水輪機調(diào)節(jié)及輔助設(shè)備課件VIP

第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務水力發(fā)電生產(chǎn)過程：第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務和途徑一、水輪機調(diào)節(jié)的必要性用電負荷是隨時變化的電能無法大量儲存電能生產(chǎn)必須滿足電能品質(zhì)的要求大電網(wǎng)：f=50±0.2HzV=Ve±(5~10%)Ve

小電網(wǎng)：f=50±0.5HzV=Ve±(5~10%)Ve會導致機組轉(zhuǎn)速——頻率、電壓變化第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務和途徑二、水輪機調(diào)節(jié)的任務

根據(jù)負荷的變化，不斷調(diào)整水輪機的輸入功率，保證機組的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定是水輪機調(diào)節(jié)的基本任務。第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務和途徑三、水輪機調(diào)節(jié)的途徑和方法機組轉(zhuǎn)子運動方程途徑方法通過人工手動方式或水輪機調(diào)速器自動方式實現(xiàn)第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務和途徑四、水輪機調(diào)節(jié)的特點和基本要求特點：操作力大；影響因素多，動作過程複雜；功能多。調(diào)速器不僅能維持機組轉(zhuǎn)速不變，而且還是機組主要控制設(shè)備之一。機組的啟動、停機、並網(wǎng)和加減負荷等操作也是調(diào)速器的主要功能。近代大型電液調(diào)速器，又有許多附加功能，如：有功功率的成組調(diào)節(jié)，按有差特性分配各機組之間的負荷，按水位調(diào)節(jié)，按開度調(diào)節(jié)以及卡普蘭機組的波動控制等。水輪機調(diào)速器同時還是安全監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分之一，當發(fā)生電氣事故引起發(fā)電機突然跳閘以後，調(diào)速器可以及時地將水輪機關(guān)閉，防止事態(tài)擴大。一旦事故消除，調(diào)速器又能迅速起動機組，增加了備用機組快速投入的靈活性。結(jié)構(gòu)類型多。第一章概述第一節(jié)水輪機調(diào)節(jié)的任務和途徑四、水輪機調(diào)節(jié)的特點和基本要求基本要求：及時;

準確;

平穩(wěn)。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理一、人工調(diào)節(jié)分析基本過程：觀察；分析決策；功率放大；執(zhí)行；對執(zhí)行結(jié)果的反復觀察。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理二、直接作用式調(diào)速系統(tǒng)離心擺的力學特性在工作範圍內(nèi)的任意轉(zhuǎn)速下，重塊離心力FL與滑套所受的彈力FT總能使離心擺處於動態(tài)平衡?；椎奈恢肔與離心擺的轉(zhuǎn)速n呈現(xiàn)出一種線性比例關(guān)係。因此，離心擺可以用於測量機組轉(zhuǎn)速，同時將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成位移。調(diào)速系統(tǒng)基本工作過程由離心擺測量轉(zhuǎn)速並轉(zhuǎn)換成A點位移；杠桿AOB將A點位移傳遞到B點；B點帶動閘門控制流量。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理二、直接作用式調(diào)速系統(tǒng)存在問題操作力小；靜態(tài)轉(zhuǎn)速偏差大。結(jié)論不能用第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理三、具有液壓放大機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)此為解決前述系統(tǒng)操作力小的問題而提出。液壓放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工作設(shè)想第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理三、具有液壓放大機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)工作過程分析第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理三、具有液壓放大機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)工作過程分析結(jié)論該系統(tǒng)雖然具有強大的操作力，但是其工作過程是不穩(wěn)定的。仍須改進！第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理四、具有硬回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)此為解決前述系統(tǒng)不穩(wěn)定問題而提出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理四、具有硬回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)工作過程分析動態(tài)特性——穩(wěn)定第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理四、具有硬回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)工作過程分析靜態(tài)特性——有差靜特性指標——永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)bp，其值大小決定於DE之長。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理四、具有硬回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)論雖然穩(wěn)定，但是靜態(tài)轉(zhuǎn)速偏差大的問題仍然存在。還須改進！第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理五、具有軟回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)緩衝器基本原理第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理五、具有軟回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)基本工作原理第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理五、具有軟回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)動、靜特性第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理五、具有軟回饋機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)論該系統(tǒng)可以完成水輪機調(diào)節(jié)的基本任務。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)為完成調(diào)速器的功能而增設(shè)的機構(gòu)第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)（一）轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)（一）轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)組成：轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)由杠桿、電動機、減速器、手輪等組成，通過硬回饋機構(gòu)的傳動杠桿起作用。人為搬動手輪或使電動機轉(zhuǎn)動，都經(jīng)過減速器引起P端上升或下降。而P的升、降將影響桿AOB的穩(wěn)定位置。動作原理：設(shè)機組單機運行，原轉(zhuǎn)速為n0，如使P上升，則O上升，桿AOB將以A為中心反時針轉(zhuǎn)動。配壓閥B升高，接力器開度加大，機組轉(zhuǎn)速上升。滑套A升高，最後，配壓閥回到中間位置時整個機構(gòu)穩(wěn)定下來。與原有狀態(tài)相比，操作的結(jié)果是使機組轉(zhuǎn)速升高了，如達到n1。同時杠桿AOB也穩(wěn)定在新的A端較高的位置。反過來，如果人為使P下降，則會引起機組轉(zhuǎn)速降低，如在n2穩(wěn)定下來。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)（一）轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)原理分析：上述過程表明，在負載不變時，轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)動作，可以人為調(diào)整機組轉(zhuǎn)速。從調(diào)速系統(tǒng)靜特性來研究，這種人為的升、降轉(zhuǎn)速與接力器原有開度無關(guān)，在任何一個開度下都可以產(chǎn)生同樣的效果。同時，轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的動作並不改變回饋機構(gòu)的杠桿比，即不影響調(diào)速系統(tǒng)靜特性的傾斜程度，永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)bp不變。因此，轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的動作，是使調(diào)速系統(tǒng)靜特性發(fā)生平行移動。結(jié)論：轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的動作，是使調(diào)速系統(tǒng)靜特性發(fā)生平行移動。其作用是：當機組單機運行時，可調(diào)整轉(zhuǎn)速；當機組並網(wǎng)運行時，可調(diào)整機組出力。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)（二）開度限制機構(gòu)1、組成開度限制機構(gòu)包括杠桿STU、直角桿IJK，以及與轉(zhuǎn)速調(diào)整相似的控制機構(gòu)。S端與配壓閥B之間是有間隙的連接。這一套機構(gòu)可以人為限制接力器的開度，也可以實現(xiàn)開、停機操作。2、限制開度作用配壓閥B上升時，接力器向右移動，即加大開度。隨著開度的增加，通過傳動桿件造成S下降。S端的下降位移與接力器行程的變化成正比。接力器開大到一定值時，S端走完原有間隙Δ，將使配壓閥限制在中間位置及以下。此時配壓閥不能上升，接力器也就不能繼續(xù)開大，其開度就達到了限制值。限制開度的大小與S和B之間的間隙Δ相對應，這可由人來調(diào)整。搬動手輪或使電動機轉(zhuǎn)動，都會經(jīng)過減速器影響T的高、低，即改變間隙己的大小。T上升即已加大，對應限制開度增加，反之則使限制開度減小。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理六、具有操作控制機構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)（二）開度限制機構(gòu)3、開、停機作用機組靜止時，接力器全關(guān)，離心擺滑套處於最低位置，配壓閥在中間位置封閉著油路。人為操作開度限制機構(gòu)使T上升，則杠桿STU以U為中心順時針轉(zhuǎn)動，S的升高勢必提起配壓閥活塞，造成接力器打開導葉，機組轉(zhuǎn)速將逐漸提高。隨著轉(zhuǎn)速的上升，離心擺滑套也升高，將由桿AOB的轉(zhuǎn)動使配壓閥下降；接力器開大時回饋機構(gòu)的動作也使配壓閥下降；而開限機構(gòu)杠桿的運動仍是使配壓閥下移封閉油孔。這樣，人的不斷操作將使接力器不斷開大，機組轉(zhuǎn)速也逐步上升，最後會在額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定下來。

