水电厂调速系统(机械)简介PPT讲座.ppt

xxx调速系统 机械 简介 1 主要内容 一 调速器的作用二 xxx调速器型式参数三 xxx调速系统组成四 机械部分介绍五 调速器维护检修六 xxx 机调速器出厂验收试验 2 一 调速器的作用 1 完成机组开 停机 增减负荷 以及事故紧急停机等控制 2 空载和单机时自动调节频率 并网运行时自动调节负荷以维持机组频率 3 执行计算机监控系统的调节和控制指令 4 水泵工况时 根据水头 系统频率计算最优导叶开度 将导叶开到最优开度 保证水泵效率最高 3 二 xxx调速器的型式参数 型式 以比例 积分 微分调节规律 pid 为基础的数字式电液调速器 微机调速器操作用油为国产l tsa46透平油 也叫防锈汽轮机油 4 二 xxx调速器的型式参数 5 三 xxx调速系统的组成 6 电气部分 数字式调节控制单元和相应的电气回路 发电机层 el 12xx 00m 调速系统 机械液压部分 电液执行机构和其它液压组件 母线层 el 1xxx 80m 三 xx调速系统的组成 7 机械部分 电气部分 外部命令 三 xxx调速系统的组成 1 微处理机 2 液压伺服机构 3 主配压阀 4 测速装置 5 转速信号器 6 反馈装置 7 导叶开度限制装置 8 分段关闭装置 9 控制装置和仪表 10 水头信号装置 11 油泵 12 压力油罐 13 集油箱 14 漏油箱 15 管路 16 电缆 17 压缩空气气源 8 三 呼蓄调速系统的组成 9 四 机械部分介绍 xx液压系统 10 四 机械部分介绍 xxx液压系统 11 四 机械部分介绍 1 油压装置包括压力油罐 回油箱 漏油箱2 液压系统包括伺服主配压阀 控制阀组 延时装置 隔离阀装置 接力器位移传感器3 机械过速装置 12 1 油压装置 作用 水轮机调节系统 机组控制系统 其它机构操作用压力油源的能源设备 储蓄液压功率 随时满足调节系统的需要 滤去油泵流量中的脉动效应 吸收由于负载突然变化时产生的冲击 获得动态稳定性 要求 必须随时保持工作状态 压缩空气与油的体积比为2 1 压力稳定 油源清洁 持续提供油源 有较高的自动化水平 13 1 油压装置 压力油箱参数 型号 yz 6 6 3额定压力 6 3mpa设计压力 7 2mpa最高工作压力 6 3mpa设计温度 50 压力油箱全容积 6m 腐蚀裕度 1mm水压试验压力 9mpa筒体封头材质q345r钢 14 回油箱参数 回油箱型号 yz 6 6 3额定压力 6 3mpa油泵型号 e4052n4lrje油泵额定压力 6 3mpa电动机额定功率 55kw电动机额定转速 2900r min容积 8m 油体积 5m 油泵台数 2油泵额定流量 300l min 1 油压装置 压力油箱空气安全阀压力开关油位计自动补气装置压力表等 15 回油箱压力油泵磁翻板油位计插装阀 组合阀 油混水信号器空气滤清器温度传感器 管道 1 油压装置 16 工作原理 油泵从回油箱内的清洁油区吸油 加压后送入压力油箱 由压力油箱向液压元件提供稳定 清洁的压力油 液压元件的排油经回油管道回到回油箱脏油区 通过装设在回油箱上的过滤网过滤后流回清洁油区 投入下次循环 插装阀 xx调速器叫组合阀 为了保证油泵空载启动及防止系统压力过高 并防止充入压力油箱的油液回流 在每台油泵出口设置了插装阀组 该插装阀组主要分为压力控制阀部分和单向阀部分 止回阀 1 油压装置 17 工作油泵采用间歇工作制 当压力油箱内压力降到正常工作油压下限时 一般油位低于标准油位 压力开关 压力变送器发讯到油压装置控制柜 接通工作油泵电机电源 工作油泵启动向系统补油 如果压力仍在下降 再启动备用泵 当压力恢复到工作油压上限时 压力开关发讯切断电源 油泵停止运行 工作油泵 备用油泵的启停以及两者之间切换由油压装置控制柜控制 可设定为根据启动次数自动切换主备用状态 如果压力油罐油位高于正常值 而压力低于正常油压上限 油气比例失调时 可通过装置上的自动补气装置手动 自动打开阀门 由电站压缩空气系统向压力油箱补充压缩空气 当补气到额定压力时 补气阀门关闭 1 油压装置 18 插装阀组 2 液压系统 19 组成 主配压阀组 共20组 