調(diào)速器原理9/21/20231調(diào)速器原理8/3/20231主要內(nèi)容水輪機調(diào)節(jié)的基本概念及工作原理微機調(diào)速器的工作原理調(diào)速系統(tǒng)重要元件作用與原理答疑9/21/20232主要內(nèi)容8/3/20232一、水輪機調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機調(diào)節(jié)的任務和特點水輪機調(diào)速系統(tǒng)的工作原理水輪機調(diào)速器的發(fā)展與分類水輪機調(diào)速器的功能和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)并列運行中靜態(tài)分析9/21/20233一、水輪機調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機調(diào)節(jié)的任務和特點8/3/任務系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率波動值不超過±1%。系統(tǒng)負荷總在不斷變化，并且有一定的不可預見性，負荷變化必須導致系統(tǒng)頻率的變化。基本任務1、隨外界負荷的變化，迅速改變機組的出力2、保持機組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。3、啟動、停機、增減負荷，對并入電網(wǎng)的機組進行成組調(diào)節(jié)(負荷分配)。9/21/20234任務系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率任務及途徑調(diào)節(jié)水輪機輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機的流量。而流量的調(diào)節(jié)是通過改變導水機構(gòu)（活動導葉）的開度來實現(xiàn)的。對轉(zhuǎn)漿式、貫流式還可以通過協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)輪葉轉(zhuǎn)角來共同實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)，而實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的控制裝置就是水輪機調(diào)速器。9/21/20235任務及途徑調(diào)節(jié)水輪機輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機任務及途徑式中：——水輪機主動力矩(水流推動葉片做功)——發(fā)電機的阻力矩——機組慣性矩；——角加速度；水輪發(fā)電機組的運動方程9/21/20236任務及途徑水輪發(fā)電機組的運動方程8/3/20236任務及途徑所以當負荷變化時，應調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又：要使，一般不能改變H和效率η，而是通過改變Q而達到改變主動力矩Mt的目的。9/21/20237任務及途徑所以當負荷變化時，應調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=n水輪機調(diào)節(jié)的定義

隨著電力系統(tǒng)負荷變化，水輪機相應地改變導葉開度(或針閥行程)，使機組轉(zhuǎn)速恢復并保持為額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為水輪機調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)實質(zhì)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速水輪機調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機調(diào)速器。9/21/20238水輪機調(diào)節(jié)的定義隨著電力系統(tǒng)負荷變化，水輪機相應地改變導水輪機調(diào)節(jié)的特點必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功調(diào)節(jié)滯后易產(chǎn)生過調(diào)節(jié)水擊的反調(diào)效應結(jié)構(gòu)復雜9/21/20239水輪機調(diào)節(jié)的特點必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功8/3/20239水輪機調(diào)節(jié)的工作原理水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成水輪機+導水機構(gòu)+調(diào)速器構(gòu)成水輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)速器的作用以轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，迅速自動地調(diào)節(jié)導葉開度，達到改變出力恢復轉(zhuǎn)速的目的。9/21/202310水輪機調(diào)節(jié)的工作原理水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成8/3/202310調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展19世紀末到20世紀30年代，機械液壓型水輪機調(diào)速1944年第一臺電氣液壓型調(diào)速器20世紀70年代第一臺數(shù)字式調(diào)速器（微機調(diào)速器），中國是80年代開展了微機調(diào)速器的研制。分類按元件結(jié)構(gòu)分機械液壓型和電氣液壓型，電氣液壓分模擬型電氣液壓型和微機型電氣液壓調(diào)速器。按調(diào)節(jié)數(shù)目分為間調(diào)節(jié)調(diào)速器和雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。按工作容量分為特小型、小型、中型、大（巨）型調(diào)速器。大型工作容量50KNM以上，并按放大執(zhí)行元件主配壓閥直徑（80、100、150、200、250）來計算。9/21/202311調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展8/3/202311水輪機調(diào)節(jié)的工作原理機械液壓型調(diào)速器電氣液壓型調(diào)速器微機液壓型調(diào)速器9/21/202312水輪機調(diào)節(jié)的工作原理機械液壓型調(diào)速器8/3/202312水輪機調(diào)節(jié)的工作原理9/21/202313水輪機調(diào)節(jié)的工作原理8/3/202313水輪機調(diào)節(jié)的工作原理9/21/202314水輪機調(diào)節(jié)的工作原理8/3/202314水輪機調(diào)節(jié)的工作原理9/21/202315水輪機調(diào)節(jié)的工作原理8/3/2023159/21/2023168/3/202316水輪機調(diào)速器的功能維持機組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）承擔機組啟動、停機、并網(wǎng)和增減負荷有功功率分配機組安全控制，如事故停機。