水轮机的基本概念和微机调速器讲座

1、水轮机调节的基本概念 和伺服电机可编程微机调速器,2,水轮机调节的基本概念 和伺服电机可编程微机调速器,一. 水轮机调节的基本概念 二. 伺服电机微机调速器的伺服电机液压随动系统 三. PLC微机调节器 四. 微机调速器的试验,3,一. 水轮机调节的基本概念,1. 水轮机调节的任务 2. 水轮机调节系统结构 3. 水轮机调节系统的基本理论 4. 水轮机调速器的进展及分类,4,1.水轮机调节的任务,水轮发电机是把水能转变为电能供用户使用的，用户对电能除要求安全供电外，还要求电能的频率和电压保持在规定波动范围内。水轮机调节就是通过控制进入水轮机的流量完成频率稳定这一功能的。电压稳定由励磁调节器完成

2、。（大型电网(3000MW以上)要求频率波动不能超过500.2HZ） 水轮机调速器具有如下具体任务： 维持单机运行机组转速在额定转速附近；维持并入孤网运行机组频率； 完成调度下达的功率指令，调节水轮机组有功功率,完成调速器二次调频率,保持电网有功平衡。 完成机组开机、停机、紧急停机等控制任务； 执行计算机监控系统的调节及控制指令。,5,微机调速器的辅助功能： 当电网频率大幅度波动时，机组按照调速器预先设定的调节规律参与调节作用，调节机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡，尽力减少电网频率的变化，完成一次调频功能。 一次调频是当电网频率发生异常突变时（大于50.5HZ或小于49.5HZ），调速器自

3、发地进行调整机组负荷以恢复电网频率，一次调频只能延缓电网频率的异常变化。 概念解释： 注：调速器二次调频是按照电网经济运行，电力竞价上网、电网的安全边界条件而事先制定好的向机组下发的目标功率值，保证电网频率符合标准规定。,6,2.水轮机调节系统,系统结构： 输入模拟量信号：转速、输出有功功率、导叶行程信号、水头信号、频率信号、监控或省调远方AGC PID调节指令 输入开关量信号：开机令、导叶开度信号 调速系统输出：通过控制导叶开度调节流量 图1-1 水轮机调节系统的结构图,7,4 水轮机调节的理论基础,（）水轮发电机组转动部分的运动方程,8,9,调速系统特点： 操作力大调速器需要多级液压放大和

4、外加能源（油压装置），并采用液压接力器作为执行元件 水轮机过流管道存在水流惯性： 水轮发电机组存在机械惯性： 系统复杂(如轴流转浆式水轮机需要两套调节机构)、非线性特性（多结构、变参数）,10,5 水轮机调速器的进展及分类,机械液压型调速器（测速、稳定、反馈信号均由机械方法产生。使用飞摆测频，将机组转速偏差转换为引导阀的机械位移）,11,电气液压调速器,电气液压调速器（测频回路使用电子管或晶体管或集成电路测频，由电液转换器将电气信号转换为引导阀机械位移信号）,12,微机调速器,调速器控制系统：调节器采用微机PLC (PCC) 电气/机械位移转换装置：（电液转换器、伺服比例阀、步进/伺服电机、数

5、字插装阀）,13,二、伺服电机微机调速器的伺服电机液压随动系统,1、水轮机调速器型号说明 2、伺服电机调速器液压随动系统结构图 3、电气/机械直线位移转换装置 4、一级液压放大装置（传动丝杠与辅助接力器） 5、二级液压放大装置（主配压阀与接力器） 6、附属装置（事故电磁阀、分段关闭阀、锁定装置、双重滤油器）,14,1、水轮机调速器型号说明,型号：DFW（S）T-150-2.5 油压等级：2.5 (省略)，4.0,6.3,16.0 MPa 对于大型：主控制油管或主配直径（mm） D F 电/机直线位移转换，自复中式 WPLC微机调节器 S双调节，单调节省略 T调速器,15,伺服电机和驱动器内部形

