水电厂调速器系统(机械)简介课件

水电厂调速系统（机械）简介方仲超华电四川宝珠寺水力发电厂机修分公司水电厂调速系统简介水电厂调速系统（机械）简介方仲超华电四川宝珠寺水力发电厂机修1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目录CONTENT

设备常见故障案例分析调速器相关题库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2水轮机调节的基本概念目录CONTENT1.1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水轮机调节的基本概念目CONTENT1.1水轮机调节的任务31.1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）。1.1水轮机调节的任务电力系统的负荷总是在不41.1水轮机调节的任务发电机的频率与转速和磁极对数有以下关系：

磁极对数由发电机结构确定，发电机确定后磁极对数为常数。因此，频率仅与机组转速有关。要保证频率在一定范围内稳定不变，就必须保持水轮发电机组转速稳定不变。1.1水轮机调节的任务发电机的频率与转速和磁极对数有以下51.2水轮机调节的任务水轮发电机组示意图水能H.Q电能U.I.fMgMt机组的运动方程：n--机组转速，r/min。

g--重力加速度；

机组转动部分惯性力矩机组飞轮力矩

为角速度

水轮机主动力矩，发电机阻力矩1.2水轮机调节的任务水轮发电机组示意图水能电能MgM61.2水轮机调节的任务要使机组的频率恒定，就要使机组转速恒定，也就是要使角速度增量dω=0，那么就应当使水轮机的主动力矩Mt能与发电机的阻力矩Mg保持平衡，即负荷变化时引起阻力矩变化，应调节机组本身的输出主动力矩，以维持频率恒定。而水轮机的输出功率与其输出力矩（即主动力矩Mt

）的关系是：Mt=P/ω

水轮机调节（控制）的基本任务：根据负荷的变化不断地调节（控制）水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内。1.2水轮机调节的任务要使机组的频率恒定，就要71.3水轮机调节途径水轮机的输出主动力矩为：

调节水轮机输出的主动力矩，就是要调节水轮机输出功率，其中最有效的方法和途径是通过调节（控制）水轮机的流量——改变导水机构（喷针）的开度。

对转桨式水轮机还通过协联调节桨叶来调节流量；对冲击式水轮机还通过协联调节折向器来控制流量。而实现这种调节（控制）的控制装置就是水轮机调速器（或称水轮机控制器）。1.3水轮机调节途径水轮机的输出主动力矩为：调节水轮机81.3水轮机调节的组成引水系统调速器水轮发电机组电力系统电能水能转速给定导水机构机组测量元件放大元件执行元件反馈元件水轮机自动调节方框图

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。1.3水轮机调节的组成引水系统调速器水轮发电机91.3水轮机调节的组成1.3水轮机调节的组成101.3水轮机调节的特点（1）水轮机调速器必须具备有足够大的调节功水电站水头常在几米至几百米的范围内，故水轮机前的压力只有零点几MPa至几MPa，因此，为发较多的电功率，常需相当大的流量，水轮机及其导水机构尺寸也需要相应加大。为推动笨重的导水机构就需要有足够大的调节功，需要设置多级液压放大（通常为两级）和外加能源（油压装置）。（2）水轮机调节系统造成的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定调速器的液压放大执行机构具有较大的时间常数，调节对象也具有较大的惯性时间常数，所以，负荷变化时导水机构动作有一定的延迟时间，从而造成调节滞后并导致过调节，这种过调节现象使水轮机调节系统变得不容易稳定；1.3水轮机调节的特点（1）水轮机调速器必须具备有足够大的111.3水轮机调节的特点（3）水击的反调效应不仅严重恶化了调节系统的动态品质，而且不利于调节系统的稳定

水电站因受自然条件的限制，常有较长的压力过水管道，管道长则水流惯性大；而低水头的转桨式机组，由于水头低而流量大，其水流惯性也大。水流惯性大即TW大，故水击的反调效应造成的调节滞后作用就更加显著，因而这类电站的水轮机调节系统的稳定性就更差，同时也恶化了调节系统的动态品质。（4）有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复杂性

对于低水头的转桨式水轮机和贯流式水轮机，为了提高水轮机的效率，以确保在不同水头下均能获得较高的运行效率，因此，其不仅要调节导水机构，还要调节桨叶开度1.3水轮机调节的特点（3）水击的反调效应不仅严重恶化了调121.4水轮机调节的功能水轮机调速器是水电站最重要的控制设备之一，其功能有：在单机运行时用来维持机组转速恒定（按频率调节）；

