步进电机块式直连型机械液压系统
步进电机块式直连型机械液压系统图说明


图示为调速器自动稳定时状态 电-位移转换器和引导阀直接相连横杠杆可放大引导阀的位移 电-位移转换器的转换过程由纯机械传动，滚珠丝杆运动灵活、可靠、 摩擦阻力小，并能可逆运行，传动部分无液压元件，结构简单、不耗油 紧急停机电磁阀为双电磁铁脉冲式阀，换向阀有2个工作位置，2个电 磁铁，2个定位器，因此2个工作位置均可固定，所以电磁铁不需要长 期通电。该紧急停机电磁阀可遥控或现场手动投入，紧急停机投入后压 力油迫使紧急停机装置的活塞带动其顶部的挂盖压住横框杆迅速下降实 现紧急停机。 机械开限及定位手操机构在自动运行时可以限制机组导叶的开度，通过 横杠杆限制引导阀向上开启，（压住下弹簧，可以使引导阀与电液阀分 离）。手动运行时，托起装置向上托起横杠杆，机械开限及定位手操机 构向下压住横杠杆，并通过钢丝绳和主接力器组成闭环。机械开限及定 位手操机构的手柄和开度指针是同步的，指针停在某开度处，则主接力 器稳定在该开度位置，直观，方便。
调速器系统
1、调速器系统的作用 2、调速器的分类 3、调速器系统的组成和工作原理 4、调速器系统操作 5、调速系统试验 6、调速器系统事故与故障分析处理 7、调速器检修规程
调速器在水电站的作用
根据电力系统负荷的变化，及系统频 率的波动，通过调速器不断地调节水轮 发电机组的输出功率，维持机组的转速 在额定转速 的规定范围内 。
1、油压装臵 2、调速器 3、过速限制器 4、分段关闭装臵 5、控制环（接力器）锁锭
油压装臵
油压装臵主要由压油槽，压油泵及集油 槽，自动补气装臵，漏油泵及漏油槽组 成。它提供液压原动力，通过液压放大 级放大来达到操作导叶所需要的极大操 作力并保持油压和油位在一定的 范围内 波动。
油压装臵的工作原理

步进式调速器
步进式水轮机调速器适用于大中型混流式、轴流式、贯 流式水轮发电机组的自动调节与控制。 机械部分主要包括无油电－位移转换机构、机械手动操作 机构、引导阀、主配压阀、紧急停机电磁阀组成无明管、 静态无油耗的PWM脉宽控制型式。

电信号与接力器位臵反馈信号在综合放大器内比较并放大， 输出PWM信号，步进电转旋转的角度使滚珠丝杆付产生与其 成比例的位移，由于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， 直到主接力器位臵信号与电气的信号数值相等为止

数字式调速器


步进式调速器 比例数字式冗余调速器
数字式调速器
数字式调速器广泛应用于小型混流式水轮机组和冲击式 水轮机组。 采用全数字高速电子球阀组成机械液压系统的手动或者 自动的前臵级，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>140μ ，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。 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。 它采用钢球线接触形式密封，抗油污和防卡能力强它是 一般先导控制和小功率液压控制回路最理想的元件。它 采用非线搭叠窗口和脉冲补偿的结构，无油压冲击，动 作平稳可靠
齿盘测频

盘测频是为水轮发电机组调速器提供高可靠、高精度频率 信号的专用装臵。其频率信号源是通过一对电磁感应式的 进口的接近开关取自于安装在机组大轴上齿盘装臵，该信 号系统是一个独立系统，其幅值与机组转速无关，可靠性 高。该装臵从根本上解决了频率信号的干扰问题
电液转换环节

数字式 1、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。 采用全数字高速电子球阀组 成机械液压系统的手动或者 自动的前臵级，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>140μ ，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
球阀型自动补气装臵外形
调速器的作用及结构
调速器的作用
1、实现机组手动与自动开、停机 2、自动或手动调整机组的转速 3、当机组并列运行后，自动地分配各机组 之间的负荷 4、在事故 电液转换环节 液压放大机构 机械执行机构
电气控制系统

步进式调速器
机械部分主要包括电转机构、机 械手动操作机构、引导阀、主配压阀、 紧急停机电磁阀等组成无明管、无杠 杆、静态无油耗、切换无扰动、直连 结构型的机械液压随动系统。 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。
水轮机调速器的类型
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 它可分为三种类型： 机械液压调速器 电气液压调速器 数字式电液调速器
典型调速器产品介绍
基本原理
水轮发电机组转动部分的运动方程为： Jdω/dt=Mt-Mg 式中： J—机组转动部分的惯性矩（kg· ㎡）； ω＝πn/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（N· m）； Mg—发电机负荷阻力矩（负载转矩）（N· m）。 上式表明，保持机组转速（频率）为恒值的条件是 dω/dt＝0，即要求Mt＝Mg，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
自动补气装臵




QZB球阀型自动补气装臵是由一个二位三通电动球阀、两个手动球阀 及单向阀、安全阀等组成。它能对水电站油压装臵或其它储能器进 行自动补气，以维持其内部的气液比。 QZB球阀型自动补气装臵采用球阀板式结构，集成化程度高，可实现 零差压工作，过气量大，其核心部分采用进口驱动机构，能现场机 械手动切换，有阀位显示和阀位开关量信号输出。 采用球阀板式结构，密封性能好、集成化程度高、体积小。能实现 零差压工作，过气流量大，可大大缩短补气时间，彻底解决先导式 电磁阀在低压差下工作流量小、动作时间长的问题。 电动球阀可现场手动操作，并有阀位机械显示和开关量输出。 有两个手动球阀，一个用于手动补气，一个用于手动排气。 装臵中设有安全阀，当储能器压力超高时，安全阀自动开启，向外 排气并发出尖锐的响声，提醒运行人员做措施；当压力降到额定值 时，安全阀关闭。 整套装臵所有零部件均采用不锈材料，适于在潮湿环境下工作
水轮机调速系统的电气控制部分可根据用户要求 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。

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
1、压油泵工作原理
压油泵输油量的测定

调整压油槽压力在正常工作压力范围内，油面正常 在压油槽油面计上划好临时送油下限基准线 压油泵置手动位置 用排油阀控制油泵送油，并用秒表记录送油时间 待油面稳定后，测量送油面的高度 利用Q=V/t计算油泵的输油量
油压装臵示意图
基本工作原理：正常情况 下，压力油罐中存有三分 之一的油，并保持额定压 力。油压下降一定值后油 泵将回油箱中的油加压送 至压力油罐。达到压力上 限后，油泵停止工作, 若 油泵故障不能停止，压力 继续上升，安全阀动作油 泵输出的油直接送至回油 箱
基本原理
水轮机转矩 Mt＝ρQHηt /ω 式中： Q—通过水轮机的流量（m3/s）; H—水轮机净水头（m）； ηt—水轮机效率； ρ—水的密度（kg/m3） 因此只有调节流量Q和效率ηt，才能调节水轮机转 矩Mt，达到Mt＝Mg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ηt），使Mt＝Mg，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，不断地调节水轮机的导 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。
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 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。 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。
电气控制系统
测频环节


残压测频： 测频装臵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，使得齿盘测频装臵产生的频率信号能运用于调速 器