水电控制设备有限公司调速器培训文件

1、179/179调速器培训资料武汉三联水电操纵设备有限公司二O一二年七月目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc267853445 1基础知识3 HYPERLINK l _Toc267853446 11 水电站 PAGEREF _Toc267853446 h 3 HYPERLINK l _Toc267853447 12 水轮机调节3 HYPERLINK l _Toc267853448 13 调速器 PAGEREF _Toc267853448 h 5 HYPERLINK l _Toc267853449 14 技术标准 PAGEREF _Toc267853449 h 6

2、 HYPERLINK l _Toc267853450 2. 组成原理 PAGEREF _Toc267853450 h 7 HYPERLINK l _Toc267853451 21 调速器系统7 HYPERLINK l _Toc267853452 22 电气调节系统 PAGEREF _Toc267853452 h 9 HYPERLINK l _Toc267853453 23 机械液压系统23 HYPERLINK l _Toc267853456 3调试试验48 HYPERLINK l _Toc267853457 31 无水试验48 HYPERLINK l _Toc267853458 32 有水试验

3、66 HYPERLINK l _Toc267853459 33 整理报告71 HYPERLINK l _Toc267853460 4操作指南72 HYPERLINK l _Toc267853461 41 操纵流程72 HYPERLINK l _Toc267853462 42 运行操作83 HYPERLINK l _Toc267853463 43 人机界面89 HYPERLINK l _Toc267853464 5维护检修103 HYPERLINK l _Toc267853465 51 日常维护103 HYPERLINK l _Toc267853466 52 故障处理1041 基础知识11 水电

4、站111 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。112 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、稳定运行。12 水轮机调节121 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

5、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，大电网同意的频率偏差为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=nf：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

6、下运行是水轮机调节的差不多任务；水轮发电机组的运行方程为： JdJ：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； =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ddt由于Mg（水轮发电机组阻力矩）的变化是不可操纵的，为了维持频率的恒定，只能调整Mt（水轮发电机组动力矩），使之等于水流流过水轮机产生的动力矩如下式： Mt ：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

7、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122 特点水轮机调节除了具有一般闭环操纵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，这种调节需要专门大的动力，因水轮机调节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

8、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阻碍。通常所讲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。13 调速器调速器是水轮机调节系统的要紧设备，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

9、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）、成组调节、水位操纵、调相、停机和紧急停机等操作；能够讲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；141 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

10、/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21 调速器系统调速器系统要紧由压油装置、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

11、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，通过分析计算将其转化为电气操纵信号，操纵机械液压系统。221 常用术语2211 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”，现在调速器电气调节系统退出操纵，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，电气调节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

12、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节系统下达命令，由电所操纵系统自行实现；2212 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； 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，调速器的操纵完全依靠于开度给定，而不受频率的阻碍；在“开度调节”模式下，调速器的操纵依靠于开度给定和频率；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

13、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；222 组成原理2221 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，如电源工作情况，来自机组操纵系统的命令和信

14、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。2222 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（DC24V,DC24V，DC12V，DC5V和DC5V）。其中：DC24V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；DC24V要紧用于向各传感器、反馈装置供电；DC12V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，

15、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电能分不接入电源模块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后分不进入电源模块XX和XX，电源模块XX将DC220V电能转

16、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会向机组操纵系统发送信号。电能DC24Va、DC24Vb，DC24Va、DC24Vb，DC12Va、DC12Vb，DC5Va、DC5Vb分不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，任意一路电源消逝均可不能对调速器电气调节系统产生

17、任何阻碍。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，产生相应操纵信号；整个电气调节系统的操纵核心由A、B两套PLC组成，其中每套分不由底板总线、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；电源模块要紧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

18、统核心计算和分析元件，要紧是执行预程序，对输入能模块传来的数据进行分析、计算，产生操纵数据送至相应输出模块；开入模块要紧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系统可识不的数据，供CPU执行程序用；模入模块要紧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系统可识不的数据，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；测频模块要紧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系统可识不的数据，供CPU执行程序用；开出模块要紧用于将CPU程序通过分析、运算产生的操纵量以

19、开关量的形式输出，操纵相应元件；模出模块要紧用于将CPU程序通过分析、运算产生的操纵量以模拟量形式输出，操纵相应元件或发出信号；2224 HMIHMI(Human Machine Interface 的英文缩写)即人机界面要紧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的详细讲明见后：人机界面2225 命令系统命令系统要紧由机组操纵系统命令、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

