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调速器现场培训资料 调速器培训资料武汉三联水电操纵设备二O一二年七月名目1．基础知识 31．1 水电站 31．2 水轮机调剂 31．3 调速器 51．4 技术标准 62. 组成原理 72．1 调速器系统 72．2 电气调剂系统 92．3 机械液压系统 233．调试试验 483．1 无水试验 483．2 有水试验 663．3 整理报告 714．操作指南 724．1 操纵流程 724．2 运行操作 834．3 人机界面 895．爱护检修 1035．1 日常爱护 1035．2 故障处理 1041 基础知识1．1 水电站1．1．1 生产过程水电站通过修建大坝蓄水，抬高上游水位，使之产生强大的势能具有强大势能的水流通过引水管道和导水系统流入水轮机，水轮机将水流势能转换为动能带动同轴的发电机转动产生电能电能通过主变压器送入电网1．1．2 要紧设备水电站的要紧设备分为主机和辅助设备两大类；其中主机要紧是指水轮发电机组，辅助设备（简称辅机）要紧是指主机的测量、操纵和爱护等装置，要紧包括各类互感器、水轮机调速器、发电机励磁装置和机组爱护装置等；水轮机调速器简称调速器是电站重要的辅机，要紧用于操纵水轮机转速和出力，同时爱护其安全、稳固运行。

1．2 水轮机调剂1．2．1 差不多任务水轮发电机组将水能转换为电能供宽敞用户使用电网对电能质量有十分严格要求频率是考核电能质量的重要指标之一我国电力部门规定电能的频率为50Hz，大电网承诺的频率偏差为±0.2Hz简单地讲，当电网出力与负载平稳时，其频率将坚持不变；当出力不足时，频率会降低；当出力富余时，频率为升高在我国大电网的负荷变化常常会达到其总容量的1%-3%，中小电网负荷波动更可达其总容量的5%-10%电网负荷的变化导致了频率的波动水轮发电机组频率f和转速n的关系式： (1-1)f：发电机频率（Hz）;n：水轮发电机组转速（r/分）;P：发电机磁极对数;由是式可知：坚持水轮发电机组的频率是通过坚持其转速实现的；因此，不断地调剂水轮发电机组的出力，坚持机组在额定转速下运行是水轮机调剂的差不多任务；水轮发电机组的运行方程为： (2-2)J：水轮发电机组转动部分惯性矩（Kg.m2）；ω：水轮发电机组转动角速度；（rad/s）;Mt：水轮发电机组动力矩；Mg：水轮发电机组阻力矩； (2-3)由式（2-1）、式（2-2）和式（2-3）可知：机组频率保持恒定的条件为，即要求，否则就会导致频率升高或降低，从而显现频率偏差；由于（水轮发电机组阻力矩）的变化是不可操纵的，为了坚持频率的恒定，只能调整（水轮发电机组动力矩），使之等于。

水流流过水轮机产生的动力矩如下式： (2-4)ρ ：水密度（Kg/m3）；Q ：水轮机过水流量（m3/s）；H：水轮机净水头（m）;ηt：水轮机效率；由上式（1-4）可知，在一定的机组工况下，内有调剂流量Q和水轮机效率ηt，才能调剂水轮机动力矩，使简单地讲，调剂流量是通过调剂水轮机导水机构的开度实现的，调剂ηt是通过调整水轮机转轮叶片的角度实现的；从实质上讲，水轮机调剂的实质确实是通过调整导水机构开度和转轮叶片角度调整进水流量Q和效率ηt从而调整，使坚持机组出力与负载的平稳，从而坚持机组的转速恒定；1．2．2 特点水轮机调剂除了具有一样闭环操纵的共性外还有一些值得注意的特点：水轮机调剂是通过调整导水机构或桨叶角度调整水轮机进水流量和流向，这种调剂需要专门大的动力，因水轮机调剂器通常采纳具有一级或两级放大的液压机构作为执行元件水轮机过流管道存在水流惯性，这种惯性通常用水流惯性时刻常数Tw表述Tw的物理意义为：在额定水头Hr的作用下，过流管道内的流量Q从0变化为Qr所需要的时刻自动操纵的观点认为过流管道的水轮惯性使得水轮机调剂系统成为非最小相位系统，给系统的动态稳固的响应带来十分不利的阻碍。

