YWT液压微机调速器.docx

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YWT液压微机调速器

YWT液压微机调速器

（说明书）

长沙市立川水电控制设备有限公司

5

1、型号说明

YWT系列数字式水轮机调速器是新型水轮机调速器，它采用了可编程技术、现代液压技术和数字化

技术最新成果。

该调速器不仅技术指标先进，功能齐全，而且较常规油压的水轮机调速器结构更为简洁，机械液压

部分由标准的工业液压件组成，运行可靠性高，维护简单。

由于这种采用标准液压件构成的调速器技术已经成熟，正在取代常规油压的中小型水轮机调速器。

YWT系列数字式水轮机调速器的规格型号详见下表：

不同操作功（牛·米）对应的型号

50000

30000

18000

10000

6000

3000

YWT-50000-16

YWT-30000-16

YWT-18000-16

YWT-10000-16

YWT-6000-16

YWT-3000-16

YWT的意义是：

Y代表组合式－油压装置与执行部件在一起；W代表可编程调节器；T代表调速器。

型号的第二部分代表操作功。

型号的第三部分代表高油压。

见（图A-1）

YWT-18000-16

油压等级

调速器

操作功（N.M）

微机或可编程

组合式

2、调速器组成

a、YWT系列可编程调节器：

主要功能是测量机组和电网的频率；按PID规律对频差进行运算，

产生具有PID规律的调节信号，实现频率、开度和功率多种调节模式，实现开停机操作和电

气开限等功能。

b、液压随动系统：

其功能是将微机调节器的输出电气信号，通过数字阀及油缸成比例地转换机械

位移信号；推动水轮机导水叶机构运动，控制进入水轮机水量，实现对转速和负载的调节，是

调速器的执行机构。

该调速器由三大部分组成，其系统框图如图所示：

可编程

PID调节

YPID

YFB

PWM

A/D

皮囊式蓄能器

泵组

压力油源

数字阀

油缸

警急停机电磁阀

机组频率电网频率

操作指令

位移传感器

液压随动系统

YWT系列数字式高油压水轮机调速器系统框图

3、主要技术指标及参数

整机主要技术性能及主要参数：

a、技术性能

本调速器技术性能符合国家“水轮机调速器及油压装置技术条件”GB/T9652.1—1997的要求，

主要性能指标如下：

转速死区ix＜％

导叶静态特性曲线非线性度＜3％

甩25％负荷时，导叶接力器不动时间tq＜秒

机组自动空载频率摆动值Δf＜±%

备用电源切换、手自动切换时导水叶开度变化＜±1%

机组带稳定负荷运行时，导叶波动＜±1%

调速器无故障运行时间MTBT≮18000小时

调速器抗油污能力：

滤油精度＜80μm

b、调节参数:

（1）永态转差系数bp：

通过触摸式图形操作终端修改，可调范围为0～10%。

（2）暂态转差系数bt：

通过触摸式图形操作终端修改，可调范围为5～150%

（3）缓冲时间常数Td：

通过触摸式图形操作终端修改，可调范围为1～20秒。

（4）加速时间常数Tn：

通过触摸式图形操作终端修改，可调范围为0～秒。

（5）水头H：

通过触摸式图形操作终端修改。

c、供电电源

厂用交流电源:

～220V±10%，50HZ

厂用直流电源:

220V±10%

d、液压随动系统主要参数

工作油压：

12～16Mpa

操作功：

小型:

10000/6000/3000Nm;

中型:

18000/30000/50000Nm

4、特点

该调速器特点如下：

a、该调速器系统结构简洁合理，运行稳定可靠，技术性能指标优良，便于维护修理；机械液压随

动系统采用标准的工业液压元件组成，运行可靠，维护简单。

b、采用了高性能的可编程控制器作为调节器的硬件，无故障时间MTBF>=18000小时。

c、采用两色触摸屏作为调速器与运行人员的人机接口，具有显示信息量大、清晰、准确、操作方

便等优点。

d、调速器具有多种运行模式，如频率调节、开度调节等，能适应不同工况的要求。

e、设有电气开度限制，操作灵活，运行可靠。

且易于实现自动－手动的无条件，无扰动转换。

f、具有与上位机的通讯接口，便于实现电站计算机控制。

5、YWT系列可编程调节器说明

1）、概述

YWT系列可编程调节器是采用高性能日本三菱公司的FX系列为硬件主体，以触摸式图形操作终

端为人机界面，与合适的机械液压随动系统相配合，实现水轮发电机组的的转速调节与出力控制。

2）、电气部分主要技术性能：

◆频率（转速）测量：

（1）机组频率信号

取自发电机机端电压互感器

信号电压正常工作范围:

～～130）V

正常测频范围:

（5～100）HZ

测频精度:

≤±

（2）电网频率信号:

取自电网母线电压互感器

信号电压正常工作范围:

～～130）V

正常测频范围:

（45～55）HZ

测频精度:

≤±

◆导叶位置反馈信号

微机调节器提供电压:

+15V

导叶位置反馈电压:

导叶开度0～100%对应于（+～10）V

◆微机调节器与第二次回路的联系

机组油开关（断路器）孤立接点

机组开机继电器孤立接点

机组停机继电器孤立接点

导叶开度增加孤立接点

导叶开度减少孤立接点

3）结构形式:

调速器采用机电合柜式。

4）调速器电气部分主要特点:

a、采用可编程控制器作为硬件主体，装置可靠性高，平均无故障时间MTBF≥25000小时。

b、具有转速、开度等多种调节模式，适应水电厂不同运行工况的要求。

c、水头参数可自动测入（水头变送器用户自备,电平标准：

0～10V或0～20mA），也可由运行人员设

定，协联曲线由微机程序实现，具有适应水头的开机特性和最大出力特性。

d、频率（转速）的测量由PLC实现，外围电路简单，提高了整机的抗干扰能力及可靠性。

e、采用触摸屏作为与运行人员的人机接口,具有显示清晰、准确、直观,操作方便等优点。

f、频率调节模式采用PID调节规律，开度和功率调节模式采用PI调节规律。

g、电气辅件（开关电源、继电器、按钮、信号灯……）均采用优质器件，可靠性高。

6、电气部分硬件构成

电气控制柜体：

柜的正面及背面有为维修调整及运行观察用的门，门上装有防尘密封和锁，机电安

装、检修及维护方便，底部和上面配有电缆导管进出口；柜子外表整齐美观，并有足够的刚度和牢

固的基础结构，不会因为液动和高速油流引起震动。

电源部分：

调速器电源部分采用冗余结构，交流-直流双路供电，互为热备用，自动地无扰动切换。

交流电源输入配有隔离变压器。

控制计算机：

可编程控制器是为工业现场控制而设计的，具有极高的可靠性，极强的抗干扰能力，能适电厂内各种电磁干扰环境，其设计平均无故障时间（MTBF）不小于30万小时。

位移传感器：

一、工作原理：

LX150型位移传感器将机械位移量转换成可计量的、成线性比例的电信号。

被测物体产生位移

时，拉动与其相连接的绳索，绳索带动传感器传动机构和传感元件同步转动；当位移反向移动时，传感器内部的弹簧回旋装置将自动收回绳索，并在绳索伸收过程中保持其张力不变；从而输出一个与绳索移动量成正比例的电信号。

二、主要特点：

LX50系列传感器的设计精密合理，采用高精密传感元件，所以传感器具有体积小，使用方便，

密封性好，测量精度高，温度误差小，寿命长等优点。

该传感器不仅适宜于作直线运动的机械物体位移测量，更适宜于机械物体作曲线运动的位移测量。

三．技术参数

传感器线绕与混合电位器工作温度-10°C~70°C

测量行程1000mm储存温度-20°C~80°C

输出信号电位器5K,电压，0-10V防护级别IP50（仅针对电位器外壳）或其它

分辨力无限拉动力<600g

重复性±%FS工作电压15V

独立线性+/%抗震动10HZ到2000HZ，10G

功率2W@40摄氏度（1000mm量程）钢缆规格直径SUS304钢缆钢缆最大负荷：

16KG

电缆1M长，直径往复速度1m/秒

四．安装尺寸

五：

接线图:

操作显示部分：

操作显示部分用寸汉化触摸屏+按钮，调速器操作显示部分是运行人员

和维护人员经常要使用的部分，为了使操作人员操作轻松，引入了操作平台的概念。

人机交互界面选用寸汉化触摸屏。

全部信息用中文显示。

主要显示内容有：

各种故障显示，故障发生的时间；各种模拟量的显示，如导叶开度、机网频、水头、开限等信息；各种开关量指示，如开停机令、断路器、运行模式、调速器手自动等。

主要操作有：

各种模式切换、手自动切换、导叶增加减少、频率开度给定设置、故障复位等。

开关按钮操作：

一个三档切换开关,为自动/机械手动/电手动切换开关，通过它可以控制调速器机械部分处于手动、自

动、电手动状态，该切换开关当前的位置,由人机交互界面主画面中的运行状态匡中显示。

一个带钥匙的三档切换开关，为调试/跟踪选择开关,通过它可以控制调速器处于调试状态及频率跟

踪状态.（为了保证安全:

