企业培训_水电控制设备有限公司调速器培训资料

调速器培训资料武汉三联水电控制设备有限公司二O一二年七月目录1基础知识311 水电站312 水轮机调节313 调速器514 技术标准62. 组成原理721 调速器系统722 电气调节系统923 机械液压系统233调试试验4831 无水试验4832 有水试验6633 整理报告714操作指南7241 控制流程7242 运行操作8343 人机界面895维护检修10351 日常维护10352 故障处理104努力了的才叫梦想，不努力的就是空想！如果你一直空想的话，无论看多少正能量语录，也赶不走满满的负能量！你还是原地踏步的你，一直在看别人进步。1 基础知识11 水电站111 生产过程水电站通过修筑大坝蓄水，抬高上游水位，使之产生强大的势能。具有强大势能的水流经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。电能经过主变压器送入电网。112 主要设备水电站的主要设备分为主机和辅助设备两大类；其中主机主要是指水轮发电机组，辅助设备（简称辅机）主要是指主机的测量、控制和保护等装置，主要包括各类互感器、水轮机调速器、发电机励磁装置和机组保护装置等；水轮机调速器简称调速器是电站重要的辅机，主要用于控制水轮机转速和出力，同时保护其安全、稳定运行。12 水轮机调节121 基本任务水轮发电机组将水能转换为电能供广大用户使用。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，大电网允许的频率偏差为0.2Hz。简单地讲，当电网出力与负载平衡时，其频率将维持不变；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： f=n*P60 (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：维持水轮发电机组的频率是通过维持其转速实现的；因此，不断地调节水轮发电机组的出力，维持机组在额定转速下运行是水轮机调节的基本任务；水轮发电机组的运行方程为： Jddt=Mt- Mg (2-2)J：水轮发电机组转动部分惯性矩（Kg.m2）；：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； =n30 (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ddt0，即要求MtMg，否则就会导致频率升高或降低，从而出现频率偏差；由于Mg（水轮发电机组阻力矩）的变化是不可控制的，为了维持频率的恒定，只能调整Mt（水轮发电机组动力矩），使之等于Mg。水流流过水轮机产生的动力矩如下式： Mt=QHt (2-4) ：水密度（Kg/m3）；Q ：水轮机过水流量（m3/s）；H：水轮机净水头（m）;t：水轮机效率；由上式（1-4）可知，在一定的机组工况下，内有调节流量Q和水轮机效率t，才能调节水轮机动力矩Mt，使MtMg。简单地讲，调节流量是通过调节水轮机导水机构的开度实现的，调节t是通过调整水轮机转轮叶片的角度实现的；从实质上讲，水轮机调节的实质就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t从而调整动力矩Mt，使MtMg。维持机组出力与负载的平衡，从而维持机组的转速恒定；122 特点水轮机调节除了具有一般闭环控制的共性外还有一些值得注意的特点：水轮机调节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，这种调节需要很大的动力，因水轮机调节器通常采用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间常数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所需要的时间。自动控制的观点认为过流管道的水轮惯性使得水轮机调节系统成为非最小相位系统，给系统的动态稳定的响应带来十分不利的影响。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间常数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间。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。