20、。该命令是推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：该命令从机组操纵系统以空接点形式，经电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组操纵系统下发该命令时，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，机组操纵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：该命令从机组操纵系统以空接点形式，经至电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组操纵系统下发该命令时，至少需要保持3秒。该命令对“

21、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：该命令从机组操纵系统以空接点形式，经电气调节系统XX端子，进入PLC开入模块。机组操纵系统下发该命令时，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：该命令可从机组操纵系

22、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；机组操纵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：该命令可从机组操纵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；机组操纵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

23、一定的步长减少至“最小空载开度”限制。机手动：该命令从电气操纵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”，系统将依照当前各信号确定系统状态；故障复归：该命令从电气操纵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；假如下发复归令后故障仍不能复归则讲明依旧有故障存在；导叶自动：该命令从电气操纵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

24、命令都为Off时，工作模式会延时切换中“自动”，系统将依照当前各信号确定系统状态；桨叶自动：该命令从电气操纵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”，桨叶操纵协联跟随。当该命令变化为Off时，工作模式会延时切换中“桨叶机手动”，系统将依照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操纵系统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

25、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 测频系统测频系统要紧由机频隔离变压器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

26、号进行测量，计算出残压机频（Fg_V）。关于残压信号，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）。测频预处理模块依照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；当残压信号消逝且齿盘信号正常时，选用齿盘机频，即Fg = Fg_T；当残压和齿盘信号均消逝时，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

27、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逝，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、专门大的、错误频率F000（H）通知PLC测频模块机频消逝，由PLC程序依照调速依照前状态推断是否报警。一般来讲当开机过程时刻到、空载、负载、甩负荷或调相工况下，假如机频消逝，电气调节系统会报警提示。2227 反馈系统反馈系统要紧由导叶开度传

28、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，该电信号直接进入操纵系统模入模块，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

29、；2228 驱动系统驱动系统要紧由PLC开出模块、继电器及功率放大原件组成；开出模块将CPU程序产生的操纵数据转换成开关量操纵继电器或其他元件，由继电器接通相应回路；模出模块将CPU程序产生的操纵数据转换成模拟时（-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操纵；2229 操纵通信调速器电气调节系统与机组操纵系统间能够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操纵系统，该系统原理框图所示： 所有的反馈操纵系统均是以偏差为操纵依据，由上图可知调速器系统的偏差要紧是频率偏差（以下简

30、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操纵系统中，均对被操纵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

31、 PID计算22331 模拟PID模拟PID算式如下：ue(t) :调节器偏差函数；u(t):调节器输出函数；Kp:比例系数；Ki:积分时刻常数；Kd:微分时刻常数；22332 模拟调速器PID将该模拟PID算式移植到调速器系统如下：uf (t) :调节器频差函数；u(t): 调节器输出函数；Kp:比例系数；Ki:积分时刻常数；Kd:微分时刻常数；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，

32、可用矩形面积法计算积分，用向后差分代替微分，即0d因此以上连续的PID模拟算式被离散化为：UU(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；他对应于被操纵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以k和k-1时刻输出作差故，调节器k时刻的输出，如下U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

33、如下：U(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：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：bp:调节器永态转差系数；Ys：为开度给定令 1上式转换为Ki：调节器积分系数； 微分全量输出：Ud令 T上式转换为Ud开度给定增量：22335 总结总结以上各式：Uk U Up Ui Udk Ys Ys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；当频率变化专门快时

34、，该项输出会专门明显，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操纵输出的关系，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纳的是一阶惯性环节，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，需依照情况对调节器的输出进行限制，电气开限确实是为此设定的。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

35、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今后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操纵；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 概述调速器系统要紧由油压装置、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，接收机组操纵系统的命令，通过分析运算产生液压执行器上电转装置可接收的电气操纵信号，

36、操纵电转装置从而操纵液压执行器，进而操纵水轮发电机组；调速器液压执行器要紧功能是将电气操纵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；油压装置要紧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操纵元件在接收到电气调节

37、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，实现对水轮机的操纵；23 .2 .1 系统组成调速器液压执行器要紧由导叶操纵部分和桨叶操纵部分组成，下面进行详细介绍：23 .2 .1 .1 导叶操纵部分导叶操纵部分包括比例阀操纵单元，数字阀操纵单元，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

38、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: 0811404033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，实现比例阀的操纵；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

