調(diào)速器原理課件

調(diào)速器原理1/4/20231調(diào)速器原理12/29/20221主要內(nèi)容水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及工作原理微機(jī)調(diào)速器的工作原理調(diào)速系統(tǒng)重要元件作用與原理答疑1/4/20232主要內(nèi)容12/29/20222一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)和特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理水輪機(jī)調(diào)速器的發(fā)展與分類水輪機(jī)調(diào)速器的功能和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并列運(yùn)行中靜態(tài)分析1/4/20233一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)和特點(diǎn)12/2任務(wù)系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率波動值不超過±1%。系統(tǒng)負(fù)荷總在不斷變化，并且有一定的不可預(yù)見性，負(fù)荷變化必須導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的變化?；救蝿?wù)1、隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力2、保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。3、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)。1/4/20234任務(wù)系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率任務(wù)及途徑調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機(jī)的流量。而流量的調(diào)節(jié)是通過改變導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（活動導(dǎo)葉）的開度來實(shí)現(xiàn)的。對轉(zhuǎn)漿式、貫流式還可以通過協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)輪葉轉(zhuǎn)角來共同實(shí)現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)，而實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的控制裝置就是水輪機(jī)調(diào)速器。1/4/20235任務(wù)及途徑調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機(jī)任務(wù)及途徑式中：——水輪機(jī)主動力矩(水流推動葉片做功)——發(fā)電機(jī)的阻力矩——機(jī)組慣性矩；——角加速度；水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程1/4/20236任務(wù)及途徑水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程12/29/20226任務(wù)及途徑所以當(dāng)負(fù)荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又：要使，一般不能改變H和效率η，而是通過改變Q而達(dá)到改變主動力矩Mt的目的。1/4/20237任務(wù)及途徑所以當(dāng)負(fù)荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=n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。1/4/20238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)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功調(diào)節(jié)滯后易產(chǎn)生過調(diào)節(jié)水擊的反調(diào)效應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜1/4/20239水輪機(jī)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功12/29/20229水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成水輪機(jī)+導(dǎo)水機(jī)構(gòu)+調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)速器的作用以轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，迅速自動地調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，達(dá)到改變出力恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。1/4/202310水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成12/29/2022調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代，機(jī)械液壓型水輪機(jī)調(diào)速1944年第一臺電氣液壓型調(diào)速器20世紀(jì)70年代第一臺數(shù)字式調(diào)速器（微機(jī)調(diào)速器），中國是80年代開展了微機(jī)調(diào)速器的研制。分類按元件結(jié)構(gòu)分機(jī)械液壓型和電氣液壓型，電氣液壓分模擬型電氣液壓型和微機(jī)型電氣液壓調(diào)速器。按調(diào)節(jié)數(shù)目分為間調(diào)節(jié)調(diào)速器和雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。按工作容量分為特小型、小型、中型、大（巨）型調(diào)速器。大型工作容量50KNM以上，并按放大執(zhí)行元件主配壓閥直徑（80、100、150、200、250）來計算。1/4/202311調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展12/29/202211水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理機(jī)械液壓型調(diào)速器電氣液壓型調(diào)速器微機(jī)液壓型調(diào)速器1/4/202312水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理機(jī)械液壓型調(diào)速器12/29/202212水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202313水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/202213水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202314水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/202214水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202315水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/2022151/4/20231612/29/202216水輪機(jī)調(diào)速器的功能維持機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）承擔(dān)機(jī)組啟動、停機(jī)、并網(wǎng)和增減負(fù)荷有功功率分配機(jī)組安全控制，如事故停機(jī)。1/4/202317水輪機(jī)調(diào)速器的功能維持機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）12/29/2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性調(diào)節(jié)特性指標(biāo)圖。調(diào)節(jié)時間、最大轉(zhuǎn)速偏差、超調(diào)量、振蕩次數(shù)。