通常所说的水击效应尺是对水流惯性的一种形象表述水轮发电机组存机械惯性，这种惯性通常用机组惯性时刻常数Ta表述Ta的物理意义：有额定力矩Mr的作用下，机组转速n从0上升至额定所需要的时刻水轮机形式多种多样，有混流式、轴流转桨式、轴流定桨式、贯流式等等；水轮机本身特性是非线性的，且水轮发电机组本身存在多种工况：如空载、负载、小电网等1．3 调速器调速器是水轮机调剂系统的要紧设备，其要紧功能是通过调整水轮机导水叶开度和叶片角度调整水轮机的进水流量和效率从而调整水轮机的转速或出力，其要紧任务是配合电站操纵系统完成机组、开机、转速操纵、同期并网、增减负荷、自动发电操纵（AGC）、成组调剂、水位操纵、调相、停机和紧急停机等操作；能够说对水轮机的一切正常操作均离不开调速器；1．4 技术标准鉴于水轮机调速器在水电站中的专门重要性，世界各工业国家、及国际电工委员会均制订了相应的严格的国家（行业）标准，规范其制造、试验、验收等过程；1．4．1 中国标准GB/T 9652.1-2007 《水轮机操纵系统与油压装置技术条件》；GB/T 9652.2-2007 《水轮机操纵系统与油压装置试验验收规程》；GB/T 11805-89 《大中型水轮机组自动化元件及系统差不多技术条件》；DL/563-1995 《水轮机电液调剂系统及装置技术规程》；1．4．2 IEC标准IEC308 《水轮机调速系统试验国际规程》；IEC61362 《水轮机操纵系统规范导则》；IEC60308 《水轮机操纵系统试验规范》；2 组成原理2．1 调速器系统调速器系统要紧由压油装置、调速器电气调剂系统、调速器机械液压系统和水轮机主接力器等设备组成，如下图所示。

电气调剂系统采集水轮发电机组的相关运行数据，接收机组操纵系统的命令，通过分析运算将其转化为电气操纵信号，送到机械液压系统；操纵调速器机械液压系统调速器机械液压系统要紧功能是将电气操纵信号转化为机械位移信号，今后自压油装置的压力油分配至主接力器相应操作腔，主接力器主功能是在压力油的作用下产生强大操作力推动水轮机导水机构开启或关闭2．2 电气调剂系统电气调剂系统的要紧功能是接收来自动机组操纵系统和自身的操作命令，采集水轮发电机组运行的相应数据，通过分析运算将其转化为电气操纵信号，操纵机械液压系统2．2．1 常用术语2．2．1．1 工作模式工作模式要紧指导叶工作模式，包括“机手动”、“自动”和“电手动”三种在“机手动”模下，系统状态必为“机手动”，现在调速器电气调剂系统退出操纵，所有操作全部依靠于人工操作机械液压系统纯手动操作机构操纵导叶开度实现；“电手动”模式下系统状态必为“电手动”，在该模式下，电气调剂系统的操纵只依据开度给定操纵导叶，所有操作均依靠于人为改变开度给定实现；“自动”模式下，系统状态必为自动状态集下的某一状态；所有操作均由机组操纵系统向电气调剂系统下达命令，由电所操纵系统自行实现；2．2．1．2 系统状态调速器要紧有：停机备用、开机过程、空载、负载、甩负荷、调相、停机过程、电手动和机手动九种状态；严格意义上讲，调速器没有所谓的“自动”状态，“自动”是一个状态集，由上述前七种状态组成； 2．2．1．3 调剂模式调剂模式有：开度调剂和频率调剂两种；在“开度调剂”模式下，调速器的操纵完全依靠于开度给定，而不受频率的阻碍；在“开度调剂”模式下，调速器的操纵依靠于开度给定和频率；一样来讲，“空载”状态下，调剂模式恒为“频率调剂”，负载状态下调剂模式会自动在“开度”和“频率”两种调剂模式下自动切换，其余状态下调剂模式均为“开度调剂”；2．2．1．4 跟踪模式跟踪模式有：“跟踪频给”和“跟踪网频”两种；在“跟踪频给”模式，机频操纵的目标为“频率给定”；在“跟踪网频”模式，机频操纵的目标为“电网频率”；跟踪模式仅在空载状态下可改变，其余状态均为跟踪频给；2．2．2 组成原理2．2．2．1 柜体结构柜体要紧用于放置元器件。

