【正文】 ） 。通常衡量電能質(zhì)量的主要指標是電壓和頻率，其次是波形。另外頻率偏差將對發(fā)電廠本身造成更為嚴重的影響。按我國電力部門的規(guī)定，電網(wǎng)的額定頻率為 50Hz，大電網(wǎng)允許的頻率偏差為177。水輪機調(diào)速器還可以去其他裝置一起完成自動發(fā)電控制、成組控制、按水位調(diào)節(jié)等任務(wù)。被控對象只有導葉，靠調(diào)節(jié)導葉的開度大小來控制經(jīng)過水輪機葉片的水流量。根據(jù)沖擊式機組的噴針數(shù)量以及折向器的數(shù)量不同，調(diào)速器的控制對象也不同。而步進式調(diào)速器利用電流驅(qū)動步進電機正反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生豎直方向位移，協(xié)同引導閥、主配壓閥控制接力器的開關(guān)。4） 根據(jù)所控制機組容量的大小可分為大型調(diào)速器和中型、小型調(diào)速器。大型調(diào)速器有以下型號：X—80，X—100，X—150?，F(xiàn)在，新建的大型水輪發(fā)電機組幾乎均步采用機械液壓調(diào)速器，只有中小型機組仍有相當一部分采用機械液壓調(diào)速器，而且大部分電廠已經(jīng)改造為現(xiàn)代新型調(diào)速器。20 世紀 80 年代末期，出現(xiàn)了水輪機微機調(diào)速器并被廣泛采用。成為我國當前水輪機微機調(diào)速器的微機調(diào)節(jié)器主導產(chǎn)品。同時，還研制成功了三態(tài)/多態(tài)閥式的機械液壓系統(tǒng)。保證整個調(diào)速系統(tǒng)安全可靠地工作，并滿足如下要求：* 滿足有關(guān)文件的要求和有關(guān)國家標準。* 硬件配置合理，各種調(diào)節(jié)控制功能完備。 性能指標* 導葉接力器全關(guān)閉時間調(diào)整范圍為：　 　3～100S* 導葉接力器全開啟時間調(diào)整范圍為： 　3～100S* 槳葉接力器全關(guān)閉時間調(diào)整范圍為：　 　10～120S* 槳葉接力器全開啟時間調(diào)整范圍為： 　10～120S* 頻率調(diào)整范圍： 45～55 Hz* 永態(tài)轉(zhuǎn)差 bp 調(diào)整范圍： 0～10%* 比例增益 Kp 調(diào)整范圍： ～20* 積分增益 KI 調(diào)整范圍： ～10 1/s* 微分增益 KD 調(diào)整范圍： ～10 s* 人工失靈區(qū)調(diào)節(jié)范圍： 0～177。％。水輪機、引水和泄水系統(tǒng)、裝有電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機及其所并入的電網(wǎng)稱為水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的被控制系統(tǒng)；用來檢測被控參量（轉(zhuǎn)速、功率、水位、流量等）與給定量的偏差，并將其按一定特性轉(zhuǎn)換成主接力器行程偏差的一些裝置組合，稱為水輪機控制系統(tǒng)。它的執(zhí)行部分由機械液壓裝置來實現(xiàn)。由于氣體被進一步壓縮，從而產(chǎn)生一定的壓強，作用在油面上產(chǎn)生壓力油。水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部分的運動方程為：Jdω/dt=M tMg式中：J—機組轉(zhuǎn)動部分的慣性矩（kg上式表明，保持機組轉(zhuǎn)速（頻率）為恒值的條件是 dω/dt＝0，即要求 Mt＝M g，否則就會導致機組轉(zhuǎn)速（頻率）偏離額定值，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速（頻率）偏差。然而，從實質(zhì)上講，只有當水輪機調(diào)節(jié)器相應(yīng)地調(diào)節(jié)水輪機導水機構(gòu)開度（從而調(diào)節(jié)水輪機流量 Q）和水輪機輪葉的角度（從而調(diào)節(jié)水輪機效率 η t） ，使. . . .. . 