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2011年水电站调速器系统最权威讲义


调速器系统讲义

专题要求
–水轮机调速器系统的任务与分类 –水轮机调速器系统的功能 –水轮机调速器系统的结构组成 –掌握调速器的运行方式的结构原 理 –熟悉调速器油压装置故障处理 –掌握调速系统运行过程中的注意 事项

1、水轮机调速器系统的任务与分类
? 调速器系统的任务
A、维持机组在额定转速范围,确

保机 组的输出功率; B、完成机组开机、停机、增减负荷、 紧急停机等控制。

? 调速器系统的分类

调速器电气部分

系统组成
调速器机械液压部分 单调节调速器

调节的对象

双调节调速器 冲击式专用调节器

2、水轮机调速器系统的功能
? 调速器应具有转速调节、功率调节、 导叶开度调节方式,能实现机组启动、 停机、紧急停机、快速并网。 ? 调速系统具有比例、积分 、微分PID 调节规律。 ? 调速系统设有导叶开度限制功能 ? 调速系统有三种控制模式:远方自动、 现地自动和现地手动

3、水轮机调速器系统的结构组成
主轴

调速器机械液压系统
受油器
机械过速保护装置

自复中装置 (301ET)

关 开
(301EV)

调速器电控柜

关 开

自复中装置 (302ET)

停机
液压反馈机构

停机阀

T P

T

液压反馈机构

A

滤油器

滤油器

P

A

关机时间调整 开机时间调整

S/V S/V

主配位置 电气反馈

关机时间调整 开机时间调整

关腔

B

导叶主配压阀 (201DV)
P

轮叶主配压阀 (202DV)
P

B

关腔

开腔

A

A

开腔

事故配压阀
至回油箱

分段关闭阀先导阀

主压力油

分段关闭阀

接力器
关闭

导叶开度传感器

接力器

关闭

桨叶
自复中电转 D

导叶
自复中电转 D
双急停电 磁换向阀

引 导 阀

引 导 阀

双 滤 油 器

双 滤 油 器

桨叶开机 时间调整



主 配 压 阀

主 配 压 阀



导叶开机 时间调整

桨叶关机 时间调整 事故配压阀

导叶关机 时间调整

分段关闭阀

分段关闭 行程阀

桨叶接力器









I S

主 压 力 油

导叶接力器



I S

调速器机械液压系统框图

微 机 机组频率 调 节 器

电 / 机 转 换 装 置

机 械 开 限 / 手 动 装 置

紧 急 停 机 电 磁 阀

手 动 紧 急 停 机 阀

主 配 压 阀

事 故 配 压 阀

导 叶 分 段 关 闭 装 置

接 力 器

油压装置

3.1电/机转换装置
? 电/机转换装置是电-机转换器和电 -液转换器的总称。 ? 电-机转换器:将微机调节器送来 的电气信号,转换、放大成具有一 定驱动力的机械位移输出。如,伺 服电机、步进电机 ? 电-液转换器:把微机调节器送来 的电气信号转换、放大为相应的液 压流量控制信号输出。如,比例伺 服阀

A.电-机转换器
交流伺服电机自复中 装置是电-机转换器, 它是一种新型的把交 流伺服电机的旋转运 动转换成机械直线位 移的转换器,用于控 制带引导阀(位移控 制型)的主配压 阀。

交流伺服电机自复中装置

联轴套

伺服电机

手动手柄 滚珠丝杠

滚珠螺母

复中弹簧

输出轴

交流伺服电机自复中机构

电-液转换器
手柄

交流伺服电机/控制阀

交流伺服电机

齿轮副

滚珠丝杆副

自复中机构

复中弹簧

输出轴

衬套 压力油P 控制油A 回油T 阀芯 连与主活塞 开 关 机械反馈机构 控制阀

交流伺服电机/控制阀

B.电-液转换器
? 它是一种电气控制的 引导阀,比例伺服阀 的功能是把微机调节 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 (液压控制型)的主 配压阀。

