调速器原理与使用说明

1、CVT-80(50)数字式水轮机调速器原理与使用说明 CVT-80(50)数字式水轮机调速器原理与使用说明北京中水科水电科技开发有限公司（中国水利水电科学研究院自动化所）地址北京市海淀区复兴路甲1号邮编100038电真010-68576176010-68781997，68781923E_mailGover网址 2012年8月目 录1. 概况32. 系统组成32.1 电子调节器32.2 液压随动系统53. 主要技术参数64. 工作原理84.1 微机调节器的工作原理84.2 液压随动系统工作原理135. 运行操作265.1 CVT-80(50)调速器投入运行的条件265

2、.2 调速器操作面板265.3 检查、操作和维护266. 设备安装306.1安装准备306.2 装置的安装337. 故障类型与处理357.1 故障类型357.2 故障分析与处理35附录 水轮机调速器数学模型38注：我方保留对此说明书修改的权力。产品与说明书不符之处，请以实际产品为准。欢迎您与我们联系。1. 概况现在已广泛使用“ 标准化PLC微机调节器+电液随动系统” 结构模式的新型微机调速器系统，由微机调节器部分完成信号传递、调节规律的综合、调节参数切换、状态指示、控制量的输出等功能，机械液压部分采用电液随动系统，纯粹将机械液压部分作为功率放大、进行随动控制的执行机构；发挥各自长处，提高了调节

3、系统的性能和设计、使用等方面的灵活性。本手册为CVT-80(50)数字式水轮机调速器的原理与使用说明。 CVT-80(50)是基于现代液压数字逻辑插装技术而开发的一类新型调速器，其型号定义如下：CVT-80(50)-XX压力等级（MPa）等同主配直径大型单调节机组该类调速器采用逻辑插装技术，由高速开关阀与逻辑插装阀等标准液压件进行元件-组件-回路的多层次组合与优化设计，进而实现调速器调节与控制的所有功能。它突破了近一个世纪以来一成不变的电气-机械/液压转换元件（电液转换器或微型电机等） + 主配压阀的经典形式、以及制造工艺与结构布置等方面的种种制约，系统的调节、控制无需由“中间位置”与机械反馈

4、来保证，使调速器的设计、制作与生产发生了根本性的变化；它兼顾了机械液压动作的可靠性、微机的适用性和阀的简单化。具有高可靠性、响应快、动作平稳性好、定位精度高、工作效率高、节省油源消耗等独特优点，在调速器领域独树一帜。2. 系统组成CVT-80(50)调速器由电子调节器、液压随动系统两大部分构成，各部分的组成大体如下：2.1 电子调节器其核心部件为可编程控制器、输入/输出信号调理模块、智能功放/驱动回路；它具有高可靠性和直观、方便的人机接口，提供了全方位、最直接的监测、调试和维护手段。可编程控制器组成：CPU单元、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、高速计数模块、远程通信模块、电源模

5、块。智能功放/驱动回路：将微机输出的脉冲信号放大后，驱动DC24V电压等级的高速开关阀，输出信号为数字脉冲信号。主要特点：采用可编程控制器作为硬件主体，装置可靠性高，平均无故障时间MTBF150000小时；具有频率（转速）/开度/功率等多种调节模式，适应水电厂不同运行工况的要求（功率变送器用户自备）；水头参数可自动测入（电平标准：05V或020mA）,也可由运行人员手动设定, 具有适应水头的开机特性和最大出力特性；调节参数（bp、bt、Td、Tn或bp、Kp、Ki、Kd）用平板触摸显示屏调整；采用发光二极管（光示牌）、指针式电表、拨换开关与平板触摸显示屏调整作为与运行人员的接口，具有显示清晰、

6、准确、直观、操作方便等优点；电气辅件（开关电源、继电器、控制开关、信号灯）均采用进口优质器件，可靠性高；频率调节模式采用适应式变参数PID调节规律，开度和功率调节模式采用PI 调节规律；具有与上位机的通信接口（RS-422/RS485/RS232）；可根据不同的水头改变机组的加速开度和最大出力限制，随着水头的增加，可自动减小机组的加速开度和最大电气开限值，以保证机组在起动过程中平稳迅速并网和安全有效运行。可在平板触摸显示屏上设置机组启动过程的加速特性。CVT调速器微机调节器主要硬件/组件配置一览表序号名 称1高可靠PLC控制器2平板触摸式显示屏3外围电路板及转换模块4机频变送器5网频变送器6位

7、移变送器7功放模块8交直流双重供电电源9继电器、接插件等附件10电气控制柜柜体2.2 液压随动系统 其基本结构特征可归纳为先导控制、阀座主级、嵌入式联接。各组件之间采用模块化结构有机地组合在一起。液压随动系统的组件主要包括: 高速开关（数字）阀 由逻辑插装阀基本单元组合而成的液压功率驱动主控阀组(起到主配的作用)开关机时间、紧急关机时间调整螺杆 可换滤芯的滤油器并带有堵塞发讯器手动排气阀滤油器堵塞、失效或切断时旁通保护阀开停机脉冲阀紧急停机阀流量调节阀(流量压差线性转换器)液压随动系统采用模块化结构，可根据使用需要进行灵活的组合和布置。整个液压控制系统具有很高的集成度，无任何杆件、钢丝绳及内部