反過來，若在機組運行過程中人為使T下降，則會強制配壓閥下移，不斷減小接力器開度，直至完全關(guān)閉，從而完成停機操作。第一章概述第二節(jié)自動調(diào)速器的組成原理七、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速器水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)第一章概述第三節(jié)雙調(diào)節(jié)調(diào)速器原理一、轉(zhuǎn)槳式水輪機雙調(diào)節(jié)調(diào)速器第一章概述第三節(jié)雙調(diào)節(jié)調(diào)速器原理二、衝擊式水輪機雙調(diào)節(jié)調(diào)速器第一章概述第四節(jié)調(diào)速器的分類和標準系列一、調(diào)速器的分類

1．按構(gòu)成情況分類由調(diào)速器主要元件的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分為機械液壓和電氣液壓兩大類。前者完全由機械元件構(gòu)成；而後者有一部分元件用了電子回路，由電氣部分和液壓操作部分共同組成。

2．按輸出動作分類（1）單調(diào)節(jié)調(diào)速器。只有一個執(zhí)行機構(gòu)，輸出一個調(diào)節(jié)動作。如用於混流式、軸流定槳式水輪機的調(diào)速器。（2）雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。具有兩個執(zhí)行機構(gòu)，輸出兩個互相配合的調(diào)節(jié)動作。如用於軸流轉(zhuǎn)槳式及水鬥式水輪機的調(diào)速器。第一章概述第四節(jié)調(diào)速器的分類和標準系列一、調(diào)速器的分類

3．按工作容量分類調(diào)速器的工作容量是指接力器在額定油壓下走全行程所能作的功。它也表明了主要元件的尺寸大小。調(diào)速器按工作容量不同分為：（1）特小型調(diào)速器。工作容量345～2940Nm（35～300kgm）。（2）小型調(diào)速器。工作容量2940～9810Nm（300～1000kgm）。（3）中型調(diào)速器。工作容量14715～29430Nm（1500～3000kgm）。（4）大型調(diào)速器。工作容量大於29430Nm（3000kgm）中小型調(diào)速器在型號中用數(shù)字表明其工作容量大小（kgm）。大型調(diào)速器由於工作容量很大，則用數(shù)字標明主配壓閥的上閥盤直徑大?。╩m）

4．按調(diào)節(jié)過程的動作規(guī)律分類當調(diào)速器的構(gòu)成，特別是回饋元件不同時，其動作過程的規(guī)律會不同。按動作規(guī)律的情況可分為：比例規(guī)律（P型）調(diào)速器；比例一積分規(guī)律（PI型）調(diào)速器；比例—積分—微分規(guī)律（PID型）調(diào)速器。第一章概述第四節(jié)調(diào)速器的分類和標準系列二、我國調(diào)速器型號編制方法根據(jù)部標(JB2832-79）規(guī)定：調(diào)速器的型號由三部分代號組成，其間以“—”分開。第一部分表示調(diào)速器的基本特徵和類型，用中文拼音的字首表達。第二部分表示大、中、小型，如前所述用數(shù)字表達。第三部分以數(shù)字表示調(diào)速器的額定工作油壓。當額定工作油壓為2.5MPa(2.5X106Pa)及以下時不標注。調(diào)速器型號排列順序如下：

1—大型無代號；中小型與油壓裝置組合在一起，代號y；特小型通流式結(jié)構(gòu)，代號T；

2—機械液壓無代號；電氣液壓代號D；

3—單調(diào)節(jié)無代號；雙調(diào)節(jié)代號S；

4—調(diào)速器基本代號T；

5—調(diào)速器工作容量(N·m)；或主配壓閥直徑，mm；

6—改型標記，經(jīng)改型的用A、B等標明；

7—調(diào)速器額定工作油壓，大於2.5MPa的才標注，單位MPa。第一章概述第四節(jié)調(diào)速器的分類和標準系列三、我國調(diào)速器的標準系列

型式類別容量序號型譜系列入譜產(chǎn)品代用產(chǎn)品通流式機調(diào)單調(diào)整式特小型1234TT-350TT-750TT-1500TT-3000TT-350YTT-350YTT-750YTT-1500YTT-3000TT-1500TT-3000TT-750壓力油罐式機調(diào)單調(diào)整式小型567YT-3000YT-6000YT-10000YT-3000YT-6000YT-10000中型89YT-18000YT-30000GT-15000CT-40大型1011T-80T-100T-100電調(diào)單調(diào)整式中型1213YDT-18000YDT-30000YDT-10000AYDT-30000AYDT-18000A大型141516DT-80DT-100DT-150DT-100,150機調(diào)雙調(diào)整式大型171819ST-80ST-100ST-150ST-100,150電調(diào)雙調(diào)整式大型20212223DST-80DST-100DST-150DST-200DST-100DST-150第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置一、油壓裝置的作用和分類油壓裝置是供給調(diào)速器操作所需壓力油的設(shè)備，也可為蝴蝶閥、球閥等液壓操作系統(tǒng)提供壓力油。作為能源設(shè)備，油壓裝置必須儲備足夠的能量，確保在任何情況下調(diào)速器的工作容量大於水輪機需要的調(diào)速功。所提供的壓力油不僅數(shù)量、壓力應滿足工作需要，而且油質(zhì)也應符合技術(shù)要求。油壓裝置按佈置方式不同分為組合式和分離式兩大類。前者壓力油罐安裝在回油箱上，結(jié)構(gòu)緊湊但維修較難，適用於中、小型水電站。後者壓力油罐與回油箱彼此獨立，可分別佈置在不同地方，多用於大、中型水電站。

第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置一、油壓裝置的作用和分類我國的油壓裝置已經(jīng)標準化，油壓裝置的型號由三部分代號組成：第一部分為類型代號，用中文拼音的字首表達，YZ為分離式，HYZ為組合式；第二部分以分數(shù)形式表達壓力油罐的容積和個數(shù)，分子的數(shù)字為壓力油罐總?cè)莘e（m3字母為產(chǎn)品改進標記，無字母為基本型。分母的數(shù)字為壓力油罐個數(shù)，無分母則表示只有一個壓力油罐；第三部分用數(shù)字表達額定油壓(MPa)，無數(shù)字則額定油壓為2.5MPa第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置二、YT小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理組成：回油箱、油泵、補氣閥、安全閥、中間油罐、壓力油罐等。常用30號透平油作工作介質(zhì)。第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置二、YT小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理基本工作原理：正常情況下，壓力油罐中存有三分之一的油，並保持額定壓力。油壓下降一定值後油泵將回油箱中的油加壓經(jīng)補氣閥組、中間油罐輸送至壓力油罐。達到壓力上限後，油泵停止工作。若油泵故障不能停止，壓力繼續(xù)上升，安全閥動作油泵輸出的油直接送至回油箱。第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置二、YT小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理補氣閥工作原理：第二章機械液壓調(diào)速器第一節(jié)油壓裝置二、YT小型調(diào)速器油壓裝置的組成與原理自動補氣過程第二章機械液壓調(diào)速器第二節(jié)離心擺一、離心擺的結(jié)構(gòu)及工作原理

