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1、水轮机调速器培训教材米建国 刘忠良天津市科音自控设备有限公司地址：天津北辰科技园区景观路邮编：300409电话: /传真：Web: http/.comEmail: 前 言根椐近几年来，天津市科音自控设备有限公司举办调速器培训班的经验，及某些电站的实际调试经验，我们编写了新版的调速器培训教材，为使本教材达到进一步浅出的效果，参照了某些理论书籍，使本教材真正达到理论联系实际。教材涵盖了天津市科音自控设备有限公司的大部分产品，及目前市场上其他有代表性的产品，具有一定的实用价值。5月，天津市科音自控设备有限公司研制的步进式PCC可编程智能调速器已成功应用于龙羊峡水电站，对小水电的两台YWT-600型微
2、机调速器进行了改造。在此基本上研制了数字阀PCC可编程智能调速器，该项目是国家科技部创新基金项目（项目编号：04C2621122）。该产品已在多种水电站成功投运，并被世界经理人周刊经济日报.名牌时报等媒体评为中国500最佳新产品之一。教材以创新基金项目“数字阀PCC智能调速器”为重点，简介了调速器的构成、工作原理、操作和调节措施，同步简介了步进式PMC微控制器调速器的有关内容，调速器的静态和动态特性，微机调速器的工作状态，调速器的实验措施和现场参数选择措施，以及油压装置的工作原理等。但愿通过培训使学员可以掌握调速器的基本原理，可以对的使用调速器，对调速器进行必要的平常维护。避免由于操作和维护不
3、当而导致调速器故障。在编写过程中得到了天津市科音自控设备有限公司研发部部长钱军辉，工程师：张伟朋、丛燕、黄炎彬的大力支持，在此表达衷心感谢。不当和漏掉之处，恳请人们不吝指正。编者 10月于天津市科音自控设备有限公司目 录目 录I第一章 概 述11.1水轮机调速器的任务：11.2水轮机调速器的种类：11.3调速器的型号阐明11.4水轮机调节系统的特点11.5调速器一览表2第二章水轮机调节系统的静态和动态特性32.1 水轮机调节系统静态特性32.1.1永态转差系数32.1.2转速死区ix42.1.3人工频率死区Ef(ef)和人工开度/功率死区Ey/p42.2 微机调速器动态特性5第三章 微机调速器
4、的工作状态73.1 停机等待(TJDD)状态73.2 开机(KJ)过程73.3 空载(KZ)状态83.4 负载(FZ)状态83.5 甩负荷(SFH)过程83.6 调相(TX)状态83.7 停机(TJ)过程9第四章 数字阀PCC智能调速器的特点及构成104.1 重要特点104.2 重要功能114.3 调速器的构成114.4 工作过程12第五章 数字阀PCC智能调速器的电气工作原理145.1 可编程计算机控制器(PCC)145.1.1 中央解决器(CPU)145.1.2 数字量输入模块(DI)155.1.3 数字量输出模块(DO)165.1.4 模拟量输入模块(AI)165.1.5 模拟量输出模块
5、(AO)175.1.6 数字量混合模块和模拟量混合模块175.2 YZFT系列数字阀PCC智能调速器（中小型）电气原理图175.3 ZFST系列数字阀PCC智能调速器（大型）电气工作原理175.3.1 PCC的配备175.3.2 导叶接力器反馈回路205.3.3 桨叶接力器反馈回路205.3.4 测频电路205.3.5 桨叶电磁阀驱动回路205.3.6 导叶电磁阀驱动回路215.3.7 电源215.3.8 人机界面21第六章 数字阀PCC智能调速器的操作措施226.1触摸屏使用措施226.1.1 操作显示画面226.1.2 参数设立画面226.1.3 功能选择画面236.1.4 故障诊断画面2
6、36.1.5 实验画面236.1.6 协助画面236.2 开机的操作措施236.2.1 开机前的准备236.2.2手动开机246.2.3电手动开机246.2.4自动开机246.3 并网246.3.1 跟踪网频246.3.2 停止跟踪网频246.3.3 并网运营256.4 正常停机256.4.1手动停机256.4.2电手动停机256.4.3自动停机256.5 紧急停机与复归256.6 手、自动转换256.6.1自动切至手动256.6.2 手动切至自动25第七章 数字阀PCC智能调速器的静态调节267.1调速器二次接线后的检查工作267.2导叶接力器的位置调节267.3桨叶接力器的位置调节（仅双调
7、有此项）277.4转速表调节27第八章 YWBT系列步进式PMC微控制器调速器288.1重要特点288.2 步进式PMC调速器的构成及工作过程288.3调节器工作原理298.3.1微控制器的构造298.3.2A/D 转换器318.3.3电源监视器318.3.4 开关量输入通道328.3.5人机界面328.3.6 步进电机控制回路328.3.7 接力器反馈回路338.3.8测频电路338.3.9电源348.3.10操作回路及批示电路348.4 调速系统工作过程348.5 操作措施348.5.1 开机348.5.2 并网348.5.3 正常停机358.5.4 紧急停机358.5.5 复归358.5