6、成闭环,2、自复中式伺服电机调速器机械部分示意图,频率固定的定位脉冲信号,龚嘴水电站,16,3、电气/机械直线位移转换装置（伺服电机）,电气/位移转换装置是将电气信号连续地、线性地转换成机械位移信号。 伺服电机是一种新型的直线位移转换器，采用全数字交流伺服电机，精密滚珠丝杠传动副，具有线性度好，输出力大，反应灵敏，操作方便，可靠性好，结构紧凑等特点。 可以在自动（电气控制）手动（操作手柄）不同方式间无扰动地切换，有“无油电液转换器”之称。,17,滚珠丝杠传动副,精密滚珠丝杠传动副， 该装置为电机旋转角度转换为垂直上下的位移量的装置，该装置可以自动复中。,18, 机械部分,伺服电机直线位移转换器

7、示意图,龚嘴水电站,19, 机械部分,伺服电机直线位移转换器,龚嘴水电站,实 物 分 解 照 片,20, 机械部分,4、伺服电机与主配压阀整体布置形式,龚嘴水电站,本调速器机械液压部分整体采用直联型块式机构，实现了调速器无杠杆和明油管。该系统所有管道均集成在阀盖与集成块中，取消了外部管路。表面无漏油：转换器部分无油，仅下部阀体部分须用油，调速器上面无油质污染。它们仅用螺钉连接，装拆极为方便，并减少了泄漏。,21,主配压阀示意图,22,主配压阀的简单工作原理： 当机组转速变化或电气PLC增减负荷命令发出后，控制伺服电机丝杠向上或向下移动，进而通过辅助接力器控制主配压阀活塞向上或向下移动，调节压力

8、油进入接力器的开启腔或关闭腔，控制机组活动导叶开启或关闭。,23,5、接力器,24,接力器的简单工作原理,接力器是调速器的执行机构。利用来自配压阀的压力油驱动其活塞，导叶(桨叶)之目的。 当接力器某一控与压力油相通时，则另一腔一定与回油接通，活塞在两腔压差作用下，向排油侧运动，通过接力器的主轴、拐臂、调速环制导水机构。 接力器的结构型式，随水轮机的型式容量和安装方式的不同而异。通常，中，小型凋速器多采用合成式结构，即接力韶与调速器本体布置在一起。大型的全部采用分离式结构，即接力器与凋速器分开布置。,25,26,27, 机械部分,双滤油器,龚嘴水电站,它由两组滤油管道，一组工作另一组备用。两组间

9、切换时，可确保油路不致中断，滤芯为烧结式，过滤精度高。,滤油精度为：50m。,28,调节器PID结构 ： 图1-3 微机调速器结构图,29,三、 水轮机伺服电机PLC调节器,1.水轮机微机调速器的结构 2.静态特性 3.动态特性 4.控制功能,30,三、水轮机伺服电机调节器1、交流伺服电机自复中系统原理框图,31,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,32,微机调速器自动调节部分框图,33,水轮机三种闭环调节模式,PLC水轮机微机闹速器有3种主要的调节模式频率调节模式、开度调节模式和功率调节模式，这三种调节模式贯穿于调速器的整个调节过程，其

10、功能及其相互间的转换都是由微机调节器完成的。,34,（1）频率调节模式特点,1）频率调节模式特点： 人工频率死区环节切除时，人工开度功率死区环节切除。 采用PID调节规律。 频率调节模式适用干机组空载运行、机组并入小电网或孤立电网等以频率调节模式运行的情况。 在频率调节模式下，调速器的功率给定实时跟踪功率反馈值。,35,水轮机三种闭环调节模式说明,（2）开度调节模式特点： 这是一种水轮发电机组并入电网后采用的调节模式： 人工频率死区、人工功率死区、人工开度死区均投入工作。 采用PID调节模式。 在闭环调节中，导叶接力器开度作为反馈值，并构成静态特性。 开度调节模式适用于机组带基荷情况。 开度调

11、节模式下，微机调速器的功率给定不参加自动调节，但实时跟踪机组实际功率反馈值，使得当由本凋节模式切换至“功率问节”模式时无扰动转换。,36,水轮机三种闭环调节模式说明,（3）功率调节模式特点： 这也是一种水轮发电机并网后的调节模式。 人工频率死区、人工功率死区、人工开度死区均投入运行。 在闭环调节过程中，以功率反馈为调节参数采用PI调节，并构成调速器的静态特性。 功率调节适应于机组并网运行，受水电站AGC系统控制的运行工况。 在功率调节模式下，调速器的开度绐定实时跟踪导叶接力器开度值，保证当由本调节模式切换至“频率调节”或“开度阔节”模式时，实现无扰动转换,37,三种调节模式参数表,38,三种调