调试状态必须蜗壳无水的情况下才可投入）

两个按钮分别是增功率按钮和减功率按钮，通过操作这两个按钮可以实现调速器现地增减功率的功

能。

7、机械系统工作主要原理

液压系统采用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。

调节器微幅调节时，电气输出信号控制DT3（或DT4）电磁滑阀动作，滑阀直接控制接力器开（或关）机腔进压力油；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，接力器直接受电磁滑阀控制；因电磁划阀额定流量比较小，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DT1（或DT2）滑阀动作，滑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。

相对电磁划阀而言，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。

◆机械液压系统:

YWT系列高油压数字式微机调速器是以数字逻辑开关阀作为电液转换元件的调速器，其机械液压系统

全部采用标准化液压元件构成，具有集成化程度高、油路通径大、抗油污能力强、静态无油耗等特点。

工作原理

调速器机械系统工作原理框图如图1：

图1调速器机械系统工作原理框图

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（俗称小大波动）时，电气输出信号控制E3（或E4）电磁换向阀动作，该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）方向微幅运动。

因电磁换向阀下面叠加了双单向节流阀，可以经过调节输出额定相对比较小的流量，所以可以实现对接力器的微幅调节。

同理，当调节器需大幅调节（俗称大波动）时，电气输出信号控制E5（或E6）电磁换向阀动作，该阀

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）方向大幅运动。

相对小波动调节而言，大波动调节的流量输出未经过节流，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（E1得电）或手动信号动作，压力油经紧停阀和右侧单向阀进入接力器关机腔；开机腔排油经左侧单向阀和紧停阀回到回油箱，接力器以管式节流阀整定好的调节保证计算时间紧急关机。

需要说明的是，紧急停机时，大小波动电磁阀进油口均通排油，因此紧停动作不受大小波动电磁阀影响，即无论大小波动电磁阀处于何种工况，紧停阀动作后接力器都能可靠关机。

主要零部件

（1）电磁换向阀：

大小波动均采用电磁换向阀，该阀是一种开关式标准液压控制元件，通过不同液压机能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。

（2）紧急停机电磁阀：

紧急停机电磁换向阀自带定位器，即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）双液控单向阀（俗称液控锁）：

当电磁阀处于中位机能时，液控锁可以锁住接力器开关机油路，可以有效避免因电磁阀内泄漏引起的接力器漂移。

（4）节流阀：

通过调节节流开口，可以方便地调整接力器开、关机时间。

（5）主接力器：

主接力器在调速器阀组控制下往复运行，经传动机构带动导叶开关。

（6）分段关闭装置（需要时单独选配）：

当电站引水管道较长且未设置调压井，压力钢管的允许压力又不能满足调保计算的压力上升时，调速器应设置分段关闭装置。

分段关闭装置由分段阀、斜块及行程换向阀组成,斜块固定在接力器伸出杆上,水平移动斜块,可以改变分段拐点位置,使其等于或大于机组空载开度位置。

（7）导叶反馈传感器：

导叶反馈传感器即电-位移传感器，采用输出电压为直流0～10V的精密电位器，构成有效行程为0～200mm的电-位移传感器。

该装置通过钢丝绳与接力器伸出杆直接相连，调整极其方便。

油压装置

油压装置采用高压齿轮泵及蓄能器，使得设计结构简单、紧凑、外形美观，密封性能好，无渗漏现象，安全可靠，响应速度快，油耗低（节能），寿命长等特点，是目前水电站调速器控制系统的新型装置。

YWT-300-16-XT,YWT-600-16-XT,YWT-1000-16-XT三种型号的高油压数字式微机调速器按实际需要配备一个气囊式蓄能器和一套油泵及电机。