第二章機械液壓調(diào)速器第二節(jié)離心擺二、離心擺特性

1.運動方程——由二階簡化為比例方程

ΔL=100K·x2.工作範圍受飛擺限位裝置約束。

3．放大係數(shù)K（mm／％）

放大係數(shù)的倒數(shù)稱為離心擺的單位不均衡度δu。

4．直線性和轉(zhuǎn)速死區(qū)ixF

第二章機械液壓調(diào)速器第三節(jié)第一級液壓放大機構(gòu)一、第一級液壓放大機構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)

第一級液壓放大機構(gòu)由引導閥和輔助接力器組成，並與局部回饋杠桿共同工作。

第二章機械液壓調(diào)速器第三節(jié)第一級液壓放大機構(gòu)二、第一級液壓放大機構(gòu)的特性

可簡化為比例環(huán)節(jié)，運動方程為：

Δs=K1ΔL三、放大係數(shù)K1的調(diào)整通過調(diào)整局部回饋杠桿支點位置來實現(xiàn)

K1=2、3.3、5.3、8.2第二章機械液壓調(diào)速器第四節(jié)第二級液壓放大機構(gòu)一、第二級液壓放大機構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)機械液壓調(diào)速器的第二級液壓放大由主配壓閥和主接力器組成。（以YT型調(diào)速器為例）

第二章機械液壓調(diào)速器第四節(jié)第二級液壓放大機構(gòu)二、第二級液壓放大機構(gòu)的特性1.運動方程第二級液壓放大機構(gòu)中，配壓閥偏離中間位置的行程相對值u與接力器的行程相對值y之間的關(guān)係如圖所示。

由圖可見亦即故將其稱為積分環(huán)節(jié)。第二章機械液壓調(diào)速器第四節(jié)第二級液壓放大機構(gòu)二、第二級液壓放大機構(gòu)的特性2.接力器關(guān)閉規(guī)律從全開到全關(guān)的過程中，接力器的移動要經(jīng)過起動、加速、勻速移動和減緩等幾個階段。（1）接力器不動時間Tq（越小越好）（2）接力器最短關(guān)閉時Tf（重要，通過控制油的流速調(diào)整）（3）延緩關(guān)閉時Th（減速，防止接力器撞擊）第二章機械液壓調(diào)速器第四節(jié)第二級液壓放大機構(gòu)二、第二級液壓放大機構(gòu)的特性3.接力器最短關(guān)閉時間的調(diào)整（1）用開度限制機構(gòu)將接力器開到全開位置（一般比100％的行程略小一點）。（2）手動或電動使緊急停機電磁閥動作，實行緊急停機。（3）用碼錶記錄接力器由全行程75％關(guān)至25％的時間，該時間的兩倍即是接力器最短關(guān)閉時間Tf。（4）若測出的Tf值與設(shè)計值不符，則需改變限位螺母與框架的間隙，上方的間隙決定最短關(guān)閉時間，而下方的間隙則控制最短開啟時間。反復調(diào)、試直到符合設(shè)計值為止。最短開啟時間通常用最短關(guān)閉時間的1～1.5倍。（5）調(diào)試完畢應將限位螺母鎖緊，運行中不允許鬆動。第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)一、硬回饋機構(gòu)（其中局部回饋已歸結(jié)到第一級液壓放大機構(gòu)。）實質(zhì)是一個杠桿系統(tǒng)——比例環(huán)節(jié)。

Δh=αpΔY

該環(huán)節(jié)的比例係數(shù)即決定了調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)bp第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)二、軟回饋機構(gòu)緩衝裝置的結(jié)構(gòu)及動作原理第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)二、軟回饋機構(gòu)緩衝裝置的結(jié)構(gòu)及動作原理第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)二、軟回饋機構(gòu)2.緩衝裝置的運動方程和回復特性令主動活塞位移為z1；從動活塞位移為z2，當則從動活塞回復曲線第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)二、軟回饋機構(gòu)3.緩衝時間常數(shù)Td第二章機械液壓調(diào)速器第五節(jié)反饋機構(gòu)二、軟回饋機構(gòu)4.暫態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)bt

將軟回饋通道轉(zhuǎn)換成硬回饋模式，由此所產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)即是暫態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)bt5.軟回饋通道的運動方程一、機械液壓型調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律二、各種調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)速器的特性第二章機械液壓調(diào)速器第六節(jié)調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分型（PI）第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)一、轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)二、開度限制機構(gòu)1.開度限制作用正常運行時開限針塞的中間閥盤高於閥套的中部油孔，引導閥與輔助接力器之間的油路保持暢通。引導閥輸出的油壓控制信號可到達輔助接力器。接力器開至一定開度時，針塞的中閥盤使通向輔助接力器的油孔封閉，此時無論引導閥窗口開多大，壓力油也無法流向輔助接力器，接力器的開度也就受到限制不能再增大。換句話說開限閥起了限制開度的作用。第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)二、開度限制機構(gòu)2.開停機作用（1）開機。起動前接力器全關(guān)，轉(zhuǎn)動套在最低位，引導閥輸出壓力油，但開限閥切斷了通往使輔助接力器上腔的油路。人為動作電動機或手輪使開限螺母上升，則開限針塞上升，壓力油流入輔助接力器上腔，接力器從全關(guān)逐步開大，機組起動。起動過程中輔助接力器的下降、主接力器的開大都經(jīng)過杠桿使開限針塞降低，即傳回與人為動作方向相反的回饋位移。由於杠桿的比例特性，使接力器的行程開限螺母上升的距離成正比。轉(zhuǎn)速達到額定值時，系統(tǒng)進入自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)二、開度限制機構(gòu)2.開停機作用（2）停機。機組運行當中如果人為使開限螺母下降（即減小限制開度），在開限針塞中閥盤堵住中間油孔（此時開度表上兩針重合）以後繼續(xù)使它下降，則會使輔助接力器經(jīng)開限閥的排油孔排油，造成接力器關(guān)小以至最後完全關(guān)閉。第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)三、手動、自動切換閥1.結(jié)構(gòu)

第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)三、手動、自動切換閥2.工作原理

第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)三、手動、自動切換閥2.工作原理——液壓手動系統(tǒng)

第二章機械液壓調(diào)速器第七節(jié)調(diào)速器的操作控制機構(gòu)四、緊急停機電磁閥

第三章電氣液壓調(diào)速器第一節(jié)概述一、電液調(diào)速器的形成和特點隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展和用電部門對電能品質(zhì)要求的不斷提高，機械液壓型調(diào)速器已遠不能滿足要求。特別是高水頭大容量的水輪發(fā)電機組及大容量抽水蓄能機組的出現(xiàn)，對調(diào)速器提出了更高的要求，PI調(diào)節(jié)規(guī)律的電液調(diào)速器也難於滿足這些要求。因此，國內(nèi)外對PID電液調(diào)速器的研製發(fā)展迅速。

第三章電氣液壓調(diào)速器第一節(jié)概述一、電液調(diào)速器的形成和特點電液調(diào)速器與機械液壓型調(diào)速器相比較，有著明顯的優(yōu)點。以電氣元件代替了機械元件，這可以大大減少機械加工的工作量，並降低成本。靈敏度高，調(diào)節(jié)誤差小。電液調(diào)速器的死區(qū)為0.05％～0.1％；而機調(diào)的死區(qū)為0.15％～0.20％。轉(zhuǎn)速或指令信號按規(guī)定型式變化，接力器不動時間：電調(diào)不大於0.2s，機調(diào)不大於0.3s。便於實現(xiàn)成組調(diào)節(jié)、遙控及電腦控制。特別是在電腦快速深入到國民經(jīng)濟及人民生活各個領(lǐng)域的今天，電腦也已開始引入到水電行業(yè)的各個方面，機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整就是其中的一個重要方面。而電液調(diào)速器為實現(xiàn)電腦控制水電站、進行調(diào)速器的技術(shù)改造等提供了極為方便的條件。第三章電氣液壓調(diào)速器第一節(jié)概述一、電液調(diào)速器的形成和特點電液調(diào)速器與機械液壓型調(diào)速器相比較，有著明顯的優(yōu)點。各種信號的綜合及各種參數(shù)的調(diào)整均很方便，工況的轉(zhuǎn)換(如空載、負載參數(shù)的切換)也易於實現(xiàn)；便於增設(shè)一些輔助性的調(diào)節(jié)回路，以利於改善調(diào)節(jié)品質(zhì)(如微分環(huán)節(jié)、水壓回饋、人工失靈區(qū)回路等)；有利於電站自動化、現(xiàn)代化水準的提高。