13 调速器调速器是水轮机调节系统的主要设备，其主要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，其主要任务是配合电站控制系统完成机组、开机、转速控制、同期并网、增减负荷、自动发电控制（AGC）、成组调节、水位控制、调相、停机和紧急停机等操作；可以说对水轮机的一切正常操作均离不开调速器；14 技术标准鉴于水轮机调速器在水电站中的特殊重要性，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；141 中国标准GB/T 9652.1-2007 水轮机控制系统与油压装置技术条件；GB/T 9652.2-2007 水轮机控制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基本技术条件；DL/563-1995 水轮机电液调节系统及装置技术规程；142 IEC标准IEC308 水轮机调速系统试验国际规程；IEC61362 水轮机控制系统规范导则；IEC60308 水轮机控制系统试验规范；2 组成原理21 调速器系统调速器系统主要由压油装置、调速器电气调节系统、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。电气调节系统采集水轮发电机组的相关运行数据，接收机组控制系统的命令，经过分析运算将其转化为电气控制信号，送到机械液压系统；控制调速器机械液压系统。调速器机械液压系统主要功能是将电气控制信号转化为机械位移信号，将来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。22 电气调节系统电气调节系统的主要功能是接收来自动机组控制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，经过分析计算将其转化为电气控制信号，控制机械液压系统。221 常用术语2211 工作模式工作模式主要指导叶工作模式，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”，此时调速器电气调节系统退出控制，所有操作全部依赖于人工操作机械液压系统纯手动操作机构控制导叶开度实现；“电手动”模式下系统状态必为“电手动”，在该模式下，电气调节系统的控制只依据开度给定控制导叶，所有操作均依赖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；所有操作均由机组控制系统向电气调节系统下达命令，由电所控制系统自行实现；2212 系统状态调速器主要有：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； 2213 调节模式调节模式有：开度调节和频率调节两种；在“开度调节”模式下，调速器的控制完全依赖于开度给定，而不受频率的影响；在“开度调节”模式下，调速器的控制依赖于开度给定和频率；一般来讲，“空载”状态下，调节模式恒为“频率调节”，负载状态下调节模式会自动在“开度”和“频率”两种调节模式下自动切换，其余状态下调节模式均为“开度调节”；2214 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，机频控制的目标为“频率给定”；在“跟踪网频”模式，机频控制的目标为“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；222 组成原理2221 柜体结构柜体主要用于放置元器件。其尺寸和颜色根据客户要求定制，没有统一规定（具体尺寸和颜色参见相应电气图册XXX&ETB-001）。对于所有柜体，其防护等级不低于IP50,防撞等级不低于IK65；指示灯主要用于直观指示调速器当前运行的重要信息，如电源工作情况，来自机组控制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控制指令，如机手动、故障复归等。2222 供电系统供电系统主要是将电站供电电能（AC220V、DC220V）转换调速器所需的电能（DC24V,DC24V，DC12V，DC5V和DC5V）。其中：DC24V主要用于向操作回路、PLC、HMI、指示灯、继电器、信号回路，比例阀等大功率元器件供电；DC24V主要用于向各传感器、反馈装置供电；DC12V用于向特殊的传感器供电；DC5V主要用于向频率测量系统供电；AC24V主要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，经过断路器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DC24Va，电源模块XX将AC200V电能转换为DC24Va，DC12Va，DC5Va。AC24V电能接入端子XX供调试模拟频率信号用。DC24Va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会向机组控制系统发送信号。厂用DC220V直流电能接入端子XX，经过断路器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DC24Vb，电源模块XX将DC200V电能转换为DC24Vb，DC12Vb，DC5Vb。