8、.6 手自动切换358.6 调试环节358.6.1 全开、全关位置调节358.6.2 转速表调节35第九章 YWFT系列数字阀PMC微控制器调速器369.1 重要特点369.2 数字阀PMC调速器的构成及工作过程369.3 调节器工作原理379.3.1 电气原理图379.3.2 脉宽调制（PWM）输出379.4 人机界面的操作措施399.4.1 参数的具体含义399.4.2 参数的修改措施39第十章 步进电机式调速器机械液压系统构成及工作原理4210.1步进电机式电液转换器4210.1.1中、小型步进电机式电液转换器4210.1.2大型步进电机式电液转换器4410.2主配压阀4510.2.1
9、中小型主配压阀4510.2.2大型主配压阀46第十一章 数字阀调速器机械液压系统构成及工作原理4711.1 二通插装阀4711.1.1 二通插装阀的基本构造与原理4711.1.2 主阀单元4811.2电磁球阀（图11-7）5211.3位移变送器5311.4数字阀调速器5311.4.1小型数字阀调速器5311.4.2大、中型数字阀调速器机械液压工作原理5511.4.3双调节数字阀调速器5711.4.4冲击式数字阀调速器5911.5分段关闭阀6111.6事故配压阀61第十二章 油压装置工作原理6212.1油泵6212.1.1齿轮泵6212.1.2螺杆泵6212.2组合阀6212.2.1构造原理62
10、12.2.2调节安全阀6412.2.3调节卸荷阀6412.2.4卸载阀检查6412.2.5单向阀检查6412.3空气逆止阀（图12-2）6512.4自动补气阀（图12-3）6612.5磁翻板液位计6712.6油混水信号器6712.7自动补气装置6812.8空气过滤器69第十三章 调速器的实验7013.1静态特性实验7013.2动态实验7013.2.1手动方式空载实验7013.2.2自动方式空载实验7013.2.3自动开机实验7013.2.4手/自动切换实验7013.2.5正常自动停机实验7013.2.6紧急停机实验7013.2.7甩负荷实验7013.2.8带负荷持续72小时运营实验70第十四章
11、 调速器现场参数选择措施7114.1 PID参数选用原则7114.2 PCC调速器现场参数选择措施7114.3 PMC调速器现场参数选择措施7114.4 调节参数bt Td Tn与Kp Ki Kd的关系71第一章 概 述1.1水轮机调速器的任务：水轮机调速器的基本任务是不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范畴内。它是水轮发电机组的重要辅助设备，它与电站二次回路或计算机监控系统相配合，完毕水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。1.2水轮机调速器的种类：水轮机调速器是由实现水轮机调节及相应控制的机构和批示仪表等构成的一种或几种装置的总称，它
12、是水轮机控制设备的主体。可分为机械液压调速器、电气液压调速器和微机调速器等几种。 按照调节对象可分为单调节型、双调节型、冲击式专用调节器。单调节型调速器合用于混流式、轴流定浆、贯流定浆式水轮机。双调节型调速器合用于轴流转浆式、贯流转浆式水轮机。冲击式专用调速器合用于单喷嘴、两喷嘴、四喷嘴等多喷嘴冲击式水轮机。ZWPBFCY(S) T1.3调速器的型号阐明功能符号油压级别：2.5 (省略)，4.0,6.3,16.0 MPa对于中小型：调速功（K gm）对于大型：主控制油管或主配直径（mm）对于冲击式：控制油管直径/喷嘴数量调速器双调节型（仅双调有此项）B步进电机式伺服装置F数字阀随动系统C冲击式
13、ZPCC可编程智能调节器WPMC微控制器调节器或广义微机PPLC逻辑控制调节器调速器自带油压装置（大型无此项）1.4水轮机调节系统的特点水轮机调节系统是一种自动调节系统，它除了具有一般闭环控制系统的共性外，尚有如下特点： 水轮机调节需要很大的动力。 水轮机过水管道存在着水流惯性。 水轮发电机组存在着机械惯性。 水轮机调节系统是一种复杂的、非线性系统1.5调速器一览表天津市科音自控设备有限公司开发生产的常规调速器如表1-1所示，此外尚有冲击式调速器和高油压调速器。表1-1 常规调速器一览表调节器随动系统型号PCC可编程智能调节器步进式小型YZBT-300/600/1000中型YZBT-1800/
14、3000/5000/7500大型单调ZBT-50/80/100/150/200/250大型双调ZBST-50/80/100/150/200/250数字阀小型YZFT-300/600/1000中型YZFT-1800/3000/5000/7500大型单调ZFT-50/80/100/150/200/250大型双调ZFST-50/80/100/150/200/250PMC微控制器调节器步进式小型YWBT-300/600/1000中型YWBT-1800/3000/5000/7500数字阀小型YWFT-300/600/1000中型YWFT-1800/3000/5000/7500第二章水轮机调节系统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