1/4/202318調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性12/29/202218調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片1/4/202319調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片12/29/202219調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)：調(diào)差率ep調(diào)速器靜態(tài)特性指標(biāo)：調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp我們通常所說的調(diào)差率，都是指調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)。1/4/202320調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性12/29/202220調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片1/4/202321調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片12/29/202221并列運(yùn)行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）機(jī)構(gòu)的工作原理及作用作用：使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性平行移動，以達(dá)到改變機(jī)組轉(zhuǎn)速（或改變機(jī)組所帶負(fù)荷）的目的。1/4/202322并列運(yùn)行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）12/29/202并列運(yùn)行中靜態(tài)分析變動負(fù)荷在并列工作機(jī)組間的分配1/4/202323并列運(yùn)行中靜態(tài)分析變動負(fù)荷在并列工作機(jī)組間的分配12/29/并列運(yùn)行中靜態(tài)分析功給機(jī)構(gòu)的作用在機(jī)組并列運(yùn)行時，功給機(jī)組可調(diào)整機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷以及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速（頻率）1/4/202324并列運(yùn)行中靜態(tài)分析功給機(jī)構(gòu)的作用12/29/202224二、微機(jī)調(diào)速器的工作原理微機(jī)調(diào)速器的基本原理及原理框圖微機(jī)調(diào)速器的控制方式微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機(jī)調(diào)速器的電氣原理圖1/4/202325二、微機(jī)調(diào)速器的工作原理微機(jī)調(diào)速器的基本原理及原理框圖12/微機(jī)調(diào)速器的優(yōu)點(diǎn)（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)PI、PID調(diào)節(jié)規(guī)律，還可以實(shí)現(xiàn)其他更復(fù)雜的調(diào)節(jié)規(guī)律，如前饋控制、自適應(yīng)調(diào)節(jié)等。2、調(diào)節(jié)參數(shù)的速寫和修改方便，運(yùn)行狀態(tài)的查詢和轉(zhuǎn)抽象靈活。3、機(jī)組的開、停機(jī)規(guī)律可方便地用軟件程序?qū)崿F(xiàn)。即停機(jī)過程可根據(jù)調(diào)節(jié)保證計算要求，靈活實(shí)現(xiàn)折線關(guān)閉規(guī)律；開機(jī)過程可根據(jù)機(jī)組增速及引水系統(tǒng)最大壓力降的具體要求進(jìn)行設(shè)定。4、簡化了操作回路。各種運(yùn)行操作相互間的邏輯關(guān)系均可用軟件程序完成，取消了相應(yīng)的繼電器，降低了成本，提高了可靠性。5、便于直接與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元進(jìn)行信息交互，有利于實(shí)現(xiàn)全廠的綜合控制，提高水電站的自動化水平。1/4/202326微機(jī)調(diào)速器的優(yōu)點(diǎn)（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅微機(jī)調(diào)速器的基本原理微機(jī)調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1/4/202327微機(jī)調(diào)速器的基本原理微機(jī)調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12/29/20微機(jī)調(diào)速器的基本原理目前微機(jī)調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PID型，個別的采用了適應(yīng)式變參數(shù)PID。按算法不同可分為位置型、增量型和仿真量型三種，按所采用的伺服系統(tǒng)不同，又有電液隨動系統(tǒng)型和數(shù)液型伺服系統(tǒng)型。1/4/202328微機(jī)調(diào)速器的基本原理目前微機(jī)調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PI微機(jī)調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202329微機(jī)調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29/微機(jī)調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202330微機(jī)調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29/微機(jī)調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202331微機(jī)調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29微機(jī)調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖1/4/202332微機(jī)調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖12/29/202微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式三種模式：頻率、開度、功率1、頻率調(diào)節(jié)模式（YM）：適用于機(jī)組空載自動運(yùn)行、單機(jī)帶孤立負(fù)荷或機(jī)組并入小電網(wǎng)運(yùn)行、機(jī)組并入大電網(wǎng)作調(diào)頻方式運(yùn)行等情況。主要特征：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部切除。2）采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)不為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPID，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）該模式下，功率給定Pc實(shí)時跟蹤機(jī)組實(shí)際功率Pg，其本身不參加閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。1/4/202333微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式12/29/202233微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)后采用的一種調(diào)節(jié)模式。主要用于機(jī)組帶基荷運(yùn)行工況，其特點(diǎn)是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPI，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）微機(jī)調(diào)節(jié)器通過開度給定Yc變更機(jī)組負(fù)荷，而功率給定不參與閉環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)，功率給定Pc實(shí)時跟蹤機(jī)組實(shí)行功率，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“功率調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。1/4/202334微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)后帶基荷運(yùn)行工況優(yōu)先采用的一種調(diào)節(jié)模式。