进行数字

44、滤波，对测频和A/D转换采用逐次逼近方式。用户能通过计算机对软件程序进行阅读和检查，不需修改程序，只需根据实际情况改变数据寄存器区的内容，就可以进行日常的维护、检修和调试。2自动运行工况1）停机备用调速器自动运行运行时，在停机备用工况设置有停机联锁保护功能。停机联锁的动作条件 :无开机令 、无油开关令 、转速小于70% 当停机联锁动作时调速器电气输出一个约1020%的最大关机信号到机械液压系统,使接力器关闭腔始终保持压力油,确保机组关闭。当接力器的开度大于5%(主令开关接点),紧急停机电磁阀动作。 2）自动开机过程机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器将接力器开启到1.5倍空载位置，等

45、待机组转速上升，如果这时机频断线，自动将开度关至最小空载开度位置。当机组转速上升到90%以上，调速器自动将开度回到空载位置(该空载位置随水头改变而改变)，投入PID运算，进入空载循环，自动跟踪电网频率。当网频故障或者孤立小电网运行，自动处于不跟踪状态，这时跟踪机内频率给定。调速器可实现现地开机或由电站计算机监控系统远方控制机组开机。(1) 现地自动开机；(2) 计算机监控系统远方自动开机；(3) 现地电手动开机；(4) 现地纯手动开机；3) 空载运行工况用线性差值法根据水头输入信号自动修改空载开度给定值和负载出力限制，水头信号可自动输入或人为手动设置。调速器能控制机组在设定的转速和空载下稳定运

46、行。在自动控制方式下，调速器能控制机组自动跟踪电网频率。当接受同期命令后，调速器应能快速进入同期控制方式。在空载运行方式下，导叶开度限制稍大于空载开度。机组在空载运行时使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率或自动跟踪频率给定值(“频率给定”调整范围：45HZ55HZ)。可自动或人为选择频率跟踪或不跟踪的状态，更利于机组与电网同步，调速器根据网频和孤立电网来自动选择设置频率跟踪或不跟踪状态(也可以人为手动设置)。它能控制机组发电机频率与电网频率(或频率给定)相接近。4）负载运行工况 (1)负载调频、调功、定开度运行工况 在负载运行工况下调速器控制机组出力的大小，电气导叶开度限制位导叶的最大位

47、置并接受电站计算机监控系统的控制信号，有负载开度、功率、频率三种调节模式。现地（机旁手动）或远方（手动或自动）有功调节能满足闭环控制和开环控制来调整负荷。现地/远方具有互锁功能，在远方方式下能够接受电站计算机监控系统发出的负荷增减调节命令，具有脉宽调节(调速器开环控制)、数字量、模拟量定值调节有功功率和机组开度的功能。 当功率调节模式下功率反馈故障时自动切换到开度调节模式下运行。当在开度调节或功率调节模式下，自动判断大小电网，当判断为小电网或电网故障（线路开关跳闸而出口开关未跳）自动切换到频率调节模式运行。根据频率的变化以及负荷或开度的调整对频率引起得变化作为判断大小电网的依据，自动改变运行模

48、式：当在开度调节或功率调节模式下，当判断为小电网或电网故障自动切换到频率调节模式运行。当机组出口开关闭合而电网频率连续上升变化超过整定值时(整定值与用户协商，缺省值50.3Hz) 和机组功率突然大幅度下降时(突降10%以上)，可确定机组进入甩负荷或孤立电网工况，调速器自动切换到频率调节模式，迅速将导叶压到空载开度，机组转速稳定在额定转速运行。负载工况下的参数：* 运行模式：开度调节模式功率调节模式频率调节模式* PID调节参数：开度模式bt,Td,Tn功率模式bt,Td,Tn频率模式bt,Td,Tnbp，E* 运行参数：最大电气开限最小电气开限导叶开及关放大系数主配位置放大系数6) 运行工况切