DC24Vb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会向机组控制系统发送信号。电能DC24Va、DC24Vb，DC24Va、DC24Vb，DC12Va、DC12Vb，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DC24V、DC24V、DC12V、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，任意一路电源消失均不会对调速器电气调节系统产生任何影响。2223 PLC系统PLC系统是电气调节系统的核心，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、分析和计算，产生相应控制信号；整个电气调节系统的控制核心由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；底板总线主要是用于安装各功能模块，同时提供内部数据通道使数据能在CPU模块和各功能模块间传输；电源模块主要是将外部供电电能转化为满足PLC系统内部使用的电能供各功能模块用；CPU模块是整个系统核心计算和分析元件，主要是执行预程序，对输入能模块传来的数据进行分析、计算，产生控制数据送至相应输出模块；开入模块主要用于采集各种以开关量形式传来的命令和信号，并将这些命令转化为PLC系统可识别的数据，供CPU执行程序用；模入模块主要用于接收各种以模拟量形式传来的命令和信号，将这些量转换为PLC系统可识别的数据，供CPU程序使用；-10V-+10、0V-+10V或4mA-20mA等标准电测信号均可被模入模块接收；测频模块主要用于采集从测频处理模块XX以16位数字量形式传来的频差信号，将其转换为PLC系统可识别的数据，供CPU执行程序用；开出模块主要用于将CPU程序经过分析、运算产生的控制量以开关量的形式输出，控制相应元件；模出模块主要用于将CPU程序经过分析、运算产生的控制量以模拟量形式输出，控制相应元件或发出信号；2224 HMIHMI(Human Machine Interface 的英文缩写)即人机界面主要用于通过高速通信读写PLC的数据，显示各项运行数据，接收操作命令；关于HMI的详细说明见后：人机界面2225 命令系统命令系统主要由机组控制系统命令、调速器选择开关、HMI软命令和PLC CPU模块和开入模块组成；其功能是通过命令改变调速器当前运行状态或运行参数；断路器：该信号一般来自发电机出开关的辅助接点（断路器全上时为On），经电气调节系统XX端子，进入PLC开往模块。该命令是判断调速器进入负载或甩负荷状态的重要条件，在自动运行中，该命令的变位可能会引起调速器明显动作。故在实际运行中务必保证该命令可靠、准确；开机令：该命令从机组控制系统以空接点形式，经电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组控制系统下发该命令时，至少需要保持3秒。该命令仅在“停机备用”状态下有效；当调整器在“停机备用”状态下时，机组控制系统下发该命令会引起调速器调机组开至额定转速的“空载”状态。在下发该命令前，请确保其他设备均已按要求动作到位；停机令：该命令从机组控制系统以空接点形式，经至电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组控制系统下发该命令时，至少需要保持3秒。该命令对“停机备用”、“停机过程”、“调相”和“机手动”以外的所有状态下均有效；在“开机过程”、“空载”或“甩负荷”状态下，该命令可导致导叶及桨叶全关使之进入“停机备用”状态；在“负载”状态下，该命令等效于“减少”令，可导致导叶开度关至最小空载开度；在“电手动”状态下，该命令等效于“减少”令，当有断路器令时，可导致导叶开度关至最小空载开度；在无断路器令时，无法导致导叶全关；调相令：该命令从机组控制系统以空接点形式，经电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组控制系统下发该命令时，至少需要保持3秒。该命令仅在“负荷”状态下有效，他导致调速器将导叶全关，使之进入“调相状态”；增加令：该命令可从机组控制系统以空接点形式送至电气调节系统XX端子、选择开关（远方位），进入PLC开入模块；机组控制系统下发该命令至少需保持0.1秒，至多保持5秒，否则无效；该命令仅在“空载”、“负载”和“电手动”状态下有效；该命令可导致“开度给定”以某一步长增加，直至“电气开限”限制；减少令：该命令可从机组控制系统以空接点形式送至电气调节系统XX端子、选择开关（远方位），进入PLC开入模块；机组控制系统下发该命令至少需保持0.1秒，至多保持5秒，否则无效；在“空载”状态或“电手动”状态没有断路器信号时，该命令可导致“开度给定”按一定的步长减少至0；在“负载”状态或“电手动”状态有断路器信号时，该命令可导致“开度给定”按一定的步长减少至“最小空载开度”限制。