其尺寸和颜色依照客户要求定制，没有统一规定（具体尺寸和颜色参见相应电气图册XXX&ETB-001）关于所有柜体，其防护等级不低于IP50,防撞等级不低于IK65；指示灯要紧用于直观指示调速器当前运行的重要信息，如电源工作情形，来自机组操纵系统的命令和信号等；操作开关用于向调速器下发一些重要的、必须在调速器设备现场在操作员监护下操作的操纵指令，如机手动、故障复归等2．2．2．2 供电系统供电系统要紧是将电站供电电能（AC220V、DC220V）转换调速器所需的电能（DC24VⅠ,DC24VⅡ，DC±12V，DC5V和DC5V）其中：DC24VⅠ要紧用于向操作回路、PLC、HMI、指示灯、继电器、信号回路，比例阀等大功率元器件供电；DC24VⅡ要紧用于向各传感器、反馈装置供电；DC±12V用于向专门的传感器供电；DC5V要紧用于向频率测量系统供电；AC24V要紧用于试验时模拟频率信号供电系统框图如下所示：（供电系统图）厂用AC220V交流电能接入端子XX，通过断路器XX，进入电源隔离变压器XX，将AC220V电能转换为一路AC200V和一路AC24V两路电能AC200V电能分别接入电源模块XX和XX，电源模块XX将AC200V电能转换为DC24VⅠa，电源模块XX将AC200V电能转换为DC24VⅡa，DC±12Va，DC5Va。

AC24V电能接入端子XX供调试模拟频率信号用DC24VⅡa同时点亮电源指示灯XX、驱动交流电源监视继电器XX，当交流电源系统故障时，交流电源指示灯XX会熄灭同时交流电源监视继电器XX会向机组操纵系统发送信号厂用DC220V直流电能接入端子XX，通过断路器XX后分别进入电源模块XX和XX，电源模块XX将DC220V电能转换为DC24VⅠb，电源模块XX将DC200V电能转换为DC24VⅡb，DC±12Vb，DC5VbDC24VⅡb同时点亮电源指示灯XX、驱动直流电源监视继电器XX，当直流电源系统故障时，直流电源批示灯XX会熄灭同时直流电源监视继电器XX会向机组操纵系统发送信号电能DC24VⅠa、DC24VⅠb，DC24VⅡa、DC24VⅡb，DC±12Va、DC±12Vb，DC5Va、DC5Vb分别成对接入电源隔离综合模块XX后合调速器内部电能DC24VⅠ、DC24VⅡ、DC±12V、DC5V供各元器件使用该供电系统是由交流供电系统和直流供电系统两套系统组成，互为热备用、可无扰切换，任意一路电源消逝均可不能对调速器电气调剂系统产生任何阻碍2．2．2．3 PLC系统PLC系统是电气调剂系统的核心，负责对调速器系统全部运行数据及部分水轮发电机组运行数进行采集、分析和运算，产生相应操纵信号；整个电气调剂系统的操纵核心由A、B两套PLC组成，其中每套分别由底板总线、电源模块CPU模块、开关量输入（简称开入）模块，测频模块，模拟量输入（简称模入）模块、开关量输出（简称开出）模块和模拟量输出（简称模出）模块组成；两套PLC之间通过通信实现数据共享；底板总线要紧是用于安装各功。