49、换冗余电气系统双机之间的切换、电液转换环节的切换、控制或操作方式的切换（包括机械手动操作）、事故等切换无扰动。自动、电手动、机手动之间任意切换，无扰动。两套电源无缝切换 。电源消失时，保持开度不变。当电源恢复后，自动跟踪当前开度，无扰动的恢复到当前运行工况。运行方式切换：(1) 现地、远方之间任意切换；(2) 自动、电手动、机手动之间任意切换； (3) 频率、功率、开度调节模式之间任意切换；(4) 频率跟踪功能的投入、切除；(5) 人工频率死区的投入、切除；(6) 自动水头、人工水头之间任意切换；(7) 残压PT、齿盘任意切除；(8) 交流、直流电源的投入、切除；6) 自动停机主接力器在机组停

50、机时有1015mm的压紧行程，机组在正常停机状态下由调速器输出相应信号，使主接力器的关腔保持压力油以保证机组的导叶全关。调速系统在接收停机令后（停机令必须保持到机组转速小于70以下）在下列情况下使机组停机：(1) 正常停机* 一般停机：在电手动或自动运行工况能实现现地或远方操作停机，断路器在零出力跳闸后，接受停机令停机。* 停机连跳：并网运行时可接收停机令。当关至空载开度（并网瞬间值）或机组零出力时由监控系统控制断路器跳闸后完全关闭导叶。当断路器末跳闸时，保持空载和零出力状态。(2）紧急停机机组紧急停机时，外部系统发出紧急停机令或操作员手动操作紧急停机按钮时紧急停机电磁阀动作，调速器以允许的最

51、大速率（调保计算的关机时间）关闭导叶。机组在事故情况下可由外部回路快速、可靠地动作紧急停机电磁阀，当紧急停机电磁阀动作后有位置接点输出至指示灯并上送计算机监控系统，并同时由计算机监控系统启动紧急停机流程。(3 事故配压阀停机当调速器失灵时，事故配压阀动作，确保机组可靠停机。 (4) 机械过速保护装置设计有机械过速保护装置的调速系统，由机组转速上升值控制机组可靠停机。(5) 闭锁在找到事故原因并加以消除以前，事故停机和紧急停机回路一直保持闭锁状态，只有通过手动操作复归程序才能复归。3. 电手动运行工况电手动操作流程见下图：电手动控制模式的增减导叶开度的精度（0.1接力器全行程）高于机械手动。一般

52、适用于检查、判断和调整机械液压系统零位，校对导叶开度的零点和满度。当机组转速信号全部故障时，可人为启、停机组，增减负荷；当系统甩负荷时，自动关到最小空载开度和接受紧急停机信号。4机械手动运行工况机械纯手动操作流程：机械纯手动控制模式的增减导叶开度的精度（0.3接力器全行程）一般用于检验机械液压系统的动作情况，适用于大修后第一次启动机组。当全厂供电电源消失后，可人为手动操作，启、停机组，增减负荷；并接受紧急停机信号。-10V+10V的模拟电压信号控制比例阀的阀芯位移，达到调节比例阀输出流量的目的。比例伺服阀为四位四通阀，包括开、关、中间封油及断电复中安全位。放大器的供电电源为+21+40V,最大

53、电流为2.7A，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位。第六章 调速器的其他功能1 浆叶协联函数发生器用于灯泡贯流机组和轴流转桨机组的双调调速器，由于控制对象包括导叶和桨叶，需要由两组控制单元分别控制，而且桨叶与导叶之间存在一定的协联关系，以期达到机组的最佳工作状态。假如协联不合理则会造成机组的出力不够或者机组振动比较大。在调速器内部有桨叶协联函数发生器来实现对桨叶的协联合理化控制。计算依据和公式如下：调速器可预置15条水头的协联曲线，每条曲线按导叶开度间隔10%取11点，按水头大小从小到大将协联曲线关系图中选定的15条水头列于表中，按当前水头值和当前导叶开度采用插值计算浆叶协联开度。若机组设计协联曲线不足15条，不足部分按最高水头曲线处理。2 分段关闭装置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专利产品：DX-1型 (专利号：ZL 00 2 32366.4