水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備管理

1、電能質(zhì)量要求電力系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持50Hz，其允許偏差對電力網(wǎng)容量在3000MW及以上者為0.2Hz，對容量在3000MW以下的地方電力網(wǎng)為0.5Hz；用戶端電壓變動幅值的允許范圍是：35KV及以上的用戶為額定電壓的5%，10KV及以下的用戶為額定電壓的7%，低壓照明用戶為額定電壓的+5%-10%。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，對頻率和電壓的穩(wěn)定要求更加嚴(yán)格。 水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備一、水輪調(diào)節(jié)的任務(wù) 系統(tǒng)負(fù)荷變化系統(tǒng)電壓發(fā)生變化發(fā)電機(jī)勵磁裝置動作發(fā)電機(jī)的端電壓恢復(fù)并保持在許可范圍內(nèi)。系統(tǒng)負(fù)荷變化系統(tǒng)電流的頻率f發(fā)生變化，由于f是磁極對數(shù)p和轉(zhuǎn)速n的函數(shù)發(fā)電機(jī)調(diào)速器動作發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持在許可范圍內(nèi)。系統(tǒng)負(fù)荷

2、變化水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)：隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力。保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)，最大偏差不超過0.5Hz，大電力系統(tǒng)不超過0.2Hz。啟動、停機(jī)、增減負(fù)荷，對并入電網(wǎng)的機(jī)組進(jìn)行成組調(diào)節(jié)(負(fù)荷分配)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。二、水輪機(jī)調(diào)節(jié)原理水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程式為：式中：Mt水輪機(jī)主動力矩(水流推動葉片做功) Mg 發(fā)電機(jī)的阻力矩 J 機(jī)組慣性矩； 角加速度；所以當(dāng)負(fù)荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又： 要使 ，由于水輪機(jī)工作水頭不易調(diào)整，因此調(diào)整水輪機(jī)功率最直接、最合理的方法就是改變進(jìn)入水輪機(jī)的流量。從而達(dá)到改變主動力矩Mt的目的。 調(diào)節(jié)流量的途徑：對于不同類型的

3、水輪機(jī)，流量調(diào)節(jié)方式及流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)各不相同。1)混流式、定槳式水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)方式為單調(diào)節(jié)；其流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是導(dǎo)葉。2)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)方式為雙調(diào)節(jié)；其流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是導(dǎo)葉、槳葉。3)沖擊式水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)方式為雙調(diào)節(jié)；其流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是針閥（由噴針、噴嘴等組成）、折向器（或稱偏流板、截流板）。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的定義： 隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷變化，水輪機(jī)相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度(或針閥行程)，使機(jī)組轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為水輪機(jī)調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 水輪機(jī)調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機(jī)調(diào)速器。 3、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由引水系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組、電力系統(tǒng)、調(diào)速器等四個部分組成，并構(gòu)成了一個

4、封閉的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 調(diào)速器的作用是根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化和用戶的給定值調(diào)整進(jìn)入水輪機(jī)的水能。調(diào)速器由自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、操作控制機(jī)構(gòu)和指示儀表等組成，而自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是調(diào)速器的核心部分，它由測頻元件、放大元件、反饋元件和執(zhí)行元件等組成。 操作控制機(jī)構(gòu)：主要有轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)、開度限制機(jī)構(gòu)、手自動切換裝置、緊急停機(jī)電磁閥和手動操作機(jī)構(gòu)等，以便調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速、增減負(fù)荷、開機(jī)、停機(jī)和手動控制運(yùn)行等。指示儀表：為了便于監(jiān)控調(diào)速器的運(yùn)行狀況，對運(yùn)行中出現(xiàn)的問題能及時了解和處理，在調(diào)速器上安裝有油壓表、轉(zhuǎn)速表、開度表等。調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置油壓設(shè)備的作用：供給調(diào)速器壓力油，傳遞操作力。由壓力油罐、回油箱、油泵、輸油管、附件等組成