12、节模式之间的切换,机组进人空载工况时，调速器在“频率调节”模式工作。 机组开关投入，并入电网时，调速器自动进入“功率调节”模式工作。但我厂由于采用微机进行有功调节，故不采用“功率调节”模式。其它类型调速器如：惯流式采用流量调节模式/冲击式水轮机采用水位调节模式 调速器工作于“功率模式”或“开度调节”模式时，若电网频率偏离开额定值过大，且持续一段时间，则凋速器自动切换至“频率调节”模式工作。 注意由于在频率调节模式下，只跟踪机组有功参数，未跟踪导叶开度，所以频率正常后不能直接切换至开度调节模式，只能人为切换至手动/电手动运行方式，然后再切换至自动运行方式。,39,4.调速器的几种工况转换,40,

13、三种调节模式转换示意图,41,调节模式间的转换关系,42,5. 水轮机PLC调节器的静态和动态特性,水轮机调节系统在工作过程中，有两种工作状态：静态（稳态）和动态（暂态）。调节系统的静态又称为稳定状态，是指机组在恒定负荷、给定信号和水头下运行，水轮机调节系统的所有变量都处于平衡状态的运行状态。当调速系统受到负荷、水头等扰动作用，或给定信号变化时，调节系统出现相应的运动，经过一段时间后，在新的条件下进入了新的稳定状态。从原稳定状态到新稳定状态的运动过程的一些特性,就称为水轮机调节系统的动态特性。 由于调速器结构及控制方式有各式各样的变化，但为了衡量每台调速器的调节品质是否满足要求，那么就根据调速

14、器的静态特性的各种参数和动态特性的各种参数来评价调速器调节品质的好坏，同时新安装或分解大修的调速器其动态和静态参数符合国标要求后，方能并入系统。,43,1、调速器静态特性 当给定信号恒定时水轮机调节系统处于平衡状态。被控参量偏差相对值与接力器行程相对值的关系如下图：,44,PLC微机调节器的静态特性：,45,（1）永态转差系数bp 在上图所示水轮机调节系统静态特性曲线上，取某一规定点（例如，图示中的A点），过该点作一切线，其切线斜率的负数就是该点的永态差值系数。 对于上图所示的静态特性曲线，其对应的值为50bpHz（当额定频率为fr=50Hz时）。 最大行程的永态差值系数bs在上图所示水轮机调

15、节系统静态特性曲线上，在规定的给定信号下，得出接力器在全关(y=0)和全开(y=1.0)位置的被控参量（频率、转速）的相对量之差，这个差值即为bs。,46,永态差值系数： 当给定信号恒定时，水轮机调节系统处于平衡状态，被控参量偏差相对值与接力器行程相对值的关系如图 水轮机调节系统静态特性 水轮机调节系统静态特性,47,静速死区：给定信号恒定时，被控参量的变化不起任何调节作用的两个值间的最大区间，称为死区，当被控参量为转速时，即为转速死区ix 图1-6 转速死区ix, 水轮机调节系统的静态和动态特性,48,随动系统不准确度 ： 随动系统中对于所有不蔓的输入信号，相反输出信号的最大变化区间的相对值

16、，榆为随动系统不准确度。 图1-7 随动系统不准确度ia, 水轮机调节系统的静态,49,动态特性 调速器PID特性： 阶跃输入响应特性： 图1-8 PID调节器的阶跃输入响应特性, 水轮机调节系统的静态和动态特性,50, 水轮机调节系统的静态和动态特性,速动时间常数Tx=btTd 接力器响应时间常数Ty 图1-9 接力器响应时间常数Ty,51,调速器前向通道放大倍数的整定 图1-10 随动系统对单位阶跃输入的响应特性, 水轮机调节系统的静态和动态特性,52,水轮机调节的动态特性,技术标准对水轮机调节系统动态特性要求如下： 1、调速器应在各种工况下和运行方式下保持稳定。 （1）手动空载、自动空载