8、管道，降低了对用户的使用、维护要求。液压随动系统大量采用了符合ISO标准的液压元件，从元件到系统高度标准化、模块化、集成化、通用化，互换性好、标准化程度极高。主要特点：采用高速开关阀作为电液转换组件，可以实现容错控制。调速器的液压部分本身同时实现D/A转换与功率放大的功能，从而实现直接数字控制。元件对工作介质污染不敏感：高速开关阀的阀芯操作力大，耐油污能力和工作可靠性有很好的保证。采用逻辑插装技术：由组合结构的逻辑插装控制阀单元取代主配压阀，由于逻辑插装控制阀单元的工作位置是直接由数百公斤以上的液压作用力驱动，动作可靠性有了很大的提高，亦避免了传统的主配压阀存在的标准化程度低、性能一致性难以保

9、证、互换性不好等不足。此外，逻辑插装控制阀单元采用高硬度的耐磨材料，即使长期工作也不会磨损失效。高速开关阀采用多通道冗余结构，一旦某一个通道失灵，可自行切换，由正常通道来维持系统的稳定工作。系统响应快捷、调节精度高、故障率低，提高了系统的可用度。 即使电气部分彻底失灵，也能使主接力器保持当前开度不变，并自动地切为手动运行, 从而避免了故障的扩大以及由此造成的不良后果。该调速器液压部分除了能实现传统机械液压系统的所有功能外，还能实现容错降级运行，以及自动/手动/电手动之间无条件、无扰动的平滑切换。容错控制功能与滤油工作回路的独特可靠设计从根本上保证了真正意义上的免维护。系统结构简单明了，内部液流

10、阻力小，从元件到系统密封性能好，泄漏小，稳定工况下基本无油耗，极大地提高了系统的工作效率，延长了油泵-电机的寿命，节省了油源与厂用电消耗。3. 主要技术参数调节规律为适应式变参数PID测频方式为残压测频或残压 + 齿盘测速；机组频率信号：一路取自发电机机端电压互感器信号电压正常范围：（0.6100）V正弦波正常测频范围：（5100）Hz测频分辨率：0.001Hz另一路取自大轴齿盘探头信号电压正常范围：（024）V方波正常测频范围：（0100）Hz测频分辨率：0.002Hz电网频率信号：取自主变低压侧电压互感器信号电压正常范围：（0.6100）V正弦波正常测频范围：（4555）Hz测频分辨率：0

11、.001Hz永态转差系数：bp=(010)%暂态转差系数:bt=(5%150)%，或比例增益缓冲时间常数:Td=(220)s，或积分增益加速度时间常数:Tn=(05)s ，或微分增益频率给定范围：=(4555)Hz功率给定范围：=(0120)%水头H：用水头设定旋钮手动设定；当然水头参数H也可自动测入(电平标准：010V或020mA)。导叶位置反馈信号：微机调节器提供电压：+15V导叶位置反馈电压：导叶开度0100%对应于（+0.35+9.6）V 微机调节器与二次回路的联系发电机出口断路器无源接点主变高压侧断路器无源接点机组开机继电器无源接点机组停机继电器无源接点导叶开度增加/增速无源接点导叶

12、开度减少/减速无源接点供电电源厂用交流电源：220V10%，50HZ，1000VA厂用直流电源：220V10%，1000W 频率(转速)人工失灵区：=(00.5)Hz、并可调功率/开度人工失灵区：E(Y-P)=(05)%、并可调调节模式转速(频率)调节：EF=0,E(Y-P)=0,PID调节功率调节/开度调节： EF=(00.5)Hz, E(Y-P)=(05)%, PI调节额定工作压力：1.6MPa31.5MPa之间均可适应主控阀组最大设计流量：(37500)L/min(P0.2MPa)之间可调导叶接力器开启/关闭时间：(170)s之间可调快速开关阀额定工作电压：直流24V10%快速开关阀最大

13、功率：35W(单个)快速开关阀动作寿命：大于15亿次快速开关阀工作频率：大于200Hz快速开关阀允许温度范围：-40135紧急停机阀额定工作电压：直流24V15%滤芯最大耐压差：0.35MPa整机平均无故障时间：MTBF大于2万小时静特性转速死区: ix0.02%0.04%自动空载转速摆动：0.15%甩25%额定负荷接力器不动时间：Tq0.2甩100%额定负荷的动态品质：a.偏离稳态转速1.5Hz以上的波峰数不超过2次； b.自接力器第一次向开启方向运动起，到转速摆动不超过0.5%为止，经历的时间不大于40s.c从机组甩100%负荷时起，到机组转速相对偏差小于1为止的调节时间 与从甩负荷开始至

14、转速升至最高转速所经历的时间 的比值，对中、低水头反击式水轮机不大于8，桨叶关闭时间较长的轴流转桨式水轮机不大于10；对高水头反击式水轮机和冲击式水轮机不大于15 ；对从电网解列后给电厂供电的机组，甩负荷后机组的最低相对转速不低于0.9。4. 工作原理如图4.1所示的原理简图，调节规律的综合及控制量的计算由电气调节器部分实现，而纯粹将CVT液压随动系统作为功率放大部件，跟随电气控制量并同时实现D/A转换，以驱动导叶接力器与水轮机控制环。4.1 微机调节器的工作原理CVT微机调节器接收LCU命令，根据采集得到的机频/网频、有功、水头、开度等信号，通过软件进行调节规律的综合，进而得出相应的控制量，