5、。額定工作油壓分為兩種：有的電站采用低油壓，為2.5MPa；有的電站采用高油壓，為4.0MPa。調(diào)速器工作時的高油壓來自油罐，低壓側(cè)的油通過回油管路進(jìn)入回油箱。當(dāng)油壓降低到正常工作油壓下限(2.32.7MPa)時，油泵自動啟動，將回油箱內(nèi)的油泵入壓力油罐，油壓達(dá)到正常工作油壓上限時，油泵停止工作。接力器是調(diào)速器的執(zhí)行元件，大型電站設(shè)兩個或兩個以上接力器。四、調(diào)速器的類型與系列(一) 類型1、按調(diào)速器元件結(jié)構(gòu)分：機(jī)械液壓(機(jī)調(diào))：信號測量、信號綜合、信號反饋均由機(jī)械環(huán)節(jié)完成?，F(xiàn)在很少使用。電氣液壓(電調(diào))：用電氣回路代替機(jī)調(diào)中的機(jī)械元件。調(diào)節(jié)性能優(yōu)良，靈敏度和精確度高，成本低，便于安裝調(diào)整。目前

6、還有不少電站在使用。微機(jī)調(diào)速器：用工業(yè)控制計算機(jī)代替電子調(diào)速器，賦予了調(diào)速器更多的控制功能，性能更優(yōu)良。4、調(diào)速器的分類、型號和系列型譜 按照元件結(jié)構(gòu)分類。可分為機(jī)械液壓調(diào)速器和電氣液壓調(diào)速器，前者由機(jī)械元件和液壓元件構(gòu)成，后者由電氣元件和液壓元件構(gòu)成。 按照調(diào)速器容量的大小分類?？煞譃樘匦⌒?、小型、中型、大型調(diào)速器，特小型、小型和中型調(diào)速器容量是指接力器的工作容量，單位：Nm，當(dāng)接力器工作容量大于30000Nm時屬于大型調(diào)速器，其容量用主配壓閥直徑的大小表示，單位：mm。 按照調(diào)速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量分類。可分為單調(diào)節(jié)調(diào)速器、雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。 按照調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律分類。可分為PI型（比例-積分規(guī)律）

7、調(diào)速器、PID型（比例-積分-微分規(guī)律）調(diào)速器。按照調(diào)速器所用油壓裝置和接力器是否單獨(dú)設(shè)置分類?？煞譃檎w式和分離式。整體式一般用于中小型調(diào)速器，它將機(jī)械液壓柜、油壓裝置、接力器做成一個整體；分離式用于大型調(diào)速器，其機(jī)械液壓柜、油壓裝置、接力器均單獨(dú)設(shè)置。 5、調(diào)速器型號編制型號示例：（1）YDT-18000-4.0-SK05A。表示帶壓力罐的模擬式電氣液壓調(diào)速器，接力器容量為18000Nm，額定油壓為4.0 MPa，為天津水電控制設(shè)備廠05系列第一次改型產(chǎn)品。（2）YT-6000-2.5。表示帶壓力罐的機(jī)械液壓調(diào)速器，接力器容量為6000Nm，額定油壓為2.5MPa，為統(tǒng)一設(shè)計產(chǎn)品。（3）T

8、DBWST-100-4.0。表示不帶壓力罐的步進(jìn)電機(jī)微機(jī)雙調(diào)節(jié)調(diào)速器，天津電氣傳動設(shè)計研究所產(chǎn)品，其主配壓閥直徑為100 mm，額定的工作油壓為4.0 MPa，為統(tǒng)一設(shè)計產(chǎn)品。6、調(diào)速系統(tǒng)基本參數(shù)（1）調(diào)速系統(tǒng)工作容量（調(diào)速功）（2）接力器容量（3）主配壓閥直徑（4）接力器最大行程（5）接力器直線關(guān)閉時間（6）接力器直線開啟時間（7）接力器不動時間（8）轉(zhuǎn)速死區(qū)（9）永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp（10）暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt（緩沖強(qiáng)度）（11）積分時間常數(shù)Ti（12）微分時間常數(shù)Tn（13）額定油壓（14）名義工作油壓（15）最低油壓（16）事故油壓數(shù)字式電液調(diào)速器監(jiān)控系統(tǒng)主界面數(shù)字式電液調(diào)速器油壓裝置顯示畫面