安裝、調(diào)整、試驗、維修均較方便，如某回路出現(xiàn)問題，更換一塊插件便可再投入運行。由於機械液壓操作具有調(diào)節(jié)平穩(wěn)、調(diào)速功較大這一特點，所以在電調(diào)中執(zhí)行機構(gòu)仍保留了機械液壓操作系統(tǒng)，現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是進一步提高油壓(目前國內(nèi)已應用到4MPa)。

第三章電氣液壓調(diào)速器第一節(jié)概述二、電液調(diào)速器的組成第三章電氣液壓調(diào)速器第二節(jié)測頻回路一、測頻回路的作用及型式測頻回路是電液調(diào)速器的基本環(huán)節(jié)之一，其作用是將機組運行的實際頻率準確及時地測量出來。一般是把頻率信號變換成與其成正比的直流電壓，用直流電壓的高低變化來反映輸入信號頻率的變化。這種變換常稱為頻率——電壓變換（F/V）。

LC測頻回路齒盤測頻回路殘壓測頻回路

隔河巖電廠齒盤測頻示例第三章電氣液壓調(diào)速器第二節(jié)測頻回路一、典型殘壓測頻回路該電路以積體電路N101、N102為主構(gòu)成。

第三章電氣液壓調(diào)速器第二節(jié)測頻回路一、典型殘壓測頻回路1.測頻電路由發(fā)電機端電壓互感器送來的交流電壓經(jīng)隔離變壓器T101後，送入由R101、C101、R102、C102構(gòu)成的起抗干擾作用的RC濾波電路，再經(jīng)過二極體VD101、VD102雙向限幅送入積體電路N101的輸入端。

N101為專用的頻率—電壓變換電路，當輸入頻率為f的交流信號時，其輸出為一個與頻率成正比的直流電壓U，即

U102=K·f

式中，K為與VDW101，102，C104，R104有關(guān)的常數(shù)。

N102為一通用型雙運算放大器，構(gòu)成兩級有源低通濾波放大器。它一方面將N101的輸出電壓中的脈動成分削弱，同時將直流成分適當放大，從而在本單元輸出端（N102之10腳）獲得所需電壓值。第三章電氣液壓調(diào)速器第二節(jié)測頻回路一、典型殘壓測頻回路2.測頻電路運動方程對於上述電路，測頻回路運動方程為

ΔU104=Kf·Δf式中，Kf即為測頻回路放大係數(shù)。即

(V/Hz)

Kf的調(diào)整通過RW101完成。測試值應滿足設(shè)計值。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)

此部分電路是PID調(diào)節(jié)器的核心，它分為三部分電路：單元輸入、人工死區(qū)、PID調(diào)節(jié)。第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)一、單元輸入電路該電路的作用是將測頻回路的輸出——代表機組實際頻率的電壓（U104）與給定值——來自頻率給定回路或電網(wǎng)測頻回路的電壓輸出，進行代數(shù)相加運算，並將結(jié)果適當放大，得到代表頻率偏差的電壓UΔf——U301。第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)二、人工死區(qū)電路

人工死區(qū)亦稱人工失靈，其意義是人為在機組靜特性曲線上造成一個死區(qū)，在此死區(qū)中，調(diào)差率很大，當系統(tǒng)頻率在一定範圍內(nèi)波動，機組幾乎不參加調(diào)節(jié)，從而起著固定負荷的作用。這既有利於機組穩(wěn)定地擔負基本負荷，也有利於電力系統(tǒng)的運行。對於電力系統(tǒng)中非調(diào)頻機組，特別是容量較小的機組，採用這樣的工作方式，是很有意義的。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)二、人工死區(qū)電路

該電路主要由積體電路N302及N308構(gòu)成。N301輸出的頻差信號電壓UΔf同時送到N302A，N302B的反相輸入端。它們的同相輸入端則與按鍵開關(guān)SNK301相接。

當人工死區(qū)整定為0時，則兩同相端均接地。N302A和VT301，N302B和VT302分別構(gòu)成兩個單極性輸出的反相器。當UΔf<0時，N302A輸出正電壓，VT301工作，VT302截止；-UΔf可送到N303，再經(jīng)N303反相，由X302送出UΔf

至PID回路。當UΔf>0時，N302B輸出負電壓，VT302工作，VT301截止；-UΔf

也可送到N303，再經(jīng)N303反相，由X302送出UΔf

至PID回路。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)二、人工死區(qū)電路

當人工死區(qū)整定值不為0時，有一組按鍵開關(guān)將被按下，N302A同相端將得到一個預置的負電壓-U預置，N302B同相端將得到一個幅值和前者一樣的預置正電壓U預置。在此情況下，當|UΔf|<|U預置|時，VT301、VT302將均處於截止狀態(tài)，這時，N303輸入、輸出均恒為0，PID調(diào)節(jié)器將不產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，從而形成“死區(qū)”。當|UΔf|>|U預置|時，VT301和VT302必有一個投入工作，將超過預置電壓部分的頻差電壓送往PID單元，產(chǎn)生調(diào)節(jié)動作。為避免人工死區(qū)的存在影響並網(wǎng)前的頻率跟蹤，通過與油開關(guān)同步的繼電器K301接點K301-2，K301-3控制該電路只在並網(wǎng)後才起作用。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

該單元電路主要由N303～N306等積體電路組成。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

比例環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)由N303、R331～R333、RWP1、RWP2接點K302-1等組成。這是一個標準的反相比例器，而且增益可調(diào)。由反相比例器工作原理知道

U303=-kpU302第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

比例環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)由N303、R331～R333、RWP1、RWP2接點K302-1等組成。這是一個標準的反相比例器，而且增益可調(diào)。由反相比例器工作原理知道

U303=-kpU302為了運行穩(wěn)定、方便，kp

可有兩組整定值：kp1

、kp2。kp1決定於RWP1、R331及R333，調(diào)整RWP1即可調(diào)整kp1。kp2

決定於RWP2、R331及R333，調(diào)整RWP2即可調(diào)整kp2。kp1

與kp2的切換靠與油開關(guān)同步動作的繼電器接點K302-1自動完成。油開關(guān)閉合前為空載工況，

kp=kp1

，油開關(guān)閉合後為負載工況，

kp=kp2。第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

2.積分環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)由N304、RWI1、RWI2、R334～R336、C303、VDW301等等組成。這是一個由集成運算放大器構(gòu)成的積分電路，所以

式中，ti—積分時間常數(shù)（秒），通常也使用積分增益Ki(=1/ti)。ti=C303·RWI。

ti

的整定值也有兩個，由K302-2切換?？蛰d時為ti1，負載時為ti2。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

3.微分環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)主要由N305、C304、C305、RWD1、RWD2、R338～N340組成。這實際是一個RC微分電路與一個反相比例器串聯(lián)的環(huán)節(jié)。