15、其控制量通过开关量接口与智能功放板驱动液压随动系统的高速开关阀；最终实现对导叶接力器及其机组的相应调节与控制。4.1.1 软件构成（1）信号采集及处理软件：开关信号(指令、状态等)采集软件、机频测量软件、网频测量软件、信号传输软件、数字滤波软件、模拟信号测量软件；（2）调节与控制软件：频率调节软件、开度调节软件、功率调节软件、开机控制软件、停机控制软件、调相控制软件、甩负荷控制软件、工况转换软件、导叶开度控制软件；（3）信号输出软件：导叶输出控制软件、指示信号输出软件、报警信号输出软件；（4）故障诊断及处理软件：频率测量故障诊断、导叶反馈故障诊断、开关信号故障诊断、模拟信号故障诊断、通讯传输故

16、障诊断、系统自恢复软件、容错控制软件；（5）显示与参数管理软件：显示软件、参数设置软件、故障报警软件、操作信息软件、调试试验软件、数据通讯软件。4.1.2 运行模式及调节规律 水轮发电机组运行工况复杂，各工况转换全部由水轮机调速器实现，如下图4.2所示是水轮发电机组工作的主要工况，其中停机备用、空载、负载、调相是水轮发电机组的稳态循环(能够长期驻留的运行状态)，其它皆为暂态过程。图4.2 水轮发电机组主要工况（1）停机等待该工况下，机组处于停机备用状态，机组转速为零、导叶为全关并压紧.（2）自动闭环开机 选择合适的水轮发电机组启动方式，可以使下列各要素达到最好效果：a.机组达到额定转速的时间短

17、； b.轴向水推力小； c.水轮机力矩和轴向水推力波动小；. d.压力引水管道的压力变化小； CVT调速器在整个开机过程中，测频信号一直接入，调速器始终处于闭环调节状态。根据频给与当前机频的差值，通过PID运算得出导叶控制量，通过PLC高速开出与智能功放板作用于电液随动系统，进而控制导叶位移跟随控制量变化，使机组转速逐渐达到额定值，完成开机过程。（3）空载频率跟踪当网频跟踪方式退出时，频给缺省值为50Hz，此时可通过触摸屏修改频给值，使机频跟踪频给。当网频跟踪方式投入时，此时当前网频作为频给值，以跟踪网频作为调节目标，机频始终跟踪网频变化，以利于快速同期。（4）负载循环当水轮发电机组满足同期条

18、件，中控室发出同期命令，机组同期，机组进入负载循环。调速器自动打开负载开度限制，并根据调速器的调节设定及电网情况，自动选择负载调节模式：功率调节、开度调节或频率调节。并网后，调速器实时监测电网波动情况，自动选择调节模式。（5）开度调节模式机组并网后，电网频率在50Ef（Ef 为调速器设定的转速死区）范围内，且调速器不具备功率调节条件，可判断机组运行在大电网，调速器处于开度调节。开度调节的实质就是电网频率在50Ef 范围内波动时，接力器开度不随频率变化而变化，稳定于某一给定开度运行。若在该调节模式下，若电网频率超出50Ef 范围，此时调速器就会自行参与一次调频，根据频率的变化大小与方向，按整定的

19、永态转差系数改变导叶开度。（6）功率调节模式该工况适用于已实现AGC（自动功率调节）的电站。已实现AGC 的电站机组在并网后，通过计算机网络通讯方式给调速器下达有功设定给定值，调速器自动采集有功功率反馈值，与计算机下达的机组有功设定给定值比较，根据比较结果进行PI 调节，自动调整导叶开度，使机组有功功率与功率给定一致。这种以有功功率作为闭环调节的模式称为功率调节模式。若在该调节模式下，若电网频率超出50Ef 范围，此时调速器就会自行参与一次调频，根据频率的变化大小与方向，按整定的调差率改变机组有功。（7）频率调节模式应当指出，发电状态下的频率调节模式与一次调频在概念上是有严格区别的。一次调频是

20、在开度调节模式或功率调节模式下，针对偏离了系统额定频率（50HzEf）的频率偏差, 按永态转差系数或调差率所固有的有差调节静态特性，对机组进行开度/功率控制。其特点是频率调整速度快，但调整量随机组不同而不同，且调整量有限，因而由各机组调速系统共同完成的一次调频，不可能完全弥补电网的功率差值，从而其调节量也不可能足以使电网频率恢复到额定频率（50HZ）附近的一个允许范围内(50Hz0.033Hz)。而且，它有时与AGC的控制目的往往并不一致，如AGC往往要求机组保持给定的恒有功运行，而一次调频却要根据频差变化自行改变有功。当频率长时间偏离额定频率很大，如长时间超过（50Hz0.5Hz），此时调速

21、器可判断认为机组处于带局部负荷的孤网运行，为使频率尽可能恢复至额定附近、保证系统稳定，就要按频率调节模式运行。因此，发电状态的频率调节模式其实等同于孤立运行模式。（8）调相运行当机组并网后，中控室发调相令，调速器将导叶接力器关闭，机组由发电机转变为电动机运行，从电网吸收有功，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动将导叶开度开启至空载位置。（9）停机停机令为优先级最高的指令，在任何工况下，只要调速器接到停机令，就会迅速关闭导叶，机组转速逐渐下降至零，为可靠起见，停机过程完成后，调速器进入停机等待，机组处于备用状态。4.1.3 硬件构成 （1）PLC微机平台 微机平台主要由CPU模板及软件存储