9、五、水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備的選擇包括：調(diào)速柜、接力器、油壓裝置中小型調(diào)速器是將上面的三部分結(jié)合在一起，成為一個整體設(shè)備，以主接力器的工作容量(也稱為調(diào)速功)為表征組成標(biāo)準(zhǔn)系列。用調(diào)速功來進(jìn)行選擇。對大型調(diào)速器，三者是分開的，并且互不配套，需要分別進(jìn)行選擇。大型調(diào)速器的表征值是主配壓閥直徑，因此需要先求出主接力器容積，再計算主配壓閥直徑。1、中小型調(diào)速器的選擇調(diào)速功：接力器活塞上的油壓力與其行程的乘積。反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功： A=(200250)Q(HmaxD1)1/2 Q為最大水頭下額定出力時的流量。沖擊式水輪機(jī)的調(diào)速功： A=9.81Z0(d0+d03Hmax/6000) Z0為噴嘴數(shù)目 d0為額定

10、流量時的射流直徑。2、大型調(diào)速器的選擇(1) 接力器的選擇導(dǎo)葉接力器的選擇通常采用兩個接力器操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)當(dāng)額定油壓為2.5MPa時，接力器直徑ds為： 為計算系數(shù)，查表。b0為導(dǎo)葉高度。當(dāng)額定油壓為4.0MPa時，接力器直徑ds為：由計算的接力器直徑，查標(biāo)準(zhǔn)接力器系列表，選用相鄰偏大的直徑。接力器最大行程Smax可由經(jīng)驗(yàn)公式求出： Smax=(1.41.8)a0maxa0max為水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大開度，由模型水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度a0Mmax換算得出： a0max= a0Mmax(D0Z0M/D0MZ0)其中，D0和Z0分別為水輪機(jī)導(dǎo)葉軸心園的直徑和水輪機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目。將Smax的單位轉(zhuǎn)換為m，即可求

11、出兩個接力器的總?cè)莘e：轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片接力器的計算轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)除了選擇導(dǎo)葉接力器以外，還要選擇轉(zhuǎn)輪葉片接力器(位于輪轂內(nèi)部)。其直徑dc、最大行程Scmax、容積Vc可按經(jīng)驗(yàn)公式估算。 dc=(0.30.45)D1(2.5/P0)1/2 Scmax=(0.0360.072)D1 Vc=0.25dc2 Scmax(2) 主配壓閥直徑的選擇通常主配壓閥的直徑與通向主接力器的油管直徑相等。通過主配壓閥油管的流量為： Q=Vs/Ts Ts為導(dǎo)葉的直線關(guān)閉時間。 則由管內(nèi)油的流速(45m/s)確定油管直徑d。大型調(diào)速器以主配壓閥的直徑為表征而組成系列，計算出d以后，就可以查表選擇調(diào)速器型號了。對于雙

12、調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，通常使轉(zhuǎn)輪葉片的主配壓閥直徑與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主配壓閥直徑相等。（3） 油壓裝置的選擇油壓裝置的工作容量以壓力油罐的總?cè)莘e為表征，故首先應(yīng)按經(jīng)驗(yàn)公式求出壓力油罐的總?cè)莘eVk： Vk=(1820)Vs 對于HL水輪機(jī) Vk=(1820)Vs+(45)Vc 對于ZZ水輪機(jī)Vs和Vc分別為前面計算出的接力器容積。若油壓裝置需要供給空放閥接力器用油，則Vk需要增加(910)Vt，Vt為空放閥接力器的容積。若油壓裝置需要供給進(jìn)水閥接力器用油，則Vk需要再增加3Vf，Vf為進(jìn)水閥接力器的容積。計算出壓力油罐總?cè)莘e后，可查表選擇油壓裝置。機(jī)械液壓水輪機(jī)調(diào)速器我國早期建成的水電站多采用機(jī)械液壓調(diào)

