第1 页共14 页WT(WST)系列可编程水轮机调速器（WT(WST)/CS）说明书重庆水轮机厂有限责任公司水电控制设备分公司2006-5-10第一章微机调速器的工作原理一、概述WT-80型全数字式可编程微机调速器，采用了高精度、高可靠性、高动态特性的数字电磁阀；调速系统分为微调节系统，大调节系统及分段关闭系统，各系统在微机控制下根据实际情况自动调节，适用于大型水轮发电机组的调节与控制。

结构上突破了传统大型调速器几十年以来的引导阀、主配压阀式液压随动系统，大量采用了标准液压元件，无主配压阀，安装维护更加方便。

电气控制上采用了先进的自适应式PID 变参数、变结构的控制方式，脉宽调制技术，先进的数字式测频方式，全闭环的导叶随动系统控制、友好的汉字式人机对话接口；使水轮发电机组安全稳定地运行在各种运行工况下，实现机组的自动和手动开机、并网发电、紧急停机等功能，并按照系统和电站的要求进行机组的频率和开度的调节。

可以适用于原主配压阀直径为80mm各种轴流转桨式和灯泡贯流式机组。

接力器反馈直接安装在接力器缸旁边，无任何柔性反馈，因此响应速度快而准确。

由于比例伺服阀系统的特点，调速器静态时没有油耗。

所有的液控元件均为标准元件，极大地方便了电站的运行与维护。

二、功能和特点1、WT系列可编程调速器的主要功能：自动或手动开停机及增减负荷；无条件、无扰动地实现自动与手动的相互切换；实现机组的频率调节和快速并网；根据整定的Ｂp值和电网频差自动调整机组的出力；中、英文显示画面；能显示微机故障源及报警；便于实现与上位机的通讯，提高电站自动化水平。

2、电气部分的主要特点：（1）采用可靠性极高的可编程（PLC），体积小，抗干扰能力强，能适应恶劣的工业环境，平均无故障时间达三十万小时以上；（2）采用内部高速中断的可编程软件测频方式，可同时满足适时性和测频精度的要求；（3）调节规律为变结构、变参数PID智能数字控制，具有良好的稳定性及调节品质；（4）采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等调速器的各种参数及机组所处的各种运行状态及调节模式，并在触摸屏上显示；能方便地通过触摸屏整定和修改调速器的各种运行参数。

（5）有在线自诊断功能，检测到电气故障时，能自动地切断微机输出，并将负荷固定于故障前的状态，显示出故障源，同时发出故障信号。

（6）采用交直流同时供电方式，两种电源在面板上以指示灯指示。

（7）程序设有闭环开机规律，使开机特性极为合理。

（8）硬件和软件都具有可扩展性，可按用户要求，增设其他功能。

3、机械液压部分的主要特点是：（1）采用标准电磁球阀构成了直接数字控制的电液转换接口，实现了整个系统的数字化，大大提高了液压系统的抗油污能力。

（2）机械液压系统全部采用标准阀件构成，提高了整个系统标准化程度，调试。

（3）系统结构上采用集成化设计，取消了常规调速器的辅助接力器、主配压阀、杠杆等所有中间结构，系统无明管、无杠杆，简化环节，可靠性高，调速器的速动性好、控制精度高。

（4）静态无油耗，减小了调速系统的油耗及能耗。

三技术指标及参数导叶接力器全行程关闭时间调整范围:2~30s导叶接力器全行程开启时间调整范围:2~30s频率给定调整范围：50Hz±10%(单机运行时)功率给定调整范围：0~120%永态转差率bp调整范围：0~10%(级差1%)人工转速死区调节范围：0~0.5 Hz(每级0.05 Hz)并联PID调节装置的调节参数调整范围比例增益Kp调整范围：0.5~60积分增益KI调整范围：0.05~30 1/s微分增益KD调整范围：0~0.9s转速调整范围：±10%出力调整范围：0~120%开度限制调整范围：0~100%（1）机组甩100%额定负荷后，在转速变化过程中，超过稳态转速3%额定转速值以上的波峰不超过2次。

（2）机组甩100%额定负荷后，从接力器第一次向开启方向移动起，到机组转速波动值不超过 0.5%为止所经历的时间，不大于40s。

（3）当25%机组额定出力的负荷突变时，从负荷突变时刻起动导叶接力器第一次可测移动的时间间隔不超过0.2s。

（4）调速器操作电源：DC220V ±10%；AC220V 50Hz ±10%。

（5）工作电源：DC220V ±10%；AC220V 50Hz ±10%。

（6）平均故障间隔时间不小于25000(h)；大修间隔平均时间不少于8年。

四工作原理1、频率偏差环节（测频板）（1）被控机组频率经抗干扰、限幅及门坎电路，送入可编程测频高速输入端，经软硬件测频得到与机组频率成比例的数字信号Fj。

（2）电网频率信号由另一路测频信号输入，得到与电网频率成比例的数字信号Fw。

（3）与机组频率和电网频率同一比例关系的频率给定数字信号Fg，由微机内产生。

（4）不同工况下的频率偏差△f’为：a、油开关合或油开关分但网频不正常：△f’=Fg-Fjb、油开关分且网频正常且跟网功能未投入：△f’= Fg -Fjc、（5）频率死区特性：△f’>E △f=△f’-E-E≤f’≤E △f=0 ’f’<-E △f=△f’+E2、积分运算输入：导叶开度给定Y G和导叶比例P，积分I，给定计算Y G，Y PIG的差值乘以永态转差系数后，与频差信号△f相加，作为积分运算的输入。