机手动：该命令从电气控制柜选择开关进入电气调节系统PLC开入模块。该命令为保持型命令。当该命令为On时，工作模式直接切换为“机手动”，系统状态切换为“机手动”。当该命令变化为Off时，工作模式会延时切换至“自动”，系统将根据当前各信号确定系统状态；故障复归：该命令从电气控制柜选择开关进入电气调节系统PLC开入模块；人工操作选择开关下发该命令时，至少保持1秒。该命令在所有状态下该命令均有效，其功能是复归所有故障信号；如果下发复归令后故障仍不能复归则说明依然有故障存在；导叶自动：该命令从电气控制柜选择开关进入电气调节系统PLC开入模块。当导叶机手动和导叶电手动命令都为Off时，工作模式会延时切换中“自动”，系统将根据当前各信号确定系统状态；桨叶自动：该命令从电气控制柜选择开关进入电气调节系统PLC开入模块。该命令为保持型命令。当该命令为On时，工作模式直接切换为“桨叶自动”，桨叶控制协联跟随。当该命令变化为Off时，工作模式会延时切换中“桨叶机手动”，系统将根据当前各信号确定系统状态； 运行监视画面： 跟踪频给：该命令从HMI上以通信方式直接进入控制系统CPU；该命令仅在“空载”状态下效，其功能是将调速器跟踪模式直接切换为“跟踪频给；跟踪网频：该命令从HMI上以通信方式直接进入电气调节系统PLC的CPU；该命令仅在“空载”状态下效，其功能是将调速器跟踪模式直接切换为“跟踪频给；开度调节：该命令从HMI上以通信方式进入电气调节系统PLC的CPU；该命令仅在“负载”状态下有效，其功能是将调节模式直接切换成“开度调节”；频率调节：该命令从HMI上以通信方式进入电气调节系统PLC的CPU；该命令仅在“负载”状态下有效，其功能是将调节模式直接切换成“频率调节”；2226 测频系统测频系统主要由机频隔离变压器XX、网频隔离变压器XX、测频预处理模块XX和PLC测频模块组成；(测频系统框图)：来自机组电压互感器任意两相间的电压信号（以下简称残压信号，AC0V-AC100V）接入端子XX，经测频整形板后送入测频预处理模块XX，由测频预处理模XX块对该信号进行测量，计算出残压机频（Fg_V）。对于残压信号，大于AC0.5V即可保证可靠测量。安装于测速齿盘附近的接近开关产生的脉冲信号（以下简称齿盘信号，DC0V-DC24V）接入端子XX后直接进入测频预处理模块XX，由测频预处理模块对该信号进行测量，计算出齿盘机频（Fg_T）。测频预处理模块根据残压信号和齿盘信号的健康状态选择一路作为机频（Fg）。当残压信号正常时，选用残压机频，即Fg = Fg_V；当残压信号消失且齿盘信号正常时，选用齿盘机频，即Fg = Fg_T；当残压和齿盘信号均消失时，测频预处理模块将将报警；来自母线电压互感器任意两相间的电压信号（以下简称网频信号，AC100V）接入端子XX，经变压器XX隔离后送入测频预处理模块XX，由测频预处理模XX块对该信号进行测量，计算出网频Fn。测频预处理模块将标准频率50Hz与机频Fg之间的差值Fg或网频Fn与机频Fn转换为16位二进制数送入PLC测频开入模块，PLC将频率差值还原成机频Fg,供程序内部计算用。当残压信号和齿盘信号都消失，无法测出机频时，测频预处理模块XX通输出一个不可能出现的、很大的、错误频率F000（H）通知PLC测频模块机频消失，由PLC程序根据调速根据前状态判断是否报警。一般来讲当开机过程时间到、空载、负载、甩负荷或调相工况下，如果机频消失，电气调节系统会报警提示。2227 反馈系统反馈系统主要由导叶开度传感器、导叶主配位移传感器、桨叶开度传感器、桨叶主配位移传感器、功率变送器和PLC模拟量输入（简称模入）模块组成；安装于水轮机主接力器上的导叶开度传感器将主接力器位移（0%-100%）转换成标准的测量信号（0V-10V或4mA-20mA）,该电信号经端子XX进入电气调节系统模入模块，模入模块将该电信号转换为数字量经程序分析后按统一量纲折算成需要的数据；来自机组电压互感器二次侧的三相电压信号和机组电流互感二次侧AC相电流经端子XX进入功率变送器转换成4mA-20mA标准测量电信号，该电信号直接进入控制系统模入模块，模入模块将该电信号转换为数字量经程序分析后按变比还原成机组一次功率供电气调节系统使用；2228 驱动系统驱动系统主要由PLC开出模块、继电器及功率放大原件组成；开出模块将CPU程序产生的控制数据转换成开关量控制继电器或其他元件，由继电器接通相应回路；模出模块将CPU程序产生的控制数据转换成模拟时（-10V-+10V或4mA-20mA）送至功率放大模块，功率放大模块在相应信号的作用下驱动机械液压系统电液转换机构，实现对机械液压系统的控制；2229 控制通信调速器电气调节系统与机组控制系统间可以用通信的方式实现数据交换；223 调节原理调速器系统是一个典型的反馈控制系统，该系统原理框图所示： 所有的反馈控制系统均是以偏差为控制依据，由上图可知调速器系统的偏差主要是频率偏差（以下简称频差）。