13、速器。盡管目前新建的大中型水電站一般采用電氣液壓調(diào)速器（微機(jī)調(diào)速器也屬于電氣液壓調(diào)速器），但它們許多的基本原理是一致的。因此，掌握機(jī)械液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、性能和工作原理，仍然是必要且具有實(shí)用價值的。YT小型調(diào)速器自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成如下：測速裝置離心飛擺；第一級液壓放大元件引導(dǎo)閥和輔助接力器；第二級液壓放大元件主配壓閥和主接力器；反饋機(jī)構(gòu)局部反饋機(jī)構(gòu)、硬反饋機(jī)構(gòu)（或稱調(diào)差機(jī)構(gòu)）和軟反饋機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)主接力器。測速裝置離心飛擺 1.離心飛擺的作用 離心飛擺是機(jī)械液壓調(diào)速器的測速裝置，利用機(jī)械部件轉(zhuǎn)動的方式檢測轉(zhuǎn)速偏差，并將其轉(zhuǎn)變成相應(yīng)機(jī)件位移輸出。離心飛擺的轉(zhuǎn)速與水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速變

14、化時，離心飛擺轉(zhuǎn)速也隨之按比例相應(yīng)變化。離心飛擺的作用是將機(jī)組每一瞬間轉(zhuǎn)速變化的大小和方向，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械位移量，去控制下一級元件工作。離心飛擺的結(jié)構(gòu)和工作原理YT小型調(diào)速器采用菱形鋼帶式離心飛擺，其結(jié)構(gòu)如圖6一4所示 。離心飛擺的輸入信號是機(jī)組的轉(zhuǎn)速，輸出信號是與下支持塊相連的轉(zhuǎn)動套的位移。因此，離心飛擺轉(zhuǎn)速的變化就以轉(zhuǎn)動套位置的高低反映出來。即離心飛擺的作用就是將機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差信號按比例轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動套的位移信號，傳遞給引導(dǎo)閥。第一級液壓放大機(jī)構(gòu)YT型調(diào)速器采用兩級液壓放大，第一級液壓放大機(jī)構(gòu)由引導(dǎo)閥和輔助接力器組或，并與局部反饋杠桿共同工作，如圖6一7所示。引導(dǎo)閥是第一級液壓放大機(jī)構(gòu)的配壓閥

15、，控制輔助接力器或中間接力器動作。輔助接力器是第一級液壓放大機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件，也是操作主配壓閥的接力器。1.引導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)和作用 引導(dǎo)閥的作用就是接受離心飛擺輸出的位移信號，改變中油孔輸出的油壓，相應(yīng)控制輔助接力器油腔油壓的變化，從而控制輔助接力器動作。 2.輔助接力器結(jié)構(gòu)和作用輔助接力器的作用就是通過其活塞上油腔油壓的變化，使活塞上下移動，從而相應(yīng)地控制主配壓閥活塞動作。第二級液壓放大機(jī)構(gòu) YT型機(jī)械液壓調(diào)速器的第二級液壓放大機(jī)構(gòu)，由主配壓閥和主接力器組成，主配壓閥為第二級液壓放大機(jī)構(gòu)的配壓閥，控制主接力器動作。主接力器為執(zhí)行元件，響應(yīng)主配壓閥的動作并通過導(dǎo)葉控制操作機(jī)構(gòu)改變導(dǎo)葉開度。所有調(diào)節(jié)動作

16、，無論是機(jī)組轉(zhuǎn)速變化還是操作轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)或開度限制機(jī)構(gòu)引起的動作，最終均由主接力器去執(zhí)行，從而控制導(dǎo)葉開度，改變機(jī)組流量，完成機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷調(diào)整的任務(wù)。主配壓閥的結(jié)構(gòu)和作用主配壓閥襯套2上開有三排油口，中間一排呈圓形，與壓力油源相連。上排油口通至主接力器的關(guān)機(jī)腔，下排油口接到主接力器的開機(jī)腔。主配壓閥就是通過其活塞的位移，相應(yīng)改變主接力器兩油腔的油壓以決定水輪機(jī)導(dǎo)葉的開啟和關(guān)閉。2主接力器 主接力器為調(diào)速器第二級液壓放大機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件，所有調(diào)節(jié)動作，無論是機(jī)組轉(zhuǎn)速變化還是操作轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)或開度限制機(jī)構(gòu)引起的動作，最終均由主接力器去執(zhí)行，從而控制導(dǎo)葉開度，改變機(jī)組流量，完成機(jī)組轉(zhuǎn)速或負(fù)荷調(diào)整的任