39、 .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 桨叶操纵部分桨叶操纵部分包括比例阀操纵单元、数字阀操纵单元和主配压阀操纵单元 ,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

40、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: 0811404033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，实现比例阀的操纵；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操纵原理与导叶部分操纵原

41、理相似，下面我们以导叶部分操纵原理为例来介绍23 .2 .2 .1 导叶部分操纵原理图示为为导叶部分操纵原理，比例阀301HV处于工作状态，数字阀302HV和303HV备用：23 .2 .2 .1 .1 比例阀操纵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；比例阀的动作要紧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，现在接力器处于保持状

42、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； 压力油通过功能分选阀304HV和比例阀301HV到达主配压阀150ZP左操纵腔，主配压阀右操纵腔通过比例阀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，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油通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30

43、1HV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； 压力油通过功能分选阀304HV和比例阀301HV到达主配压阀150ZP左操纵腔，主配压阀右操纵腔通过比例阀301HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下移至a位置，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的开机腔，接力器开机腔的油通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

44、； 压力油通过紧急停机电磁阀305HV到达主配压阀150ZP左操纵腔，主配压阀右操纵腔通过紧急停机电磁阀305HV回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移至a位置，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油通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 数字阀操纵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

45、态，比例阀301HV处于备用状态；同时数字阀302HV和303HV在此系统中也能够作为手动阀来操作。23 .2 .2 .1 .2 .2 关机过程电磁铁YVE7带电后，数字阀302HV动作； 压力油通过功能分选阀304HV和数字阀303HV到达主配压阀150ZP左操纵腔，主配压阀右操纵腔通过数字阀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，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油通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

46、后，数字阀303HV动作； 压力油通过功能分选阀304HV和数字阀302HV到达主配压阀150ZP右操纵腔，主配压阀左操纵腔通过数字阀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，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的开机腔，接力器关机腔的油通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； 压力油通过紧急停机电磁阀305HV到达主配压阀150ZP左操纵腔，主配压阀右操纵腔通过紧急停机电磁阀305HV

47、回油，主配压阀活塞在压力差的作用下向右移至a位置，来自压力罐的油通过主配压阀150ZP到达接力器的关机腔，接力器开机腔的油通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、关闭导叶及桨叶可不能造成人身损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；

48、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，发觉漏油现象，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，检查各个操纵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

49、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 整定时刻导叶及桨叶的开、关机时刻调整方法相同；先调整接力器全关时刻，再调整接力器全开时刻。全开时刻调整同全关时刻调整方法一致（比例数字式调速器的全开、全关时刻调整前，要将引导阀的行程放开至足够大）；全关时刻调整：将调整关机时刻的螺杆一边松开至足够大，调整另一边的螺杆，使关机时刻达到设计要求值，再将主配往关的方向

50、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，再一次校验关机时刻，与设计值差不多一致，关机时刻调整完毕；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；关于有分段关闭装置的调速器，调整完接力器的全关时刻后，既要进行分段关闭装置的调整，最后调整接力器全开时刻；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刻（按设计提供的数据算出接力器的直线关闭时刻，方法同接力器的全关时刻的调整）；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

51、闭装置全行程投入时的全关时刻（按设计提供的数据算出分段关闭装置投入，接力器的全关闭时刻）；方法确实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刻变快，往上调整螺杆全关时刻变慢；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刻后，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、全关时刻要进行一次校验，引导阀的行程应不阻碍接力器的开关时刻；3117 整定导叶开启、关闭时刻导叶及桨叶开启、关闭时刻整定方法相

52、同，以导叶开启、关闭时刻整定方法为例；31171 工作条件油压装置处于自动操纵状态，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刻的导叶接力器全关，进入导叶开、关机时刻校核测试画面如下,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“开机时刻测试”按钮，变化为“开机测试中”，现在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“开机时刻测试”，试验结束，导叶全开时刻显示的时刻即为接力器的开启时刻； 调速器处于机手动状态，手动将要测试关闭时刻的导叶接力器全开，进入导叶

53、开、关机时刻校核测试画面如下,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“关机时刻测试”按钮，变化为“关机测试中”，现在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“关机时刻测试”，试验结束，导叶全关时刻显示的时刻即为接力器的关闭时刻。 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

54、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；检查并确定专门传感器电源（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，此间注意观看万用表读数并确认其正常；合上