承担机组启动、停机、并网和增减负荷等操作；

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；

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。1.4水轮机调节的功能水轮机调速器是水电站最重要的控制设备13目录CONTENT2.1水轮机调速器的发展2.2水轮机调速器的分类调速器的发展及分类目CONTENT2.1水轮机调速器的发展调速器的发展及分类14一2.1水电厂调速器的发展历程机械液压型调速器20世纪50~60年代从前苏联购买，仿制械结构复杂控制精度低，调节品质差一2.1水电厂调速器的发展历程机械液压型调速器20世纪515测速元件放大元件主配压阀主接力器暂态反馈元件永态反馈元件局部反馈元件指令信号+++--机械液压调速器方框图机组的测速采样、反馈机构及调节规律都是通过机械结构来控制，并将反馈信号和指令信号进行液压放大，以获得足够的操作功。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件放大元件主配压阀主接力器暂态反馈元件永态反馈元件局部16一2.1水电厂调速器的发展历程电气液压型调速器20世纪70~80年代电子管、晶体管，集成电路采用电液转换器替代了离心摆。增加了手自动切换，紧急停机电子元件/组件质量不过关，可靠性低一2.1水电厂调速器的发展历程电气液压型调速器20世纪7017测速元件综合放大电液转换器引导阀暂态反馈元件永态反馈元件指令信号+++--中间接力器主配压阀主接力器机械反馈-+中间接力器调速器方框图设置中间接力器，作为一个积分器，主要配合反馈装置行程调节规律；将液压随动系统与调节规律分开，将死区较大的主配压阀置于调节规律闭环之外。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件综合放大电液转换器引导阀暂态反馈元件永态反馈元件指令18测速元件放大器电液转换器比例单元局部反馈永态反馈元件指令信号+++--辅助接力器积分单元主接力器微分单元-+硬反馈+电子调节器式调速器方框图调节参数的控制与电液随动系统无关，调节规律完备，机构简单，死区小。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件放大器电液转换器比例单元局部反馈永态反馈元件指令信号19一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器20世纪80~90年代微机调速器研发起步阶段，单板机、单片机机械液压系统结构仍然比较老旧，复杂工业水平的制约，整机硬件可靠性，一致性较低微机调速器90~00年代微机调速器趋于成熟，PLC，IPC，PCC，比例阀，控制电机、数字阀，等多种电液转换器，标准液压元件开始选用功能较为完善，可靠性提高，能够满足使用要求一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器20世纪80~9020一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器21世纪~微机控制器进一步发展，PAC，PCC出现，性能提高，加之现代控制理论应用以及生产商经验积累。软件功能更加完善，增加了自诊断，维护，通信等功能标准化液压元件大量选用，数字阀调速器出现，液压集成技术使用，可靠性提高，结构美观，主配压阀等零部件结构优化，使用和维护更加方便。技术取得了较大进步，但也有市场原因使得结构和性能在倒退一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器21世纪~微机控制21调速器技术发展经历了机械液压型调速器、电气液压调速器和微机电液调速器3个阶段，在发展过程中不论是从系统结构、控制规律、功能扩展、硬件设施、液压随动等各个方面都有所改善，经过大家探索努力，水轮机调速器技术取得可喜的进展，产品质量和可靠性接近国际先进水平，基本满足国内水电建设的需求。2.1水电厂调速器的发展历程调速器技术发展经历了机械液压型调速器、电气液压调速器和微机222.2水电厂调速器的分类2.2.1按工作容量分：特小型小型工作容量小于3KN·m工作容量3-15KN·m中型工作容量15-50KN·m大型工作容量50KN·m以上。注：按主配压阀直径(80、100、150、200、250mm)来计算2.2水电厂调速器的分类2.2.1按工作容量分：特小型小型232.2水电厂调速器的分类单调节双调节混流式机组，轴流定桨式贯流式、轴流转桨式多调节冲击式、水泵水轮机(多导叶)3.2.1按调节对象分：2.2水电厂调速器的分类单调节双调节混流式机组，轴流定桨式242.2水电厂调速器的分类比例阀控制电机专业厂家生产的标准化产品，抗油污能力强，动态响应好，可靠性高，外形美观，易于搭建控制回路，实现冗余保护逻辑，检修维护方便，成本高抗油污能力强，可靠性高，动态响应能力较比例阀差，需将电机的旋转运动转换为直线运动并放大，有复杂转换机构，结构体积大，维护难度高，成本低快速开关阀+数字阀原理上分大小波动调节，对于小型机组，动态响应能力较好，受结构限制，流量具有阶跃性，系统冲击大，稳定性和控制精度受到考验。2.2.3

按电液转换器分：2.2水电厂调速器的分类比例阀控制电机专业厂家生产的标准化25目录CONTENT3.1调速系统的构成3.3

主要功能原件介绍3.4几种典型的调速器结构分析调速器系统的构成及原理目CONTENT3.1调速系统的构成调速器系统的构成及263.1调速系统的构成3.1调速系统的构成27水电厂调速器系统的构成计算机监控系统调速器电气柜调速器控制柜油温控制油泵控制调速器机械液压部分压油装置自动锁锭压油泵机械部分电气部分外部命令水电厂调速器系统的构成计调速器电气柜调速器控制柜油温控制油283.1调速系统的构成调速系统还包括：过速保护装置(事故配压阀、机械过速)分段关闭装置接力器锁定装置（机组自动化）管路系统3.1.1调速器电气柜：调速器软件电源转换回路控制器（CPU、AI、AO、DI、DO、通讯接口）3.1调速系统的构成调速系统还包括：过速保护装置(事故配压293.1调速系统的构成测频回路（残压、齿盘、机频、网频）外围输入输出回路人机交互（HMI、按钮、指示灯等）3.1.2调速器机械柜：主配压阀电液转换器功能切换阀（电液转换器切换、手自动切换等）保护回路（紧急停机）反馈元件（紧停/复归、手/自动状态、压力、主阀位移等）3.1调速系统的构成测频回路（残压、齿盘、机频、网频）3.303.1调速系统的构成3.1.3油压装置：压力油箱回油箱(注排油接口、滤油接口、空气滤清器)油泵电机组插装阀组（单向阀，安全阀，卸荷阀）压力表、压力开关、压力变送器液位指示/变送器/开关(压力油箱和回油箱)空气安全阀自动补气装置油混水信号器3.1调速系统的构成3.1.3油压装置：压力油箱313.1调速系统的构成3.1.4油压装置控制柜：PLC控制单元人机界面（显示、操作）输入输出（采集数据、接收指令、反馈状态等）软启动器接触器断路器柜体、按钮、指示灯3.1调速系统的构成3.1.4油压装置控制柜：PLC控制323.1调速系统的构成3.大型调速器机械液压系统框图：3.1调速系统的构成3.大型调速器机械液压系统框图：333.1调速系统的构成3.中小型调速器机械液压系统框图：3.1调速系统的构成3.中小型调速器机械液压系统框图：343.1调速系统的构成3.机械液压系统－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，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，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。3.1调速系统的构成3.机械液压系统－电/机转换装置电/机353.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀是电－液转换器，它是一种电气控制的引导阀，在大型和特大型数字式调速器中得到广泛的应用，由比例伺服阀作为电－液转换器组成的数字式电液调速器在电站的试验运行结果表明，水轮机调节系统具有优秀的静态和动态性能。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。3.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀363.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀的表示符号3.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀37比例伺服阀控制主配压阀原理框图3.机械液压系统－比例伺服阀3.1调速系统的构成比例伺服阀控制主配压阀原理框图3.机械液压系统－比例伺服阀338四.机械液压系统－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。

交流伺服电机自复中机构四.机械液压系统－自复中装置交流伺服电机自复交流伺39四.机械液压系统－自复中/控制阀交流伺服电机/控制阀装置是一种电－液转换器，用于控制带辅助接力器（液压控制型）的主配压阀。交流伺服电机/控制阀四.机械液压系统－自复中/控制阀交流伺服电机/控制阀交流伺服40四.机械液压系统－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。四.机械液压系统－主配压阀主配压阀是调速器机械液压系统的功率41四.机械液压系统－主配压阀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。四.机械液压系统－主配压阀在主配压阀上整定接力器的最短关闭和42四.机械液压系统－主配压阀美国GE公司FC主配压阀四.机械液压系统－主配压阀美国GE公司FC主配压阀43四.机械液压系统－主配压阀带引导阀的机械位移控制型主配压阀