布置在机坑内 控制阀组 布置在回油箱上 包括 紧急停机控制 延时停机控制 锁锭控制 延时装置 布置在回油箱上 隔离阀装置 布置在管路上 接力器位移传感器 共40个 冗余控制 安装在接力器上 1 油压装置 20 主配压阀 接力器 1 油压装置 21 控制阀组 1 油压装置 22 双筒滤油器 延时装置 1 油压装置 23 位移传感器 电液转换器 对于水轮机组调速系统 将电气信号转换为液压命令 不能由单一级的电液转换装置来完成 这将要求调速器输出功率很大 并且电液转换装置必须具备大功率线圈 因而需要两级液压放大 电液转换器将输入的电信号转换为成比例的液压信号 此为一级放大 主配压阀液压放大 此为二级放大 阀对流量的控制可以分为两种 一种是开关控制 要么全开 要么全关 流量要么最大 要么最小 没有中间状态 如普通的电磁直通阀 电磁换向阀 电液换向阀 另一种是连续控制 阀口可以根据需要打开任意一个开度 由此控制通过流量的大小 这类阀有手动控制的 如节流阀 也有电控的 如比例阀 伺服阀 使用比例阀或伺服阀的目的是 以电控方式实现对流量的节流控制 经过结构上的改动也可实现压力控制 节流控制 必然有能量损失 伺服阀和其它阀不同的是 它的能量损失更大一些 因为它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作 24 伺服阀 二战期间战机对控制系统具有响应快速 动态性高 精确度高等要求 电液伺服阀是在这种背景下发展起来的 接收模拟量电控信号 输出随模拟电控信号大小和极性变化且快速响应的模拟流量或压力信号 优点 体积小 功率放大率高 直线性好 响应速度快 灵敏度高 运行平稳可靠 缺点 功率损失大 对液压过滤装置的要求高 制造维护费用高 快速响应在一般工业控制中用不着 25 比例阀 面对伺服阀的缺点 电液比例阀应运而生 在传统开关阀的基础上发展起来 根据输入电气信号 按比例对工作油液的流量 压力与方向进行控制 比例阀的缺点 稳态精度 动态响应和稳定性差 这些问题随着技术日渐成熟 均有很大改观 比例阀发展至今 除了中位仍有部分死区 控制性能已接近伺服阀 26 伺服阀与比例阀区别 1 驱动装置不同 比例阀是比例电磁铁 伺服阀是马达或力矩马达 2 滞环 中位死区 频宽等性能参数不同 伺服阀无死区 用于闭环控制 比例阀有中位死区 用于开环系统及闭环速度控制系统 3 伺服阀对液压油过滤要求高 需要精过滤 比例阀要求低 4 伺服阀的频响 响应频率 更高 可以高达200hz左右 比例阀一般最高几十hz 5 阀芯结构及加工精度不同 比例阀结构简单 加工精度较低 10 成本低 伺服阀相反 27 伺服比例阀 1 液压工业对闭环控制要求逐渐提高 这方面比例阀不及伺服阀 2 伺服阀加工精度高 对液压油过滤精度要求高这些矛盾逐渐淡化 越来越不是问题 3 电控处理中大电流技术大为提高 为大电流 高可靠性的比例电磁铁提供了条件 于是 在一般比例技术和伺服技术之间 吸收了两种阀门优势的更高一级的比例阀出现了 也叫伺服比例阀或比例伺服阀 28 伺服比例阀特点 1 采用大电流的比例电磁铁作为电 机械转换器 控制电流可达1 27a 2 无零位 中位 死区 可用于闭环控制 3 加工精度与过滤精度的要求与伺服阀相同 4 频响比一般比例阀高 可靠性比一般伺服阀高 水轮机调速系统的电液转换器一般采用伺服比例阀 伺服比例阀是把输入的电气控制信号比例地转换成输出流量控制 调速系统处于自动运行工况 即是指系统被伺服比例阀控制的情况 阀芯装备了位置控制 使得滞环和重复性均很小 在电磁铁断电时 阀具有 故障保险 位置 29 伺服比例阀 伺服比例阀作为电液转换器 是一种电气控制的引导阀 在大型和特大型数字式调速器中得到广泛的应用 由伺服比例阀作为电液转换器组成的数字式电液调速器具有优秀的静态和动态性能 伺服比例阀把微机调节器输出的电气控制信号转换为与其成比例的流量输出信号 用于控制带辅助接力器的液压控制型主配压阀 在调速器机械液压系统图上 伺服比例阀的表示符号如下图 图示为中间平衡位置 p和t分别接至压力油和回油 a和b均为输出控制油口 用a和b之一对主配压阀进行单腔控制 主配压阀辅助接力器为差压式 