22、单元构成。（2）外围子系统组件 CVT外围组件主要有：数字量输入(DI)模板；数字量输出(DO)模板；高速计数模板，该模板主要用于调节器的数字测频；模拟量输入(A/D)模板；通信模板（通讯模板根据通讯对象的不同，采用串行的RS232，RS422或RS485口，CAN口；以太网通讯处理器；PROFIBUS通讯处理器等）；驱动/放大模板；电源模板；频率整形模板；信号调理模板；人机界面(HMI)，即触摸屏；开关、按钮、表计回路；继电器回路。4.1.4 人机界面HMI 该部分内容请参阅人机界面说明书。4.2 液压随动系统工作原理 4.2.1 各主要组件工作原理 （1）高速开关阀 高速开关阀在CVT系列

23、调速器中起到从电气脉冲量到液压量转换的作用，即“电液转换”的作用，这是与传统电液转换装置/组件(电液转换器、伺服阀、比例阀、步进电机引导阀、伺服电机引导阀)相辅向争的全新阀种与换代产品，高速开关阀如今在汽车、燃油喷射、工程机械、宇航控制、冶金、医疗器械、机床、机器人等领域得到较广泛的应用，在水轮机调速器行业也受到关注和一定的应用，其应用状况可以用“已取得一些之地”来评价。它属于脉冲式流体控制，只有开/关两个状态，响应时间约0.5ms3ms，它是计算机控制液压系统的理想方案之一，作为计算机与液压系统的桥梁，它可直接与计算机接口而无需D/A转换，从而使流体控制数字化(显然，高速开关阀起到了”数字阀

24、”的作用)，它具有结构简单、抗污能力强、重复性好、工作稳定可靠、节能等优点。应当指出，国内有人误将一般的电磁换向阀等同于高速开关阀(数字阀)，是一种误会，一般的电磁球阀工作性能及指标与前者相比，差距很大，它虽然也具有开关特征，但由于其响应时间常数太大，常在数十毫秒到上百毫秒之间，无法实现对压力/流量的连续平稳控制，因此用一般的电磁球阀用作数字阀，调节性能会受到很大制约；此外，材料与耐磨蚀性能也是个问题。应当指出，“对流量或压力接近连续控制(即输出流量或压力是平稳渐变的)”这一概念极其重要，它是高速开关阀区别于一般电磁换向阀的最重要的特征，一般电磁换向阀的输出，实际上实现的是不连续的断续控制。一

25、个质量有保证的高速开关阀起码应具备下列指标：动作寿命：大于11亿次工作频率：大于200Hz通断调整时间：0.5ms5ms重复精度：0.05ms材料：耐磨蚀硬质陶瓷合金高速开关阀组成 如图4.3所示，高速开关阀主要包括阀套、电磁铁、控制阀芯以及阀芯端部的复位弹簧等组成的封装件(插件)。集成块壳体是由系统集成者根据设计意图，专门开孔加工的，高速开关阀插件镶入集成块孔内，以实现使用目的。其中，设置压力补偿通道(剖视图中未清晰表示)的目的是为了减小阀芯移动时的操作力，以加快响应。图4.3 快速开关阀单元结构原理简图工作原理 高速开关阀是通过电磁铁推杆控制阀芯在阀体内作轴向运动，使相应的油路沟通或断开的

26、。它是一个具有多段环形槽的圆柱体，阀芯带有工作锥体或钢球，而阀套(衬套)内有若干条沉割槽，每条沉割槽都通过相应的孔道与外部联接。高速开关阀只有2个工作位置，当电磁铁HSV断电时，阀芯在下端弹簧推力的作用下向上移动，其阀位状态如图3所示，此时油口P与控制口K沟通，而回油T与控制口K之间是截止的。当电磁铁HSV通电时，阀芯受电磁铁推杆推力的作用向下移动，其阀位状态如图4.4所示，此时油口P与控制口K之间截至，而回油T与控制口K沟通。通过对高速开关阀的通断信号进行脉冲调制，即通过控制脉冲频率和脉冲宽度，就可以实现对流量或压力接近连续的控制。由于输出流量较小，在CVT系列调速器中一般用作先导液压信号，

27、以驱动起主配作用的主控阀(大通径插装阀)。因而从其作用而言，起到了“电液转换”的作用。图4.4 高速开关阀电磁铁(HSV)通电时的阀位状态高速开关阀的主要特点与基本参数：额定工作电压：直流24V10%最大功率：35W(单个)动作寿命：大于11亿次工作频率：大于200Hz工作时允许的温度范围：-40135可适应的工作压力范围：1.031.5MPa可适应的介质黏度范围：13380cSt最大工作流量范围：1.560L/min动作响应快捷，通/断调整时间: 0.53ms-类似于D/A转换电路的“建立时间”这一技术指标可由数字信息直接控制、无信号失真重复精度：0.05ms材料(硬质陶瓷合金)具有足够硬度