位移控制引导阀差压辅助接力器四.机械液压系统－主配压阀带引导阀的机械位移控制型主配压阀44四.机械液压系统－主配压阀机械位移控制型主配压阀结构原理框图见图。这是一种带有引导阀的、机械位移控制、直联型主配压阀，应采用机械位移输出的电－机转换器对其进行控制。主配压阀的引导阀活塞为微差压式，它始终有一个向上的作用力，因而引导阀活塞随动于电－机转换装置的位移。在引导阀对主配压阀的辅助接力器的控制下，主配压阀活塞的位移等于引导阀活塞位移；所以，主配压阀活塞也就随动于电－机转换装置的机械位移。四.机械液压系统－主配压阀机械位移控制型主配压阀结构原理框图45四.机械液压系统－主配压阀带辅助接力器的液压控制型主配压阀

液压控制差压辅助接力器四.机械液压系统－主配压阀带辅助接力器的液压控制型主配压阀46四.机械液压系统－主配压阀机械液压控制型主配压阀结构原理框图。这是一种带有辅助接力器的、液压控制式的主配压阀，与其接口的电/机转换器必需是电－液转换器，比例伺服阀和交流伺服电机自复中装置/控制阀均可以对它进行控制。四.机械液压系统－主配压阀机械液压控制型主配压阀结构原理框图47四.机械液压系统－主配压阀主配压阀的自复中四.机械液压系统－主配压阀主配压阀的自复中48五.两段关闭装置及事故配压阀在水电站的工程实际中，由于其水工结构、引水管道、机组转动惯量等因素的影响，经过调节保证计算，要求调速器的接力器在紧急关闭时有导叶分段（一般为两段）关闭特性。即在导叶紧急关闭过程中，要求按拐点区分成关闭速度不同的两段（或多段）关闭特性，导叶分段关闭装置就是实现这种特性的。导叶分段关闭装置由导叶分段关闭阀和接力器拐点开度控制机构组，后者包括拐点检测及整定机构和控制阀。拐点开度控制机构可以是基于纯机械液压的工作原理，也可以是由电气与液压相结合的工作原理，前者可称为“机械式”导叶分段关闭装置，后者则是“电气式”导叶分段关闭装置。对于要求具有导叶分段关闭特性的调速器，必需引入接力器位移的机械或电气信号。五.两段关闭装置及事故配压阀在水电站的工程实际中，由于其水工49五.两段关闭装置及事故配压阀当采用纯机械液压式拐点检测及调整机构和控制油路来控制分段关闭阀（即“机械式”导叶分段关闭装置），系统动作与调速器工作电源无关，可靠性高；但是，由于必需利用凸轮使接力器运动时控制切换阀换位，机械系统复杂，有的电站在布置上也有一定的困难。采用“电气式”导叶分段关闭装置的优点是：导叶分段关闭装置在布置上四分方便。但是，必需四分重视其控制电源及控制回路的可靠性，一般应采用两段厂用直流电源对切换电磁阀回路供电，在电站已出现过由于控制电源消失或电气控制故障，而导致分段关闭装置无法正常工作的事故。如果系统有事故配压阀，则导叶分段关闭阀应设置在事故配压阀与接力器之间的油路中。五.两段关闭装置及事故配压阀当采用纯机械液压式拐点检测及调整50两端关闭阀五.两段关闭装置及事故配压阀两端五.两段关闭装置及事故配压阀513.4宝珠寺调速器分析1、HGS-H型调速器液压随动系统（既调速器机械部分）安装于油压装置回油箱之上，采用模块式结构。2、HGS-H型调速器液压随动系统，主要包括：a.伺服比例阀e.双滤油器b.电磁换向阀f.主阀反馈位移传感器LVDTc.主配压阀组g.接力器反馈位移传感器LVDTd.集成阀块3.4宝珠寺调速器分析1、HGS-H型调速器液压随动系统（52

宝珠寺调速器的结构3、HGS-H型调速器主要技术参数：伺服比例阀电磁铁电流：max.3.7A主配压阀直径：150mm主配压阀行程：10mm工作油压：4.0Mpa电源：DC220V；AC220V，50Hz3.大型调速器机械液压系统框图：宝珠寺调速器的结构3、HGS-H型调速器主要技术参数：353

宝珠寺调速器的结构4、HGS-H型液压系统特点：1）采用液压集成技术和流量控制、流量反馈技术，选用高精度、高可靠性的伺服比例阀作为电—液转换元件，将整个装置设计为几大结构模块：集成阀块、主配压阀及油处理模块。系统内的控制油路及操作油路则全部集成到底板和阀板上；整机结构简洁新颖，安装、调试、操作、维护方便。宝珠寺调速器的结构4、HGS-H型液压系统特点：54

宝珠寺调速器的结构宝珠寺调速器的结构55

宝珠寺调速器主要元件及功能1、主配压阀组1）配压阀采用锻钢结构，能耐受高压力下的冲击负荷；为了抗油污，减少磨损，延长使用寿命，内部零件经必要的热处理工艺处理。主配压阀组中各种液压元件在配压阀上的紧凑组合式布置及油路集成在一个单元内，消除了所有管路，组件几乎没有漏油。可确保所有部件的动态特性与系统的性能优化相适应，使水轮机控制系统运行更好、更平稳、更可靠。

宝珠寺调速器主要元件及功能1、主配压阀组56

宝珠寺调速器主要元件及功能2）主配压阀活塞与辅助接力器活塞通过球头支杆连接，并在压力作用下作为一个整体运动，因此主配压阀活塞的动作将完全跟随辅助接力器活塞。在自动运行状态下，伺服比例阀输出的流量信号进入辅助接力器控制腔，控制辅助接力器活塞动作。3）主配压阀从结构原理上讲是三位四通阀，其作用是接受辅助接力器活塞的位移信号，并将其转换为流量信号输出以控制导叶接力器的动作。宝珠寺调速器主要元件及功能2）主配压阀活塞与辅57

宝珠寺调速器主要元件及功能4）主配压阀的开口是按接力器的动态特性要求范围设计的，主配压阀上的限位螺钉决定了主配压阀活塞开、关两个方向的行程，从而可精确的调整接力器的开、关速度。±10mm。

宝珠寺调速器主要元件及功能4）主配压阀的开口是58

宝珠寺调速器主要元件及功能2、电液转换元件

电液转换元件是调速器的最关键部件，我厂采用德国B0CSH公司推出电液比例阀技术提高了整个系统的控制精度、响应性能和系统的可靠性，其主要特点有：1）与伺服阀的先导控制级弱信号（一般为数十毫安至数百毫安控制电流）控制不同，伺服比例阀的先导控制级为强信号（最大电流3.7安培）控制，功率大（最大功率37VA），电磁力大（几乎是环喷或双锥伺服阀的7倍），无小孔径阻尼孔，大大的提高了抗油污能力和工作的可靠性。