微机控制器的控制信号为4 20ma 或 10v s v为比例伺服阀阀芯的位置传感器 其信号送至自带的综合放大板 与微机控制器的控制信号相比较控制比例阀工作 比例伺服阀阀芯的中间位置对应于电气控制信号12ma 或0v 比例伺服阀控制主配压阀辅助接力器的控制油腔 大面积腔 辅助接力器的恒压活塞腔 小面积腔 通以主配压阀的工作压力油 通过调节控制油腔的压力实现对主配压阀活塞位移的比例控制 也就是实现了对主配压阀输出流量的比例控制 电源消失时 比例伺服阀阀芯处于故障位 控制油口a和b均接通排油 将使主配压阀活塞处于关闭位置 从而使接力器全关 30 主配压阀 31 主配压阀关键部件由阀体 主配压阀活塞 衬套等组成 本图是带有辅助接力器的 液压控制式的主配压阀 与其接口的是比例伺服阀 工作原理 主配压阀的辅助接力器为差压式 控制腔 上腔 面积大约等于恒压腔 下腔 面积的两倍 主配压阀工作油接到辅助接力器恒压腔 比例伺服阀的控制油经过紧急停机电磁阀送至主配压阀辅助接力器的控制腔 比例伺服阀 或液压反馈机构 在中间平衡位置时 主配压阀活塞处于静止不动的状态 微机调节器信号使比例伺服阀向开启方向运动 主配压阀辅助接力器控制腔压力上升 主配压阀活塞向上运动 接力器开启 反之 微机调节器信号使比例伺服阀向关闭方向运动 主配压阀辅助接力器控制腔压力下降 主配压阀活塞向下运动 接力器关闭 主阀活塞顶部有接力器开机和关机时间的调节螺母 调整螺母位置 可分别限制主配压阀活塞向下 关闭 和向上 开启 的最大工作行程 从而控制主配压阀工作油口的大小和进入接力器的最大流量 满足不同的接力器对开机及关机时间的要求 伺服比例主配压阀 32 图示主配压阀结构示意图为中间平衡位置 p 红 和t 黄 分别为压力油和回油 a 绿 和b 橙 分别送至接力器的关闭腔和开启腔 辅助接力器由图中左端的小腔 恒压腔 和图中右端的大腔 控制腔 组成 其面积比近似为1 2 恒压腔接主配压阀的工作油压 控制油腔是由比例伺服阀控制 当比例伺服阀使控制腔的油压约为工作油压的二分之一时 控制腔和恒压腔对主配压阀活塞的作用力大小相等 方向相反 主配压阀活塞保持静止状态 如果控制腔接通压力油 控制腔的压力上升 主配压阀活塞向左端 开机方向 运动 使压力油腔与开启腔接通 关闭腔与回油接通 接力器开启 如控制腔接通回油 控制腔的压力下降 主配压阀活塞向右端 关机方向 运动 使压力油腔与关闭腔接通 开启腔与回油接通 接力器向关机方向运动 呼蓄主配压阀 33 xx两台调速器主配压阀组采用alstom公司原装进口产品 主要由主阀 阀体 衬套 活塞 电液转换器 延时单向阀等组成 主配压阀从结构原理上讲是一只三位五通阀 在工作过程中 通过电液转换器的位移信号控制主配压阀动作 从而控制导叶接力器的动作 xxx主配压阀 34 主配压阀直径 15mm 单个 工作油压 6 3mpa主配压阀行程 5mm直流操作电源 dc24v dc220交流操作电源 ac220v 50hz 控制阀组 35 控制阀组块安装在回油箱上 包括 紧急停机电磁阀 延时停机电磁阀 液压控制阀 机械锁锭控制电磁阀 压力继电器 压力表等 紧急停机电磁阀采用德国力士乐公司二位四通 dn10 带手动应急按钮的单电磁铁换向阀 操作电源为dc24v 当电磁阀线圈在通电状态下为机组正常运行 当电磁阀线圈断电即为机组紧急停机 同时 通过压力继电器将紧急停机信号向外部发出 其作用是当机组或系统发生需要停机的故障时 接受来自电站自动控制系统的故障保护信号紧急关闭水轮机导叶 强迫机组停机 延时停机电磁阀采用德国力士乐公司二位四通 dn10 带手动应急按钮的单电磁铁换向阀 操作电源为dc24v 当电磁阀线圈在通电状态下为机组正常运行 当电磁阀线圈断电即为机组需要延时停机 同时 通过压力继电器将延时停机信号向外部发出 其作用是当机组在发电工况电气事故停机时 接受来自电站监控系统的延时停机命令 延时10s 可调 后 再动作紧急停机电磁阀关闭水轮机导叶 控制阀组 36 液压控制阀采用德国力士乐公司二位四通 dn16 阀 其作用是当机组事故 或甩负荷 过速时 过速保护装置动作 压力油直接控制该液压控制阀动作 