17、运行时，水轮发电机转速摆动相对值不超过0.2%。 2、机组甩负荷动态品质： （1）甩100%负荷后，在转速变化过程中，超过3%额定转速的波峰不超过2个。 （2）从接力器第一次向开启方向移动到机组转速摆动值不超过0.15%额定转速经历的时间不超过40S。 3、转速或指令信号按规定形式变化（工况发生变化），接力器不动时间不大于0.2S。,53,频率给定与开度给定对调节器静态特性的影响：,54,伺服电机调速器控制功能,根据水轮机微机调速器对水轮发电机组的调节与控制情况，可将水轮机微机调速器的工作分成几个状态停机等待(TJDD)、开机(KJ)、空载(KZ)、负载(FZ)、调相(TX)、甩负荷(SFH)

18、和停机(TJ)。 一、机组运行工况的识别： 1、停机态： 停机态识别： a、非自动状态+导叶开度6%，进入停机等待。 B、非开机过程+非停机过程+非空载态+非负载态，进入停机等待。 C、停机过程中或事故停机时(DL分)，机组转速20Hz，+导叶开度6%，+延时2s，主机和从机均进入“停机等待”，即“停机态”。,55,停机状态特点： 功率给定=0；开度给定=0；频率给定=50Hz；电气开限=0 ；对于双重调节的水轮发电机组，其轮叶开度置启动开度。 水轮机微机调速器不调用PID调节子程序；实时读入水头H、机组功率Pg、接力器行程等信息；人机交互界面（数字显示、发光二极管显示、模拟指示仪表、触摸屏、

19、按钮、开关等）均在正常工作状态。 二、空载状态： 1、空载状态识别： 导叶第二开机度（空载开度）+ 机频45Hz+机频无故障+持续1S，进入空载态。 甩负荷(SFH)过程，电气开度限制减少至空载开度）； 2、空载状态的特点： 调节器运行于“频率调节”模式，PID调节投入，跟踪电网频率,频率给定50Hz。 导叶开度运行在“空载开度”，电气开限设置为1.2倍空载开度。,56,3、空载状态可转换成下列状态或过程： (1)油开关合，转入负载(FZ)状态； (2)接收到停机指令，转入停机(TJ)过程。 三、负载态： 1、负载态的识别： 断路器状态正常时，空载态+断路器合=负载态； 2、负载态的特点： 频

20、率正常时，PID调节投入，运行于开度调节模式。开度限制95%开度。 若机频50.5Hz，则进入频率调节模式，自动跟踪50Hz，此时，机频恢复正常，调速器不能在导叶自动方式下切回“开度调节”模式，只能将导叶从“自动”切为“电手动”模式，才能转为“开度调节”模式，再将导叶切回“自动”控制模式。 功率调节模式（功率调节模式需外部给远方功率投入命令+断路器合+测功无故障+导叶自动+不调相）。,57,空载状态： 调速器进入空载状态后，调用PID调节程序，此时若机组开关合，则转入负载状态；若接收到停机指令，则转向停机过程。,58,3、负载状态可转换成下列状态或过程： (1)油开关断开，转至甩负荷(SFH)

21、过程； (2)接收到停机指令，转至停机(TJ)过程。,导叶开度动作过程：,59,甩负荷过程： 若机组进入甩负荷过程后，将电气开限以一定速度关至空载开度，此时若接收到停机令，则进入到停机流程。,60,负载状态： 机组进入负载状态后，若开关断开，则进入甩负荷过程，若接收到停机令，则进入停机程序。,61,四、开机过程 （1）调速器在停机等待(TJDD)状态，在无关机指令的情况下，一接收到开机指令，即进入开机(KJ)过程。 如图所示为现在广泛采用的开机规律特性。,62,（2）开机过程： 轮叶开机过程开度动作过程：,63,调速器接到开机令后保持2S时限，则轮叶接力器（对于双调整调速器）由启动开度按设定速

22、度关闭到全关位置； 导叶接力器开度和电气开度限制L均同步开启至第一开机开度YKJ1(启动开度)（图中A点）；（第一开机过程PID调节规律未投入运行，为加速开机，第一开度大于机组空载开度）导叶接力器开度保持开机开度，并维持不动。当转速达到25HZ并保持6S延时，调速器进入第二开机过程，此时机组频率可以被可靠地测量，开始测量机组频率，当机组频率在图中C点已大于45Hz持续1s ，则将电气开度限制关至空载开度，调速器投入PID调节，接力器在其控制下稳定于空载开度。当满足第二开机度(空载开度)+ F45Hz+机频无故障+持续1S，开机过程结束，进入空载态，投入电网频率跟踪，为机组并网做好准备工作。,6

