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1、水水轮轮机机调调速器考速器考试试复复习资习资料（水料（水动专动专用）用）第第 1 页页 共共 6 页页 6/13/2018水水轮轮机机调调速器期末复速器期末复习资习资料料第一章第一章 水水轮轮机机调节调节的基本概念的基本概念水轮机调节系统由被控制系统（调节对象）和被控制系统（调节器）所组成，对水电水轮机调节系统由被控制系统（调节对象）和被控制系统（调节器）所组成，对水电 站而言，调节器就是调速器。由于水电站是一个水、机、电综合系统，一方面机组与压力站而言，调节器就是调速器。由于水电站是一个水、机、电综合系统，一方面机组与压力 引水道有水力上的联系，另一方面又与电力系统有电气上的联系。因而调节对
2、象包括机组引水道有水力上的联系，另一方面又与电力系统有电气上的联系。因而调节对象包括机组 （水轮机和发电机）（水轮机和发电机） 、引水道和电网。、引水道和电网。 国家电力部门规定，电网的额定频率为国家电力部门规定，电网的额定频率为 50Hz（赫兹）（赫兹） ，大电网（容量大于，大电网（容量大于 3000MW） 允许的频率偏差为允许的频率偏差为0.2Hz，小电网（容量小于，小电网（容量小于 3000MW）允许的频率偏差为）允许的频率偏差为0.5。 水轮机调节的任务就是解决如何能使机组转速（频率）保持在额定值附件的某个范围水轮机调节的任务就是解决如何能使机组转速（频率）保持在额定值附件的某个范围
3、之内。之内。 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，调节水轮机的导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，调节水轮机的导 水机构和轮叶机构，维持水轮发电机机组功率与负荷功率的平衡。水机构和轮叶机构，维持水轮发电机机组功率与负荷功率的平衡。 调节进入水轮机的流量，对于混流式水轮机，采用改变导叶开度的办法；对于转桨式调节进入水轮机的流量，对于混流式水轮机，采用改变导叶开度的办法；对于转桨式 水轮机，采用同时协联改变导叶开度和转轮叶片角度的办法；对冲击式水轮机，采用同时水轮机，采用同时协联改变导叶开度和转轮叶片角度的办法；对冲击式水轮机，采用同时 协联改变喷
4、针行程和折向器开度的办法来实现。协联改变喷针行程和折向器开度的办法来实现。 水轮机调速器是水电站水轮发电机组重要的辅助设备之一，它除了控制机组的转速之水轮机调速器是水电站水轮发电机组重要的辅助设备之一，它除了控制机组的转速之 外，还与电站二次回路或微机监控系统相配合，完成如下的工作：外，还与电站二次回路或微机监控系统相配合，完成如下的工作： （1）进行机组的正常操作：机组的开停机、增减负荷以及发电、调相等各种工况的相进行机组的正常操作：机组的开停机、增减负荷以及发电、调相等各种工况的相 互切换。互切换。 （2）保证机组的安全运行：在各种事故情况下，机组甩掉全部负荷后，调速系统应能保证机组的安全
5、运行：在各种事故情况下，机组甩掉全部负荷后，调速系统应能 保证机组迅速稳定在空载转速或根据指令信号，可靠地紧急停机。保证机组迅速稳定在空载转速或根据指令信号，可靠地紧急停机。 （3）实现机组的经济运行：按要求自动分配机组间的负荷。）实现机组的经济运行：按要求自动分配机组间的负荷。 按调速器元件结构分类按调速器元件结构分类可分为机械液压型和电气液压型两大类。可分为机械液压型和电气液压型两大类。 按调速器容量的大小分类按调速器容量的大小分类可分为大型调速器、中小型调速器和特小型调速器。可分为大型调速器、中小型调速器和特小型调速器。 按调速器调节规律分类按调速器调节规律分类可分为可分为 PI 型和型