从而启动了延时10s 可调 的延时装置 完成延时后 再动作紧急停机电磁阀关闭水轮机导叶 锁锭控制电磁阀控制接力器机械锁锭装置 调速器锁锭油路不属于控制阀组的控制油管路 具有单独锁锭油管 压力继电器采用德国力士乐公司的 用于检测调速系统紧急停机 停机复归状态 延时停机 停机复归状态 其原理是通过检测油压来判断相应的工作状态 输出一对常开常闭无源接点 由于监测的是切换电磁阀后油路中的油压 其信号直接反映所测油路的实际工作状态 避免由于系统故障出现的继电器给出信号和实际动作位置不一致的情况 液压部分其它装置 37 延时装置由方向控制阀 液压缸及其它控制元件组成 其主要功能是和延时停机电磁阀 液压控制阀一起共同完成机组的延时停机要求 该装置为纯机械液压结构设计 在电气信号故障时也能保障机组延时停机 防止事故发生 隔离阀由电磁阀 插装式单向阀及其它控制元件组成 电磁阀操作电压为dc220v 当监控系统发出调速系统油压投入 退出命令 油控柜通过压力变送器判断可行后 电磁阀动作 压力油箱的压力油将引入 切断调速系统 滤油器采用高精度双联滤油器 互为主备用 能在线手动切换 当滤油器堵塞 压差增大到一定值时 压差开关动作 发出报警信号 该调速系统配有两套滤油器 一套安装在回油箱上 用来过滤调速器控制阀组 另一套安装在油管路上 用来过滤机坑内调速器主配压阀组 液压部分其它装置 38 主接力器位移传感器采用美国mts高可靠 高精度 防震系列传感器 冗余配置 40只 该传感器将反馈调速器主接力器位移信号到调速器电气柜 通过支架安装于接力器上 实现接力器位置的闭环控制 几个问题 39 1 呼蓄主配压阀电液转换器是1个 还是两个主备用切换 几个问题 40 2 xx调速器有无导叶分段关闭装置 合同文件调速器产品有此装置 按照关机时水力特性要求 也应该有此装置 但是图纸与说明书均无此装置 出厂验收试验导叶关闭规律为一段关闭 设有球阀是否会无分段关闭必要 机械液压部分工作原理 41 正常开停机 紧急停机 1 机械事故与非发电工况电气事故时 自动保护系统发出紧急停机信号 紧急停机电磁阀线圈失电 换位后它的输出口a与控制油相通 控制油引至主配压阀恒压腔 主配压阀阀芯快速向上运动 接力器快速回到全关位置 实现机组紧急停机 保护机组安全 2 发电工况电气事故时 自动保护系统首先向延时停机电磁阀 线圈失电 发出延时停机信号 延时装置动作 切断从主配压阀通向导叶接力器的压力油 延时10s 可调 后 紧急停机电磁阀线圈失电 控制导叶接力器快速回到全关位置 实现机组紧急停机 3 过速事故时 过速保护装置会自动动作 压力油将直接控制调速系统的液控阀 启动延时10s 可调 装置 完成延时后 再动作紧急停机电磁阀关闭水轮机导叶 3 机械过速装置 42 液压阀 主轴 紧固圈 过速摆 过速摆柱塞 安装支架 3 机械过速装置 43 3 机械过速装置 44 机械过速装置作用 当机组转速超过某阈值时 向安全链发送信息 通常 该信息作为故障处理 它引起机组完全停机 有时也用起动一个特定运行程序 机械过速装置组成 机械过速装置由切向超速检测器 重锤 和液压脱扣装置组成 见附图 一般和齿盘测速装置安装在一起 根据切向超速检测器的型式 其信号可分为 电气型 发出一个电信号 开关接点 电气与液压型 发出一个电信号 开关接点 在主设备上增加一个液压分配阀 用直接液压指令重复电指令 三峡电厂采用此种型式 3 机械测速装置 45 3 机械过速装置 46 五 调速器维护检修 47 水电厂机械设备维护与检修需要注意 一是高程 z坐标轴坐标 水轮机安装高程 定子高程 转子高程等 二是中心 x y平面坐标 机组几何中心 机组安装中心 机组旋转中心 三部轴承中心等 三是间隙 空气间隙 三部轴承与轴领间隙 上下迷宫环间隙 主轴密封间隙等 四是水平 转子水平 镜板水平 上 下机架水平等 五是密封 固定部分与固定部分之间密封 固定部分与旋转部分之间密封 五 调速器维护检修 48 1 对于调速器 主要是密封 控制阀块上有紧急停机电磁阀 延时停机控制电磁阀 锁锭控制电磁阀 液控阀及其他控制和保护元件 其工作状态直接影响整个调速器的工作状态 控制阀块上电磁阀等元件与阀块之间均