RC微分電路由C304、C305及RWD組成（兩組）。

反相比例器由R338、R340、N305構(gòu)成。

所以，U305～U302的關(guān)係如下：式中td——微分時間常數(shù)（秒），也稱為微分增益。

第三章電氣液壓調(diào)速器第三節(jié)人工死區(qū)及PID調(diào)節(jié)三、PID調(diào)節(jié)電路

頻差信號U302經(jīng)P、I、D三單元處理後，最後由以N306為主構(gòu)成的加法電路綜合起來。在該加法器中，穩(wěn)壓器VDW302也是為防止接力器滯後而設(shè)置的。

P、I、D單元回路的特點是，P、I、D三環(huán)節(jié)各自獨立設(shè)置並呈並聯(lián)形式，三環(huán)節(jié)輸出由加法電路綜合。這樣雖然使用線性組件稍多，但卻具有概念明確、各環(huán)節(jié)參數(shù)調(diào)整可獨立進行，不互相干擾的優(yōu)點。

第三章電氣液壓調(diào)速器第四節(jié)永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)電路永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)電路亦稱調(diào)差回路，其作用是使調(diào)速器具有有差靜特性，以便於機組並列運行時，能適當?shù)姆峙湄摵伞?/p>

第三章電氣液壓調(diào)速器第四節(jié)永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)電路永態(tài)轉(zhuǎn)差係數(shù)電路構(gòu)成及原理

主要由N307，R348，R351，RWbp等組成。在不考慮D5單元的輸出U307時，該電路完全是一個標準反相比例電路。其輸入輸出關(guān)係為：

U308=-KbpU306U308再經(jīng)RWbp衰減（分壓）後成為U205與頻給輸出綜合。當分壓比為0，即RWbp觸頭位於下極限時，U205=0，則bp=0。當分壓比為1，即RWbp觸頭位於上極限時，U205=U308，則bp=10%。第三章電氣液壓調(diào)速器第五節(jié)綜合放大及振動信號電路綜合放大回路主要就是完成功率放大的作用。

一、綜合放大部分

此部分電路主要由N401、VT401、VT402、VT403、VT404等組成。N401實際構(gòu)成一個加法器，將來自電氣接力器的信號電壓U306、表示實際接力器開度的回饋電壓U403及振動信號電壓U402綜合起來。輸入端的二極體VD401～404起雙向限幅作用。

第三章電氣液壓調(diào)速器第五節(jié)綜合放大及振動信號電路綜合放大回路主要就是完成功率放大的作用。

一、綜合放大部分

VT401～VT404組成一個推挽功放電路。這是一個準互補對稱電路。它將N401綜合後的電壓進行放大送至電液伺服閥的線圈DY。VD405、VD406作克服交越失真用。mA為一個平衡電流錶，用於監(jiān)視DY中電流大小和方向。第三章電氣液壓調(diào)速器第五節(jié)綜合放大及振動信號電路二、導葉回饋電路

該電路由N402A、RWY、RW402及R418~421等組成。這實際上是一個同相比例器。RWY的滑動觸頭隨導葉接力器一起運動，所以，輸入電壓U405的高低即反映了接力器的實際開度。輸出電壓U403僅僅是U405

的比例。N402A起阻抗匹配作用。

第三章電氣液壓調(diào)速器第五節(jié)綜合放大及振動信號電路三、振動信號回路該電路由N402B、C401~C404、R411~R415、VDW401、VDW402、RW401等組成。這是一個幅值可調(diào)的移相式正弦波信號發(fā)生器。它在N402B的回饋支路上設(shè)置了三級RC網(wǎng)路（串聯(lián)式），從而對某頻率使輸出電壓超前輸入360o，形成正回饋，造成自激振動，從而形成一個正弦波。DW401—402起限幅作用。

第三章電氣液壓調(diào)速器第六節(jié)功率、頻率給定回路

功率、頻率給定回路的作用和機調(diào)中轉(zhuǎn)速調(diào)整機構(gòu)的作用是一樣的。不過，在電調(diào)中是作為兩個電路來分別設(shè)置的。一個稱為功率給定回路，主要承擔在機組並網(wǎng)運行時增減負荷的作用。另一個稱為頻率給定回路，主要承擔機組單機運行時改變機組轉(zhuǎn)速的作用。這裏介紹以8031單片機為主體構(gòu)成的數(shù)字式功率、頻率給定電路，

第三章電氣液壓調(diào)速器第七節(jié)網(wǎng)頻測量與頻率跟蹤一、網(wǎng)頻測量第三章電氣液壓調(diào)速器第七節(jié)網(wǎng)頻測量與頻率跟蹤二、頻率跟蹤電路第三章電氣液壓調(diào)速器第八節(jié)開停機電壓回路

第三章電氣液壓調(diào)速器第十一節(jié)電液隨動系統(tǒng)一、電液伺服閥DYS-l型雙錐式電液伺服閥

第三章電氣液壓調(diào)速器第十一節(jié)電液隨動系統(tǒng)一、電液伺服閥DYH-S型環(huán)噴式電液伺服閥

第三章電氣液壓調(diào)速器第十一節(jié)電液隨動系統(tǒng)一、電液伺服閥動圈壓差式電液轉(zhuǎn)換器第三章電氣液壓調(diào)速器第十一節(jié)電液隨動系統(tǒng)二、塊式直連型機械液壓系統(tǒng)

第四章微機調(diào)速器

微機調(diào)速器和模擬式電液調(diào)速器相比，具有如下明顯的優(yōu)點：便於採用先進的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，從而保證水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性。如：不僅可實現(xiàn)PID，還可以實現(xiàn)前饋控制、預測控制和自適應控制等。軟體靈活性大，提高性能和增加功能主要通過軟體來實現(xiàn)。如機組的開、停機規(guī)律的實現(xiàn)；並網(wǎng)時除測頻外還有測相位功能等。硬體集成度高，體積小、維護方便、可靠性高。便於直接與廠級或系統(tǒng)級上位機相連接，實現(xiàn)全廠的綜合控制，提高水電廠自動化水準。

第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理一、微機調(diào)速器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理一、微機調(diào)速器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

位置型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法增量型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法實用的水輪機微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

位置型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法連續(xù)PID演算法數(shù)字PID演算法因為調(diào)節(jié)器輸出的是對象調(diào)節(jié)機構(gòu)的位置值，當電腦發(fā)生電源消失故障時，將會產(chǎn)生不必要的錯誤動作，導致調(diào)節(jié)系統(tǒng)嚴重事故，為此，必須考慮電源消失保護措施。第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

位置型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器框圖第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

增量型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法由於一般電腦控制系統(tǒng)採用穩(wěn)定的等採樣週期T，故在確定了KP、KI、KD後，根據(jù)前後三次測量值即可求出數(shù)字PID調(diào)節(jié)器輸出的增量。第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

增量型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器框圖

第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

實用的水輪機微機調(diào)節(jié)器控制演算法為了提高PID調(diào)節(jié)器的抗干擾能力，應當用實際微分環(huán)節(jié)取代理想微分環(huán)節(jié)。微分環(huán)節(jié)的微分方程：微分環(huán)節(jié)的差分方程：實用的位置型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法實用的增量型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法第四章微機調(diào)速器第一節(jié)微機調(diào)速器的基本原理二、微機調(diào)節(jié)器PID控制演算法

考慮bp的因素後實用的水輪機微機調(diào)節(jié)器控制演算法實用的位置型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法實用的增量型數(shù)字PID微機調(diào)節(jié)器控制演算法第四章微機調(diào)速器第二節(jié)微機調(diào)速器的硬體和軟體一、微機調(diào)節(jié)器測頻原理

第四章微機調(diào)速器第二節(jié)微機調(diào)速器的硬體和軟體二、微機調(diào)節(jié)器相差測量原理

當DJ與DW同步時，U，D兩端均輸出高電平；當DJ超前DW時，從U端輸出與相位差成正比的負脈衝。當DJ滯後DW時，從D端輸出與相位差成正比的負脈衝。將U，D輸出接至反向器，有相位差時，就得到正脈衝；將反相後的信號，一路直接輸入計數(shù)器，一路與時鐘fφ相與後輸入計數(shù)器，用與測頻同樣的方法測得相位差。CPU根據(jù)讀取的計數(shù)值N，由下式算出相位差值。