6、和 PID 型调速器。型调速器。 按调速器所用油压装置和接力器是否单独设置分类按调速器所用油压装置和接力器是否单独设置分类可分为独立式和分离式调速器。可分为独立式和分离式调速器。YT6000；YDT18000；WST100 型号的含义。型号的含义。第二章第二章 机械液机械液压压型型调调速器速器自动调速器是为实现调节规律而设置的，在水电站的基本任务是调整转速、调整功率。自动调速器是为实现调节规律而设置的，在水电站的基本任务是调整转速、调整功率。 完成这个任务的各种调速器的各个环节的结构形式是十分不同的，但从调节原理图来看，完成这个任务的各种调速器的各个环节的结构形式是十分不同的，但从调节原理图来
7、看， 仍能归纳成同一种形式（机械调速器）仍能归纳成同一种形式（机械调速器）基于基于“检测偏差、纠正偏差检测偏差、纠正偏差” 。 电液调速器是在机械液压型调速器上的基础上发展起来的，它们的基本原理是一致的，电液调速器是在机械液压型调速器上的基础上发展起来的，它们的基本原理是一致的， 电液调速器的液压放大等部分与机械液压型调速器的对应部分是类似的。因此，掌握机械电液调速器的液压放大等部分与机械液压型调速器的对应部分是类似的。因此，掌握机械 液压型调速器的结构、性能和工作原理仍然是非常必要的。液压型调速器的结构、性能和工作原理仍然是非常必要的。 测量（速）环节是水轮机调速器系统主要环节之一，用于测量
8、水轮发电机组每一瞬间测量（速）环节是水轮机调速器系统主要环节之一，用于测量水轮发电机组每一瞬间 的转速（频率）对额定转速的偏差，并以位移作为输出，输出信号经放大后去操纵导水机的转速（频率）对额定转速的偏差，并以位移作为输出，输出信号经放大后去操纵导水机 构。构。 离心摆由安装在其顶上的电动机驱动，离心摆由安装在其顶上的电动机驱动，YT 型调速器的驱动电机通常为异步电动机。电型调速器的驱动电机通常为异步电动机。电 动机由与水轮发电机同轴的永磁发电机供电，或由水轮发电机输出端母线通过电压互感器动机由与水轮发电机同轴的永磁发电机供电，或由水轮发电机输出端母线通过电压互感器水水轮轮机机调调速器考速器考
9、试试复复习资习资料（水料（水动专动专用）用）第第 2 页页 共共 6 页页 6/13/2018供电，因此离心摆的转速与水轮发电机组的转速成正比。当机组转速变化时，离心摆转速供电，因此离心摆的转速与水轮发电机组的转速成正比。当机组转速变化时，离心摆转速 也随之按比例相应变化。也随之按比例相应变化。 离心摆是机械液压型调速器的关键部件，制造厂已经严格调整，安装和检修时，一般离心摆是机械液压型调速器的关键部件，制造厂已经严格调整，安装和检修时，一般 不要分解，只作整体的拆除和检查。不要分解，只作整体的拆除和检查。 离心摆的静特性是指当机组稳定平衡时，离心摆的转速离心摆的静特性是指当机组稳定平衡时，离
10、心摆的转速 n 与转动套的行程与转动套的行程 L 之间的对之间的对 应关系，用应关系，用 Lf（n）表示。）表示。 在机调中采用二级液压放大，每级液压放大由一个配压阀和一个接力器组成。第一级在机调中采用二级液压放大，每级液压放大由一个配压阀和一个接力器组成。第一级 液压放大由引导阀、辅助接力器组成；第二级液压放大由主配压阀、主接力器（导叶接力液压放大由引导阀、辅助接力器组成；第二级液压放大由主配压阀、主接力器（导叶接力 器）组成。主接力器直接操纵导水机构动作。器）组成。主接力器直接操纵导水机构动作。 第一级放大环节由引导阀、辅助接力器及其局部反馈杠杆系统组成，实现第一级放大，第一级放大环节由引
11、导阀、辅助接力器及其局部反馈杠杆系统组成，实现第一级放大， 局部反馈对放大进行校正，起稳定作用。局部反馈对放大进行校正，起稳定作用。 机械液压调速器的第二级液压放大机构由主配压阀和主接力器组成。机械液压调速器的第二级液压放大机构由主配压阀和主接力器组成。 主接力器的移动速度取决于主配压阀油口开启的面积，与主配压阀行程成正比。主接力器的移动速度取决于主配压阀油口开启的面积，与主配压阀行程成正比。 接力器关闭规律：接力器关闭规律：接力器不动时间接力器不动时间 Tq 接力器最短关闭时间接力器最短关闭时间 Tf 延缓关闭时间延缓关闭时间 Th 接力器关闭时间接力器关闭时间 Ts接力器最短关闭时间的调整