28、、耐磨、耐冲击、长寿命复位能力强、电磁铁驱动力大，动作稳定可靠对油质无任何特殊要求、抗污能力强(可适应清洁度为500或更低劣的介质、也可以在高水基介质中正常工作)结构简单、工艺性好可长期频繁动作而不磨损失效 （2）主控阀 主控阀（即逻辑插装阀）是实现调速器主级位置随动控制的关键组件，其功能是接收来自高速开关阀或比例阀先导油路的压力/流量信号，使主阀芯产生相应动作，进而控制通向主接力器主控工作油路液流的变化，以控制主接力器的位移量。如图4.5所示为其结构原理图。这种阀的结构特点是其功率级采用插装式结构，并因此得名。所谓插装式结构是指由阀芯、阀套及附属的弹簧、密封件等构成组件，安装时只需插入集成块

29、的标准孔内，并靠盖板与集成块之间的螺钉联接而固定。相关尺寸已按DIN24342标准化，现在的ISO7368、GB/T2877就是原封不动地照搬于DIN24342。图4.5 主控阀(逻辑插装阀插件)结构原理图 一般来说，插件的工作状态由作用在阀芯上的合力大小和方向决定的。当合力大于零，阀芯关闭；当合力小于零，阀芯开启；当合力等于零，阀芯停留于某一平衡位置。应当指出，其阀芯实际的受力状态、开关过程远比有关资料的理论分析复杂得多。不过A、B、K三腔的压力关系仍是起主导作用的，由于工作腔A/B的压力是由工作负载条件决定的，不能任意改变，所以一般只能通过对控制腔K压力的改变来实现对逻辑插装阀的控制。显然

30、，通过改变K腔的控制压力，就可以控制主阀的开度。同“四通滑阀”(如主配)相比，它可以不受限制地接受各种形式的开关、模拟和数字信号作先导控制，在同一主级上复合压力、流量及方向诸多功能，并和开关阀、比例阀、数字阀兼容，若先导信号是连续或按比例调节，阀座主级就可实现伺服阀/比例阀的控制功能，具有极佳的“可控性”与灵活性。阀座结构上克服了滑阀工艺性差及径向间隙泄漏的缺点，其阀座主级系“线密封”和“零遮盖”，加之轴向结构尺寸短、阀芯质量小，这为提高动态品质、实现多形式、大范围、灵活多变的集成化提供了可能。从控制方式看，插装阀单元有利于采用逻辑控制、比例控制、数字控制等复杂的控制形式，可称之为“软控制”。

31、由此可见，“多功能”、“软控制”是逻辑插装阀的一个突出特点。采用逻辑插装控制阀作主控阀具有以下主要特点：标准化程度高、互换性与性能一致性好 结构简单、制造方便工作可靠一阀多用泄漏小、效率高易于系统集成适宜大流量工作 （3）开停机脉冲阀开停机脉冲阀组成参见图4.6，开停机脉冲阀主要包括阀体(1)、两个电磁铁(2)、控制阀芯(3)以及阀芯两端的定位机构等。图4.6 开停机脉冲阀结构示意图其工作原理为：开停机脉冲阀是通过电磁铁推杆控制阀芯在阀体内作轴向运动，使相应的油路沟通或断开的。它是一个具有多段环形槽的圆柱体，阀芯有若干个台肩，而阀体内有若干条沉割槽，每条沉割槽都通过相应的孔道与外部联接。开停机

32、脉冲阀只有2个工作位置，当右侧电磁铁KJL通电，而左侧电磁铁TJL断电时，阀芯(3)在右侧电磁铁KJL推力的作用下左移，同时阀芯左侧的定位机构将阀芯位置保持在该工作位置，此时即便电磁铁KJL断电，定位机构也能使阀芯保持在该换向工作位置不变；其阀位状态如图6所示，此时压力油P与控制口A沟通，而回油T与控制口B沟通。当左侧电磁铁TJL通电，而右侧电磁铁KJL断电时，阀芯(3)在左侧电磁铁TJL推力的作用下右移，同时阀芯右侧的定位机构将阀芯位置保持在该工作位置，此时即便电磁铁TJL断电，定位机构也能使阀芯保持在该换向工作位置不变；其阀位状态如图4.7所示，此时压力油P与控制口B沟通，而回油T与控制口

33、A沟通。图4.7 开停机脉冲阀左侧电磁铁(TJL)通电后的阀位状态主要技术参数有： 最大流量：80L/min工作介质：矿物油、可生物分解的介质(菜籽油、聚乙二醇、合成酯)温度范围：2080粘度范围：2.8500供电电压：DC24V10%阀芯操纵力：20N电磁铁功率：30W电磁铁线圈可耐受的最高温升：1504.2.2 系统工作原理 参见附图1所示的系统原理图，导叶随动系统由高速开关阀、流量调节阀、插装阀、开停机脉冲阀、紧急停机阀、事故配压阀、分段关闭阀等组成。自动状态下：当微机调节器输出调节信号时，此信号经功放驱动板的转换放大后作用于先导控制的高速开关阀；与此同时，高速开关阀的输出经先导油路转换

34、后，其液流信号就会立即作用于起主配作用的逻辑插装阀控制腔，通过插装阀放大后的液流最终进入主接力器，使其跟随调节器控制信号的变化，直至调节过程结束。而手动操作与上述自动方式动作有较大程度的相似之处；是通过人工操作高速开关阀先导油路实现的，实际上仅仅是自动方式的降级使用（主要是响应性能略微降低），但其控制接力器位移的精度远高于一般类型的调速器，其位移控制误差可保证在数十微米之内，而一般类型调速器的手动控制误差高达数毫米；这是由于逻辑插装阀单元自身无搭叠量、理论上无位移控制死区。与经典调速器相比，在这里，手自动切换操作则非常简便，仅仅需要拨换一下切换开关、切除电气调节器的控制输出就行，并且是无条件、