學習好幫手Mt＝M g，才能使機組在一個允許的規(guī)定轉(zhuǎn)速（頻率）下運行。對系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定和響應(yīng)特征會帶來十分不利的影響。Nr2/3580Pr式中：Jωr —額定轉(zhuǎn)速時機組的慣性矩（kg水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水輪機控制設(shè)備（系統(tǒng)）和被控制系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。 調(diào)速器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 電氣控制系統(tǒng)水輪機調(diào)速系統(tǒng)的電氣控制部分采用高性能法國施耐德 MODICON TSX 系列或者日本三菱 FX2N、A 系列可編程控制器 PLC，可根據(jù)用戶要求配備成單機系統(tǒng)或雙機系統(tǒng)，電氣輸出具有步進電機、比例伺服閥、數(shù)字閥、伺服閥四種可兼容的輸出型式以及電氣導葉的電氣開度限制。兩套完全獨立的冗余系統(tǒng)的運行方式為： 全容錯在線熱備，自動無擾切換 單機后備式運行，人為切換 采用一種歸零式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)定運行或故障情況下自動復中零輸出。目前，國內(nèi)水輪發(fā)電機組微機調(diào)速器的測頻信號均取自于發(fā)電機機端電壓互感器(PT)信號。第三，若 PT 的保險炸裂、接觸不良或斷線等，此時調(diào)速器接受到的殘壓信號完全是一個干擾信號，這個干擾信號通過硬件電路根本無法消除，因而此時調(diào)速器難以準確、及時地判斷出斷線等故障，仍然以錯誤信號加以調(diào)節(jié)，引起接力器大幅度抽動，機組轉(zhuǎn)速將會大幅度變化，嚴重時，引起低油壓事故等，嚴重威脅機組安全、經(jīng)濟運行、造成極其嚴重后果。從機組實際運行中可以觀察到：調(diào)速器一般運行的都正常，而在某段時間內(nèi)，機組抽動頻繁，有時導葉開度大幅度波動，此時用示波器觀察 PT 引入的測頻信號，可明顯地觀察到在頻率信號的交流波形上疊加了一個頻率高于機頻的交流波，該波的幅值一般隨用電大戶的負荷增加而增大。但在國內(nèi)水輪機微機調(diào)速器領(lǐng)域中還很少采用，其原因是調(diào)速器對頻率測量的精度要求高，而齒盤的加工精度、機組擺動、齒距的不均勻度都會影響測頻精度，從而無法滿足水輪機調(diào)速器的要求。該裝置從根本上解決了頻率信號的干擾問題。 電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)目前我公司的產(chǎn)品，主要存在以下三種基本的電液轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：數(shù)字式、步進式、比例伺服閥式。它采用鋼球線接觸形式密封，抗油污和防卡能力強它是一般先導控制和小功率液壓控制回路最理想的元件。性能可靠、死區(qū)小、靈敏度高、安裝調(diào)試方便、免維護。電位移轉(zhuǎn)換器是水電站調(diào)速器中聯(lián)接電氣部分和機械液壓部分的關(guān)鍵元件。聯(lián)結(jié)套穿過兩彼此分開的具有一段行程的彈簧套，復中彈簧設(shè)在彈簧套中，筒體設(shè)有兩彈簧套的限位裝置。復中機構(gòu)僅為一根彈簧, 結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠,調(diào)節(jié)維護方便。 液壓放大機構(gòu)對于數(shù)字式小型調(diào)速器，采用換向閥結(jié)構(gòu)作為液壓放大級，有 16mm、25mm 通徑兩個型號，根據(jù)最大通油量的不同來對不同容量的接力器進行控制；對于大型的數(shù)字式調(diào)速器，采用插閥裝閥結(jié)構(gòu)作為液壓放大級，一般為 32mm 通徑。