宝珠寺调速器主要元件及功能2、电液转换元件59

宝珠寺调速器主要元件及功能2）在伺服比例阀中的比例电磁铁位置采用了伺服闭环控制，精度高（滞环、重复精度0.1～0.2%）；动态响应好：阶跃信号调节时间小于10ms，响应频宽为40-70Hz（而环喷或双锥伺服阀响应频宽仅为4-7Hz）。宝珠寺调速器主要元件及功能2）在伺服比例阀中的60

宝珠寺调速器主要元件及功能3）阀体采用五槽镶套结构，精密制造的硬质阀芯和阀套，保证了阀所必须的零开口工作状态，轴向配合精度0.002。硬质耐磨的工作棱边，即使长期工作后也无明显的磨损，仍能保证陡峭的压力增益特性和平直的流量特性，耗油量小（小于1l/min）。伺服比例阀失电时，阀芯能进入安全的第四工位，可避免失电时对系统构成的潜在危险。宝珠寺调速器主要元件及功能3）阀体采用五槽镶套61

宝珠寺调速器主要元件及功能3、主手自动切换阀通过一只二位四通单电磁铁换向阀实现对导叶接力器的手自动运行状态切换。电磁阀上电为自动运行状态，失电为手动运行状态。因此在自动运行中若电源发生故障，该电磁阀能自动切换到手动运行状态（由于该手动为开环控制，因此仅能暂时保持接力器位置，不建议在机组运行状态中使用，仅作为调试使用），防止机组运行失控。

宝珠寺调速器主要元件及功能3、主手自动切换阀62

宝珠寺调速器主要元件及功能4、紧急停机电磁阀本阀是一只二位四通带手动应急按钮和定位装置的双电磁铁换向阀。其作用是当机组或系统发生需要停机的故障时，接受来自机组或系统的故障信号紧急关闭导叶开度，强迫机组停机。本阀也可以通过现地操作手动应急按钮，实现紧急停机。

宝珠寺调速器主要元件及功能4、紧急停机电磁阀63

宝珠寺调速器主要元件及功能5、开度控制阀在调速器纯手动运行状态下，通过一只三位四通带手动应急按钮双电磁铁换向阀来实现对导叶的开度控制。可通过远方电动操作电磁换向阀来实现导叶开度的手动控制。在掉电情况下，也可在现地操作电磁换向阀上的应急按钮对机组导叶开度进行手动控制。（注意：该手动为开环控制，因此仅能暂时保持接力器位置，不建议在机组运行状态中使用，仅作为调试使用。）

宝珠寺调速器主要元件及功能5、开度控制阀64

宝珠寺调速器主要元件及功能6、其他附件

1）双滤油器：采用高精度双联滤油器，互为备用，能在线手动切换。当滤油器压差增大到规定值时，压差开关动作，发出报警信号。

2）位移传感器

：采用精密位移传感器采集导叶接力器位移，并将其转换为电气信号作为电气反馈。宝珠寺调速器主要元件及功能6、其他附件65水电厂调速器系统的构成目录CONTENT水电厂调速器系统的构成目CONTENT66水电厂调速器系统的构成1、调速系统的任务维持机组在额定转速内，确保机组的输出功率。完成机组开机、停机、增减负荷、紧急停机等控制。水电厂调速器系统的构成1、调速系统的任务67目录CONTENT

设备常见故障案例分析目CONTENT设备常见故障案例分析68水电厂调速器机械部分检修油压装置液压系统机械部分机械过速装置压力油罐回油箱漏油箱伺服主配压阀控制阀组延时装置隔离阀装置接力器位移传感器水电厂调速器机械部分检修油压装置液压系统机械部分机械过速69水电厂调速器机械部分检修水电厂调速器机械部分检修70水电厂调速器机械部分检修水电厂调速器机械部分检修71主配压阀发卡反馈钢绳断调速器抽动接力器跑油调速器机械常见故障及处理主配压阀发卡调速器机械常见故障及处理721、调速器主配压阀发卡原因及危害：当主配压阀卡在开启侧时，将把导叶开至极限开度，并网机组出现过负荷，未并网机组将严重过速:当主配压阀卡在关闭位置时，导叶将全关，并网机组转调相运行，未并网机组停机；当主配压阀卡在中间位置时，调速器无法执行开关导叶的任务，一旦机组事故跳闸，将出现机组过速，在静止状态下，无法发现此故障，只有在进行增减导叶开度的时候可以发现。调速器机械常见故障及处理1、调速器主配压阀发卡调速器机械常见故障及处理731、调速器主配压阀发卡处理：发现主配压阀卡在开启位置时，立即紧急关闭水轮机主阀；卡在关闭和中间位置时对并网机组可以采用敲击、反复给增减命令冲击的方法处理，未并网机组待机组停稳关闭球阀后在作以上处理。调速器机械常见故障及处理1、调速器主配压阀发卡调速器机械常见故障及处理742、调速器反馈中断目前水电厂使用的调速器的反馈可分为两大类，一类为自复中式电气反馈，一类为机械复中式。原因及危害：自复中调速器的反馈钢绳仅用于机械开限的回复，而对于机械复中的调速器，反馈钢绳起着抵消调节信号负反馈、回复主配压阀的作用，一旦反馈钢丝断，将造成严重后果。电气反馈拉杆脱开或断裂同样造成严重后果。调速器机械常见故障及处理2、调速器反馈中断调速器机械常见故障及处理752、调速器反馈中断处理：对于机械复中的调速器，如果反馈钢绳断，机械液压系统就失去了回中的能力，一有增调节信号就类似于主配压阀卡在开启侧，一有减调节信号就类似于主配压阀卡在关闭位置，可以参考”主配压阀卡塞“故障进行处理。巡检时，如果发现反馈钢绳断，稳妥的做法是关闭水轮机主阀再进行处理，不得擅自操作调速器。调速器机械常见故障及处理2、调速器反馈中断调速器机械常见故障及处理763、调速器抽动