17、務(wù)。接力器最短關(guān)閉時間的調(diào)整 接力器的關(guān)閉過程是一個十分重要而又復(fù)雜的過程，其中跟電站及設(shè)備安全直接相關(guān)的參數(shù)有接力器的最短關(guān)閉時間Tf， Tf過大，機(jī)組甩掉負(fù)載后流量不能及時減小，轉(zhuǎn)速會上升過快，有產(chǎn)生飛逸事故的危險；Tf過小，則會由于導(dǎo)葉關(guān)閉過快而引起過大的水擊壓力，有使壓力管道爆裂的可能，軸流式水輪機(jī)還會有抬機(jī)事故的可能。因此Tf，既不能過大也不能過小，必須依據(jù)機(jī)組及電站的具體條件，經(jīng)過調(diào)節(jié)保證計算來決定。在一些引水管道較長的水電站，可采用分段關(guān)閉裝置實(shí)現(xiàn)前快后慢的分段關(guān)閉辦法。反饋元件 調(diào)速器中單有放大元件是無法穩(wěn)定的，為了使調(diào)速器獲得所需的調(diào)節(jié)規(guī)律并保持穩(wěn)定，利用反饋元件將調(diào)速器的輸

18、出（接力器的位移）反饋到輸入端，對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行校正。機(jī)械液壓調(diào)速器的反饋通常包括硬反饋、軟反饋和局部反饋，并有對應(yīng)的機(jī)構(gòu)和元件。局部反饋設(shè)置在引導(dǎo)閥與輔助接力器或中間接力器之間。作用就是接受輔助接力器的位移信號，并不斷地保持引導(dǎo)閥的平衡。硬反饋機(jī)構(gòu) 硬反饋機(jī)構(gòu)又稱調(diào)差機(jī)構(gòu)或永態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)，由于硬反饋量很小，故硬反饋機(jī)構(gòu)的作用主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)組有差調(diào)節(jié)，以保證并列運(yùn)行的機(jī)組合理地分配負(fù)荷。軟反饋機(jī)構(gòu) 軟反饋機(jī)構(gòu)又稱暫態(tài)轉(zhuǎn)差機(jī)構(gòu)，其輸入為接力器的位移信號，輸出為與輸人信號變化率成比例的引導(dǎo)閥針塞位移量。軟反饋的作用是提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。機(jī)械液壓調(diào)速器的控制機(jī)構(gòu) 在機(jī)械液壓調(diào)速器

19、中，除了前面所敘述的自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)外，還必須具有控制機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)是指人為地操作、控制機(jī)組的一些機(jī)構(gòu)，主要有轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu)、開度限制機(jī)構(gòu)等。轉(zhuǎn)速調(diào)整機(jī)構(gòu) 簡稱為速調(diào)機(jī)構(gòu)或變速機(jī)構(gòu)。它是調(diào)速器的主要操作機(jī)構(gòu)，其作用是平移靜特性曲線。當(dāng)機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時用來改變機(jī)組轉(zhuǎn)速，而并列運(yùn)行時用來改變機(jī)組輸出功率。開度限制機(jī)構(gòu) 簡稱開限機(jī)構(gòu)，是用來限制導(dǎo)葉開度（或沖擊式機(jī)組噴針開度）的，另外還用來開機(jī)、停機(jī)和實(shí)現(xiàn)機(jī)組的手動運(yùn)行。手自動切換閥與濾油器 手自動切換閥 作用是進(jìn)行機(jī)組手動操作和自動操作的相互切換。 (1)自動位置。如附圖2一1中所示。從油壓裝置來的壓力油經(jīng)柱塞上段孔和濾油器流往引導(dǎo)閥上油孔，而引導(dǎo)閥中油孔