主配壓閥為鍛件整體加工件料均優(yōu)質(zhì)合金鋼40CrM，粗加工后進行高溫時效處理（消除心部應(yīng)力，提高切削性能） ，半精加工后進行滲碳、淬火處理（提高表面硬度和耐磨性） ，最后進行精加工和表面防銹處理或手動研磨。 機械執(zhí)行機構(gòu)機械執(zhí)行機構(gòu)為主接力器，它直接操作導葉或槳葉動作，改變導葉的開度（及槳葉的角度）以改變水流對機組的出力。目前我們所采用的壓油裝置有以下等級：常規(guī)油壓包括 ；高油壓有 16MPa。每組濾網(wǎng)有粗濾網(wǎng)及細濾網(wǎng)各一個，經(jīng)粗濾的油供引導閥、輔助接力器。采用不銹鋼折疊式濾網(wǎng)，強度高、過流面積大，便于在運行中取出清掃，清掃時不造成油路系統(tǒng)污染。 各種工況之間相互跟蹤，因此無論是自動還是手動改變調(diào)速器的控制模式均無擾動，當采用負荷跟蹤切換運行方式時無波動。 調(diào)速器運行流程提供合適的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件去完成規(guī)定的工作。配備一個斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)存放調(diào)速器的各種參數(shù)和機組的參數(shù)，對每個輸入開關(guān)量進行數(shù)字濾波，對測頻和 A/D 轉(zhuǎn)換采用逐次逼近方式。當 接 力 器 的 開 度 大 于 5%(主 令 開 關(guān) 接 點 ), 緊 急 停 機 電 磁 閥 動 作 。. . . .. . 學習好幫手調(diào)速器可實現(xiàn)現(xiàn)地開機或由電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)遠方控制機組開機。當接受同期命令后，調(diào)速器應(yīng)能快速進入同期控制方式。它能控制機組發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率(或頻率給定)相接近。 當功率調(diào)節(jié)模式下功率反饋故障自動切換到開度調(diào)節(jié)模式下運行。負載工況下的參數(shù)：* 運行模式：開度調(diào)節(jié)模式功率調(diào)節(jié)模式. . . .. . 學習好幫手頻率調(diào)節(jié)模式* PID 調(diào)節(jié)參數(shù)：開度模式 bt,Td,Tn功率模式 bt,Td,Tn頻率模式 bt,Td,Tnbp，E* 運行參數(shù)：最大電氣開限最小電氣開限導葉開及關(guān)放大系數(shù)主配位置放大系數(shù)調(diào)相運行當 機 組 并 網(wǎng) 后 ,中 控 室 發(fā) 調(diào) 相 令 ,調(diào) 速 器 按 兩 段 關(guān) 閉 將 接 力 器 關(guān) 回 ,先 快 速 將 接 力 器 關(guān) 到15%,然 后 慢 速 關(guān) 到 零 ,處 于 調(diào) 相 循 環(huán) 狀 態(tài) ,如 調(diào) 相 令 解 除 ,則 自 動 將 電 開 限 按 水 頭 值 打 開 到 某開 度 ,開 度 給 定回到空載位 置 。電源消失時，保持開度不變。* 停機連跳：并網(wǎng)運行時可接收停機令。運行方式切換 (1) 現(xiàn)地、遠方之間任意的切換；(2) 自動、電手動、機手動之間意切換 (3) 頻率、功率、開度調(diào)節(jié)模式之間的切換；(4) 頻率跟蹤功能的投入、切除；(5) 人工頻率死區(qū)的. . . .. . 學習好幫手投入、切除；(6) 自動水頭、人工水頭之間任意的切換；(7) 殘壓 PT、齒盤任意切除；(8) 交流、直流電源的投入、切除；6) 自動停機主接力器在機組停機時有 10～15mm 的壓緊行程，機組在正常停機狀態(tài)下由調(diào)速器輸出相應(yīng)信號，使主接力器的關(guān)腔保持壓力油以保證機組的導葉全關(guān)。