23、4, 开机过程中，如遇如下情况调速器则进入停机过程，最后进入停机等待状态： a.事故停机、停机流程优先，如果开机(KJ)过程中接收到停机指令，调速器将转入停机(TJ)过程，最后进入停机等待(TJDD)状态。 b开机过程中，机组转速长时间达不到45HZ标准，则进入停机等待状态。 调速器空载开度及第一开机开度(启动开度)与水头有关，随着水头升高，开度减小。,65,（1）停机等待状态： 在这种状态下，调速器导叶关闭至零，桨叶开启至启动开度。当接收到电站下达的开机指令后，即转至开机过程，如下图所示。,66,开机过程（1）： 当调速器接收到开机信号后，将导叶以一定速度开启到第一开度（启动开度），桨叶开度

24、关闭到“0”，当导叶开度大于启动开度后，转入开机2程序。,67,开机过程（2） 当导叶开度大于启动开度后，延时一定时限t0，开始测量机组和电网频率，当检测到机组频率连续1-2s大于45HZ时，导叶开度转为空载开度，PID调节投入，此时机组空载运行，跟踪电网频率。,68,四、甩负荷(SFH)过程 （1）哪些情况下，进入甩负荷过程： 导叶开度大于15%，机频大于50.5Hz，功率小于10%Pe（断路器开关接点容错）；此时：发出“断路器状态异常”告警信号，“断路器合”信号无效，直到“复归”按钮按下为止。 断路器分+机频大于50.5Hz（在甩负荷过程中，人机界面上“甩负荷”指示灯未点亮）； 断路器分+

25、功率小于10%Pe，进入甩负荷过程。 （2）甩负荷过程动作特点： 电气开度限制等于导叶接力器开度值，再以一定速度使导叶开度减小，当导叶开度=空载状态，转至空载(KZ)状态。 甩负荷过程中，PID投入工作、在频率调节模式下运行。 甩负荷过程：电气开限降至当前水头下的1.2倍空载开度。,69,注意：断路器状态恢复正常后，才能按下“复归”按钮。 核实：“断路器状态异常”告警时，“断路器分”信号有效否？ 负载态：断路器分、+开度大于15%、+功率无突变、+机频无突变，发出“断路器状态异常”告警信号。 当机组在负载态，且开度小于15%，只要断路器分，则进入甩负荷过程（在甩负荷过程中，人机界面上“甩负荷”

26、指示灯未点亮）。,70,停机(TJ)过程 机组在各有关状态或过程、接收到停机指令，均转至停机过程。当电气开度限制和导叶接力器开度均关闭至零值（全关）时，转至停机等待(TJDD)状态。在停机过程中，PID投入工作、在频率调节模式下运行。 一般的停机特性如图3-2所示。,71,微机调节器的停机特性,72,导叶接力器开度的关闭过程以两段关闭折线关闭至零值（全关），其拐点B可由程序设定，程序也可以方便地整定AB段和BC段的关闭速度； 在导叶接力器按ABC折线运动时，轮叶接力器开度Yru按协联曲线规律朝关闭方向运动；当导叶接力器关闭至全关位置时，调速器进入停机等待(TJDD)状态，桨叶接力器开启至启动开

27、度。,73,接力器两端 关闭系统图,四.机械液压系统两段关闭装置,74,四.机械液压系统两段关闭装置,两端 关闭 阀,75,3、水轮机调速器的运行方式,水轮机微机调速器的运行方式有自动方式和手动方式。在手动运行方式中，设有电气手动和机械手动等两种方式。 1、微机调速器的自动运行方式 在自动运行方式下水轮机微机凋速器的闭环自动阔节，被控机组负荷的增加或减少、调节模式的选择及切换，都是由傲机调节器自动实现。 2、微机调速器的电手动或机械手动运行方式： 机械手动控制方式：在这种手动运行方式下，PLC伺服电机定位装置输出回路断开，调速器已不再对伺服电机起闭环调节和控制作用，伺服电机的操控完全靠手动。