20、將經(jīng)柱塞下段孔與開限閥下油孔連通。此時接力器開度受離心飛擺一引導(dǎo)閥自動控制。 (2)手動位置。將切換閥操作手柄順時針轉(zhuǎn)動90，切換閥就轉(zhuǎn)為手動位置，壓力油從柱塞上段經(jīng)油槽流向下段直接通向開限閥，此時引導(dǎo)閥的油路被柱塞切斷，離心飛擺失去控制作用。此時接力器開度將由開度限制機(jī)構(gòu)決定，調(diào)速器處于液壓手動操作運(yùn)行狀態(tài)。 2.濾油器 濾油器的作用是過濾油中的雜質(zhì)。因引導(dǎo)閥是調(diào)速器中精度較高，配合間隙很小的部件，若油中含雜質(zhì)，容易使其產(chǎn)生卡阻和磨損，因此壓力油進(jìn)人引導(dǎo)閥前必須進(jìn)行過濾。緊急停機(jī)電磁閥 據(jù)GB/T9652. 1-1997的要求，帶有壓力罐的調(diào)速器應(yīng)裝設(shè)緊急停機(jī)裝置并動作可靠。緊急停機(jī)電磁閥是

21、機(jī)組的緊急停機(jī)裝置，在機(jī)組發(fā)生事故時緊急停機(jī)從而保護(hù)機(jī)組。它由電磁閥線圈1 ,動鐵芯2,閥體3、彈簧4、閥塞5等組成，如圖6一18所示。 緊急停機(jī)電磁閥安裝在開度限制閥和輔助接力器之間的管路上，正常運(yùn)行時與動鐵芯連在一起的閥塞5在彈簧4的作用下處于下部位置。此時，由于閥塞5上的上環(huán)形油槽與閥體3的左右兩路油口相通，故緊急停機(jī)閥只相當(dāng)于一段油管路，不影響調(diào)速器的運(yùn)行。一旦發(fā)生事故，如油壓過低、機(jī)組過速、電氣事故等，事故信號使電磁閥線圈1通電，動鐵芯2被吸起，閥塞5隨之克服彈簧力上移（并壓縮彈簧4)，輔助接力器上腔直接通過閥塞5下環(huán)油槽和塞內(nèi)中心通道排油，主接力器迅速關(guān)閉，將導(dǎo)葉關(guān)至全關(guān)位，實(shí)現(xiàn)緊

22、急停機(jī)。當(dāng)電磁閥線圈1斷電，在彈簧4的作用下，閥塞5連同動芯2向下復(fù)位。若人為提起膠木帽6使動鐵芯2上升，同樣也可以實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。電液調(diào)速器的電氣調(diào)節(jié)器 電氣液壓調(diào)速器簡稱電液調(diào)速器，也稱電調(diào)，是為克服機(jī)械液壓調(diào)速器的一些缺點(diǎn)和不足并在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一般來說，電液調(diào)速器主要由電氣調(diào)節(jié)和機(jī)械液壓兩大部分組成，并用電液轉(zhuǎn)換器將這兩部分聯(lián)系起來。調(diào)速器的測頻、反饋、調(diào)差、功率給定等控制部分，以及信號的綜合和放大部分均采用電氣回路來實(shí)現(xiàn)。各主要元件的基本特性仍與機(jī)調(diào)保持一致。綜合放大后的電信號由電液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械位移信號，送往機(jī)械液壓部分。電液調(diào)速器的優(yōu)點(diǎn)。 (1)具有較高的精度和靈敏度。大中

23、型電液調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)通常不大于0.04一0.08，而機(jī)械液壓調(diào)速器則為0.10一0.15或其以上。電液調(diào)速器接力器的不動時間不大于0.2s，而機(jī)械液壓調(diào)速器則為0.3 s以上。 (2)制造成本低。它用電氣回路代替了制造和安裝均要求較高的離心飛擺、緩沖器等復(fù)雜機(jī)械部件，機(jī)械液壓結(jié)構(gòu)簡單。 (3)易于實(shí)現(xiàn)各種控制信號（按水頭調(diào)節(jié)、負(fù)荷分配等信號）的綜合，便于實(shí)現(xiàn)成組調(diào)節(jié)，為機(jī)組的優(yōu)化控制和水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有利條件。 (4)參數(shù)調(diào)整方便靈活，運(yùn)行方式切換簡易迅速。 (5)便于實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制，提高水電站自動化水平。 (6)安裝、調(diào)試、檢修都較為方便。電氣液壓調(diào)速器的組成 電氣液壓調(diào)速器由電氣調(diào)