△=△f+bp×（Y G-Y PIG）调速器维持导叶开度不变的条件是积分运算输入为03、比例（P）、微分（D）、积分（I）调节规律a、K P、K I、K D与Bt、Td、Tn之间的换算关系K P=（Td+Tn）/Bt·TdK I=1/ Bt·TdK D=Tn/BtB、PID总算式：Y PIG（K）= Y PIG（K-1）+△Y P（K）+△Y I（K）+△Y G（K）4、由可编程控制器（FX2N）完成测频、开关量的读入、各种数据的处理、故障报警及输出等工作。

5、由扩展模块（FX2N-2AD）完成模拟量的输入工作。

6、由固态继电器完成可编程输出对数字阀的控制。

7、由人机介面（触摸屏）通过与可编程的数据线连接，完成各种数据的显示及参数修改等工作。

8、由接力器直线位移传感器提供的反馈，对应于开度0~100%，电流为4~20ma。

9、由各种按钮、指示灯、开关等，可对调速器进行控制、监测等。

五、调速器的运行特性和模式转换1、微机调速器有六种运行状态和过程：分别为（1）停机备用（复位）（2）开机（3）空载运行（4）负载运行（5）甩负荷过程（6）停机（7）无运行状态（1）停机备用（复位）当机组频率小于8Hz，导叶开度小于1%时，机组处于此状态。

（2）开机及特性为了实现机组的快速开机过程，当调速器接收到开机令后，将导叶以一定速度开，并维持不动，此时调速器测量机组的频率，转入开机过程。

启至启动开度YKJ1启动开度可由触摸屏上根据电站机组情况及空载开度和启动系数设定。

（3）空载运行当调速器进入开机过程后，开始测量机组频率，当检测到机组频率大于49.5HZ时，将导叶关YKJ2，投入PID调节工闭到空载开度YKJ2作方式。

开机过程如图所示：（4）、负载运行当调速器检测到油开关合上时，则转入负载状态，投入PI调节工作方式。

负载状态的Bp值可由电站根据电网要求整定，Tn自动设定为0，频率死区为设定值，电气开限和最大开限可根据电站机组带负荷情况设定。

（5）甩负荷在负载状态，调速器检测到油开关分时，则转入甩负荷调节过程，电气开限以一，并转入空载状态。

定速度关闭至YKJ2（6）停机在开机过程、空载状态、甩负荷过程中当调速器检测到停机令，都将以两种速度使导叶关闭至全关，并转至停机等待状态。

2、调速器模式的转换调速器有2种主要的调节模式：频率调节模式和开度调节模式，其功能和相互间的转换都是由微机调速器内部自动完成。

（1）调速器处于非负载状态（空载、甩负荷、停机、开机）下，均工作于频率调节模式（FM）。

此模式适用于机组空载运行、机组并入小电网或孤立电网运行。

（2）调速器检测到油开关投入，并入电网运行时，工作于开度调节模式（PM）。

六、故障诊断功能微机调速器具有：1、电网频率的故障诊断及显示功能。

2、机组频率的故障诊断及显示功能。

3、导叶接力器反馈装置故障（或断线）诊断及显示功能。

当出现1故障时，微机发出故障信号并保持当前运行状态不变；出现2、3故障时，微机发出故障信号并自动切换到电手动运行，运行人员应根据以上情况及时作出处理。

第二节机械液压部分工作原理一、液压部分工作原理液压系统采用双油路控制方式控制接力器的位移。

正常运行时微机根据具体的控制量选择不同的液压回路进行控制。

当调节器微幅调节时，电气输出信号控制微调球阀（或比例伺服阀）动作，球阀直接控制接力器开（或关）机腔进压力油；同时液控单向节流阀（俗称液控锁）逆向开启，接力器关（或开）机腔接通排油，接力器向开启（或关闭）方向运动。

调节器微幅调节时，接力器直接受电磁球阀（或比例伺服阀）控制；因电磁球阀（或比例伺服阀）额定流量相对而言比较小，所以可以实现对接力器的微幅调节。

当调节器需大幅调节时，电气输出信号控制粗调开关阀动作，数字阀控制液动换向阀左（或右）端控制腔进压力油；液动换向阀向右（或左）移动换向，主压力油经液动换向阀通往接力器开（或关）机腔，同时使接力器关（或开）机腔经液动换向阀排油，接力器将快速移动至需要位置。

相对电磁球阀而言，液动换向阀通流能力比较大，因此可以实现对接力器的大幅调节。

在电磁铁失电（脉冲低电平信号）情况下，接力器处在稳定平衡状态下，各液压阀件均处于自锁状态（油路封闭）。

这就是说当电气部分故障时，接力器将维持原开度不变。

此时可用手动按钮进行手动操作。

在事故停机情况下，紧急停机电磁阀通过自动或手动信号动作，使液动换向阀右端控制腔接压力油，液动换向阀换向到压力油直通接力器关机腔，开机腔排油；同时微调节油路全部封闭，接力器以液动换向阀整定好的调节保证计算时间紧急关机。

二、主要零部件1、球座式电磁阀（电磁球阀）球座式电磁阀，即电磁球阀，简称球阀，是一种开关式液压控制元件，用开启截止两种状态的切换来控制液流方向和流量。

自动工况，它是由电气输出的脉冲信号控制的、手动工况则是通过手动的按钮控制，与普通伺服阀相比该阀无零位搭叠量，切换时间短、频率响应高。

2、紧急停机电磁阀紧急停机是采用4WE 型电磁换向阀。

电磁阀线圈在调速器正常运行时，无需长期带电。

在任意工况都可以用远方操作、现地机手动操作紧急停机电磁阀，实现紧急停机。

3、液控换向阀采用4WH 型液控换向阀直接控制接力器，静态无油耗，换向频率高。

4、节流阀通过旋转阀上的调节螺钉，可以方便地调整接力器开、关机时间。

5、滤油器滤油器滤芯可以卸下清洗，滤油精度高。