自動、電手動、機手動之間任意切換，無擾動。根據(jù)頻率的變化以及負荷或開度的調(diào)整對頻率引起得變化作為判斷大小電網(wǎng)的依據(jù)，自動改變運行模式：當在開度調(diào)節(jié)或功率調(diào)節(jié)模式下，當判斷為小電網(wǎng)或電網(wǎng)故障自動切換到頻率調(diào)節(jié)模式運行。. . . .. . 學習好幫手現(xiàn)地（機旁手動）或遠方（手動或自動）有功調(diào)節(jié)能滿足閉環(huán)控制和開環(huán)控制來調(diào)整負荷。機組在空載運行時使機組頻率按預(yù)先設(shè)定的頻差自動跟蹤系統(tǒng)頻率或自動跟蹤頻率給定值(“頻率給定”調(diào)整范圍：45HZ～55HZ)。調(diào)速器能控制機組在設(shè)定的轉(zhuǎn)速和空載下穩(wěn)定運行。 當 機 組 轉(zhuǎn) 速上 升 到 90%以 上 ， 調(diào) 速 器 自 動 將 開 度 回 到 空 載 位 置 (該 空 載 位 置 隨 水 頭 改 變 而 改 變 )， 投 入 PID運 算 ， 進 入 空 載 循 環(huán) ， 自 動 跟 蹤 電 網(wǎng) 頻 率 。 自動運行工況1） 停 機 備 用調(diào)速器自動運行運行時，在停機備用工況設(shè)置有停機聯(lián)鎖保護功能。軟件使用方便，維護容易，并使用戶能通過 PC 機對軟件程序進行檢查調(diào)整，重新配置和開發(fā)程序軟件采用模塊化設(shè)計，采用通用的 梯形圖邏輯 編程方法， 使用方便， 維護容易。調(diào)速器設(shè)有可調(diào)的電氣型導葉開度限制功能，導葉電氣開度限制能按水頭自動改變空載開度給定值及限制負載機組出力。 . . . .. . 學習好幫手自動運行、電手動和機械純手動三種控制模式，任意切換方便可靠，三種控制模式完全無擾動地切換。m，該過濾裝置能在正常運行中進行清洗。常規(guī)油壓的油氣比一般為 1：2，可手動或自動補氣來保持這一油氣比。 必要的輔助設(shè)備壓油裝置：由壓力油罐、回油箱組成。主配壓閥加工精度高，無泄漏，外形美觀，耐磨損、抗油污。電液轉(zhuǎn)換器與引導閥直接連接，引導閥同時產(chǎn)生位移并通過液壓放大器使主配壓閥活塞也產(chǎn)生相應(yīng)的位移，主配壓閥因此向主接力器配油并使之移動。比例伺服閥為四位四通閥，包括開、關(guān)、中間封油及斷電復中安全位。傳動部分無液壓件，無油耗。它的作用是將調(diào)節(jié)器電氣部分輸出的綜合電氣信號轉(zhuǎn)換成具有一定操作力和位移量的機械位移信號，從而驅(qū)動末級液壓放大系統(tǒng)，完成對水輪發(fā)電機組進行調(diào)節(jié)的任務(wù)。輸出脈寬調(diào)制信號占空比 PWM 到驅(qū)動器的停止/運行端，控制步進電機的旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)節(jié)接力器的速度。采用全數(shù)字高速電子球閥組成機械液壓系統(tǒng)的手動或者自動的前置級，高速電子球閥可實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)和自動控制。數(shù)字式 采用脈沖控制控制電磁數(shù)字球閥，輸出高電平和低電平控制線圈動作和復位，從而控制油路（包括開方向和關(guān)方向）的通和斷。由信號整形電路、濾波電路、單片機和機頻信號輸出電路一起構(gòu)成了頻率信號測量單元。盤測頻是我公司研制的為水輪發(fā)電機組調(diào)速器提供高可靠、高精度頻率信號的專用裝置。◆齒盤測頻 采用齒盤測頻(即采用接近開關(guān)和齒盤)檢測機組頻率，其信號的電壓幅值穩(wěn)定，且為獨立的系統(tǒng)，不易受現(xiàn)場干擾，是可靠的測頻信號源。由于大量的水電站近區(qū)都建有用電大戶(如電爐)，當用電大戶負荷變化較大時，引起一次電壓波形畸變，當機組并網(wǎng)后，由機端 PT 引入的頻率信號自然在跟著發(fā)生畸變。即使采用屏蔽線