葛洲坝电厂调速器介绍-(精简版)Word格式文档下载.docx

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电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。

水轮机调节的主要目的就是使参与调节的水轮发电机组，能及时的适应用户负荷的不断变化，调节其输出功率，使电网频率和发电机转速恢复正常，保证供电质量。

4一、水轮机调节的基本知识水轮机调节的基本任务水轮机调节的基本任务就是按照用户负荷变化所引起水轮发电机组的转速或频率变化的偏差，通过调速器自动调节水轮机导叶开度，使发电机的输出功率和频率满足用户的要求。

5一、水轮机调节的基本知识2、水轮机调节的途径和方法水轮机出力的计算公式为：

Nx=rQH考虑到水轮机的水力和机械损失，水轮机的出力也可表示为：

N=rQH上述式中：

N水轮机出力r水的比重（1000公斤/立方米）H水轮机的工作水头（米）Q通过水轮机的流量（立方米/秒）水轮机的效率（）式中水轮机出力的单位为公斤.米/秒，称为功率。

但是在工程水轮机或发电机的出力通常用千瓦作为计算单位。

但是1千瓦等于102公斤.米/秒，所以水轮机出力公式又可以写成：

N=rQH/1021000rQH/102=9.81QH千瓦6一、水轮机调节的基本知识合理的水轮机调节途径：

水的比重一般可以认为不变的；

对于一个已经生产出来的水轮发电机组来说，其效率一般使固定不变的，水头的改变不仅受到客观条件的限制、技术处理上也比较困难，而且不经济，因此在技术合理改变进入水轮机的流量Q就是调节水轮机调节的合理途径。

水轮机调节的方法水轮机调节的方法就是利用调速器控制水轮机导叶的开度，改变进入水轮机的流量。

7一、水轮机调节的基本知识3、水轮机调节系统结构水轮机调节系统是由水轮机控制设备（系统）和被控制系统组成的闭环系统。

其组成框图如下所示：

8一、水轮机调节的基本知识4、水轮机调速器水轮机调速器水轮机调速器就是由实现水轮机调节及相应的控制机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。

水轮机调速器的组成水轮机调速器主要有测量单元、放大校正单元、反馈单元、给定元件、执行机构组成。

水轮机调速器的基本功用水轮机调速器是水电站水轮发电机组的重要辅助设备。

调速器与电站二次回路和计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。

水轮机调速器还可以与其他装置一起完成自动发电控制、成组控制、按水位调节等任务。

9一、水轮机调节的基本知识5、水轮机调节的特点水轮机调节是随着电力生产和自动调节理论的发展而逐步形成的一门科学。

水轮机调节除具有一般自动调节的特征外，还具有如下值得注意的特点：

水轮机控制设备是通过水轮机导水机构和浆叶机械来调节水轮机流量及其流态的，与同样功率的汽轮机相比，其所需要的工作能力要大的多，因此即使是中小型调速器也大多要采用机械液压执行结构，而且常常有一级或二级液压放大的液压执行机构；

由于水流存在着较大的水流惯性，这种惯性不仅阻止调节中需要的水流速度的迅速改变，而且在水系中引起水锤效应，产生与调节相反的作用，从而恶化调节过程，使水轮机调节变得较为复杂。

所以现代水轮机的调速器均设有增强稳定的校正元件，以提高水轮机调节的稳定性；

水轮机调节系统是一个复杂的、非线性控制系统；

10一、水轮机调节的基本知识调节对象水轮机型式多种多样（混流式、轴流定桨式、轴流转桨式、贯流式、冲击式等等）；

水轮机特性式非线性的；

由于水轮发电机组有多种工作状态：

机组开机、机组停机、同期并网和从电网解列后的空载、孤立电网运行等等，所以水轮机调速器应具有多种自动操作和控制的能力。

6、水轮机调速器分类水轮机调速器是水轮机控制的主体，它可以分为机械液压调速器、电气液压调速器和数字式电液调速器等，数字式电液调速器通常又称为微机调速器。

机械液压调速器机械液压调速器的定义11一、水轮机调节的基本知识测速、稳定及反馈信号用机械液压的方法产生，经机械液压综合后通过液压放大部分驱动水轮机接力器的调速器，称为机械液压调速器。

机械液压调速器概述最早的水轮机调速器都是机械液压式的，它是随着电力建设发展而在20世纪初发展起来的。

它能满足带孤立负荷和中小型电网运行的水轮发电机调节的需要，有较好的静态特性和动态品质，可靠性较高，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等要求，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显露出明显的缺陷。

现在，新建的大型水轮发电机组几乎均不采用机械液压调速器，只有中小型机组特别是小型机组仍有一部分才用机械液压调速器。

12一、水轮机调节的基本知识典型机械液压调速器结构方框图机械液压调速器的结构种类较多，下面是两种典型的机械液压调速器结构方框图。

a.主接力器反馈、取速度信号、有暂态反馈的PI调速器13一、水轮机调节的基本知识b.中间接力器反馈、取转速信号、有暂态反馈的PI调速器14一、水轮机调节的基本知识Ty1辅助接力器或中间接力器反应时间常数（s）；

Ty主接力器反应时间常数（s）；

bp永态转差系数（或永态差值系数）；

bt暂态转差系数（或暂态差值系数）；

Td缓冲装置时间常数（s）；

S拉普拉斯算子。

电气液压调速器电气液压调速器定义测速、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的的调速器，称为电气液压调速器。

