四、冲击式水轮机调速器的调节与控制
现代冲击式水轮机微机调速器的调节与控制方式: （1）用PID电子调节器加电液随动系统的系统结构； （2）偏流板不再与针阀开度协调动作，而是将其作为 一个保安装置来用。开机后偏流板全开，停机时，偏流 板全关； （3）当转速上升至某个整定值时，偏流板自动关闭， 当转速低于整定值时，若此时调速器处于自动工况，偏 流板自动开到全开位置。因此，偏流板只有全开和全关 两个位置，而且是按机组转速和工况来控制。
微机分为两种，一种是传统意义的微机，即 单片机系统。另一种是PLC。单片机是由生产 厂家根据要求自己设计生产的电路板，由于规 模、成本上的限制，没有形成标准化、批量化 生产，因而在可靠性及抗干扰性上存在缺陷。
三. 调速器的分类
1.按控制器类型
数字式电液调速器（微机调速器） PLC是一种应用非常广泛、发展十
分迅速的技术。在全世界的自动化控 制装置中，PLC的产量、销量、用量 位居榜首。PLC、机器人和CAD/CAM 是现代工业自动化的3大支柱。PLC之 所以成为许多工业自动控制设备和系 统的首选产品，是由于它具有高可靠 性。
1.按控制器类型 数字式电液调速器（微机调速器） PLC:
电源模块
D/A模块
A/D模块 输出模块 输入模块 CPU模块
三. 调速器的分类
2.按电液转换类型
伺服电机、步进电机型调速器
用步进电机、交直流伺 服电机作为电液转换装置，实 现了无油转换。我国具有自主 知识产权。
三. 调速器的分类
伺服电机、步进电机型调速器
三. 调速器的分类
2.按电液转换类型
比例伺服型调速器 以电控方式实现对流量的节流控制 国外调速器主要采用的元件。调节
测速、稳定及反馈信号用机械液压的方法产生 ，经机械液压综合放大后通过放大部分驱动水轮 机接力器。最早的水轮机调速器都是机械液压调 速器，它是随着水电建设发展而在20世纪初发展 起来的。它能满足带独立负荷和中小型电网中运 行的水轮发电机组调节的需要，有较好的静态特 征和动态品质，可靠性高。但是，面临大机组、 大电网提出的高灵敏度、高性能和便于实现水电 站自动化要求，机械液压调速器固有的采用机械 液压方法进行测量、信号综合和稳定调节的功能 就露出明显的缺陷。
1、基本功能
⑩ 在线故障诊断及处理 例如： ——并网前机频故障、接力器位置反馈断线 ： 停机 ——并网前／后网频故障： 跟踪给定频率 ——并网后机频故障、接力器位置反馈断线 ： 保持当前开度不变 其它：水头信号、随动故障、控制器故障
二、水轮机调速器的主要功能 2．特殊功能 （1）容错控制功能
容错控制功能是指当调速器控制系统中
1.按控制器类型
关于机械液压调速器与电气液压调速 器
元器件固定，功能简单单一，扩展功能 受限制，检修维护复杂困难。
改造：更换控制柜、电液转换系统 低油压改高油压、取消主配、接力器
内置改外置
三. 调速器的分类
1.按控制器类型
数字式电液调速器（微机调速器）
20世纪80年代以来随着电子技术及计算机技 术的发展，微机技术被应用到调速器中，并形 成了微机调速器。已经在市场中占主导地位。
数字阀型调速器
油质要求可达到50um；在调节精度上采取两 组甚至三组调节阀的形式，满足大波动小波动 调节。
数字阀完全实现了与微机的数字化接口。
数字阀是液压行业的标准产品，模块化结构 。
驱动能力大，可以直接驱动接力器。
其静态耗油量量可以做到零，完全无渗漏。
插装阀直径可达150mm
2.按电液转换类型
关于高油压型调速器
• 高油压调速器应用了电液随动装置等现代 电液控制技术，减少了调速器的液压放大 环节，结构简单，工作可靠，具有优良的 速动性及稳定性。
• 高油压调速器的液压元器件标准化、专业 化、国际知名程度高，均为大批量工业化 生产，具有强大的技术支撑和可靠的质量 保证体系，在国内市场均有丰富的硬件资 源。不仅确保了产品质量，也为采购备品 备件提供了便利。
数字阀型调速器
2.按电液转换类型
数字阀型调速器 (a)两电磁铁都不带电
(b)左电磁铁带电
(c)右电磁铁带电
数字阀型调速器
数字阀型调速器
电机型调速器
机械分段关闭装置
三. 调速器的分类 3.按油压等级
低油压型调速器(2.5,4.0,6.3MPa)
高油压型调速器(10MPa、16MPa及 以上)
三. 调速器的分类
1.按控制器类型
电气液压调速器
测速、稳定及反馈信号用电气方法产生 ，经电气综合、放大后通过电气液压放大 部分驱动水轮机接力器。20世纪50年代以 后，电气液压调速器获得了较为广泛的应 用。从采用的元件来看，它又经历了电子 管、磁放大器、晶体管、集成电路等几个 发展阶段。
三. 调速器的分类
1．上电后出现电Βιβλιοθήκη 故障（2）反馈断线： 位移传感器损坏 接线松动 结果： 不能自动开机 空载自动停机 并网后保持当前位置不变