9/21/202317水輪機調(diào)速器的功能維持機組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）8/3/202調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性調(diào)節(jié)特性指標圖。調(diào)節(jié)時間、最大轉(zhuǎn)速偏差、超調(diào)量、振蕩次數(shù)。9/21/202318調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性8/3/202318調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片9/21/202319調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片8/3/202319調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性指標：調(diào)差率ep調(diào)速器靜態(tài)特性指標：調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp我們通常所說的調(diào)差率，都是指調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)。9/21/202320調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性8/3/202320調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片9/21/202321調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片8/3/202321并列運行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）機構(gòu)的工作原理及作用作用：使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性平行移動，以達到改變機組轉(zhuǎn)速（或改變機組所帶負荷）的目的。9/21/202322并列運行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）8/3/20232并列運行中靜態(tài)分析變動負荷在并列工作機組間的分配9/21/202323并列運行中靜態(tài)分析變動負荷在并列工作機組間的分配8/3/20并列運行中靜態(tài)分析功給機構(gòu)的作用在機組并列運行時，功給機組可調(diào)整機組所承擔的負荷以及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速（頻率）9/21/202324并列運行中靜態(tài)分析功給機構(gòu)的作用8/3/202324二、微機調(diào)速器的工作原理微機調(diào)速器的基本原理及原理框圖微機調(diào)速器的控制方式微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機調(diào)速器的電氣原理圖9/21/202325二、微機調(diào)速器的工作原理微機調(diào)速器的基本原理及原理框圖8/3微機調(diào)速器的優(yōu)點（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅可以實現(xiàn)PI、PID調(diào)節(jié)規(guī)律，還可以實現(xiàn)其他更復雜的調(diào)節(jié)規(guī)律，如前饋控制、自適應調(diào)節(jié)等。2、調(diào)節(jié)參數(shù)的速寫和修改方便，運行狀態(tài)的查詢和轉(zhuǎn)抽象靈活。3、機組的開、停機規(guī)律可方便地用軟件程序?qū)崿F(xiàn)。即停機過程可根據(jù)調(diào)節(jié)保證計算要求，靈活實現(xiàn)折線關(guān)閉規(guī)律；開機過程可根據(jù)機組增速及引水系統(tǒng)最大壓力降的具體要求進行設(shè)定。4、簡化了操作回路。各種運行操作相互間的邏輯關(guān)系均可用軟件程序完成，取消了相應的繼電器，降低了成本，提高了可靠性。5、便于直接與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元進行信息交互，有利于實現(xiàn)全廠的綜合控制，提高水電站的自動化水平。9/21/202326微機調(diào)速器的優(yōu)點（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅微機調(diào)速器的基本原理微機調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖9/21/202327微機調(diào)速器的基本原理微機調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖8/3/2023微機調(diào)速器的基本原理目前微機調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PID型，個別的采用了適應式變參數(shù)PID。按算法不同可分為位置型、增量型和仿真量型三種，按所采用的伺服系統(tǒng)不同，又有電液隨動系統(tǒng)型和數(shù)液型伺服系統(tǒng)型。9/21/202328微機調(diào)速器的基本原理目前微機調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PI微機調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖9/21/202329微機調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖8/3/20微機調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖9/21/202330微機調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖8/3/20微機調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖9/21/202331微機調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機調(diào)速器圖8/3/2微機調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖9/21/202332微機調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖8/3/20233微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式三種模式：頻率、開度、功率1、頻率調(diào)節(jié)模式（YM）：適用于機組空載自動運行、單機帶孤立負荷或機組并入小電網(wǎng)運行、機組并入大電網(wǎng)作調(diào)頻方式運行等情況。