第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇一、中小型調(diào)速器選擇的原則（1）根據(jù)水輪機的出力和水頭等有關(guān)參數(shù)，確定所需調(diào)速功來選擇相應容量的調(diào)速器。（2）當電站和機組容量較大，在小電網(wǎng)中擔任調(diào)頻任務；或有單機帶孤立負載的運行方式；對電能品質(zhì)要求較高；或系統(tǒng)中有較大的衝擊負載時；應選用調(diào)節(jié)品質(zhì)好，自動化程度高的電氣液壓調(diào)速器。（3）當機組引水管道較長，水流慣性時間常數(shù)Tw較大（如Tw＞2.5s），以選用電氣液壓調(diào)速器為宜。（4）當機組容量較小，在系統(tǒng)中地位不重要，經(jīng)常承擔基荷時，可選用機械液壓調(diào)速器或電液調(diào)速器。（5）由於調(diào)速器bt、Td及Tn值在很大程度上決定了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，因而選擇調(diào)速器時，應按被控制系統(tǒng)的特性估算bt、Td及Tn值，並使所選調(diào)速器的bt、Td及Tn上限值大於計算值。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇一、中小型調(diào)速器選擇的原則（6）選擇調(diào)速器時應考慮到調(diào)速器某些環(huán)節(jié)對電站其他設(shè)備的要求和影響，如不同的測速方式影響到是否要永磁機，接力器位移的傳遞方式影響到調(diào)速設(shè)備的佈置等。（7）中小型調(diào)速器接力器最短關(guān)閉時間Tf一般為2~2.5s，注意調(diào)保計算的Tf結(jié)果不能小於上述值。（8）注意調(diào)速器各部分的電源要求：測頻信號源；調(diào)速器操作、工作電源（DC24V、48V、110V、220V，AC110V、220V）；油泵電機電源（國內(nèi)AC380V，50Hz，國外不同）。（9）注意關(guān)機方向的要求，便於廠內(nèi)裝配和電站安裝；（10）中小型調(diào)速器調(diào)速軸轉(zhuǎn)角均為45°，注意水機與調(diào)速器的配合；（11）當電站需從YT（YDT）型調(diào)速器油壓裝置向其他設(shè)備供油時，應注意用油量的增加，必要時可向廠家要求增加壓力油罐容積；（如供給剎車、衝擊式水輪機噴針接力器）（12）注意電站對自動化水準的要求。（頻率跟蹤、相角控制、電腦監(jiān)控功能）第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇二、機組及引水系統(tǒng)有關(guān)時間常數(shù)機組慣性時間常數(shù)Ta

機組慣性時間常數(shù)Ta反映機組轉(zhuǎn)動部分慣性的大小，定義為：機組在額定轉(zhuǎn)速時的動量矩與額定轉(zhuǎn)矩之比。

（s）式中Jωr——機組額定轉(zhuǎn)速時的動量矩kg?m2/sMr——機組額定轉(zhuǎn)矩N?mGD2——機組飛輪力矩KN?m2nr——機組額定轉(zhuǎn)速r/minNr——機組額定出力kW第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇二、機組及引水系統(tǒng)有關(guān)時間常數(shù)水流慣性時間常數(shù)Tw

水流慣性時間常數(shù)反映了引水系統(tǒng)中水流慣性的大小，定義為：在額定工況下，表徵過水管道中水流慣性的特徵時間。

(s)式中，Li——管段長度（m）

Vi——管段流速（m/s）

g——重力加速度（m/s2）

Hr——設(shè)計水頭（m）第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇三、調(diào)速功的計算1.導水機構(gòu)調(diào)速功的計算（1）中小型水輪機調(diào)速功計算蘇聯(lián)公式封閉式蝸殼K—13.9，明槽式K—22.6德國公式日本公式

K=14.7第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇三、調(diào)速功的計算1.導水機構(gòu)調(diào)速功的計算（2）大型水輪機導葉接力器調(diào)速功計算第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇三、調(diào)速功的計算槳葉接力器調(diào)速功的計算葉片數(shù)Z=4時，K=8；Z=5時，K=8.5；Z=6時，K=9。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇三、調(diào)速功的計算衝擊式水輪機的調(diào)速功（1）噴針接力器的調(diào)速功（2）折向器接力器調(diào)速功第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第一節(jié)調(diào)速器選擇四、調(diào)速參數(shù)整定值估算斯坦因推薦整定公式對PI型調(diào)速器：Td=6Tw，bt=2.6(Tw/Ta)；對PID型調(diào)速器：Td=3Tw，bt=1.5(Tw/Ta)，Tn=0.5Tw；而克裏夫琴科推薦整定公式對PI型調(diào)速器：Td=(4~5)Tw，bt==(3~4)(Tw/Ta)；對PID型調(diào)速器：Td=(1~1.5)Tw，bt=(2~2.5)(Tw/Ta)，Tn=Tw；而第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第二節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的任務和標準一、機組甩負荷過程和調(diào)節(jié)保證計算的任務機組甩負荷過程調(diào)保計算的任務調(diào)節(jié)保證計算的任務是：根據(jù)水電站過水系統(tǒng)和水輪發(fā)電機組的特性，合理選擇導葉的關(guān)閉時間和關(guān)閉規(guī)律，進行水壓力變化和機組轉(zhuǎn)速變化計算，使壓力變化值與轉(zhuǎn)速上升值都在允許範圍內(nèi)，並以此結(jié)果指導電站的最終設(shè)計和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第二節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的任務和標準二、調(diào)節(jié)保證計算的標準計算工況一般只針對機組甩全負荷時的情況進行計算；須對設(shè)計水頭下甩額定出力和最大水頭下甩額定出力兩種情況進行計算，取計算出的最大值作為設(shè)備運行的保證值。在前一種工況下，導葉從全開至全關(guān)，關(guān)閉時間長，因此往往產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)速升高；在後一種工況下，由於相應導葉開度較小，導葉關(guān)閉時間短，故轉(zhuǎn)速升高小，而絕對水壓值往往要大些。設(shè)計水頭下，發(fā)電機甩全負載時，導葉開度最大，導葉的關(guān)閉時間則按最短關(guān)閉時間Tf整定。最大水頭甩全負載時，導葉開度較設(shè)計水頭時的開度小，此時的導葉最短關(guān)閉時間TfH可以近似按開度比例換算，即

第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第二節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的任務和標準二、調(diào)節(jié)保證計算的標準計算工況

Tf一般為3～10s；水鬥式水輪機折向器的關(guān)閉時間為2～3s，噴針全行程關(guān)閉時間為20～25s，開啟時間為10～15s；轉(zhuǎn)槳式水輪機輪葉關(guān)閉時間一般為導葉關(guān)閉時間的6倍。在特殊情況下，需進行機組突增負載調(diào)保計算時，若壓力管道採用鋼管，應計算最大壓力下降值，以防止管內(nèi)壓力下降時鋼管被大氣壓力壓癟。此時，應用最小水頭工況核算引水系統(tǒng)的負壓。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第二節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的任務和標準二、調(diào)節(jié)保證計算的標準計算標準水錘壓力上升率ζmax機組甩去全負載時蝸殼末端允許的最大壓力上升率ζmax按下表考慮：第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第二節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的任務和標準二、調(diào)節(jié)保證計算的標準計算標準機組轉(zhuǎn)速上升率β