35、平滑、无扰动的切换。下面我们将对各局部回路作一大体介绍，理解了各局部回路的工作原理，就可以对整体工作原理有一个确切的把握。 （1）导叶开度增自动操作 如图4.8所示为开度自动增局部动作原理。当调节器的控制信号使高速开关阀Z1通电时，其阀芯右移，这样流量控制阀左作用端的压力将下降，导致阀芯左移，其移动量受高速开关阀Z1的流量控制；由于插装阀控制器K与流量控制阀的输出相联，当流量控制阀左移时，接力器开侧控制插装阀的控制腔压力将下降，使这2个插装阀得以开启，其开启程度最终由高速开关阀Z1决定，它与高速开关阀的流量成线性关系。由上述可知，若高速开关阀Z1通电开启，图示右上、左下2个插装阀也将开启，这样

36、主供压力油通过左下插装阀通向接力器左侧，接力器右侧油液通过右上插装阀通排油，接力器向开度增方向运动。当接力器的位移量与所需的调节控制量一致时，高速开关阀Z1断电，流量控制阀将复位，这样压力油将直接作用于右上、左下2个插装阀控制腔K，使这2个插装阀关闭，通向接力器开/关侧控制腔的油路被截止，接力器停动并静止在与调节控制量相对应的位置上。应当指出，流量调节阀的称谓并不是严格的叫法，从其所起的作用而言，确切的叫法应该是“流量压差线性转换组件”。从流体力学的角度而言，伯努利方程所反映的能量转换关系表明，借助于任一节流装置均可反映流量和节流器前后压差之间的对应关系，人们熟知的文丘利管和孔板流量计就是典型

37、的例子。不过这类固定节流器不可能获得流量压差的线性转换。若对节流器的阀口造型进行特殊设计，且让液流在流动过程中阀芯位移可变，是可以同时得到流量位移、流量压差的线性转换的。图4.8 开度自动增局部原理图 （2）导叶开度减自动操作开度自动减动作过程与上述开度自动增的动作原理完全类似，请结合附图自行分析，这里不再展开介绍。 （3）导叶开度手动增/减动作原理 导叶开度手动增/减是通过操作高速开关阀手动钮或手动操作电磁铁实现的，其动作原理与上述高速开关阀作主用时的开度自动增/减完全雷同，请结合附图自行分析，这里不再展开介绍。 （4）开停机脉冲阀阀回路 在正常调节过程中开停机脉冲阀处于“开机位”(KJL=

38、ON)，不一定就是开接力器的意思，此时先导控制油路处于正常供油状态，可以对接力器正常操作，可参阅附图1。当开停机脉冲阀处于“停机位”(TJL=ON)时，其油路如图4.9所示，该状态用于压紧导叶，一般用于停机等待工况。现将油路分析如下：图4.9 开停机脉冲阀处于停机位时的局部原理图当开停机脉冲阀处于“停机位”(TJL=ON)时，其控制口A通回油，使流量控制阀换向至左位，这样左上/右下2个插装阀控制腔K通过流量调节阀A口而使压力降低，使这2个插装阀开启，从而主供压力油通过左上插装阀通向接力器右腔，接力器左腔通过右下插装阀与回油通，这能保证接力器处于全关位置，且具有一定的压紧力。 （5）紧急停机回路

39、图4.10 紧急停机阀动作时的局部原理图如图4.10所示，当紧急停机阀通电动作时，其控制口A通回油T，使流量控制阀换向至左位，这样左上/右下2个插装阀控制腔K通过流量调节阀A口而使压力降低，使这2个插装阀开启，从而主供压力油通过左侧插装阀通向接力器右腔，接力器左腔通过右侧插装阀与回油通，进而使接力器全关。附图1 导叶随动系统原理图 北京中水科水电科技开发有限公司 405. 运行操作5.1 CVT-80(50)调速器投入运行的条件 调速系统电气调节控制器、机械液压随动系统、油压装置等各部分安装完毕，柜内无异物，外部配线、配管正确，具备充油、充气、通电条件，所需46#透平油、高压气及电源符合有关技

40、术要求、油箱液位指示正常。设备所在的机组段，不得有影响运行的施工作业，现场清理完毕。对所有接线进行正确性检查，其标志是否与图纸相符；然后接通电源、压力油源，观测电源、压力显示、计算机主机、显示器、频率变送与反馈、位移变送与反馈、综合放大驱动等环节的信号及指示是否正常。特别指出，首次通油前必须将脉冲阀置于关侧位置，这一点十分重要，用户对此须高度重视。5.2 调速器操作面板调速器操作面板可参阅调速器操作使用说明书。5.3 检查、操作和维护 （1）检查巡视停机备用状态手动/自动选择开关置于自动位置； 面板上直流24V指示灯亮；开度表指示为零；调速器面板各有关指示正常；油压正常； 滤油器堵塞指示灯熄；

41、 发电机出口电压互感器正常，高低压保险投入且未熔断; 水头指示值与当前真实水头相对应。正常发电运行状态手动/自动选择开关置于自动位置； 面板上直流24V指示灯亮； 开度表指示在与当前主接力器位移相应的位置（百分数）； 面板指示断路器合； 油压正常； 滤油器堵塞未报警； 水头指示值与当前真实水头相对应； 主接力器可能静止不动，也可能增、减一定量的开度，取决于中控室增/减负荷命令、电控柜的有功/开度调节命令以及网频变化范围（当网频的变化量超过人工死区时，接力器就会产生相应位移，以满足一次调频要求）； 一般在开度模式、基本负荷状态下，开度值与接力器基本不变动。 应当指出：担任系统调频任务的机组，由于

