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调速器培训资料武汉三联水电控制设备有限公司二O一二年七月目录1．基础知识................................................................................................................................31．1水电站.......................................................................................................................31．2水轮机调节...............................................................................................................31．3调速器.......................................................................................................................51．4技术标准...................................................................................................................52.组成原理..................................................................................................错误!未定义书签。2．1调速器系统...............................................................................................................72．2电气调节系统...........................................................................................................82．3机械液压系统.........................................................................................................233．调试试验..............................................................................................................................483．1无水试验.................................................................................................................483．2有水试验.................................................................................................................663．3整理报告.................................................................................................................714．操作指南..............................................................................................................................724．1控制流程.................................................................................................................724．2运行操作.................................................................................................................834．3人机界面.................................................................................................................895．维护检修............................................................................................................................1035．1日常维护...............................................................................................................1035．2故障处理...............................................................................................................1041基础知识1．1水电站1．1．1生产过程水电站通过修筑大坝蓄水，抬高上游水位，使之产生强大的势能。具有强大势能的水流经过引水管道和导水系统流入水轮机，水轮机将水流势能转换为动能带动同轴的发电机转动产生电能。电能经过主变压器送入电网。1．1．2主要设备水电站的主要设备分为主机和辅助设备两大类；其中主机主要是指水轮发电机组，辅助设备（简称辅机）主要是指主机的测量、控制和保护等装置，主要包括各类互感器、水轮机调速器、发电机励磁装置和机组保护装置等；水轮机调速器简称调速器是电站重要的辅机，主要用于控制水轮机转速和出力，同时保护其安全、稳定运行。1．2水轮机调节1．2．1基本任务水轮发电机组将水能转换为电能供广大用户使用。电网对电能质量有十分严格要求。频率是考核电能质量的重要指标之一。我国电力部门规定电能的频率为50Hz，大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。简单地讲，当电网出力与负载平衡时，其频率将维持不变；当出力不足时，频率会降低；当出力富余时，频率为升高。在我国大电网的负荷变化常常会达到其总容量的1%-3%，中小电网负荷波动更可达其总容量的5%-10%。电网负荷的变化导致了频率的波动。水轮发电机组频率f和转速n的关系式：(1-1)f：发电机频率（Hz）;n：水轮发电机组转速（r/分）;P：发电机磁极对数;由是式可知：维持水轮发电机组的频率是通过维持其转速实现的；因此，不断地调节水轮发电机组的出力，维持机组在额定转速下运行是水轮机调节的基本任务；水轮发电机组的运行方程为：(2-2)J：水轮发电机组转动部分惯性矩（Kg.m2）；ω：水轮发电机组转动角速度；（rad/s）;Mt：水轮发电机组动力矩；Mg：水轮发电机组阻力矩；(2-3)由式（2-1）、式（2-2）和式（2-3）可知：机组频率保持恒定的条件为，即要求，否则就会导致频率升高或降低，从而出现频率偏差；由于（水轮发电机组阻力矩）的变化是不可控制的，为了维持频率的恒定，只能调整（水轮发电机组动力矩），使之等于。水流流过水轮机产生的动力矩如下式：(2-4)ρ：水密度（Kg/m3）；Q：水轮机过水流量（m3/s）；H：水轮机净水头（m）;ηt：水轮机效率；由上式（1-4）可知，在一定的机组工况下，内有调节流量Q和水轮机效率ηt，才能调节水轮机动力矩，使。简单地讲，调节流量是通过调节水轮机导水机构的开度实现的，调节ηt是通过调整水轮机转轮叶片的角度实现的；从实质上讲，水轮机调节的实质就是通过调整导水机构开度和转轮叶片角度调整进水流量Q和效率ηt从而调整，使。维持机组出力与负载的平衡，从而维持机组的转速恒定；1．2．2特点水轮机调节除了具有一般闭环控制的共性外还有一些值得注意的特点：水轮机调节是通过调整导水机构或桨叶角度调整水轮机进水流量和流向，这种调节需要很大的动力，因水轮机调节器通常采用具有一级或两级放大的液压机构作为执行元件。水轮机过流管道存在水流惯性，这种惯性通常用水流惯性时间常数Tw表述。Tw的物理意义为：在额定水头Hr的作用下，过流管道内的流量Q从0变化为Qr所需要的时间。自动控制的观点认为过流管道的水轮惯性使得水轮机调节系统成为非最小相位系统，给系统的动态稳定的响应带来十分不利的影响。通常所说的水击效应尺是对水流惯性的一种形象表述。水轮发电机组存机械惯性，这种惯性通常用机组惯性时间常数Ta表述。Ta的物理意义：有额定力矩Mr的作用下，机组转速n从0上升至额定所需要的时间。水轮机形式多种多样，有混流式、轴流转桨式、轴流定桨式、贯流式等等；水轮机本身特性是非线性的，且水轮发电机组本身存在多种工况：如空载、负载、小电网等。1．3调速器调速器是水轮机调节系统的主要设备，其主要功能是通过调整水轮机导水叶开度和叶片角度调整水轮机的进水流量和效率从而调整水轮机的转速或出力，其主要任务是配合电站控制系统完成机组、开机、转速控制、同期并网、增减负荷、自动发电控制（AGC）、成组调节、水位控制、调相、停机和紧急停机等操作；可以说对水轮机的一切正常操作均离不开调速器；1．4技术标准鉴于水轮机调速器在水电站中的特殊重要性，世界各工业国家、及国际电工委员会均制订了相应的严格的国家（行业）标准，规范其制造、试验、验收等过程；1．4．1中国标准GB/T9652.1-2007《水轮机控制系统与油压装置技术条件》；GB/T9652.2-2007《水轮机控制系统与油压装置试验验收规程》；GB/T11805-89《大中型水轮机组自动化元件及系统基本技术条件》；DL/563-1995《水轮机电液调节系统及装置技术规程》；1．4．2IEC标准IEC308《水轮机调速系统试验国际规程》；IEC61362《水轮机控制系统规范导则》；IEC60308《水轮机控制系统试验规范》；2组成原理2．1调速器系统调速器系统主要由压油装置、调速器电气调节系统、调速器机械液压系统和水轮机主接力器等设备组成，如下图所示。CSCS通信控制器A控制器B比例伺服阀导叶接力器出口断路器电网导叶电气反馈机频、有功等反馈两段关闭先导阀事故关机先导阀电气调节系统控制器切换事故关机阀两段关闭阀水轮发电机先导比例阀比例阀内置放大器断路器位置信号网频编程接口HMI本地命令电动、增加、减少、复归等CSCS控制命令开机、停机、调相、增加、减少等机械液压系统阀芯反馈CSCS返回信号调速器运行状态、故障信息等PWT调速器系统框图电气调节系统采集水轮发电机组的相关运行数据，接收机组控制系统的命令，经过分析运算将其转化为电气控制信号，送到机械液压系统；控制调速器机械液压系统。调速器机械液压系统主要功能是将电气控制信号转化为机械位移信号，将来自压油装置的压力油分配至主接力器相应操作腔，主接力器主功能是在压力油的作用下产生强大操作力推动水轮机导水机构开启或关闭。2．2电气调节系统电气调节系统的主要功能是接收来自动机组控制系统和自身的操作命令，采集水轮发电机组运行的相应数据，经过分析计算将其转化为电气控制信号，控制机械液压系统。2．2．1常用术语2．2．1