28、手动运行方式下的特点： PLC控制屏实时跟踪导叶接力器行程，并进行PID计算，保证定位装置输出与实际导叶行程一致。,76,微机凋速器由手动运行方式切换至自动运行方式（开度调节模式）时，可以可靠地实现无扰动切换。 微机调速器上电跟踪功能，即微机调速器在上电后一段时间（如1S）不进行控制，在这段时间内，它读入接力器实际行程值，并做上述手动跟踪时类似的处理。到达所设置的时间后，调节器投人工作。,77,78,容错功能:,机频故障判别：当开度大于4%，开始判断机频故障，延时8s，若齿盘中断不正常，判为齿盘故障；延时12s，判残压故障。若齿盘正常，齿判频率持续3s大于10Hz， +残压不正常，判为残压故障

29、。若2套齿盘频率差值小于0.8Hz，+齿盘与残压频率差值大于1Hz，认为残压故障。停机过程中，齿盘频率小于15Hz，不检测残压故障。 行程故障判别：行程20mA越限告警;空载时取大优先,2套差值越限告警负载时,仅有2套差值越限告警。注意：行程差值越限告警定值为10%，两套行程差值大于10个开度，立即告警，并取大值优先。,79,大故障:包括PLC故障、驱动器故障、导叶反馈故障、定位模块故障，并切至机手动 A/B机PLC均故障，调速器未自动切换到“机手动”状态，通过“机手动”把手不能操作导叶。 2套掉电后上电时，发出“导叶行程反馈故障”和“桨叶行程反馈故障”。 甩负荷灯不亮 A/B套均置“RESE

30、T”，不能切换到机手动。当置回“STOP”后发出“导叶行程反馈故障”和“桨叶行程反馈故障”。,80,杂项： 主机故障才点亮故障灯，从机故障不点灯，但在人机界面给予告警信息 电手动情况进入开度调节模式，不受电气开限限制 当选择人工水头时，水头传感器故障不告警，选择实际水头时，自动恢复“水头通道”故障告警功能。水头告警仅仅包含测量越限告警，即小于4mA，或大于20mA。 空载时，在导叶自动方式下，导叶远方增、减是改变频率给定，现地增、减把手不能操作导叶和桨叶。并网后，调速器自动将频率给定整定为50Hz。 负载时，在导叶自动方式下，现地增、减把手能操作导叶和桨叶。 电调装置重新上电初始化后，自动默认

31、实际水头、跟踪网频。,81,微机PLC调节器的电源: (1)微机调节器是由交流220V电源和直流220V电源共同供电的。如下图所示：,82,交流220V电源经QA1空开、驱动K1继电器、再经过隔离变压器（1：1）变压、V1-V4整流后输出。 直流220V电源经过空开QA2驱动K2继电器，经过滤波输出。 交流220V电压高，即为交流供电；直流220V电压高，即为直流供电。,83,给定值的增加和减少流程： 给定值增加/减少程序启动的必备条件： 即未进行水头电气开度限制数据或调节参数修改。 频率给定值修改的边界条件： 调节器处于频率调节模式、油开关处于断开位置或机组频率异常。 开度增加/减少的边界条

32、件： 调节器处于开度调节模式。 调节器对功率、频率、开度调节均进行了上限、下限处理。,84,85,三.微机调节器调速器运行监控系统 数字式电液调速器油压装置显示画面,86,四.机械液压系统事故配压阀,事故配压阀系统框图,87,四.机械液压系统事故配压阀,88,四.机械液压系统油压装置系统图,89,四.机械液压系统螺杆泵,90,四.机械液压系统组合阀,组合阀是由安全阀、止回阀、卸载阀/旁通阀、插装阀等组成。 采用卸载阀/旁通阀，使油泵为低油压起动，可以使螺杆泵起动时处于卸荷状态。 在压力油罐压力的作用，油泵停机后止回阀处于关闭状态。 安全阀是为保证压力罐内油压不超过允许值 。,91,四.机械液压

33、系统组合阀,92,四.机械液压系统压力罐计算,压力油箱的容量计算准 则 压力油罐中输出的最大油量，是根据可能发生的、最不利的接力器调节过程来决定的。以转浆式水轮机为例来介绍，因它是双重调节并具有一定代表性。可能发生的最不利的调节过程是:机组甩去100负荷,在这个过程中导叶接力器摆动了12次,轮叶接力器进行了1次全行程的关闭,接着机组并入电网带上100负荷；因而导叶和轮叶接力器又重新全开一次。,93,四.机械液压系统压力罐计算,已知基本数据 工作油压的上限： 工作油压的下限： 接力器最低操作油压： 调速器接力器容积：,94,四.机械液压系统压力罐计算,求压力油罐内工作油压的下限(即事故停机后的油