2231 计算频差机组频率fg被转换为内部计算数据Fg用于同频率给定fs或电网频率fn的内部计算值Fs或Fn作差得频差F；在空载状态下，当跟踪模式为“跟踪频给”时，F = Fs - Fg；当跟踪模式为“跟踪网频”时，F = Fn - Fg；在负载状态下，F = Fs - Fg；2232 频差死区在一般的自动控制系统中，均对被控制量设置有一定的死区以防止调节器过度频繁动作。在调速器系统中也为频差设置了死区Ef(如上图)；当频差F小于死区Ef时，F = 0，使调节器失去调节作用；当F大于死区Ef时F =F；（算式）在“空载”状态下，Ef = 0；在“负载”状态，Ef 可人工设定；2233 PID计算22331 模拟PID模拟PID算式如下：u(t)=Kpe(t)+1Ti0te(t)dt+Tdde(t)dte(t) :调节器偏差函数；u(t):调节器输出函数；Kp:比例系数；Ki:积分时间常数；Kd:微分时间常数；22332 模拟调速器PID将该模拟PID算式移植到调速器系统如下：u(t)=Kpf(t)+1Ti0tf(t)dt+Tddf(t)dtf (t) :调节器频差函数；u(t): 调节器输出函数；Kp:比例系数；Ki:积分时间常数；Kd:微分时间常数；22333 离散PID上式中调节器的频差函数与输出函数均为连续的模拟量，无法直接在计算机中完成计算。因此，必须将连续形式的微分方程转换成离散形式的差分方程。以为采样周期，以k为采样序号（k=0，1，2，3i, k,），因采样周期远远小于信号变化周期，可用矩形面积法计算积分，用向后差分代替微分，即0tf(t)dt=i=0kFidf(t)dt=Fk-Fk-1于是以上连续的PID模拟算式被离散化为：U(k)=KpF(k)+1Tii=0kFi+TdFk-Fk-1U(k):k时刻输出；F (k) :k时刻频差；F (k-1) :k-1时刻频差；在上式中U(k) 在为全量输出，故称为全量式PID；他对应于被控制对象水轮机调速系统主接力器在每一采样时刻的位置，故也称为位置式PID；以上式递推（k-1）次输出U(k-1)=KpF(k-1)+1Tii=0k-1Fi+TdFk-1-Fk-2以k和k-1时刻输出作差Uk=Uk Uk-1;=KpFk-Fk-1+TiF(k)+TdFk-2Fk-1+Fk-1 ;故，调节器k时刻的输出，如下Uk=Uk-1+Uk上式被称为增量式PID，是现今被广泛应用的PID算法；22334 离散调速器PID在水轮机调节系统中，还有开度给定（Ys）和永态转差系数（bp）的作用，微分项改造成一阶惯性环节。因此需要将PID调节算式改造为如下：Uk=Upk +Uik+Udk+YskU(k):k时刻调节器的输出增量；Up(k) :k时刻调节器的比例增量输出；Ui(k) :k时刻调节器的积分增量输出；Ud(k) :k时刻调节器的微分全量输出；Ys(k) :k时刻调节器开度给定增量输出；其中，比例项增量输出：Upk Kp（Uk -Uk-1 Kp:比例系数；F(k):k时刻频差；F(k-1):k-1时刻频差；积分项增量输出：Fik TiFk -bpUk-1 -Ys(k)bp:调节器永态转差系数；Ys：为开度给定令 1Ti Ki上式转换为Uik KiFk -bpUk-1 -Ys(k)Ki：调节器积分系数； 微分全量输出：Udk 78Udk-1+ Td（Fk -Fk-1 令 Td Kd上式转换为Udk 78Udk-1+ Kd（Fk -Fk-1 开度给定增量：Ysk=Ysk- Ysk-1 22335 总结总结以上各式：Uk=Uk-1+Uk； Uk=Upk +Uik+Udk+Ysk； Upk KpFk -Fk-1 ； Uik KiFk -bpUk-1 -Ys(k)； Udk 78Udk-1+ Kd（Fk -Fk-1 ； Ysk=Ysk- Ysk-1 ； Ysk=Ysk- Ysk-1 ;由以上各式可见：比例增量项输出取决于频差之差，即频率的变化率；当频率变化很快时，该项输出会很明显，故比例项增量输出决定了调节器的响应速度；积分增量输出取决于频差和开度给定与控制输出的关系，只要存在偏差积分增量就会输出，故积分项增量输出决定了调节器的稳态误差；积分增量输出取决于频差之差和上次的微分增量输出，由于积分增量输出采用的是一阶惯性环节，故微分项增量输出决定了调节器的超前性能；2234 电气开限为防止调节器的输出过大造成机组过速或过负荷，需根据情况对调节器的输出进行限制，电气开限就是为此设定的。