调速器系统

调速器系统

一、了解衡量电力系统电能质量的两个指标

1、电力系统对电压与频率的要求

电力系统用户除要求供电安全可靠外，还要求电能的频率及电压保持在额定值附近的某个范围内，频率偏离额定值过大对用户不利，直接影响用户的产品质量。

按规定系统频率应保持在50 Hz，其偏差不得超过±0.5 Hz；对大容量系统，频率的偏差不得超过±0.2 Hz。

在水轮机导叶开度不变的情况下，负荷变动后将移到新的工作点工作，同时，机组转速将偏离额定值50HZ，但仍维持在某一数值上。水轮机负荷调整的这种能力称为自调节能力，而仅仅依靠它来保持转速是不行的，怎样才能使机组转速在负荷变动后仍能维持在原来的额定值上呢?实现水轮机调节的途径就是改变导叶开度，即改变流量。

2、了解水轮机的自调节和水轮机调节的基本概念

电力系统的负荷是不断变化的，存在周期为几秒至几十分钟的负荷波动，如果发电机组的原动机能及时地、准确地调节其输入以保持发电机输出功率适应用户负荷变化，则电网频率和发电机转速就能恢复正常，使电能质量得到保证。水轮机的调节，就是使参加调节的水轮机组得以完成这一任务。

3、水轮机自调节的概念

在水轮机导叶开度不变的情况下，负荷变动后将移到新的工作点工作，同时，机组转速将偏离额定值Nn，但仍维持在某一数值上。水轮机负荷调整的这种能力称为自调节能力。 3.1水轮机调节的基本概念

怎样才能使机组转速在负荷变动后仍能维持在原来的额定值上呢?实现水轮机调节的途径就是改变导叶开度，即改变流量；

由此，随着负荷的改变，相应改变导水机构(或喷嘴、或导叶等)的开度以使水轮发电机组的转速维持在某一预定值，或按某一预定的规律变化。这一过程就是水轮发电机组转速调节，或简称水轮机调节。

水轮机调节的任务是通过调速器来完成的。调速器可分为手动调节和自动调节两种。手动调节是通过运行人员手动方式进行调节，当发现机组转速有偏差时，操作机械传动机构改变导叶开度，使机组转速恢复到规定的数值，这种情况可由方框图(见图3—24)来表示。

图3-24手动调节方框图

实际上负荷是不断变化的，水轮机调节也要不断进行。所以大多数电站都装有自动调节的自动调速器，自动调节方式如图3—25所示。

4、了解水轮机调节的基本任务

由于电力系统的负荷是不断变化的，负荷的不断变化将导致系统频率波动，因此根据负荷的变动不断地调节水轮发电机组的有功输出，并维持机组的转速（频率）在规定范围内，这就是水轮机调节的基本任务。

水轮机调节的基本任务是通过调速器来完成的。

5、了解调节的基本过程以及调节器的概念

5.1调节的基本过程

机组的转速信号(被调节参数)送至测量元件，该元件把频率信号转化为位移或电压信号，送至加法器上(用表示)与给定信号相比较，确定频率是否有偏差以及偏差方向，并根据偏差情况发出调节命令。

图3—25 自动调节方框图

加法器代替了人的眼睛和大脑，放大元件将调节命令放大，并经执行元件推动导水机构。反馈元件把导叶开度变化这一信号传回加法器，以免导叶开(关)过头而来回重新调节。

5.2自动调节器的概念

通常把测量、加法、放大、执行和反馈等元件总称为自动调速器。

5.3解什么是反馈以及控制对象和水轮机调节系统

反馈：把后一级输出信号的一部分送到前一级输人端，这样的信号传递

称为反馈。

控制对象：机组被称为调节对象或被控对象。（导水机构通常被放在机组之内）

水轮机调节系统：被调节对象加上自动调速器称为水轮机调节系统。

5.4了解调速器的分类；

调速器的分类大致有以下几种：

6、了解调节系统过渡过程(调节过程)和平衡状态(或稳定状态)的概念。

⑴.水轮机自动调节系统以被调节参数(频率)的偏差作为调节导叶开度的依据。所以在负荷变动时，总是先产生一定的转速偏差，然后在调速器的作用下逐步消除这一偏差。这个过程被称为调节系统的过渡过程(调节过程)。在过渡过程中调节系统的各种参数如转速、调节信号、导叶开度等都是随时间变化的。 ⑵. 调节系统各参数不随时间而变化的工作状态称为平衡状态(或稳定状态)。

7、熟悉调速器的作用以及对调速器的基本要求；

7.1调速器的作用

(1)自动或手动调整机组的转速。

(2)自动或手动启动、停机和事故停机。

(3)当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷。

7.2对调速器的基本要求

(1).必须保证闭环调速系统的稳定性；

(2).必须保证在各种不同工况下均可靠运行。（机组并人大电网运行、单机孤立带负荷运行、空载工况、与电网解列甩负荷工况等）

(3).具有较小的转速死区。

(4).对上位机发出的各种指令信号具有很好的速动性。 、

(5).此外，在机组与系统解列甩负荷时，还应保证导水机构在关闭过程中，机组的转速升高值、压力管道的水压上升值和尾水管进口的真空值符合调保计算的要求。

8熟悉调速器的工作原理以及由那些基本元件组成，各元件作用； 8.1熟悉调速器的工作原理

调速器通过测频元件测量到水轮发电机组的转速信号，而后将测频元件和信号反馈元件送来的信号加以综合，并将此综合信号加以放大后传送到调速器的执行元件(液压系统)，去调节和控制水轮机的导水机构的运动，从而完成水轮机的转速及输出功率的调控。

8.2调速器组成的基本元件以及各元件作用

无论是机械液压型、电气液压型还是微机液压型，其基本构成原理都是一致的，只是实现手段、功能强弱不同而已。到目前为止，所有调速器的基本构成如图8—3所示。

图8—3调速器的基本构成

(1)测量元件。在调速器中主要是测量机组转速；

(2)综合元件。将测频元件、反馈元件送来的信号加以综合，并将综合

后的信号作为调节信号输送给放大元件。

(3)放大元件。将综合元件送来的调节信号加以放大，以操作执行元件。 (4)执行元件。根据放大后的调节信号，操作导水机构，改变导叶开度。 (5)反馈元件。用于保证调节的适度以及稳定性。

8.3以PSW(S)T比例数字冗余式水轮机调速器为例说明结构

一、PSW(S)T比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器，是三联公司将大中小型调速器中取得的丰富经验移植、优化而开发出来的新一代调速器；适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电机组的自动调节与控制。本系列调速器的额定工作油压为2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa，主配压阀直径为80mm、100mm、150mm、200mm、250 mm。它能使水轮发电机组在各种工况下稳定运行，可实现机组的自动或手动开、停机，并网运行，调节机组负荷，事故紧急停机等。

PSW(S)T水轮机调速器具备自动、电手动和机械手动三种操作方式。