主要特征：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部切除。2）采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)不為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPID，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）該模式下，功率給定Pc實時跟蹤機組實際功率Pg，其本身不參加閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。9/21/202333微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式8/3/202333微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機組并入大網(wǎng)后采用的一種調(diào)節(jié)模式。主要用于機組帶基荷運行工況，其特點是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPI，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）微機調(diào)節(jié)器通過開度給定Yc變更機組負荷，而功率給定不參與閉環(huán)負荷調(diào)節(jié)，功率給定Pc實時跟蹤機組實行功率，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“功率調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。9/21/202334微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機組并入大網(wǎng)微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機組并入大網(wǎng)后帶基荷運行工況優(yōu)先采用的一種調(diào)節(jié)模式。其特點是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自機組功率Pg，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）功率調(diào)節(jié)模式特別適合于水電站實施AGC工況。在該模式下，微機調(diào)節(jié)器通過功率給定（或者由上位機下達功率給定值）使機組變更負荷。而開度給定不參與閉環(huán)負荷調(diào)節(jié)，開度給定Yc實時跟蹤機組導葉接力器開度值，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“開度調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。9/21/202335微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機組并入大網(wǎng)微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式4、調(diào)節(jié)模式之間的相互轉(zhuǎn)換1）機組自動開機后進入“空載”工況，調(diào)速器處于“頻率調(diào)節(jié)模式”；2）當發(fā)電機出口開關(guān)閉合時，機組并入電網(wǎng)工作，若機組帶基荷運行機制，此時調(diào)速器自動選擇“功率調(diào)節(jié)”模式工作。機組并網(wǎng)后，也可以人為地選擇三種調(diào)節(jié)模式中任何一種調(diào)節(jié)模式工作；3）當調(diào)速器在“功率調(diào)節(jié)”模式工作時，若檢測出機組功率反饋故障，則調(diào)速器自動切換至“開度調(diào)節(jié)”模式工作；4）調(diào)速器工作于“功率調(diào)節(jié)”或“開度調(diào)節(jié)”模式時，電網(wǎng)頻率偏離額定值過大（超過人工頻率死區(qū)整定值），且保持一段時間（若持續(xù)15S），則調(diào)速器自動切換至“頻率調(diào)節(jié)”模式工作；5）當處于“功率調(diào)節(jié)”或“開度調(diào)節(jié)”模式下帶負荷運行時，由于某種故障導致發(fā)電機出口開關(guān)跳閘，機組甩負荷，同時調(diào)速器也自動切換至“頻率調(diào)節(jié)”模式，使機組運行于空載工況。9/21/202336微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式4、調(diào)節(jié)模式之間的相互轉(zhuǎn)換8/3/202微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機調(diào)速器分兩大部分，微機調(diào)節(jié)器和伺服系統(tǒng)。常見5種：1、電液伺服閥驅(qū)動的電液隨動系統(tǒng)；2、基于電流比例閥驅(qū)動的電液比例伺服系統(tǒng)；3、基于伺服電機驅(qū)動的電機伺服系統(tǒng)；4、基于步進電機伺服系統(tǒng)5、基于電液數(shù)字閥驅(qū)動的數(shù)字閥伺服系統(tǒng)。前3種屬于電液伺服系統(tǒng)（或稱電液隨動系統(tǒng)），后兩種屬于數(shù)液伺服系統(tǒng)。9/21/202337微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機調(diào)速器分兩大部分，微機調(diào)節(jié)器和伺服系微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)電液比例伺服系統(tǒng)9/21/202338微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)電液比例伺服系統(tǒng)8/3/202338微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)步進電機伺服系統(tǒng)（結(jié)合CAD步進電機圖）9/21/202339微機調(diào)速器的伺服系統(tǒng)步進電機伺服系統(tǒng)（結(jié)合CAD步進電機圖）三、調(diào)速系統(tǒng)重要元件及作用油壓裝置兩段關(guān)閉電磁閥事故配壓閥9/21/202340三、調(diào)速系統(tǒng)重要元件及作用8/3/202340油壓裝置供給調(diào)速器操作所需壓力的儲能設(shè)備。包括：壓力油罐、回油箱、油泵、保護裝置、控制裝置、補氣裝置、安全裝置。油罐油氣比：四分之一到三分之一。自動補氣：保持油氣比例。事故低油壓：保證機組停機的最低油壓。9/21/202