电气开限的功能是使调节器输出U只能小于或等于电气开限L；2235 综合放大经电气开限限制的调节器输出U与来自主接力器的开度反馈进行比较计算出开度偏差，该偏差转换成电信号驱动放大装置转换成具有一定操作功率的电信号用以驱动调速器机械液压系统电转机构；调速器主配压阀在电转机构的驱动作将来自压油装置的压力油配至主接力器驱动主接力开或关；同时，安装于主接力器之上的导叶开度传感器将主接力器位移实时反馈至调节器，由调节器实现对接力器开度的控制；主接力器推动机组导叶开度变化引起起机流量变化，从而改变机组的频率或有功出力； 23 机械液压系统23 .1 概述调速器系统主要由油压装置、调速器电气调节器、调速器液压执行器和水轮机主接力器等设备组成，如下图所示:电气调节器采集水轮发电机组的相关运行数据，接收机组控制系统的命令，经过分析运算产生液压执行器上电转装置可接收的电气控制信号，控制电转装置从而控制液压执行器，进而控制水轮发电机组；调速器液压执行器主要功能是将电气控制信号转化为机械位移信号，驱动主配压阀产生位移，切换工作油路，改变接力器开关机腔的进油和回油的方向，推动接力器向指定的方向运行，从而改变导叶和桨叶的开度。同时安装于接力器上的位移传感器实时将其开度以电气信号的方式送至电气调节器；导叶和桨叶开度的变化必将导致水轮机进水流量的变化，从而引起水轮机动力矩变化，进而引起水轮机发电机组转速或出力的变化；水轮发电机组的转速和出力通过相应的采集装置转换电所信号送至电气调节器；油压装置主要为整个调速系统提供压力油；23 .2 液压执行器液压执行器中的控制元件在接收到电气调节器的电控信号后，通过流量推动辅助接力器移动，辅助接力器再带动主配压阀活塞移动，主配压阀移动后所输出的流量推动接力器活塞移动，接力器活塞的移动联动推拉杆，从而使导叶或桨叶的开度发生改变，实现对水轮机的控制；23 .2 .1 系统组成调速器液压执行器主要由导叶控制部分和桨叶控制部分组成，下面进行详细介绍：23 .2 .1 .1 导叶控制部分导叶控制部分包括比例阀控制单元，数字阀控制单元，紧急停机单元，主配压阀单元；23 .2 .1 .1 .1 电磁球阀制造商：德国哈威（HAWE）；型号：NGZ3-1L24；电气参数：24V，30W；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现喷针的开或关；电磁球阀的外形如下图所示；23 .2 .1 .1 .2 比例阀制造商：GERMANY BOSCH；型号: 电气参数：2.7A ,25W ；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现比例阀的控制；23 .2 .1 .1 .3 功能分选电磁阀制造商：GERMANY REXROTH；型号: 4WE6D20/OFAG24NZ5电气参数：DC24V；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现比例阀和数字阀之间的切换；功能分选电磁阀的外形如下图所示；23 .2 .1 .1 .4 紧急停机电磁阀制造商：GERMANY REXROTH；型号: 3WE6A50/OFAG110NZ4电气参数：DC110V，30W；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现紧急停机；紧急停机阀的外形如下图所示；23 .2 .1 .2 桨叶控制部分桨叶控制部分包括比例阀控制单元、数字阀控制单元和主配压阀控制单元 ,详细的图纸如下；23 .2 .1 .2 .1 电磁球阀制造商：德国哈威（HAWE）；型号：NGZ3-1L24；电气参数：24V，30W；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现喷针的开或关；电磁球阀的外形如下图所示；23 .2 .1 .2 .2 比例阀制造商：GERMANY BOSCH；型号: 电气参数：；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现比例阀的控制；23 .2 .1 .2 .3 功能分选电磁阀制造商：GERMANY REXROTH；型号: 4WE6D20/OFAG24NZ5电气参数：DC24V；功能：通过电气调节器输出的电信号驱动线圈，线圈电磁铁驱动阀芯变位从而切换工作油路，实现比例阀和数字阀之间的切换；功能分选电磁阀的外形如下图所示；23 .2 .2 工作原理由于桨叶部分控制原理与导叶部分控制原理相似，下面我们以导叶部分控制原理为例来介绍23 .2 .2 .1 导叶部分控制原理图示为为导叶部分控制原理，比例阀301HV处于工作状态，数字阀302HV和303HV备用：23 .2 .2 .1 .1 比例阀控制23 .2 .2 .1 .1 .1 自保持状态功能分选阀304HV的电磁铁YV3得电后，调速器处于比例阀工作状态；比例阀的动作主要是通过电气调节器输出一个模信号来实现的，信号范围在-10V到+10V之间；当信号在-10V到0V之间时，比例阀处于a位置与b位置间；当信号在0V到+10V之间时，比例阀处于b位置与c位置间；下图为比例阀信号电源为0V时比例阀所处的位置，此时接力器处于保持状态： 