2．自动开机不能开到空载即关机
或手动开机，切至自动后导叶全关
（1）机频断线 （2）反馈断线 （3）停机令未复归 （4）电液转换部分卡在关机侧
调速器的原理及改造与维护_图文.ppt
一、水轮机调速器的基本原理
调速器工作基本原理图
被调量：转速（频率），功率； 目标：转速给定值（额定转速或频率），功率
给定值； 引起转速变化的原因：机组负荷扰动或进入水
轮机的水量（水头）的变化。
组成：转速偏差测量机构、调节器和电
液随动系统或执行机构
调节器调节规律：PI，PID（比例+积分+
关于高油压型调速器
• 高油压调器的工作油压高，而体积小、重 量轻，用油量也少得多，使电站布置方便 、美观、
• 采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与 液压油不直接接触。这不仅使油质不易劣 化，延长液压油使用寿命；更重要的是囊 式蓄能器胶囊密封极为可靠，氮气极少漏 失，检修期内一般不需补气。需要时，使 用补气装置和瓶装氮气可方便地进行补气 。
关于高油压型调速器
3.按油压等级
充分采用液压行业中先进而成熟的技术
成果，是高油压调速器的主要特点。传统 水轮机调速器及油压装置，工作油压低， 采用价格很高的螺杆泵及小批量生产的非 标准液压件，体积大，用油量大。高油压 调速器的工作油压定为16MPａ，全部采用 了液压行业的各类先进成熟的标准产品。 在压力油源部分，采用了高压齿轮泵、滤 油器、囊式蓄能器及相应的液压阀；在结 构上采用了液压集成块和标准的液压附件 。
微分）
PID调节器的输出表达式为：
Uy=ＫpΔn +ＫI 式中：Δn 为转速偏差；
+ＫD
Ｋp、ＫI和ＫD为比例项、积分项和 微分项增益；
Uy为调节器的输出控制信号。
我国调速器标准中要求三项调节参数按 下列范围设置：
Kp：0.5～20 Ki：（0.05～10）1/s Kd：0～5 s
而对缓冲式调速器，调节参数及其参数 范围为：
二、水轮机调速器的主要功能
（4）事故数据记录功能 微机调速器在运行中不断地记录和刷新水 轮机调速系统的运行数据。当水轮发电机 组因事故而甩负荷停机时，微机调速器的 这一功能可以记录事故前后一段时间内的 有关数据及过渡过程曲线，供电厂有关人 员作事故分析。
三. 调速器的分类
1.按控制器类型
机械液压调速器
五. 常见故障处理
常见故障是指调速器投运前或大 修后经过调整、试验合格，能投入正 常运行，在以后的正常运行中，由于 调速器部件产品质量问题，机构松脱 变位、机械杂质堵塞、参数设置改变 等原因引起的故障。
1．上电后出现电气故障
（1）可编程控制器故障：
此时可编程故障灯亮。导致可编程控制器 故障有多种原因，主要的有模块故障，程 序运行超时，RAM故障，时钟故障等。此 时应先切手动或断电，暂停运行，过一会 儿再重新启动，一般即可恢复正常。如果 是常驻性故障，应检查相关模块运行指示 灯是否正常，对不正常的模块应进行更换 。
二、水轮机调速器的主要功能
（3）计算机辅助调试和试验功能 通常称这种功能为计算机辅助试验功能。试验 信号的发送、试验数据的记录、试验数据的处理 、试验曲线的绘制、参数的整定、试验结果的分 析、试验报告的形成，都是由调速器内置的微机 系统来实现的。这一功能为现场检修维护人员提 供了一种简便易行的调试与整定手段，省去了外 部测试仪器需要接信号传感器和仪器的麻烦，调 速器调试过程做到了省时省力，是调速器试验手 段的一种改革
或功率调节模式下，YPID(k)=YPI(k)。
Yc/Pc(k)是有增/减（开度或功率）操作时的开环增/减分量。 采样周期40mS，微分时间常数280mS
电子调节器及电液随动系统的调速器结构框图
二、水轮机调速器的主要功能
1、基本功能 ① 频率测量与调节
——并网前自动跟踪网频，实现快速并网； ——孤网运行按给定频率调节 ——并网后实现一次、二次调频 测量方式： 高速计数模块配合中断模块测量 频率信号源：发电机机端电压互感器,交流(0.3～ 150V) 测频范围： 残压测频 (10～90Hz) 齿盘测频： (2～90Hz) 测频分辨率：±0.0015Hz
⑤ 按水头改变控制参数 ——启动开度、空载开度、开度限制 ——功率限制 ——转桨调节的协联曲线
1、基本功能
⑥ 多接力器的协联调节与控制 ——转桨式水轮机、冲击式水轮机
⑦ 友善的人机交互界面 ——数码管、液晶、触摸屏 ——显示数据、设置参数、记录信息
⑧ 手／自动方式无扰动切换 ⑨ 自动开／停机及紧急停机
暂态转差率 bt 1～100% 缓冲时间常数Td 1～20 s 加速时间常数Tn 0～2 s
；
机组并网运行时调速器的调节规律及永态 转差系数