《调速器培训讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调速器培训讲解（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、调速器培训资料,主要介绍武汉三联、四创 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，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，并影响电动机的寿
2、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50Hz，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总容量的5%10%；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2%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
3、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 保证机组的安全运行 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器；另外还有用于冲击式机组的调速器，它控制喷针和折向器。 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：2.5MPa，4.0MPa，6.3MPa 高油压一般为16MPa 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，可分为数字式（SLT）、步进式（BWT）、比例数字式（PSWT）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
4、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/563-1995； 3水轮机调速器与油压装置试验验收规程GB/T 9652.21997； 4水轮机调速器与油压装置技术条件GB/T 9652.11997； 5大中型水轮机组自动化元件及系统基本技术条件GB/T 11805-89； 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。,调速器的标准和特性,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
5、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件。,新型调速器的标准和特性,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
6、： 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,调速器的标准和特性,性能指标 人工失灵区调节范围： 01 .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。,调速器的标准和特性,调速系统的可靠性 自动工况可利用率： 99.99% 自动手
7、动可利用率： 100% 首次无故障间隔时间 不小于35000小时 大修间隔时间： 10年 退役前的使用期限： 20年,调速器的控制原理,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： Jd/dt=Mt
8、-Mg 式中： J机组转动部分的惯性矩（kg）； n/30机组转动角速度（rad/s）； n机组转动速度（r/min）； Mt水轮机转矩（Nm）； Mg发电机负荷阻力矩（负载转矩）（Nm）。 上式表明，保持机组转速（频率）为恒值的条件是d/dt0，即要求MtMg，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,基本原理,水轮机转矩 MtQHt / 式中： Q通过水轮机的流量（m3/s）; H水轮机净水头（m）； t水轮机效率； 水的密度（kg/m3） 因此只有调节流量Q和效率t，才能调节水轮机转矩Mt，达到MtMg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
9、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Q）和水轮机轮叶的角度（从而调节水轮机效率t），使MtMg，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，水轮机调节的实质就是：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采用高性能法国施耐德MODICON TSX系列或者日本三菱FX2N、A
10、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。 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 。,电气控制系统,测频环节,残压测频 测频装置是决定水轮发电机组及调速器安全、稳定运行极为关键的部件。目前，国内水轮发电机组微机调速器的测
11、频信号均取自于发电机机端电压互感器(PT)信号。优点是成本低、安装简单 齿盘测频 (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，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。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，使得齿盘测频装置产生的频率信号能运用于调
12、速器。,电液转换环节,数字式 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。 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。 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。,电液转换环节,步进式 由调速器电气系统输出高、低电平开关信
13、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。 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行调节的任务。,步进式,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
14、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。,电液转换环节,比例伺服阀式 由调速器电气D/A输出-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。,液压放大机构,对于数字式小型
15、调速器，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。 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。根据所需操作功的不同，主配压阀的直径有80mm、100mm、150mm、200mm、250mm几种型号。,主配压阀,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。,执行机构（接力器）,假如以接力器向右移动为开机方向，当压力油路通向开机腔的时候，由于活塞两测油腔存在压力差，则压力油推动活塞向开机的方向移动；当当压力油路通向关机腔的时候，由于活塞两测油腔存在压力差，则压力油推动活塞向关机的方向移动。,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，