一般情況下，機組甩去全負載的β值不宜大於50％，對併入電網(wǎng)運行且占系統(tǒng)容量20％以下的電站，β值可允許為50％～60％，而β值大於60％者應有充分的論證。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算一、壓力管道中的水錘水錘壓力波的傳播與反射在水力學中，把由於流速急劇變化而引起的水管中壓力大幅度波動現(xiàn)象，稱為水錘現(xiàn)象，或簡稱水錘。在水錘現(xiàn)象中，以壓力升高為特徵的水錘叫做正水錘；反之，以壓力降低為特徵的水錘叫做負水錘。引起水錘的根本原因，就在於水流慣性和壓縮性的相互作用第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算一、壓力管道中的水錘水錘壓力波的傳播與反射T=0~L/a增壓波動以速度a沿壓力管向上遊傳播；T=L/a~2L/a減壓波動以速度a沿壓力管向下遊傳播；T=2L/a~3L/a減壓波動以速度a沿壓力管向上遊傳播；T=3L/a~4L/a增壓波動以速度a沿壓力管向下遊傳播；第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算一、壓力管道中的水錘水錘壓力波的傳播與反射水錘波的傳播速度a與管壁材料、管壁厚度、管道直徑及水的彈性模量有關(guān)，其中與管壁材料特性的關(guān)係最為密切。（1）鋼管或鑄鐵管道水錘波速的計算公式為（2）鋼筋混凝土管道水錘波速的計算公式為如管道各段的材質(zhì)或其他參數(shù)不同，a可取平均值，平均值計算公式為第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算一、壓力管道中的水錘直接水錘與間接水錘水錘波在管道內(nèi)往返一次所經(jīng)歷的時間稱為管道反射時間或相，用Tr表示，即

閥門瞬間關(guān)閉在實際的工作中是不存在的，因為閥門關(guān)閉總有一個過程。例如機組在甩全負載時導葉關(guān)閉時間一般為3～8s，如閥門總關(guān)閉時間Ts很短，或者管道長度L很大。使得Ts≤Tr，則從上游反射的減壓波還未到達閥門或剛好抵達閥，閥門處的正水錘波還沒有受到負水錘的削弱，這樣的水錘稱為直接水錘。如果閥門總關(guān)閉時間Ts

＞

Tr，則由上游反射回來的減壓波已到達閥門，部分地抵消了閥門端的水錘壓力，使水錘壓力變化小於直接水錘的壓力變化，這種水錘稱為間接水錘。直接水錘的壓力增值可用水力學中的儒柯夫斯基公式計算，即

第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算二、間接水錘的近似計算

對閥門（噴針）直線關(guān)閉情況，水錘變化過程線，如圖所示。其中（a）所示水錘變化過程，最大水錘壓力出現(xiàn)在第一相末，這種水錘稱為第一相水錘；而（b）所示的水錘變化過程，水錘壓力逐漸增高，最大水錘壓力出現(xiàn)在末相，故稱為末相水錘。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算二、間接水錘的近似計算

1、水錘類型的判斷間接水錘的類型取決於管道特性和閥門關(guān)閉情況第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算二、間接水錘的近似計算2、間接水錘的近似計算首相水錘簡化式b.末相水錘簡化式第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算二、間接水錘的近似計算

3、間接水錘的近似計算對於反擊式水輪機，對計算結(jié)果進行修正對混流式水輪機

A=1.2對軸流式水輪機

A=1.4第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算二、間接水錘的近似計算

4、間接水錘的曲線計算第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第三節(jié)水錘壓力計算三、過水壓力系統(tǒng)中水錘壓力的分配

上述水錘計算公式是按末端閥導出的。在敘述時只計入蝸殼的影響，即把導水機為作為水錘的分界面考慮。目前關(guān)於蝸殼和尾水管對水錘數(shù)值的影響，尚無定論。但對河床式電站或壓力管道較短的電站，蝸殼及尾水管的影響是不容忽視的。壓力管道末端的最大壓力上升蝸殼末端的最大壓力上升尾水管內(nèi)的最大壓力下降：在突然關(guān)閉導葉時，尾水管內(nèi)產(chǎn)生壓力下降，此水錘波也會在尾水管出口處產(chǎn)生負反射，並有可能在尾水管進口截面形成“回沖”。

曲線1與縱、橫坐標所包圍的面積，就是此時段中水動力矩所產(chǎn)生的總能量Es。Es的數(shù)值可由對曲線1的積分得到（KJ）用曲線2近似代替曲線1第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第四節(jié)轉(zhuǎn)速變化計算一、轉(zhuǎn)速變化計算原理目前估算甩負載過渡過程中機組最大轉(zhuǎn)速上升的公式很多，均是以機組運動方程式為基礎(chǔ)推導出來的。所不同的是採用的假定條件和修正係數(shù)?，F(xiàn)介紹其中的一種：假定甩全負載後，從導葉開始動作至最大轉(zhuǎn)速之間，水輪機出力隨時間呈直線關(guān)係減至零所求出的基本公式。第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第四節(jié)轉(zhuǎn)速變化計算一、轉(zhuǎn)速變化計算原理在Es的作用下，發(fā)電機角速度由額定角速度ωr升至最大角速度ωmax。發(fā)電機由於轉(zhuǎn)速升高增加的動能為ΔE不考慮水輪機出力提供的能量Es在轉(zhuǎn)化為動能時的損失，即Es=ΔE，則經(jīng)處理後第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第四節(jié)轉(zhuǎn)速變化計算二、轉(zhuǎn)速變化實用計算經(jīng)驗公式在Es的作用下，發(fā)電機角速度由額定角速度ωr升至最大角速度ωmax。發(fā)電機由於轉(zhuǎn)速升高增加的動能為ΔE公式一公式二公式三第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第五節(jié)調(diào)節(jié)保證計算的步驟和方法見教材

第五章調(diào)速器選擇和調(diào)節(jié)保證計算第六節(jié)改善甩負荷過渡過程的措施一、設(shè)置水阻器（假負載）二、增加機組轉(zhuǎn)動慣量三、設(shè)置調(diào)壓井或調(diào)壓閥四、改變導葉關(guān)閉規(guī)律第六章水輪機進水閥第一節(jié)進水閥的作用與設(shè)置一、進水閥的作用1．為機組檢修提供安全工作條件2．停機時減少機組漏水量，開機時縮短起動所需要的時間3．防止機組飛逸事故擴大第六章水輪機進水閥第一節(jié)進水閥的作用與設(shè)置二、設(shè)置進水閥的條件（1）聯(lián)合供水方式的電站，應在每臺水輪機前設(shè)置進水閥。（2）單元供水方式的電站（一臺機組一根壓力管道),當水頭大於120m時可考慮在每臺水輪機前設(shè)置進水閥。因為水頭高時壓力管道往往較長，而且水輪機漏水較嚴重。（3）當水頭低於I20m時，一般不設(shè)進水閥，但應在進水口設(shè)置快速閘門。必要時，應經(jīng)過論證才設(shè)水輪機進水閥。如某些多泥沙河流上的中、低水頭電站，由於進水口閘門容易磨損和淤沙，不能保證快速切斷水流，因而也設(shè)置了進水閥。第六章水輪機進水閥第一節(jié)進水閥的作用與設(shè)置三、對進水閥的技術(shù)要求（1）進水閥應結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，工作可靠而操作方便。（2）應有嚴密的止水裝置，關(guān)閉時漏水量少。（3）進水閥及其操作機構(gòu)應有足夠的強度、剛度，應能承受各種工況下的水壓力。機組發(fā)生事故時能在動水中快速關(guān)閉，其關(guān)閉時間應滿足機組允許的飛逸時間及水錘壓力要求，一般不大於2min（4）進水閥全開時對水流的阻力應儘量小。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和結(jié)構(gòu)