42、调节特性的需要，机组有功/导叶开度会随着电网频率的变化而自动调整，这属正常现象，应与溜负荷/接力器抽动相区别！ （2）操作与维护 正常操作（微机自动） 正常情况应采用微机自动操作方式，手动/自动选择开关置于自动位置。开机并网 自动开机时发电机出口电压互感器必须正常，高低压保险投入且未熔断，调速器处于备用状态。水头指示值与当前真实水头相对应。中控室发出开机令后，面板上显示器指示开机，导叶开至对应水头下的空载开度；同时机频跟踪网频； 满足自动准同期并网条件后，由同期装置操作合上断路器，面板显示器指示断路器合。解列停机将负荷减至零； 监控系统操作跳开机组断路器后，面板显示器指示断路器分，机组处于空载

43、运行； 监控系统发出停机令后，面板显示器指示停机，导叶全关至零，机组转速下降； 刹车撤消风压后，面板显示器指示停机等待，调速器转入备用状态。增/减负荷操作 增/减负荷时，一般由LCU操作有功给定；详细内容请参阅监控系统有关资料。特殊情况下，若远方LCU故障，此时增/减负荷应到现地把调速器切至手动，通过手动增减开关来增/减负荷至预期值，然后切回自动。 注：功率增减速度Y+、Y-应通过LCU与调速器一起联调整定，一般在设备首次调试、投运时通过调速器触摸屏设定于某一值，整定原则是有功增/减过程快捷又无超调，同时实际有功值与目标有功之间的偏差又较小；在日常使用中不要轻易变动，如需变动请与监控系统协调验

44、证，以免产生意外。总的说来，Y+/Y-数值越小，负荷调节分辨率越高，负荷调节过程精细，但调节速度较慢；Y+/Y-数值越大，调节速度较快，但负荷调节分辨率越低，负荷调节过程粗糙，大到一定程度，还有可能出现负荷超调。一般建议按公式：Y0.5/Tmin取值，式中，Tmin为LCU增减脉冲的最小脉宽时间。通常我们的缺省设置范围是：Y3.8%10%.此外，开度Y/功率P人工失灵区的取值范围一般为：E(Y/P)=(05)%、并设计成可调，在调速器人机界面中以符号：L1+、L1- 来表示，应根据控制要求与实际效果决定该值大小。该值越小，开度Y/功率P控制精度越高，但有可能出现接力器动作频繁、增加油源消耗；该

45、值越大，开度Y/功率P控制精度越低，但有利于接力器稳定、降低油源消耗。 注意：在主变升压/升流试验(假同期试验)过程中，调速器旁应有专人监视；此时如发现调速器收到LCU的增负荷信号，机组转速高于额定转速，应立即切手动，并减小导叶接力器开度，保持转速在额定转速附近，以免引起控制混乱、接力器大范围波动或机组过速。 手/自动切换 CVT-80(50)-6.3型的手/自切换非常简单，切换前无需准备任何条件；如要从自动切至手动，仅仅需要旋转手自动切换开关指向手动位置，说明已进入手动状态；如要从手动切至自动，同样只需旋转手自动切换开关指向自动位置即可。 手动操作 旋转手自动切换开关指向“手动”位置，表示调

46、速器转入手动状态. 手动方式运行时，调速器旁应有专人监视。.开度增加操作将“开度增/减开关”拨向增侧，即可实现开度增加操作。 应当指出，如果进行手动增加开度操作之前，调速器正好处于“停机备用”(或“等待”)状态，则须将“导叶释放” 按钮按下并保持2秒，然后松手（该项操作目的是使脉冲阀处于开启侧位置，使开机油路恢复正常。）；其它状态下，无需作该项准备工作。 .开度减小操作 开度减小操作与上述开度增加操作完全类似；将“开度增/减开关”拨向减侧、或将手动阀手柄推向减侧，即可实现开度减小操作。紧急停机操作 .如出现事故需紧急停机时，一般情况下，机傍LCU的紧急停机继电器常开独立接点会自行闭合，使调速器

47、紧急停机电磁阀通电动作，导叶按整定时间迅速全关；.特殊情况下，如无LCU保护或无直流24V而需紧急停机时，应手动推动调速柜内紧急停机电磁阀的应急按钮，也可以实现紧急停机。调速器退出与恢复备用操作 .退出备用 旋转手自动切换开关指向手动位置； 将“导叶压紧” 按钮按下并保持2秒，然后松手（该项操作目的是使脉冲阀处于闭侧位置）； 接力器落锁锭（注意：接力器落锁锭前必须确认脉冲阀已处于闭侧位置，这一点用户须高度重视）； 关掉压力油源的主供油阀。 .恢复备用 发电机出口电压互感器正常、高低压保险投入且未熔断、油压正常、压力油源的主供油阀打开、水头表指示在与当前水头相对应的位置时方可恢复备用。 旋转手自