对于YWT-1800-16-XT,YWT-3000-16-XT,两种型号的高油压数字式微机调速器按实际需要配备两个气囊式蓄能器和两套油泵及电机，实现冗余备用。

对于YWT-5000-16-XT,型高油压数字式微机调速器按实际需要配备三个气囊式蓄能器和两套油泵及电机，实现冗余备用。

油压装置硬件构成：

本油压装置由回油箱、高压齿轮油泵、气囊式蓄能器、溢流阀、滤油器及其它部件组成。

调速器油压装置液压系统原理框图如：

调速器油压装置液压系统原理框图

当蓄能器油压低时，相应油泵启动，将回油箱的油泵到蓄能器钢瓶中，压缩气囊，使气囊蓄能，同时使蓄能器内油压升高。

油压装置的特点

（1）采用16MPa高油压油压装置，不用外部油源，无需设置外部气源，自成系统，节省了气系统的投资。

（2）实现油气分离，不会产生油气混合的现象，减小了油污染。

（3）接力器缸布置上采用外置，方便电站布置，对于立式机组的布置更为简化。

（4）采用高油压齿轮油泵，降低油压装置的能耗及噪音。

主要零部件

（1）回油箱：

回油箱是钢板焊接而成的用于蓄存无压力油的箱型容器，蓄存无压力油，又是调速器的基座。

回油箱装有单独的油泵吸油过滤器，过滤器均能方便地拆下清洗。

侧面装有液位显示计和温度计，可观察油位高低及油温高低。

回油箱无裂纹、开缝或盲孔，出厂时经过渗漏试验。

回油箱的容量不小于压力油罐容积的1.3倍。

（2）油泵组及电动机：

每台油泵每分钟的供油总量不小于导叶接力器总有效容量的2倍。

每台油泵由相应的三相感应电动机直接驱动。

油压装置正常工作油压的变化范围为名义工作油压的±5％以内。

当油压高出工作油压上限2％以上时，安全阀开始排油；当油压高于油压上限16％之前，安全阀全部开启，并使压力罐中油压不再升高。

当油压低于工作油压下限以前，安全阀应完全关闭。

此时安全阀的漏油量不大于油泵输油量的1％。

当油压低于工作油压下限的6～8％，有备用油泵的油压装置，则应启动备用油泵，当油压继续降低至事故低油压时，作用于紧急停机的压力信号器应立即动作。

油压装置各压力信号器整定的动作偏差，不超过整定值的±2％。

如油压装置设置两台油泵，则两台油泵能在油压装置控制柜的控制下（注：

油压装置控制柜不在调速系统供货范围内），既能单独运行又能联合运行。

油泵组无论在空载或满载运行时，距泵上方或水平方向1m处，噪音不超过80分贝（dB（A））。

（3）气囊式蓄能器：

气囊式蓄能器钢质外壳内有一个充气皮囊，皮囊充氮气压力为。

气囊式蓄能器储存能量，当系统瞬时需要大量压力油时，由蓄能器和油泵同时供油，故可减少电机油泵的启动次数。

气囊式蓄能器缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡，延长油泵寿命。

当停电或油泵故障时，气囊式蓄能器可以保证利用蓄能器的有效排量，开或关至少一个全行程。

气囊式蓄能器经5至7年使用后，氮气压力降为3MPa时，必须人工补充氮气。

8、操作使用方法

◆调速器开、停机操作

1）机手动

选择开关置于手动位置，按机械柜下开、关机电磁阀，控制接力器开、关。

2）电手动

选择开关置于电手动位置，操作增加、减少按钮加、减开度给定至要求开度，控制接力器开、关

3）自动

选择开关置于自动位置，调速器无故障信号

中控室给调速器开机令后，调速器自动打开导叶将机组控制在空载，等待并网令；并网后操作增加、减少按钮（现地方式）或中控室发出增加、减少令改变机组负荷中控室给调速器停机令后，调速器自动将负荷减至0，等待跳油开关，油开关断开，将导叶关至全关在液晶触摸屏“参数设置”菜单下，触摸相应项显示数据，弹出数字键盘，用数字设置相应参数：

触摸屏操作说明

屏由各种画面组成，每个画面具有不同的功能。

触摸式图形显示操作终端部分，具有汉字显示，多画面切换，参数整定等功能，液晶画面清晰，带有背景光，可适应各种环境，当进行画面操作时，请勿用尖、硬物体点画面，以免损坏屏幕.