55、交流电源开关60秒，认真观看，确认无故障后交流电源可投入工作；3124 投入直流电源断开电气调节器所有电源开关；送入外部直流供电电源；用万用表检测交流电压等级及正负极方向；万用表表笔置于电源综合模块输出侧24V与0V之间，合上直流电源开关0.5秒后断开，此间注意观看万用表读数并确认其正常；合上直流电源开关60秒，认真观看，确认无故障后直流电源可投入；3125 投入双电源断开电气调节器所有电源开关；闭合交流电源开关，将交流电源投入工作（保持10秒）；闭合直流电源开关，将直流电源投入工作；现在交流、直流两套供电电源均已投入工作，认真观看60秒，确认无故障后双电源冗余系统可投入；3126 调试HMI

56、31261 工作条件 触摸屏安装接线完成，其供电电源DC24V检测正常；31262 工作步骤312621 HMI系统菜单HMI系统提供了修改其底层参数的系统界面（以下简称系统画面），依次按住HMI左上角-右上角-左上角即可进入系统画面。系统画面主菜单如下图所示：点击“Run”按钮退出系统画面，返回运行画面；312622 调整时刻点击“Set Time|Date”按钮进入时刻调整画面，如下图所示； 向上移动光标位置 向下移动光标位置 增加光标所在位置参数的值 减少光标所在位置参数的值 设定光标所在位置参数的值 设定光标所在位置参数的值并退出 取消退出312623 校准触摸点击“ouch Pane

57、l”按钮进入校准触摸画面，如右图所示；312624 设置IP地址点击“General”按钮进入设置IP地址及LCD亮度调整画面，如下图所示 向上移动光标位置 向下移动光标位置 增加光标所在位置参数的值 减少光标所在位置参数的值 确定退出 取消退出 增加当前LCD亮度 减少当前LCD亮度 保存设定当前LCD亮度312625 程序下载接好电脑与HMI的连线（USB及以太网通讯两种方式），启动HMI编程软件打开程序下载至HMI（如下图）；点击画面中按钮,出现传送界面，当电脑与HMI通讯正常时，可选择连接方式，点击“确定”按钮；下方状态栏显示传送进度条。312626 检测同PLC通讯检测HMI同A、B

58、两套PLC之间通讯；将操纵权切至A机，触摸屏上无通讯报警，显示“A机主用”，其它数据能实时更新显示，通讯正常；3127 调试测频检测残压及齿盘测频系统；31271 工作条件上电完成，PLC及触摸屏程序下载完成且运行正常；31272 工作步骤312721 残压测频系统检测将外部接线端子上的AC20V电源接入机组频率及电网频率输入端，电气柜上电，测频模块上显示正确的机组频率及电网频率；PLC的测频开入模块的开入点信号正确；触摸屏上的机组频率显示同测频模块上的机频显示一致，测频模块上的网频显示正确，触摸屏事件报告无机频故障、网频故障记录；312722 齿盘测频系统检测将齿盘测频系统的接近开关接入相应

59、端子上，电气柜上电，用螺丝刀在接近开关上晃动模拟接近开关信号，测频模块上显示的机组频率；PLC的测频开入模块的开入点信号有变化；触摸屏上的机组频率显示同测频模块上的机频显示一致，触摸屏事件报告无机频故障记录；3128 调校命令检测调速器的开入命令：开机令、停机令、调相令、断路器信号、增加令、减少令、故障复归令、导叶机手动令、导叶电手动令、桨叶自动令；31281 工作条件上电完成，PLC及触摸屏程序下载完成且运行正常；31282 工作步骤模拟开入命令，检查面板指示及触摸屏指示；例如模拟开机令：面板上的开机指示灯亮；触摸屏上的点量表画面中的开机令显示为红色，后面矩形指示灯变红；事件报告出现“开机令

60、”事件；其他命令同开机令一样检测；如下图：开机令：调速器处于停机备用状态，接收到开机令，将导叶接力器按照一定斜率开至启动开度等待，桨叶接力器按照一定斜率由预开度关至全关，在开机过程等待时刻内，机组频率大于等于45Hz小于55Hz，自动进入空载状态，无机组频率进入停机备用状态；停机令：调速器处于空载状态，接收到停机令，将导叶接力器按照一定斜率全关，桨叶接力器按照一点斜率开至预开度，进入停机备用状态；调相令：调速器处于负载运行状态，接收到调相令（命令保持），将导叶接力器全关，桨叶接力器全关，进入调相运行状态；断路器信号：调速器处于空载状态，接收到断路器信号，进入负载运行状态；增加令：调速器处于电手