水電站常用的進水閥有蝴蝶閥、閘閥和球閥三種。其中，閘閥用於小機組上DN可達350~400。一、蝴蝶閥1．蝴蝶閥的結(jié)構(gòu)組成

蝴蝶閥由閥體、活門、止水結(jié)構(gòu)、旁通閥、空氣閥等部分構(gòu)成。圓筒形的閥體內(nèi)安裝可繞軸轉(zhuǎn)動的餅形活門，全關(guān)時活門四周與閥體接觸，切斷水流通路；全開時活門與水流方向平行，水從活門兩側(cè)繞過，如圖所示。第二節(jié)進水閥的型式和作用一、蝴蝶閥

2.蝴蝶閥的型式

按裝置方式不同，蝴蝶閥分為臥軸和立軸兩種型式。兩種型式蝴蝶閥運行情況均良好，主要由生產(chǎn)廠的設(shè)計、製造情況決定。立軸蝴蝶閥，操作機構(gòu)位於閥體頂部，結(jié)構(gòu)上比較緊湊而且占地面積小。操作機構(gòu)的運行維護和檢修都較方便，還便於防潮。但是，活門軸豎直佈置，底部必須設(shè)推力軸承，其結(jié)構(gòu)複雜還容易被泥沙淤塞，維護和檢修也較困難。臥軸蝴蝶閥不需要推力軸承，結(jié)構(gòu)相應簡單。其操作機構(gòu)佈置於閥體一側(cè)或兩側(cè)，占地面積大，也不利於檢修。第六章水輪機進水閥第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

一、蝴蝶閥3.蝶閥主要部件閥體與活門軸承密封裝置鎖定裝置第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

一、蝴蝶閥3.蝶閥主要部件密封裝置鎖定裝置第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

二、閘

閥1.閘閥的結(jié)構(gòu)組成由閥體、閥蓋、閘板、操作機構(gòu)及附屬裝置構(gòu)成。閘閥關(guān)閉時，閘板的四周與閥體接觸，封閉水流通路。開啟時，閘板沿閥體中的閘槽上升，直至完全讓出水流通道。全開時閘閥的水力損失較小。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

二、閘

閥2．閘閥的型式閘閥，按閥桿螺紋和螺母是否與水接觸，分為明桿式和暗桿式。明桿式閘閥，如圖所示。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

二、閘

閥3．閘閥的主要部件

(1）閥體與閥蓋。閥體是閘閥的承重部件，呈圓筒形，水流從其中通過。閥體上部開有供閘板啟、閉的孔口，內(nèi)部留有相應的閘槽。全關(guān)時閘板四周與閘槽接觸以實現(xiàn)密封。閥蓋安裝在閥體上部，形成空腔以容納升起的閘板。閥體與閥蓋都用鑄造結(jié)構(gòu)，閥蓋頂部閥桿經(jīng)過的孔內(nèi)常設(shè)石棉盤根密封。（2）閘板。閘板按結(jié)構(gòu)不同分為楔式，和平行式兩類。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

三、球

閥

球閥的閥體由兩個可拆卸的半球構(gòu)成，圓筒形的活門可在閥體內(nèi)作90°旋轉(zhuǎn)。全開時，活門的過水斷面與鋼管直通，相當於一般管道，幾乎不增加水流阻力。全關(guān)時，活門旋轉(zhuǎn)90°後，由活門外壁截斷水流，靠專門的球面密封結(jié)構(gòu)止水，密封性能良好。球閥通常為臥輪裝置型式。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

三、球

閥球閥的密封球閥的密封裝置有單側(cè)和雙側(cè)兩種結(jié)構(gòu)。單側(cè)密封只在下遊側(cè)設(shè)置密封裝置，結(jié)構(gòu)相對簡單，但不便於球閥自身的檢修。雙側(cè)密封在上游側(cè)設(shè)檢修密封，下游側(cè)設(shè)工作密封，必要時可比較方便地檢修工作密封。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

三、球

閥

三類進水閥中，球閥關(guān)閉最嚴密，水力損失也最小，而且操作力小，但結(jié)構(gòu)最複雜，體積大、造價高，通常用於高水頭的大中型機組。閘閥全開時水力損失小，全關(guān)後密封性能也好，而且不會因水流衝擊自行開啟，因而不需要鎖錠裝置。但是，閘閥為升降啟閉，所需的操作力大，高度大、自重大，啟閉的時間較長，通常用於較高水頭的小型機組，通流直徑一般不大於lm。蝴蝶閥外形尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、操作方便，但是全開時水力損失大，全關(guān)時密封性能較差，因此用於較低水頭（200～250m以下）。通流直徑的範圍較寬，大、中、小型機組均可應用。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

四、進水閥的附屬部件1．旁通管與旁通閥為消除進水閥開啟時活門兩側(cè)的水壓力差，使進水閥在靜水中開啟減少所需的操作力。進水閥裝有連接上、下游側(cè)的旁通管和旁通閥（個別直徑很小的除外）。2．空氣閥為防止蝴蝶閥、球閥緊急關(guān)閉時閥後壓力管道形成真空而遭到破壞，需要向閥後補入空氣。同時，進水閥開啟前閥後充水時又需要排出空氣。為此在進水閥後的壓力管道上設(shè)置空氣閥。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

四、進水閥的附屬部件3．伸縮節(jié)

進水閥的上游（或下游）側(cè)，壓力鋼管上設(shè)有伸縮節(jié)，既可補償鋼管的溫度變形，又方便進水閥的安裝與檢修。

伸縮節(jié)的一般結(jié)構(gòu)如圖所示。伸縮節(jié)與進水閥用螺栓連接，伸縮縫中裝有3～4層石棉盤根或橡膠盤根，用壓環(huán)擠緊以防漏水。第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

五、進水閥的型號第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

五、進水閥的型號第六章水輪機進水閥第二節(jié)進水閥的型式和作用

五、進水閥的型號第六章水輪機進水閥第三節(jié)進水閥的操作方式和操作系統(tǒng)進水閥的操作方式手動電動液動第七章水電站油系統(tǒng)第一節(jié)水電站用油及油的性質(zhì)一、電站用油的種類和作用水電站的用油主要分潤滑油和絕緣油兩大類。（一）潤滑油常用的潤滑油有以下幾種：（1）透平油（即汽輪機油）（2）機械油（簡稱機油）（3）壓縮機油（4）潤滑脂（俗稱黃油）（二）絕緣油（1）變壓器油（2）開關(guān)油第七章水電站油系統(tǒng)第一節(jié)水電站用油及油的性質(zhì)二、油的基本性質(zhì)（一）物理性質(zhì)（二）化學性質(zhì)（三）電氣性質(zhì)第七章水電站油系統(tǒng)第一節(jié)水電站用油及油的性質(zhì)三、油的劣化根本原因是油被氧化第七章水電站油系統(tǒng)第一節(jié)水電站用油及油的性質(zhì)四、油的淨化澄清壓力過濾真空過濾第七章水電站油系統(tǒng)第二節(jié)透平油系統(tǒng)一、油系統(tǒng)的作用和組成1.油系統(tǒng)的作用（1）接受新油，並以自流或以油泵壓送的方法將新油送入貯油桶。（2）貯備淨油，以供發(fā)生事故需要更換汙油或正常運行補充損耗之用。（3）在設(shè)備大修後或新安裝機組運行前，給設(shè)備充淨油。（4）向運行設(shè)備添油，補充用油設(shè)備在運行中的損耗。（5）檢修時，通過油泵或自流方式，從設(shè)備中排出汙油並送到油庫的汙油桶（或運行油桶）中。（6）將貯存在汙油桶（運行油桶）中的汙油通過壓力過濾或真空過濾進行淨化處理。（7）油的監(jiān)督與維護。第七章水電站