画面介绍:

基本画面:

图1-基本画面

该画面包含了调速器运行的许多重要的状态及数据，在此画面最下部是六个触摸键，＂参数设置＂＂

参数显示＂＂故障记录＂＂性能测试＂＂曲线记录＂＂帮助＂。

轻按触摸键将进入相应的画面。

画面上的仪表及数值显示当前机组频率、电网频率、导叶开度和控制的当前数值。

表1是一个用来显示机频的模拟表，表上200%的刻度对应实际机频值为100Hz。

表2是一个用来显示网频的模拟表，表上200%的刻度对应实际网频值为100Hz。

表3上显示的是导叶开度值，表上的100%对应的实际值是100%。

表4上显示的是导叶控制,表上的100%对应的实际值是100%。

机组当前的给定参数：

如（开度限制、运行水头、开度给定）。

运行状态：

如（频率模式、小网模式、开度模式、手动、自动、电手动、开机过程、停机过程、停机状态、空载、负载等状态等）。

输入信号：

如（开机、停机、增加、减少、并网、跟踪等）。

及调速器当前异常信息。

还可通过面板上的切换按钮来切换为跟踪,是指在空载频率模式下跟踪网频,机组频率跟踪系统频率进行调节.反之跟踪频给，是指在空载频率模式下,机组频率跟踪频率给定进行调节;如果机组在电手动的状态下，还可以通过电柜面板上的按钮来增加或减少导叶开度。

在并网的情况下，此画面还可修改调节模式;点击运行状态下的频率模式按钮会弹出运行切换窗口

（图2）,点击所需的调节模式即可.

图2调节模式

参数设置画面

图3参数设定画面

该画面设置调速器运行的重要参数，在此画面最下部是三个触摸键，＂PID参数＂＂通道标定＂＂驱

动设置＂,轻按触摸键将进入相应的画面。

在本页中，显示最小空载开度、最大空载开度、最小负载开限、最大负载开限、大网频率死区、小网

频率死区、小网投入死区、最低水头、最高水头、当前水头、开度给定、电气开限、开度死区、增减速率等数值，最低水头和最高水头是根据当前水头而设置的一个范围;空载开度是根据当前水头微机计算出来的一个数值,然后根据最高水头和最低水头所对应的最小空载开度和最大空载开度;最小负载开限和最大负载开限是根据最高水头和最低水头时的最大出力开度,开度给定和电气开限需在有机组频率的情况下才可修改,修改范围在0至100%之间.频率给定值的修改范围在45HZ至55HZ之间；频率给定只有在空载,跟踪频给时才能修改.数值输入只要点击相应的数值显示框，就会弹出一个数值输入键盘，操作数字输入键盘即可。

点击“”按钮则画面退出。

PID参数设置

图4PID参数设置画面

在本页中包括空载、负载、小网（Bp、Td、Bt、Tn）等数值.数值输入只要点击相应的数值显示框，就会弹出一个数值输入键盘，操作数字输入键盘即可。

点击“”按钮则画面退出。

5．反馈设置

图5反馈设置画面

在本页中，显示导叶采样值、备用采样值、零点标定、满度标定，导叶采样值下面对应的是导叶采样

信息,备用采样值下面对应的是备用采样信息;数值输入只要点击相应的数值显示框，就会弹出一个数值输入键盘，操作数字输入键盘即可。

也可点击相应的标定按钮.点击“返回”按钮则画面退出到设置画面中。

6．放大倍数

图6放大倍数

在本页中，显示快速阀启动、负载放大倍数（开）、负载放大倍数（关）、负载定位精度、空载放大倍数（开）、空载放大倍数（关）、空载定位精度、最小脉宽、脉冲周期等数值。

数值输入只要点击相应的数值显示框，就会弹出一个数值输入键盘，操作数字输入键盘即可。

点击“”按钮则画面退出到设置画面中。

参数显示：

图7放大倍数

该画面显示当前运数。

故障记录：

图8故障报警画面

故障报警画面

故障报警：

现在机组所存在的异常信息。

事件记录：

当前机组所存在的异常信息以及以前所发生的异常信息。

在主画面中间设有滚动报警条，若调速器有故障时会有相应的报警信息提示．轻按该提示会进入机组故障画面察看当前异常和历史异常信息（图8）.在该页中，您可以察看到当前的异常信息和以前所发生的异常。

9、调整及静、动特性试验

为了提高机组运行的稳定性及可靠性，保证机组甩负荷时能满足转速上升率及水压上升率不超过调节保证允许值的要求和所规定的动态指标，以保证机组安全运行，调速器在安装或大修后，机组运行前，应对水轮机调节系统进行整机的调整及静、动特性试