24、節(jié)器和機(jī)械液壓系統(tǒng)兩部分組成。YDT-18000A調(diào)速器的電氣調(diào)節(jié)器和機(jī)械液壓系統(tǒng)各部分組成如下。 1.電氣調(diào)節(jié)器部分 (1)測頻及頻率給定回路。測頻回路用于測量機(jī)組的頻率，相當(dāng)于機(jī)調(diào)中的離心飛擺。 (2)反饋及功率給定回路。 (3)綜合放大回路。機(jī)械液壓系統(tǒng)部分 (1)電液轉(zhuǎn)換元件和位電轉(zhuǎn)換器。電液轉(zhuǎn)換元件是將電氣信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移信號，并經(jīng)引導(dǎo)閥后變成了液壓信號，從而實(shí)現(xiàn)了電液轉(zhuǎn)換。 (2)液壓放大機(jī)構(gòu)。YDT-18000A調(diào)速器具有兩級液壓放大機(jī)構(gòu)，其組成包括引導(dǎo)閥、中間接力器、主配壓閥、主接力器以及傳動和反饋杠桿。 (3)操作控制機(jī)構(gòu)。YDT-18000A調(diào)速器采用了機(jī)械型的開度限制機(jī)

25、構(gòu)，還配有手自動切換閥，緊急停機(jī)電磁閥，以及液壓型鎖錠等操作控制元件。數(shù)字式微機(jī)調(diào)速器新型微機(jī)調(diào)速器有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)便于采用先進(jìn)的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，從而保證水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性。不僅可實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)規(guī)律，還可以實(shí)現(xiàn)前饋控制、預(yù)測控制、模糊控制和自適應(yīng)控制等復(fù)雜規(guī)律，從而可得到更好的動態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)。 (2)硬件高度集成，液壓元器件標(biāo)準(zhǔn)化，可靠性和穩(wěn)定性較高；同時直接數(shù)字控制使結(jié)構(gòu)和操作回路更加簡單，桿件死行程小，定位精度高，響應(yīng)速度快。 (3)參數(shù)設(shè)定、修改方便，狀態(tài)查詢靈活、直觀。 (4)提高性能和增加功能可通過修改軟件實(shí)現(xiàn)。如機(jī)組的開停機(jī)規(guī)律、導(dǎo)水葉分段關(guān)閉規(guī)律、開機(jī)時頻率自動

26、跟蹤和相位檢測等，并具備自診斷功能、容錯控制功能等。 (5)可利用通訊功能直接與廠級或系統(tǒng)級上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)全廠的綜合控制，提高自動化水平。 （6)微機(jī)調(diào)速器在速動性、精確性和可靠性方面具有優(yōu)越性。微機(jī)調(diào)速器的組成 微機(jī)調(diào)速器主要由微機(jī)控制裝置、微機(jī)輸入輸出裝置和電液隨動裝置等組成。 1.微機(jī)控制裝置 微機(jī)控制裝置是微機(jī)調(diào)速器的控制主體，實(shí)際上是一臺工業(yè)微型計算機(jī)。 2.微機(jī)輸入輸出裝置 微機(jī)調(diào)節(jié)器的輸入輸出裝置包括與微機(jī)控制裝置的人機(jī)接口、通訊接口、現(xiàn)場信號的檢測和轉(zhuǎn)換裝置、電液隨動系統(tǒng)的驅(qū)動裝置等。(1)人機(jī)接口裝置 包括顯示器、鍵盤和打印機(jī)等。 (2)通訊接口。用于與上位計算機(jī)進(jìn)行信息交

27、換，即接受上位機(jī)的控制命令或?qū)⑸a(chǎn)過程信號傳送到上位機(jī)。(3)現(xiàn)場信號的檢測和轉(zhuǎn)換。主要包括頻率、開度、功率、水頭等信號的前期處理和調(diào)制。（4）電液隨動系統(tǒng)的驅(qū)動裝置。是微機(jī)控制裝置與電液隨動系統(tǒng)的連接部件。微機(jī)控制裝置輸出的調(diào)節(jié)控制信號必須按電液隨動裝置的要求，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)形式，并經(jīng)放大后驅(qū)動電液隨動裝置的電液轉(zhuǎn)換部件。電液隨動裝置 電液隨動裝置的主要作用是將微機(jī)調(diào)節(jié)器送出的調(diào)節(jié)電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號，并經(jīng)液壓放大后，控制接力器的開和關(guān)。各種電液隨動裝置的主要區(qū)別是其電液轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，常見的結(jié)構(gòu)有：步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)液壓放大裝置形式，伺服比例閥液壓放大裝置形式，電液伺服閥液壓放大裝置形式，電液數(shù)字閥