34、压) 求压力油箱中的压力降低到事故停机后油压值时，压力油罐的应有的可用油容积 对混流式水轮机 对转浆式水轮机 对冲击式水轮机,95,四.机械液压系统压力罐计算,工作油压的下限 时的空气容积 工作油压的上限 时的空气容积,96,四.机械液压系统压力罐计算,求压力油罐总容积 VRes剩余油量 VRes（0.10.2）Vu,97,四.机械液压系统油压装置控制界面,98,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,1.现状 1）1983年我国第一台水轮机微机调速器诞生 2）2000台左右在国内外运行 3）技术与国际先进水平基本保持同步,99,4）适应式变参数PID调节、电机式电/机转换、双机交叉冗余

35、和机组功率控制模式上处于国际领先地位 5）可靠性、产品质量、工艺水平与国外产品有一定差距 6）出现了用国产调速器替换进口产品的苗头,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,100,7）市场逐渐规范，形成数个知名调速器生产公司 8）科研工作取得了显著成效并已转化为现实生产力 9）调速器理论联系实际的科研方法值得强调和提倡,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,101,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,2. 现代电网、水电厂的新发展及对水轮机调速器的要求 新发展 1）区域电网形成、总功率日趋增大、区域电网间联网 2）电网、水电厂广泛采用调度自动化、计算机监控系统和自动发电

36、控制（AGC） 3）电网、水电机组运行可靠性大幅度提高,102,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,新要求 1）调节控制目标 原来：机组、电网频率（转速）调节器 现在：机组、电网频率（转速）调节器 孤立电网 空载 大电网（一次调频） 机组功率控制器（二次调频） 调度自动化、AGC的有功功率末端控制器,103,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,国家电力调度通讯中心关于电网一次调频对水电机组调速系统的主要技术要求 （功率）永态转差系数3%4%；频率（转速）死区0.033Hz；响应特性；电网频率变化超过一次调频频率死区时，机组应在15秒内响应机组目标功率，在45秒内机组实际功率

37、与目标功率的功率偏差的平均值应在其额定功率的3%内；稳定时间应小于1min；负荷变化幅度限制：水电机组参与一次调频的负荷变化幅度，不加限制。一次调频功能为必备功能，不得由运行人员切除；不得在开度限制工况下运行。,104,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,电网二次调频对水电机组调速系统的主要技术要求 机组功率单调、快速趋近目标功率 与水电厂（电网）AGC系统完善接口,105,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,3.国内外数字式（微机）调速器的比较 1）调节及控制规律 国外调速器 适应不同机组工况的变参数PID调节规律。 国内调速器 我国的数字式电液调速器的调节及控制在国际上

38、处于领先地位： 适应式（适应工况、水头）变参数转速PID调节； 带开环增量环节的机组功率适应式（适应偏差大小、水头、导叶开度）变参数,106,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,2）微机调节器 硬件 国外调速器 各公司采用自行设计生产的专用微机控制器，相互之间没有共同的技术标准，差异较大； 控制器生产批量不大，备品备件必需依赖原生产厂家，升级换代困难；可靠性高。 国内调速器 多采用国际知名公司的可编程控制器（PLC），不同公司PLC产品的装置要求、试验、编程语言、用户指南和技术条件等均是按照国际电工委员会（IEC）IEC611311、2、3、4和5等可编程控制器（PLC）技术标准设计

39、生产的； 生产批量很大，备品备件获取方便，升级换代有保证； 采用PLC及国际知名品牌器件系统集成，可靠性高。,107,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,双机冗余 国外调速器 各公司大多采用双CPU冗余，采用一套I/O接口 国内调速器 采用双机冗余或双机交叉冗余，双机采用完全相 同的CPU、I/O、测频、变送器及传感器、电源等,108,五.我国数字式（微机）调速器的现状及发展趋势,软件 调速器的调节和控制性能及功能主要由微机调节器的应用程序实现和保证。 国外调速器 调速器用户程序受知识产权保护，不向用户公开和交底； 技术培训不到位，只提供少量参数修改人机界面，不允许修改应用程序； 应用程序的编制方式、原则、习惯适合原产国（地区）的文化渊源和电网 运行要求，不太适合中国的国情； 国内调速器 调速器应用程序具有自主的知识产权，附加详细的框图及注解，彻 底向用户公开