15一、水轮机调节的基本知识电气液压调速器概述20世纪50年代后是电气液压调速器迅速发展时期，电气液压调速器获得了广泛的应用。

从采用的元件来看，它又经历了电子管、晶体管、集成电路运算放大器三个发展阶段。

但是电气液压调速器既所谓的电调实际上就是机械调速器的翻版，其控制部分没有根本的变化。

20世纪80年代以前，电子器件的快速发展已经有了质的飞跃，由集成电路模拟式器件已经发展到了微机数字式器件，出现了不同档次、不同功能、不同性质指标的微机电路板来作为半成品出现，为各种工业产品应用数字技术创造了条件，现在很少有生产电气液压调速器的厂家了。

16一、水轮机调节的基本知识典型的电气液压调速器结构方框图17一、水轮机调节的基本知识电气液压调速器与机械液压调速器比较比较机械液压调速器和电液压调速器的机构方框图不难看出，它们有相同的系统结构，仅仅是用下列电气环节取代了相应的机械液压环节：

a.率量取代速装置；

电气频测环节飞摆测b.率定取代速整机；

电气频给环节转调构c.放大和液器完成信至机械液信的；

环节电转换电气号压号转换d.永差取代机械永差装置；

电气态值环节态转e.冲取代机械液冲装置；

电气缓环节压缓f.由中接力器引出反取代由中接力器引出的机械反。

间电气馈间馈18一、水轮机调节的基本知识数字式电液调速器数字式电液调速器概述数字式微机型电液调速器绝大部分功能是由计算机软件实现的，硬件只是为软件功能提供一个基础环境，由于计算机本身具有数字计算和逻辑判断功能，致使可以在微机调速器里开发出模拟式调速器无法实现的某些崭新的功能，而且还使现代控制理论在调速器中的应用成为可能，随着微机技术、网络技术、总线技术的发展，水轮机微机调速器的微机调节器功能将会得到不断的完善和发展。

与微机调节器的迅速发展和应用同步，水轮机微机调速器的电机转换装置也有原来的单一的电液转换器和电液伺服阀，发展成为步进电机/伺服电机构成的电液转换装置。

数字微机式电液调速器与电气液压调速器比较与模拟式电液调速器相比，有一个显著的特点式微机型调速器功能齐全而且硬件设备较少，硬件质量、工艺水平和可靠性较高。

19一、水轮机调节的基本知识典型的电气液压调速器结构方框图20fg机率量（组频测值Hz）Kp比例增益（或比例系）数fc率定（频给值Hz）KD微分增益（或微分系）（数s）Yc度定相开给对值Ki分增益（或分系）积积数（1/s）T1y微分常（环节时间数s）二、葛洲坝电厂调速器介绍1、葛洲坝电厂调速器类型葛洲坝电厂有21台轴流转桨式水轮发电机组，水轮机调速器为双调节的水轮机调速器，即具有两个调节机构的水轮机调速器。

机组运行的最优效率工况式取决于导叶开度和轮叶角度的配合关系，因为这类水轮机的转动力矩除与导叶有关外，轮叶角度也是确定水轮机动力矩的因素。

水轮机在不同的稳定工况时，轮叶应该按照导叶开度改变自己的角度，形成合理的组合关系，才可以获得较好的效率工况。

从葛洲坝电厂现有的21台数字式水轮机调速器的主要控制核心部件来来，葛洲坝电厂调速器可以分为几类，具体类型如下所示：

21葛洲坝电站三菱PLCFX系列（14F、18F）葛洲坝电站三菱PLCQ2A系列（1F、2F）葛洲坝电站B&

R2003（3F7F、21F）24葛洲坝电站B&

R2005（0F、19F）葛洲坝电站单机版B&

RPCCX20（12F、13F、15F、16F）葛洲坝电站双机版B&

RPCCX20（8F11F、17F、20F）二、葛洲坝电厂调速器介绍2、可编程步进式双调节水轮机调速器概述可编程步进式双调节水轮机调速器由步进式电-位移伺服系统，带动液压随动系统,实现对水轮机控制。

步进式电-位移控制系统采用可编程控制器-步进式驱动器-步进电机-丝杠-位移传感器的结构形式。

液压随动系统采用引导阀-辅助接力器-主配压阀-主接力器-机械反馈的结构形式。

可编程步进式双调节水轮机调速器采用PLC可程控制器作控制编为的硬件平台。

由于步进电机成功的应用，取消了传统的电-液伺服系统，克服了模拟放大电路存在的各种问题，特别是取消了电液转换器，消除了由于电液转换器引起的一系列问题。

28二、葛洲坝电厂调速器介绍主要特点步进式调速器除满足GB/T9652.1-1997和DL563-95的要求；

电气回路中完全取消了电位器和继电器，大大减少了接触不良等不安全因素，柜内无功率放大板等模拟电路，避免了模拟放大电路存在的漂移，抗干扰性差等问题。

独特的变速控制方式，具有自动检测步进电机失步等故障诊断处理功能。

保证了整个系统的安全可靠性。

具有频率跟踪，开度跟踪，功率跟踪功能，保证了调速器手/自动无扰动切换，以及运行模式无扰动切换。

自动按工况改变运行参数，调节平稳，速动性好。

采用梯形图编程，使程序易懂易读，修改方便，用户便于掌握采用单片机测频，线性度好，精度高，速度快。

29二、葛洲坝电厂调速器介绍除保留传统调速器具有的所有功能外，还增加了当电源消失时自动进入手动运行并维持原有的开度不变的功能。

手/自动运行方式切换平稳，不论是从手动运行进入自动运行还是从自动运行进入手动运行，都可随意切换，而不必考虑开限是否处于限制状态。

（所有的切换工作都在电路内实现，不引起任何油压波动和机械转换）。

取消电液转换器，手/自动切换（电磁配压）阀，增/减（电磁配压）阀等以及这些部件相应的油管道，机械柜内，除引导阀主