48、动切换开关指向自动位置； 交/直流220V，直流24V正常； 提起接力器锁锭。滤油器更换操作 如图5.1所示的油路图，一般情况下，只要滤芯堵塞发讯器指示灯不亮，就无需进行该项操作。若滤芯堵塞发讯器指示灯点亮，且发讯器红色指示按钮突出，则说明滤芯已堵塞，需作更换处理，更换时建议参考下述步骤进行： 首先关闭截止阀JZ1、JZ2，然后旋下滤筒、卸除滤芯； 换上新滤芯，装回滤筒； 打开截止阀JZ1，截止阀JZ2依然关闭； 逆时针旋转滤筒顶部排气阀螺套，取出隔离垫片；然后顺时针旋转滤筒顶部的排气阀螺套至下限位置，进行排气； 排气完毕后，恢复排气阀原有状态； 打开截止阀JZ2。图5.1 滤油器组件油路示意

49、6. 设备安装 设备安装是设备投运过程中一道十分重要的工序，它关系到设备的安全性、可靠性和性能的正常发挥。 CVT-80(50)-6.3型调速器和其它自动装置一样，都有各自的特殊要求。因此，在安装之前，务必熟悉本装置的全部技术文件，特别是本节内容。在熟悉技术文件的同时，根据现场的实际情况制定安装方案，再进行安装工作。6.1安装准备 安装准备包括技术性准备和物资准备。 （1）安装前的技术装备 熟悉本装置的有关技术文件，尤其是本节内容，要详细了解本装置的外部接线中远端编号的定义； 全面复查设备的中心、水平和高程，再浇筑设备的基础及地脚螺栓； 全面分析和综合机组自动化回路的操作程序与本装置的要求，确

50、定本装置与其联接的方案，并绘制相应的原理图。然后从开机、发电、停机、调相等工况的转换过程出发反复核对动作过程，检查是否符合实际情况； 根据外部接线图绘制相应的电缆配线图。 （2）本装置的外部接线要求 参看随机提供的端子图，CVT-80(50)调速器控制柜外部接线可分为以下几个部分： 电源系统部分 开关量输入部分 开关量输出部分 频率测量输入部分 开度测量输入部分 有功测量输入部分 水头信号输入部分 其相应要求分述如下： CVT-80(50)采用交/直流220V双重供电，接线前请认真核对电压。 开关量输入部分： 开机令独立触点： 开机令触点输入要求常开独立触点，该触点在开机过程中保持时间只要求不

51、小于40秒，CVT-80(50)调速器才能做出正确的反应。 停机令独立接点：停机令触点输入要求常开独立触点，该触点在停机过程中保持时间只要求不小于40秒，CVT-80(50)调速器才能做出正确的反应。 紧急停机接点要求是常开独立触点。 断路器辅助接点要求是常开独立触点。若有条件，建议同时提供发电机出口断路器辅助触点与主变高压侧断路器辅助触点。 来自LCU的远方开度减脉冲、开度增脉冲接点要求是常开独立触点. 来自同期装置的减速脉冲、加速脉冲接点要求是常开独立触点；如不提供该接点，也不影响CVT-80(50)调速器的正常使用。是否接入该触点，由用户根据本厂实际情况自行决定；这对触点可以与LCU D

52、O板的远方开度减脉冲、开度增脉冲接点并联。 锁锭缸的“锁锭投入/锁锭拔出(释放)”行程信号接点要求是常开独立触点，允许由LCU的继电器转换后提供。 开关量输出部分： 在CVT-80(50)中开关量输出包括：调速器故障报警、电源消失、手动状态、拒动、PFR投入、PFR动作等接点信号。 频率测量输入部分： 频率测量指示中的机频采用发电机残压测频方式，也可采用齿盘测速方式。如采用残压测频，频率输入应接AB相或CB相的电压互感器，最好不要接AC相PT。 频率测量指示中的网频采用残压测频方式，将系统(电网)频率信号（一般为主变低压侧PT）接到相应接线端子上。 用于频率测量的系统及机端电压互感器次级线圈须

53、与所有电路进行电流隔离，该次级线圈只能单独用于调速器的调节与控制。 开度测量输入部分: 位置传感器须安装在刚性支架上，其推杆的锁紧螺母一定要锁紧，在运行中任何径向或轴向的偏移将会导致信号的不稳与失真；其供电电源、调理电路的接线与引线须高度可靠、决不能含糊，否则将会导致信号的不稳、失真与干扰；从而直接累及整个调速系统的工作稳定性与可靠性； 导叶、轮叶反馈调整： 调整导叶反馈传感器位置及附加电位器，使达到： （1）导叶全关时（Y=0%） 反馈电压：=（0.30.35）V （2）导叶全开时（Y=100%） 反馈电压：=（9.59.7）V 并可靠地将其位置固定 轮叶反馈传感器的调整与导叶反馈传感器的调整完全相仿。 有功测量输入部分: 在CVT-80(50)中有功测量是由功率变送器实现的，电平标准：420mA。水头信号输入部分: 在CVT-80(50)中水头信号可以自动测入(水位传感器用户自备)，电平标准：420mA。（3）安装材料及工具的准备： 电缆及屏蔽线； 标准紧固件；橡胶密封件； 油路法兰；无缝钢管；万用表；内六扳手、普通扳手、改锥（螺丝刀）等。（4）开箱检查的程序和主要内容 首先检查经运输后的包装箱有无严重的外部损伤，在无严重损伤时，小心打开包装箱； 核对装箱物件的品种和数量是否