调速器抽动将造成负荷波动，机组并网困难或并网冲击大，严重时造成系统事故、剪断销剪断和压油泵烧毁。原因：引水系统压力波动；调速系统管路进气；调速器调节参数选择不当，电气部分有故障。处理：出现调速器抽动时不得进行机组的并网操作，将调速器切手动运行；调整压油装置的油面到正常；长时间停机以后启动机组以前，宜再主阀关闭的情况下，手动活动调速器；通知专业班组对电气部分进行检查。调速器机械常见故障及处理3、调速器抽动调速器机械常见故障及处理774、接力器跑油接力器跑油，不是设备故障，而是运行人员在进行接力器冲油操作中的一个危险点。因为在水电厂多次出现此事故，所以提出来讲，让大家在以后的工作中引起重视。调速器机械常见故障及处理4、接力器跑油调速器机械常见故障及处理784、接力器跑油原因：接力器排油阀的操作频率非常小，多年运行以后，其开关的灵活性变差，在进行接力器充油操作之前,如果盖阀门没有关严，即使只有很少的部分没有关，在高压油的作用下,也会造成大量的漏油,而漏油箱和漏油泵的上有量又很小的,由此而出现接力器跑油。处理：为了防止跑油，在操作时，除了严格执行操作票制度，在操作调速器充油时，宜先进行小范围开关后，检查漏油箱无异常漏油，再继续操作。调速器机械常见故障及处理4、接力器跑油调速器机械常见故障及处理79案例警示2008年8月6日08时20分，运行人员在设备巡回检查时及时发现3号机组主接力器关腔油管路焊接处开裂漏油（带锁定接力器），且漏油量较大，为保证机组安全，向中调申请停机消缺。案例警示2008年8月6日08时20分，运行人员在设备巡回检80案例警示注：焊缝开焊地方为红色压力油管与接力器连接法兰盘后的弯肘管段焊缝正上方。案例警示注：焊缝开焊地方为红色压力油管与接力器连接法兰盘后的81案例分析系统运行：220kV系统运行，三台机组并网运行，AGC投入省调控制方式，全厂带165MW负荷，厂用400V分段运行。事件经过：08时20分，运行人员在巡回检查时，发现3号机组主接力器关腔油管路上漏油量较大，细致检查发现管路焊缝开焊。向调度申请停机处理；经处理及试验后，11时17分，3号机组恢复并网运行，负荷55MW。案例分析系统运行：82案例分析原因分析：1、由于机组投入AGC控制，跟踪电网频率调整，调速器调节频繁，主接力器（带锁定接力器）关腔油管路焊缝因长时间振动导致疲劳开焊。2、由于该焊缝焊接工艺水平差，焊接质量可能存在问题，加上油管路在调速器频繁调节时的振动疲劳导致开焊。案例分析原因分析：83案例分析处理情况：1.3号机组停机，做好消缺安全措施，接力器泄压，对开焊点进行补焊。2.处理完毕，恢复安全措施，进行充油检验无漏油，向中调申请空转。3.经空转检查后没有出现漏油现象；在0至空转开度之间来回调整4次排出内部气体后，汇报中调并申请开机。4.3号机组并网成功，负荷55MW。案例分析处理情况：84油系统常见故障及其处理事故低油压油泵启动频繁轴承油位异常油系统常见故障及其处理事故低油压85油系统常见故障及其处理1、事故低油压原因：油泵不启动或启动后不上油；压力油管路、压油装置爆管；整定值变位。动作后果：机组事故停机，落进水口闸门（关主阀）。油系统常见故障及其处理1、事故低油压86油系统常见故障及其处理1、事故低油压处理：如果爆管造成，立即切除油泵，关闭有关阀门，隔离故障点；检查油泵不上油、不启动的原因，排除后，将机组转发电；整定值变位时，退出事故低油压保护，将机组转发电，再消除变位缺陷。油系统常见故障及其处理1、事故低油压87油系统常见故障及其处理2、油泵启动频繁原因：启停定值变位；逆止阀坏，不能可靠止逆；排油阀未关严；调速器大幅度抽动；压油罐油位过高。油系统常见故障及其处理2、油泵启动频繁88油系统常见故障及其处理2、油泵启动频繁处理：调整启停定值至正常；切除逆止阀坏的油泵，关闭截止阀，作为紧急备用；关严排油阀；消除调速器抽动的缺陷。油系统常见故障及其处理2、油泵启动频繁89油系统常见故障及其处理3、轴承油位异常原因：进、排油阀未关严；机组甩油严重；冷却器有漏眼，水进入油中或油被水管吸走。油系统常见故障及其处理3、轴承油位异常90油系统常见故障及其处理3、轴承油位异常处理：油位过低时，应加补充油，并关严排油阀；油位过高时，关严进油阀，并将油位排到正常值；油位过高并伴随轴承温度升高时，应检查油质是否合格。油系统常见故障及其处理3、轴承油位异常91目录CONTENT调速器相关题目CONTENT调速器相关题92调速器---单选题1、高油压调速器的囊式蓄能器中充的是什么气体？（B）A氧气B空气C氮气D二氧化碳2、调速器溢流阀的作用是什么？（B）A调节油压的下限值B调节油压的上限值C调节开机时间D调节关机时间3、调速器在没有网频的情况下能否开机发电？（B）A不能B能跟踪给定频率发电C只能空载发电、不能并网调速器---单选题1、高油压调速器的囊式蓄能器中充的是什么气93调速器---单选题4、调速器开、关机时间如何调节？（B）A越长越好B严格按照调保计算时间调节C越短越好D开机LOS、关机5S5、机组并网发电中，调速器有一台油泵出现故障时该如何处理？（C）A必须停机检修B不用做任何处理C利用单向节流阀将油气隔离，毋须停机就可检修油泵D利用溢流阀就可不停机检修6、调速器---单选题4、调速器开、关机时间如何调节？（B94调速器---选择题6、调速器的输入信号取自发电机电压互感器的测频回路称（C）A、LC测频回路B、脉冲测频回路C、发电机残压测频路D、齿盘测频回路7、缓冲器是调速器的（B)A、放大原件B、校正原件

C执行元件D控制原件调速器---选择题6、调速器的输入信号取自发电机电压互感器的95调速器---单选题8、大型电调的静特性死区应到的标准是（A）。A小于0.05%B小于0.1%C小于0.15%D小于0.5%9、做调速器试验时，接力器行程测量误差的相对值不超过（B）。A0.5%B0.2%C0.1%D1%10、辅助接力器的作用（A）。A控制主配压阀B控制主接力器C控制引导阀D控制导叶调速器---单选题8、大型电调的静特性死区应到的标准是（A96调速器---单选题11、调速器具有软反馈时可实现（A）。A无差调节B有差调节C有差和无差调节D动态调节12、调速器处于自动运行状态时，开度限制机构的作用用来限制（A）。A机组负荷B导叶开度减小C机组负荷减小