28、液壓放大裝置形式。741水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性 1水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性也稱為機(jī)組的靜特性，是指機(jī)組處于穩(wěn)定狀態(tài)下，機(jī)組轉(zhuǎn)速n與機(jī)組功率P之間的關(guān)系曲線。與調(diào)速器靜特性一樣，調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性也分為無差靜特性和有差靜特性。 無差靜特性為一條水平線，機(jī)組功率在零至額定值之間變化，機(jī)組轉(zhuǎn)速不變。這在單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時，對保證供電質(zhì)量很有利，但無差靜特性是硬反饋機(jī)構(gòu)不起作用時形成的，單有軟反饋的作用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性難以保證。因此，對單機(jī)運(yùn)行的機(jī)組可采用無差靜特性，但對并列運(yùn)行的機(jī)組，無差靜特性無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組間負(fù)荷的自動分配，所以一般不采用此調(diào)節(jié)特性。 有差靜特性為一條斜線，當(dāng)機(jī)組功率

29、在零至額定值間變化時，機(jī)組的轉(zhuǎn)速會隨著機(jī)組功率的增加線性地減小，如圖725（b）所示。對于并列運(yùn)行的機(jī)組，由于機(jī)組的額定容量、運(yùn)行工況、在系統(tǒng)中的地位各不相同，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時，必須合理地自動分配變動的負(fù)荷，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，在這種情況下，可采用有差靜特性。由該圖可見，不同機(jī)組轉(zhuǎn)速對應(yīng)著不同的機(jī)組功率。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)下出現(xiàn)負(fù)荷突然增加時，系統(tǒng)的頻率會下降，機(jī)組轉(zhuǎn)速跟著下降，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化增加機(jī)組的開度，機(jī)組功率增加，當(dāng)系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時，機(jī)組也就穩(wěn)定在一個新的轉(zhuǎn)速上。由于新的轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié)作用前的轉(zhuǎn)速存在一個偏差，所以稱為有差調(diào)節(jié)。7.4.2水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性 1水輪機(jī)調(diào)節(jié)

30、系統(tǒng)的動特性 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動特性，是指水輪機(jī)調(diào)節(jié)過程中各工作參數(shù)，如機(jī)組轉(zhuǎn)速、流量、功率等隨時間的變化規(guī)律。動特性是穩(wěn)定狀態(tài)之間過渡過程的規(guī)律，受各方面的影響，可能出現(xiàn)多種多樣的情況，但歸納起來，一般分為下列四類。 （1）周期性擴(kuò)散的振蕩過程。負(fù)荷變化造成轉(zhuǎn)速變化，但轉(zhuǎn)速的變化成周期性上升、下降，而且波動幅度逐次加大。 （2）周期性等幅的振蕩過程。機(jī)組轉(zhuǎn)速一旦變化就成周期性波動，但振幅不變。 （3）周期性衰減的波動過程。負(fù)荷變化后機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性波動，但幅度逐次減小，最后重新穩(wěn)定下來。 （4）非周期衰減過程。機(jī)組轉(zhuǎn)速不發(fā)生來回波動，在負(fù)荷變化后轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，但在一定時間內(nèi)平穩(wěn)地過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。 由于前兩類不可能重新穩(wěn)定，是不允許發(fā)生的。非周期衰減過程最平穩(wěn)，但很難實(shí)現(xiàn)。周期性衰減的波動過程能在一段時間后達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)過程中機(jī)組轉(zhuǎn)速有波動但幅度不大，而且不斷減小，是絕大多數(shù)機(jī)組實(shí)際發(fā)生的情況。7.4.3水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)對動態(tài)特性的影響 1調(diào)節(jié)對象特性參數(shù)對調(diào)節(jié)過程的影響 （1）水流慣性時間常數(shù)Tw的影響。Tw是使調(diào)節(jié)過程動態(tài)品