23 .2 .2 .1 .1 .2 关机过程比例阀301HV得到信号电源为-10V到0V之间时，比例阀301EV的阀芯从b位置向c位置移动；当所给信号电源为-10V时，阀芯正好处于c位置； 压力油经过功能分选阀304HV和比例阀301HV到达主配压阀150ZP左控制腔，主配压阀右控制腔经过比例阀301HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移动处于c位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由关机腔向开机腔移动，从而实现关机，其运动过程如下图所示：23 .2 .2 .1 .1 .3 开机过程比例阀301HV得到信号电源为0V到+10V之间时，比例阀301EV的阀芯从b位置向a位置移动；当所给信号电源为+10V时，阀芯正好处于a位置； 压力油经过功能分选阀304HV和比例阀301HV到达主配压阀150ZP左控制腔，主配压阀右控制腔经过比例阀301HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下移至a位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的开机腔，接力器开机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由开机腔向关机腔移动，从而实现开机，其运动过程如下图所示。23 .2 .2 .1 .1 .4 紧急停机过程紧急停机电磁阀305HV的电磁铁YVE1得电，电磁阀的阀芯移至YVE1位置； 压力油经过紧急停机电磁阀305HV到达主配压阀150ZP左控制腔，主配压阀右控制腔经过紧急停机电磁阀305HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移至a位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由关机腔向开机腔移动，从而实现紧急停机，其运动过程如下图所示。 23 .2 .2 .1 .2 数字阀控制23 .2 .2 .1 .2 .1 自保持状态数字作为主用或比例阀301HV出现故障的时候，电气调节器自动切换到数字阀工作，使得电磁铁YV4带电，动作功能分选阀304HV，数字阀302HV和303HV处于主用状态，比例阀301HV处于备用状态；同时数字阀302HV和303HV在此系统中也可以作为手动阀来操作。23 .2 .2 .1 .2 .2 关机过程电磁铁YVE7带电后，数字阀302HV动作； 压力油经过功能分选阀304HV和数字阀303HV到达主配压阀150ZP左控制腔，主配压阀右控制腔经过数字阀302HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移动至a位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由关机腔向开机腔移动，从而实现关机，其动作过程如下图所示。23 .2 .2 .1 .2 .3 开机过程电磁铁YVE8带电后，数字阀303HV动作； 压力油经过功能分选阀304HV和数字阀302HV到达主配压阀150ZP右控制腔，主配压阀左控制腔经过数字阀302HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向左移动至c位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的开机腔，接力器关机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由开机腔向关机腔移动，从而实现开机，其动作过程如下图所示。23 .2 .2 .1 .2 .4 紧急停机过程电磁铁YVE1得电，紧急停机电磁阀305HV的阀芯移至交叉位置； 压力油经过紧急停机电磁阀305HV到达主配压阀150ZP左控制腔，主配压阀右控制腔经过紧急停机电磁阀305HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移至a位置，来自压力罐的油经过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油经过主配压阀回到回油箱，接力器活塞在压力差的作用下由关机腔向开机腔移动，从而实现紧急停机，其运动过程如下图所示。 