D既可限制机组负荷增大，又可限制机组负荷减小调速器---单选题11、调速器具有软反馈时可实现（A97调速器---单选题13、调速器安装或检修，应检查回复机构死行程，其死行程一般不大于接力器全行程的（D）。A0.5%B1.5%C1%D0.2%14调速器的永态转差系数与（B）有关。A局部反馈机构B硬反馈机构C软反馈机构D机组转速15、调速器主配压阀的漏油量与遮程的大小（C）。A成系数关系B成正比C成反比D无关调速器---单选题13、调速器安装或检修，应检查回复机构死行98调速器---多选题1、调速器在什么情况下可能会出现网频故障？（BC）A机端PT故障B系统PT故障C测频电路故障D调理板故障2、单、双向节流阀的作用有哪些？（AB）A调节开机时间B调节关机时间C调节油压上限值D调节油压下限值调速器---多选题1、调速器在什么情况下可能会出现网频故障？99调速器---多选题3、微机调速器较普通液压调速器的优点？（ABCD）A采用智能控制模块B具有多种运行模式C方便实现电站计算机控制D没有电气开度限制操作灵活4、调速器出现反馈断线的原因有哪些？（ACD）A位移传感器故障B开限没有打开C反馈电位器故障D电源故障调速器---多选题3、微机调速器较普通液压调速器的优点？（100调速器---选择题5、当前池水位下降较大时，增加手动水头的目的是什么？（AB）A增大第一开机度B增大第二开机度C减少第一开机度D减少第二开机度调速器---选择题5、当前池水位下降较大时，增加手动水头的目101调速器---判断题1、调速器的动态特性分为四种基本形式（×）2、调速器的转速死区大小反映出调速器装配与制造质量。（√）3、调速器空载不稳定或有振动，会引起机组自动启动不稳定（√）4、机组在调相运行时，向系统输送无功功率。（√）5、调速系统中，调速器与机组是相互影响、相互作用的关系。（×）调速器---判断题1、调速器的动态特性分为四种基本形式（×102调速器---判断题6、事故配压阀主要是防止机组飞逸。（√）7、主配压阀的行程与接力器活塞移动速度成正比（√）8、调速器经空载试验选定的参数可做运行参数。（×）9、调速器在无差调节状态下不能进行转速调整。（×）10、在调速器中，局部反馈属于硬反馈。（√）11、为加快调节的速读性要增大暂态转差系数值。（×）12、配压阀遮程小，使调速器灵敏度降低。（×）调速器---判断题6、事故配压阀主要是防止机组飞逸。（√103调速器---判断题13、对特定机组来说，转速与频率成正比，调节转速就是调节机组频率。（√）14、调速器安装或检修后检查回复机构死行程，其一般不大于接力器全行程的0.5%。（×）15电液调速器与机械调速器相比，反应速度要慢。（×）调速器---判断题13、对特定机组来说，转速与频率成正比，调104调速器---简答题1、什么是水轮调节系统？答：由调速系统和被控制体统组成的闭环系统称为水轮调节系统。2、什么是调速系统？答：用来检测转速偏差，并将它按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些装置的组合体称调速系统。3、什么是调速器？答：由实现水轮机调速器及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或多个装置的总称。调速器---简答题1、什么是水轮调节系统？105调速器---简答题4、调速系统动态特性的基本型式有什么？答：调速系统动态过程的基本形式有：非周期衰减过程、振荡衰减过程、等摆动过程、扩散摆动过程。5、什么是机组调差率？答：机组的出力由零增加到额定值时期转速变化的相对值称为机组调差率。调速器---简答题4、调速系统动态特性的基本型式有什么？106调速器---简答题6、什么是调速系统的静态特征？答：当指令信号恒定时，调速系统处于平衡状态，转速相对值与接力器相对值的关系曲线即表示调速器系统静态特性。7、调速器中软反馈的含义是什么？答：软反馈是指反馈的输出信号与输入信号变化率成比例。调速器---简答题6、什么是调速系统的静态特征？107调速器---论述题1、调速器的作用：答：a、实现机组手动与自动开、停机。b、自动或手动调整机组的转速。c、当机组并列运行后，自动地分配各机组之间的负荷。d、在事故情况下实现自动停机。调速器---论述题1、调速器的作用：108调速器---论述题2、水轮调节系统静特性与调速器静特性有什么区别？答：调节系统静特性是指在平衡状态时，机组的出力与机组的转速之间的关系，即n=f(N)，也叫机组静特性。而调速器静特性是指调速器（机组）转速n与接力器行程y之间的关系。机组静特性的斜率用ep表示，它是个动态值；调速器静特性的斜率用bp表示，它是一个静态值。调速器---论述题2、水轮调节系统静特性与调速器静特性有什么109调速器---论述题3、软反馈和硬反馈的含义是什么？它们在调速器中起什么作用？答：硬反馈是指反馈的输出信号与输入信号成比例，调速器中的硬反馈主要起着合理分配并列机组间负荷的作用，同时可以减少超调量，有利于机组的稳定。软反馈是指反馈的输出信号与输入信号变化率成正比，调速器中的软反馈装置使机组在自动调节过程中能获得一定的缓冲，以改善调节过程中的动态特性品质，从而保证调节系统的稳定。调速器---论述题3、软反馈和硬反馈的含义是什么？它们在调速110调速器---论述题4、调速器为什么会出现经常溜负荷现象？答：所谓溜负荷指没有操作功率给定和频率给定电位器，系统频率也无明显的升高，机组带上一定负荷运行后，逐渐减至空载，一般都在负荷明显溜掉后，值班员才发现。（1）电液调速器产生此现象的原因可能是：a、功率给定电位器偶然有某一位置接触不良。b、某些继电器的触点不良或其干簧触点损坏等。c、电液转换器线圈断线，在没有电流的情况下，电液转换器的平衡位置又偏在关机方向。调速器---论述题4、调速器为什么会出现经常溜负荷现象？111调速器---论述题d、元件损坏，特别是测频回路输出变压器和相敏整流输入变压器损坏，造成调节信号不能正常。e、电液转换器发卡，卡在偏关方向的微小位置。（2）、机械液压调速器产生溜负荷的现象，可能是：

a、缓冲器特性欠佳。

b、杠杆间死行程过大

c、调速器死区太大。

d、油质脏，影响液压缓冲回复特性。调速器---论述题d、元件损坏，特别是测频112姓名：方仲超邮箱：568375787@姓名：方仲超113水电厂调速系统（机械）简介方仲超华电四川宝珠寺水力发电厂机修分公司水电厂调速系统简介水电厂调速系统（机械）简介方仲超华电四川宝珠寺水力发电厂机修114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目录CONTENT

设备常见故障案例分析调速器相关题库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115水轮机调节的基本概念目录CONTENT1.1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水轮机调节的基本概念目CONTENT1.1水轮机调节的任务1161.1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）。1.1水轮机调节的任务电力系统的负荷总是在不1171.1水轮机调节的任务发电机的频率与转速和磁极对数有以下关系：