12、接力器最短关闭时间的调整改变主配压阀及辅助接力器活塞上移或下移时的最大改变主配压阀及辅助接力器活塞上移或下移时的最大 行程，将限制主接力器移动的最大速度，也就是决定了接力器最短关闭时间。行程，将限制主接力器移动的最大速度，也就是决定了接力器最短关闭时间。 硬反馈不论是在瞬间还是在稳态对系统都起作用，因此把硬反馈称为永态反馈，反馈硬反馈不论是在瞬间还是在稳态对系统都起作用，因此把硬反馈称为永态反馈，反馈 量的大小与输出成比例；硬反馈机构也称为调差机构，反馈量很小，其作用主要是实现机量的大小与输出成比例；硬反馈机构也称为调差机构，反馈量很小，其作用主要是实现机 组的有差调节，以保证并网运行的机组合
13、理分配负荷。组的有差调节，以保证并网运行的机组合理分配负荷。 永态反馈之所以造成有差调节，就因为永态反馈信号不仅在调节过程中（瞬间）存在，永态反馈之所以造成有差调节，就因为永态反馈信号不仅在调节过程中（瞬间）存在， 在调节结束后（稳态）仍存在，不会自动消失造成的。在调节结束后（稳态）仍存在，不会自动消失造成的。 在稳定平衡工况下在稳定平衡工况下 y 与与 x 的对应关系称为调速器的静特性，调速器静特性线的斜率用的对应关系称为调速器的静特性，调速器静特性线的斜率用 永态转差系数永态转差系数 bp来表示。来表示。 永态转差系数永态转差系数 bp反映了调速器静特性曲线的倾斜程度，如果反映了调速器静特
14、性曲线的倾斜程度，如果 bp0 则调速器静特性曲则调速器静特性曲 线为一条水平线，称为无差调节特性，因为它表明机组在不同的稳定工况下转速是相同的。线为一条水平线，称为无差调节特性，因为它表明机组在不同的稳定工况下转速是相同的。 当当 bp0 时，调速器静特性为一条斜线，称为有差特性，时，调速器静特性为一条斜线，称为有差特性，bp越大则静特性曲线越陡，表明越大则静特性曲线越陡，表明 接力器行程相同时转速变化越大。接力器行程相同时转速变化越大。 YT 型调速器型调速器 bp=08%，可适应机组在不同情况下的运行要求。，可适应机组在不同情况下的运行要求。 软反馈只在瞬态中起作用，稳态时消失，因此把软
15、反馈称为暂态反馈，反馈量的大小软反馈只在瞬态中起作用，稳态时消失，因此把软反馈称为暂态反馈，反馈量的大小 只与输入信号的变化率成正比。为了使调节系统稳定和改善动态品质，设置了暂态反馈环只与输入信号的变化率成正比。为了使调节系统稳定和改善动态品质，设置了暂态反馈环 节。节。水水轮轮机机调调速器考速器考试试复复习资习资料（水料（水动专动专用）用）第第 3 页页 共共 6 页页 6/13/2018仅有暂态反馈机构作用时，调节前、后机组转速相同，具有无差调节的静特性。仅有暂态反馈机构作用时，调节前、后机组转速相同，具有无差调节的静特性。 bt称为暂态转差系数，其值对调节的影响较大，称为暂态转差系数，其
16、值对调节的影响较大，bt大则反馈大，有利于调节系统稳定，大则反馈大，有利于调节系统稳定， 并能减少调节过程的转速最大偏差值和振荡次数，但并能减少调节过程的转速最大偏差值和振荡次数，但 bt大到一定程度后，对改善系统稳定大到一定程度后，对改善系统稳定 性无明显效果。性无明显效果。bt0100%，在大波动时暂态反馈环节的实际输出被限制在，在大波动时暂态反馈环节的实际输出被限制在 20%范围内。范围内。调速器除能完成自动调节的任务外，还设有操作控制机构，如转速调整机构、开度限调速器除能完成自动调节的任务外，还设有操作控制机构，如转速调整机构、开度限 制机构、手自动切换阀、紧急停机电磁阀、手动操作机构等，以便人为地调整机组转速、制机构、手自动切换阀、紧急停机电磁阀、手动操作机构等，以便人为地调整机组转速、 增减负荷、