3调试试验31 无水试验所有无水调试均应在水轮机进水口阀门或闸门关闭，且开启、关闭导叶及桨叶不会造成人身伤害和设备损坏的前提下进行；工作条件水轮机调速系统所有管路连接完毕，具备充油条件；水轮机调速系统操作机构安装完毕，具备动作条件；水轮机调速系统压油装置安装完毕，且已投入自动运行；外部压油装置安装试验完毕，具备送油条件；调速器液压执行器安装完毕，具备充油条件；外部配电装置安装试验完毕，具备送电条件；调速器电气调节器安装完毕，具备通电条件；311 机械调试3111 充油31111 工作条件调速器安装完成，管路连接及清洗完成；新买的透平油必须经滤油机过滤注入回油箱至标准油位；31112 工作步骤将机械液压系统主供油阀阀门慢慢开至全开，缓慢的对调速器管路及液压系统充油，发现漏油现象，及时关闭主供油阀阀门，处理以后进行下次充油试验，直至充油一切正常；3112 动作试验操作液压系统的数字球阀、紧急停机电磁阀、紧急停机复归电磁阀，检查各个控制元件对应的接力器动作是否正常；操作滤油器切换手柄应动作自如，压力表压力指示正确；3113 主配中位调整导叶及桨叶主配中位调整方法相同；手动将导叶接力器开出到中间位置，在导叶接力器上架好百分表，测量接力器5分钟的漂移量；按要求接力器应不漂移或往关的方向漂移应不大于100丝，若漂移量超标，则要重新调整主配中位，中位偏开，将主配往关的方向调整；否则将主配往开的方向调整，最后将主配中位锁定螺母固定紧； 3114 整定时间导叶及桨叶的开、关机时间调整方法相同；先调整接力器全关时间，再调整接力器全开时间。全开时间调整同全关时间调整方法一致（比例数字式调速器的全开、全关时间调整前，要将引导阀的行程放开至足够大）；全关时间调整：将调整关机时间的螺杆一边松开至足够大，调整另一边的螺杆，使关机时间达到设计要求值，再将主配往关的方向动作到最大行程保持不动，同时调整开始松开至足够大的螺杆，使其与地板接触，再将锁定螺母锁紧，再一次校验关机时间，与设计值基本一致，关机时间调整完毕；3115 分段关闭装置调整分段关闭装置是用来实现接力器两段不同速度关闭方式的一种装置；对于有分段关闭装置的调速器，调整完接力器的全关时间后，既要进行分段关闭装置的调整，最后调整接力器全开时间；1)先脱开分段关闭装置的凸轮（分段关闭行程阀不动作），调整接力器的直线关闭时间（按设计提供的数据算出接力器的直线关闭时间，方法同接力器的全关时间的调整）；2)投入分段关闭装置的凸轮（分段关闭先导阀动作接力器全开到全关分段关闭装置全行程投入），调整接力器在分段关闭装置全行程投入时的全关时间（按设计提供的数据算出分段关闭装置投入，接力器的全关闭时间）；方法就是调整分段关闭装置的分段阀上的螺杆，往下调整螺杆全关时间变快，往上调整螺杆全关时间变慢；3)按设计提供的拐点位置，将分段关闭装置的凸轮安装在拐点位置；4)检测调整的数据是否达到要求；3116 引导阀行程调整导叶及桨叶的引导阀调整方法相同；调整完接力器的全开及全关时间后，再进行引导阀行程的调整；引导阀开、关方向的行程相应的比主配开、关方向的行程大；调整完后，对接力器的全开、全关时间要进行一次校验，引导阀的行程应不影响接力器的开关时间；3117 整定导叶开启、关闭时间导叶及桨叶开启、关闭时间整定方法相同，以导叶开启、关闭时间整定方法为例；31171 工作条件油压装置处于自动控制状态，接力器位移传感器安装整定完成，接力器动作正常。31172 工作步骤调速器处于机手动状态，手动将要测试开启时间的导叶接力器全关，进入导叶开、关机时间校核测试画面如下,设置起始开度、停止开度及系数（一般起始开度设为25%，停止开度设为75%，系数为2），点击画面中的“开机时间测试”按钮，变化为“开机测试中”，此时保持手动阀开位置直至接力器全开，试验状态指示的“开机测试中”变为“开机时间测试”，试验结束，导叶全开时间显示的时间即为接力器的开启时间； 调速器处于机手动状态，手动将要测试关闭时间的导叶接力器全开，进入导叶开、关机时间校核测试画面如下,设置起始开度、停止开度及系数（一般起始开度设为75%，停止开度设为25%，系数为2），点击画面中的“关机时间测试”按钮，变化为“关机测试中”，此时保持手动阀关位置直至接力器全关，试验状态指示的“关机测试中”变为“关机时间测试”，试验结束，导叶全关时间显示的时间即为接力器的关闭时间。 312 电气调试3121工作条件电气设备安装完毕；供电电源已切断，电气调节器不带电；3122工作步骤检查并确定接地端子与电厂接地点可靠连接；检查并确定交流供电电源AC220V L与N之间、L与大地之间无短路；检查并确定直流供电电源DC220V L+与L-之间、L+与大地、L-与大地之间无短路；检查并确定内部工作电源（D24）DC24V L+与L-之间、L+与大地之间无短路；检查并确定传感器电源（A24）DC24V L+与L-之间、L+与大地之间无短路；检查并确定测频电源（DV5V）T5 L+与L-之间、L+与大地之间无短路；检查并确定特殊传感器电源（DV12V）T5 L+与L-之间、L+与大地之间、L+与大地之间无短路；确认以上项目正常后，恢复供电电源；3123 投入交流电源断开电气调节器所有电源开关； 仅送入外部交流供电电源；用万用表检测交流电压等级；万用表表笔置于电源综合模块输出侧24V与0V之间，合上交流电源开关0.5秒后断开，此间注意观