磁极对数由发电机结构确定，发电机确定后磁极对数为常数。因此，频率仅与机组转速有关。要保证频率在一定范围内稳定不变，就必须保持水轮发电机组转速稳定不变。1.1水轮机调节的任务发电机的频率与转速和磁极对数有以下1181.2水轮机调节的任务水轮发电机组示意图水能H.Q电能U.I.fMgMt机组的运动方程：n--机组转速，r/min。

g--重力加速度；

机组转动部分惯性力矩机组飞轮力矩

为角速度

水轮机主动力矩，发电机阻力矩1.2水轮机调节的任务水轮发电机组示意图水能电能MgM1191.2水轮机调节的任务要使机组的频率恒定，就要使机组转速恒定，也就是要使角速度增量dω=0，那么就应当使水轮机的主动力矩Mt能与发电机的阻力矩Mg保持平衡，即负荷变化时引起阻力矩变化，应调节机组本身的输出主动力矩，以维持频率恒定。而水轮机的输出功率与其输出力矩（即主动力矩Mt

）的关系是：Mt=P/ω

水轮机调节（控制）的基本任务：根据负荷的变化不断地调节（控制）水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内。1.2水轮机调节的任务要使机组的频率恒定，就要1201.3水轮机调节途径水轮机的输出主动力矩为：

调节水轮机输出的主动力矩，就是要调节水轮机输出功率，其中最有效的方法和途径是通过调节（控制）水轮机的流量——改变导水机构（喷针）的开度。

对转桨式水轮机还通过协联调节桨叶来调节流量；对冲击式水轮机还通过协联调节折向器来控制流量。而实现这种调节（控制）的控制装置就是水轮机调速器（或称水轮机控制器）。1.3水轮机调节途径水轮机的输出主动力矩为：调节水轮机1211.3水轮机调节的组成引水系统调速器水轮发电机组电力系统电能水能转速给定导水机构机组测量元件放大元件执行元件反馈元件水轮机自动调节方框图

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。1.3水轮机调节的组成引水系统调速器水轮发电机1221.3水轮机调节的组成1.3水轮机调节的组成1231.3水轮机调节的特点（1）水轮机调速器必须具备有足够大的调节功水电站水头常在几米至几百米的范围内，故水轮机前的压力只有零点几MPa至几MPa，因此，为发较多的电功率，常需相当大的流量，水轮机及其导水机构尺寸也需要相应加大。为推动笨重的导水机构就需要有足够大的调节功，需要设置多级液压放大（通常为两级）和外加能源（油压装置）。（2）水轮机调节系统造成的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定调速器的液压放大执行机构具有较大的时间常数，调节对象也具有较大的惯性时间常数，所以，负荷变化时导水机构动作有一定的延迟时间，从而造成调节滞后并导致过调节，这种过调节现象使水轮机调节系统变得不容易稳定；1.3水轮机调节的特点（1）水轮机调速器必须具备有足够大的1241.3水轮机调节的特点（3）水击的反调效应不仅严重恶化了调节系统的动态品质，而且不利于调节系统的稳定

水电站因受自然条件的限制，常有较长的压力过水管道，管道长则水流惯性大；而低水头的转桨式机组，由于水头低而流量大，其水流惯性也大。水流惯性大即TW大，故水击的反调效应造成的调节滞后作用就更加显著，因而这类电站的水轮机调节系统的稳定性就更差，同时也恶化了调节系统的动态品质。（4）有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复杂性

对于低水头的转桨式水轮机和贯流式水轮机，为了提高水轮机的效率，以确保在不同水头下均能获得较高的运行效率，因此，其不仅要调节导水机构，还要调节桨叶开度1.3水轮机调节的特点（3）水击的反调效应不仅严重恶化了调1251.4水轮机调节的功能水轮机调速器是水电站最重要的控制设备之一，其功能有：在单机运行时用来维持机组转速恒定（按频率调节）；

承担机组启动、停机、并网和增减负荷等操作；

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；

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。1.4水轮机调节的功能水轮机调速器是水电站最重要的控制设备126目录CONTENT2.1水轮机调速器的发展2.2水轮机调速器的分类调速器的发展及分类目CONTENT2.1水轮机调速器的发展调速器的发展及分类127一2.1水电厂调速器的发展历程机械液压型调速器20世纪50~60年代从前苏联购买，仿制械结构复杂控制精度低，调节品质差一2.1水电厂调速器的发展历程机械液压型调速器20世纪5128测速元件放大元件主配压阀主接力器暂态反馈元件永态反馈元件局部反馈元件指令信号+++--机械液压调速器方框图机组的测速采样、反馈机构及调节规律都是通过机械结构来控制，并将反馈信号和指令信号进行液压放大，以获得足够的操作功。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件放大元件主配压阀主接力器暂态反馈元件永态反馈元件局部129一2.1水电厂调速器的发展历程电气液压型调速器20世纪70~80年代电子管、晶体管，集成电路采用电液转换器替代了离心摆。增加了手自动切换，紧急停机电子元件/组件质量不过关，可靠性低一2.1水电厂调速器的发展历程电气液压型调速器20世纪70130测速元件综合放大电液转换器引导阀暂态反馈元件永态反馈元件指令信号+++--中间接力器主配压阀主接力器机械反馈-+中间接力器调速器方框图设置中间接力器，作为一个积分器，主要配合反馈装置行程调节规律；将液压随动系统与调节规律分开，将死区较大的主配压阀置于调节规律闭环之外。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件综合放大电液转换器引导阀暂态反馈元件永态反馈元件指令131测速元件放大器电液转换器比例单元局部反馈永态反馈元件指令信号+++--辅助接力器积分单元主接力器微分单元-+硬反馈+电子调节器式调速器方框图调节参数的控制与电液随动系统无关，调节规律完备，机构简单，死区小。2.1水电厂调速器的发展历程测速元件放大器电液转换器比例单元局部反馈永态反馈元件指令信号132一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器20世纪80~90年代微机调速器研发起步阶段，单板机、单片机机械液压系统结构仍然比较老旧，复杂工业水平的制约，整机硬件可靠性，一致性较低微机调速器90~00年代微机调速器趋于成熟，PLC，IPC，PCC，比例阀，控制电机、数字阀，等多种电液转换器，标准液压元件开始选用功能较为完善，可靠性提高，能够满足使用要求一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器20世纪80~90133一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器21世纪~微机控制器进一步发展，PAC，PCC出现，性能提高，加之现代控制理论应用以及生产商经验积累。软件功能更加完善，增加了自诊断，维护，通信等功能标准化液压元件大量选用，数字阀调速器出现，液压集成技术使用，可靠性提高，结构美观，主配压阀等零部件结构优化，使用和维护更加方便。技术取得了较大进步，但也有市场原因使得结构和性能在倒退一2.1水电厂调速器的发展历程微机调速器21世纪~微机控制134调速器技术发展经历了机械液压型调速器、电气液压调速器和微机电液调速器3个阶段，在发展过程中不论是从系统结构、控制规律、功能扩展、硬件设施、液压随动等各个方面都有所改善，经过大家探索努力，水轮机调速器技术取得可喜的进展，产品质量和可靠性接近国际先进水平，基本满足国内水电建设的需求。2.1水电厂调速器的发展历程调速器技术发展经历了机械液压型调速器、电气液压调速器和微机1352.2水电厂调速器的分类2.2.1按工作容量分：特小型小型工作容量小于3KN·m工作容量3-15KN·m中型工作容量15-50KN·m大型工作容量50KN·m以上。注：按主配压阀直径(80、100、150、200、250mm)来计算2.2水电厂调速器的分类2.2.1按工作容量分：特小型小型1362.2水电厂调速器的分类单调节双调节混流式机组，轴流定桨式贯流式、轴流转桨式多调节冲击式、水泵水轮机(多导叶)3.2.1按调节对象分：2.2水电厂调速器的分类单调节双调节混流式机组，轴流定桨式1372.2水电厂调速器的分类比例阀控制电机专业厂家生产的标准化产品，抗油污能力强，动态响应好，可靠性高，外形美观，易于搭建控制回路，实现冗余保护逻辑，检修维护方便，成本高抗油污能力强，可靠性高，动态响应能力较比例阀差，需将电机的旋转运动转换为直线运动并放大，有复杂转换机构，结构体积大，维护难度高，成本低快速开关阀+数字阀原理上分大小波动调节，对于小型机组，动态响应能力较好，受结构限制，流量具有阶跃性，系统冲击大，稳定性和控制精度受到考验。2.2.3