比例伺服阀
比例伺服阀的表示符号

B A
S V

T P

比例伺服阀控制主配压阀原理框图

先导控制阀--脉冲阀
? 座阀式电磁换向阀也称为电磁换向球阀

是一种二位三通型方向控制阀,它在液压系统中大多作 为先导控制阀使用,换向速度也比一般电磁换向滑阀快。

3.2主配压阀
? 主配压阀是调速器机械液压系统的功率级液压放大器,它将电 /机转换装置机械位移或液压控制信号放大成相应方向的、与 其成比例的、满足接力器流量要求的液压信号,控制接力器的 开启或关闭。 ? 主配压阀的主要结构有两种:带引导阀的机械位移控制型和带 辅助接力器的机械液压控制型。对于带辅助接力器液压输入的 主配压阀,必需设置主配压阀活塞至电/机转换装置的电气或 机械反馈。 ? 在主配压阀上整定接力器的最短关闭和开启时间的原理有两种: 基于限制主配压阀活塞最大行程的方式和基于在主配压阀关闭 和开启排油腔进行节流的方式。大型调速器一般采用限制主配 压阀最大行程的原理来整定接力器的最短关闭和开启时间。对 于要求有两段关机特性的,在主配压阀上整定的是快速区间的 关机速率,慢速区间的关机速率设置,在分段关闭装置上实现。

美国GE公司FC主配压阀
开机时间调整螺母 恒压腔 比例伺服阀 紧急停机阀组 集成块
来自于分段 关闭信号装 置的控制油

控制腔

分段关闭腔

分段活塞 第一段关闭时间 调整螺母 第二段关闭时间 调整螺母

直线位移 传感器

关闭挡板

回油腔1 开机腔 压力油腔 关机腔

回油腔2

A.带引导阀的机械位移控制型主配压阀

开机时间调整螺母

双精滤油器

关机时间调整螺母

紧急停机电磁阀

主活塞

引导阀

主衬套

引导阀衬套

阀体

压力油

回油

开 关

B.带辅助接力器的液压控制型主配压阀
直线位移传感器

开机时间调整螺母

关机时间调整螺母

双精滤油器

比例伺服阀

紧急停机电磁阀

主活塞

主衬套

阀体

压力油

回油

开 关

3.3事故配压阀系统框图

P 过速检测

T

控 制 阀 A 事故停机电磁阀 主配压阀 事故配压阀 接力器

事故配压阀又称过速限制器,设置事故配压阀的目的 (作用):是限制机组过速,防止水轮发电机组在飞逸 转速下运行。

事故配压阀
接力器关闭腔 接力器开启腔

B A P T

限位螺钉 主配压阀关闭腔 主配压阀开启腔

3.4接力器两端关闭系统图
主配压阀 关闭 接力器 事故配压阀

P T

控 制 阀

A B

分 段 关 闭 阀

两段关闭阀装置

100电气分断关闭装置

电磁换向阀

连接接力器开机腔

阀芯

调节螺杆

连接调速器开机腔

两段关闭阀装置

节流块

弹簧



关机液流方向

调节螺栓

关机液流方向

活塞

B孔

A孔

上盖

机械过速装置:两位两通机械换向阀

? 符号:
滚轮
阀芯

P A
挡块操纵,弹簧复位。

弹簧

机械过速装置:过速飞摆装置(过速环)

3.5微机调速器
? 水轮机调节系统

微机调速器PID结构图

步进电机伺服缸系统原理框图

PLC水轮机微机调速器的总体框图

微机调节器、电/机转换装置、机械液压系统

水轮机数字式(微机)电液调速器 ◆ 典型结构

步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器框图

步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图

水轮机数字式(微机)电液调速器
? 交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型:

交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器框图

交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器方块图

水轮机数字式(微机)电液调速器 ? 微机调速器自动调节部分框图

机械液压系统-油压装置系统图
压力表

油压装置系统-螺杆泵

油压装置系统-组合阀
出油 止回阀 安全/卸荷阀
A P B T

C B A

进油

回油

油压装置系统-补气阀
? 装置补气的作用
利用气体的弹性储能,维持其内部的气液 比。气液比为2:1

? 装置补气的操作程序 ? 装置排气的操作程序

油压装置系统-补气阀1
? UNIC球阀型自动补气装置/自动补气阀组

作用:对油压装置或其他储能器进行自动补气,以维持 其内部的气液比。

油压装置系统-补气阀2
? B303系列自动补气阀

? 一次调频
各机组并网运行时,受外界负荷变动 影响,电网频率发生变化,这时,各机 组的调节系统参与调节作用,改变各 机组所带的负荷,使之与外界负荷相 平衡.同时,还尽力减少电网频率的 变化,这一过程即为一次调频.

互助共学, 携手进步!


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