按电液转换器分：2.2水电厂调速器的分类比例阀控制电机专业厂家生产的标准化138目录CONTENT3.1调速系统的构成3.3

主要功能原件介绍3.4几种典型的调速器结构分析调速器系统的构成及原理目CONTENT3.1调速系统的构成调速器系统的构成及1393.1调速系统的构成3.1调速系统的构成140水电厂调速器系统的构成计算机监控系统调速器电气柜调速器控制柜油温控制油泵控制调速器机械液压部分压油装置自动锁锭压油泵机械部分电气部分外部命令水电厂调速器系统的构成计调速器电气柜调速器控制柜油温控制油1413.1调速系统的构成调速系统还包括：过速保护装置(事故配压阀、机械过速)分段关闭装置接力器锁定装置（机组自动化）管路系统3.1.1调速器电气柜：调速器软件电源转换回路控制器（CPU、AI、AO、DI、DO、通讯接口）3.1调速系统的构成调速系统还包括：过速保护装置(事故配压1423.1调速系统的构成测频回路（残压、齿盘、机频、网频）外围输入输出回路人机交互（HMI、按钮、指示灯等）3.1.2调速器机械柜：主配压阀电液转换器功能切换阀（电液转换器切换、手自动切换等）保护回路（紧急停机）反馈元件（紧停/复归、手/自动状态、压力、主阀位移等）3.1调速系统的构成测频回路（残压、齿盘、机频、网频）3.1433.1调速系统的构成3.1.3油压装置：压力油箱回油箱(注排油接口、滤油接口、空气滤清器)油泵电机组插装阀组（单向阀，安全阀，卸荷阀）压力表、压力开关、压力变送器液位指示/变送器/开关(压力油箱和回油箱)空气安全阀自动补气装置油混水信号器3.1调速系统的构成3.1.3油压装置：压力油箱1443.1调速系统的构成3.1.4油压装置控制柜：PLC控制单元人机界面（显示、操作）输入输出（采集数据、接收指令、反馈状态等）软启动器接触器断路器柜体、按钮、指示灯3.1调速系统的构成3.1.4油压装置控制柜：PLC控制1453.1调速系统的构成3.大型调速器机械液压系统框图：3.1调速系统的构成3.大型调速器机械液压系统框图：1463.1调速系统的构成3.中小型调速器机械液压系统框图：3.1调速系统的构成3.中小型调速器机械液压系统框图：1473.1调速系统的构成3.机械液压系统－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，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，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。3.1调速系统的构成3.机械液压系统－电/机转换装置电/机1483.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀是电－液转换器，它是一种电气控制的引导阀，在大型和特大型数字式调速器中得到广泛的应用，由比例伺服阀作为电－液转换器组成的数字式电液调速器在电站的试验运行结果表明，水轮机调节系统具有优秀的静态和动态性能。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。3.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀1493.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀的表示符号3.1调速系统的构成3.机械液压系统－比例伺服阀比例伺服阀150比例伺服阀控制主配压阀原理框图3.机械液压系统－比例伺服阀3.1调速系统的构成比例伺服阀控制主配压阀原理框图3.机械液压系统－比例伺服阀3151四.机械液压系统－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。

交流伺服电机自复中机构四.机械液压系统－自复中装置交流伺服电机自复交流伺152四.机械液压系统－自复中/控制阀交流伺服电机/控制阀装置是一种电－液转换器，用于控制带辅助接力器（液压控制型）的主配压阀。交流伺服电机/控制阀四.机械液压系统－自复中/控制阀交流伺服电机/控制阀交流伺服153四.机械液压系统－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。四.机械液压系统－主配压阀主配压阀是调速器机械液压系统的功率154四.机械液压系统－主配压阀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。四.机械液压系统－主配压阀在主配压阀上整定接力器的最短关闭和155四.机械液压系统－主配压阀美国GE公司FC主配压阀四.机械液压系统－主配压阀美国GE公司FC主配压阀156四.机械液压系统－主配压阀带引导阀的机械位移控制型主配压阀

位移控制引导阀差压辅助接力器四.机械液压系统－主配压阀带引导阀的机械位移控制型主配压阀157四.机械液压系统－主配压阀机械位移控制型主配压阀结构原理框图见图。这是一种带有引导阀的、机械位移控制、直联型主配压阀，应采用机械位移输出的电－机转换器对其进行控制。主配压阀的引导阀活塞为微差压式，它始终有一个向上的作用力，因而引导阀活塞随动于电－机转换装置的位移。在引导阀对主配压阀的辅助接力器的控制下，主配压阀活塞的位移等于引导阀活塞位移；所以，主配压阀活塞也就随动于电－机转换装置的机械位移。四.机械液压系统－主配压阀机械位移控制型主配压阀结构原理框图158四.机械液压系统－主配压阀带辅助接力器的液压控制型主配压阀

液压控制差压辅助接力器四.机械液压系统－主配压阀带辅助接力器的液压控制型主配压阀159四.机械液压系统－主配压阀机械液压控制型主配压阀