其特點(diǎn)是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自機(jī)組功率Pg，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）功率調(diào)節(jié)模式特別適合于水電站實(shí)施AGC工況。在該模式下，微機(jī)調(diào)節(jié)器通過功率給定（或者由上位機(jī)下達(dá)功率給定值）使機(jī)組變更負(fù)荷。而開度給定不參與閉環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)，開度給定Yc實(shí)時跟蹤機(jī)組導(dǎo)葉接力器開度值，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“開度調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。1/4/202335微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式4、調(diào)節(jié)模式之間的相互轉(zhuǎn)換1）機(jī)組自動開機(jī)后進(jìn)入“空載”工況，調(diào)速器處于“頻率調(diào)節(jié)模式”；2）當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合時，機(jī)組并入電網(wǎng)工作，若機(jī)組帶基荷運(yùn)行機(jī)制，此時調(diào)速器自動選擇“功率調(diào)節(jié)”模式工作。機(jī)組并網(wǎng)后，也可以人為地選擇三種調(diào)節(jié)模式中任何一種調(diào)節(jié)模式工作；3）當(dāng)調(diào)速器在“功率調(diào)節(jié)”模式工作時，若檢測出機(jī)組功率反饋故障，則調(diào)速器自動切換至“開度調(diào)節(jié)”模式工作；4）調(diào)速器工作于“功率調(diào)節(jié)”或“開度調(diào)節(jié)”模式時，電網(wǎng)頻率偏離額定值過大（超過人工頻率死區(qū)整定值），且保持一段時間（若持續(xù)15S），則調(diào)速器自動切換至“頻率調(diào)節(jié)”模式工作；5）當(dāng)處于“功率調(diào)節(jié)”或“開度調(diào)節(jié)”模式下帶負(fù)荷運(yùn)行時，由于某種故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，機(jī)組甩負(fù)荷，同時調(diào)速器也自動切換至“頻率調(diào)節(jié)”模式，使機(jī)組運(yùn)行于空載工況。1/4/202336微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式4、調(diào)節(jié)模式之間的相互轉(zhuǎn)換12/29/2微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機(jī)調(diào)速器分兩大部分，微機(jī)調(diào)節(jié)器和伺服系統(tǒng)。常見5種：1、電液伺服閥驅(qū)動的電液隨動系統(tǒng)；2、基于電流比例閥驅(qū)動的電液比例伺服系統(tǒng)；3、基于伺服電機(jī)驅(qū)動的電機(jī)伺服系統(tǒng)；4、基于步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)5、基于電液數(shù)字閥驅(qū)動的數(shù)字閥伺服系統(tǒng)。前3種屬于電液伺服系統(tǒng)（或稱電液隨動系統(tǒng)），后兩種屬于數(shù)液伺服系統(tǒng)。1/4/202337微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機(jī)調(diào)速器分兩大部分，微機(jī)調(diào)節(jié)器和伺服系微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)電液比例伺服系統(tǒng)1/4/202338微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)電液比例伺服系統(tǒng)12/29/202238微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)（結(jié)合CAD步進(jìn)電機(jī)圖）1/4/202339微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)（結(jié)合CAD步進(jìn)電機(jī)圖）三、調(diào)速系統(tǒng)重要元件及作用油壓裝置兩段關(guān)閉電磁閥事故配壓閥1/4/202340三、調(diào)速系統(tǒng)重要元件及作用12/29/202240油壓裝置供給調(diào)速器操作所需壓力的儲能設(shè)備。包括：壓力油罐、回油箱、油泵、保護(hù)裝置、控制裝置、補(bǔ)氣裝置、安全裝置。油罐油氣比：四分之一到三分之一。自動補(bǔ)氣：保持油氣比例。事故低油壓：保證機(jī)組停機(jī)的最低油壓。1/4/202341油壓裝置供給調(diào)速器操作所需壓力的儲能設(shè)備。12/29/202事故配壓閥事故配壓閥是裝在主配壓閥與接力器操作管路中，處于優(yōu)先狀態(tài)，手動或電動操作事故電磁閥都能安全把機(jī)組停下來。事故配壓閥動作判斷：140%，主配拒動。1/4/202342事故配壓閥事故配壓閥是裝在主配壓閥與接力器操作管路中，處于優(yōu)兩段關(guān)閉閥裝在主配閥和接力器操作油管路中，當(dāng)機(jī)組在緊急或事故停機(jī)時，手動或電動操作兩段關(guān)閉閥，使機(jī)組的關(guān)機(jī)曲線形成拐點(diǎn)，保證機(jī)組安全緊急或事故停機(jī)。1/4/202343兩段關(guān)閉閥裝在主配閥和接力器操作油管路中，當(dāng)機(jī)組在緊急或事故調(diào)速器原理1/4/202344調(diào)速器原理12/29/20221主要內(nèi)容水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及工作原理微機(jī)調(diào)速器的工作原理調(diào)速系統(tǒng)重要元件作用與原理答疑1/4/202345主要內(nèi)容12/29/20222一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)和特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理水輪機(jī)調(diào)速器的發(fā)展與分類水輪機(jī)調(diào)速器的功能和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并列運(yùn)行中靜態(tài)分析1/4/202346一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念及原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)和特點(diǎn)12/2任務(wù)系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率波動值不超過±1%。系統(tǒng)負(fù)荷總在不斷變化，并且有一定的不可預(yù)見性，負(fù)荷變化必須導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的變化?；救蝿?wù)1、隨外界負(fù)荷的變化，迅速改變機(jī)組的出力2、保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。3、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)。1/4/202347任務(wù)系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定的要求，大電網(wǎng)±0。4%，中小電網(wǎng)要求頻率任務(wù)及途徑調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機(jī)的流量。而流量的調(diào)節(jié)是通過改變導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（活動導(dǎo)葉）的開度來實(shí)現(xiàn)的。對轉(zhuǎn)漿式、貫流式還可以通過協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)輪葉轉(zhuǎn)角來共同實(shí)現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)，而實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的控制裝置就是水輪機(jī)調(diào)速器。1/4/202348任務(wù)及途徑調(diào)節(jié)水輪機(jī)輸出功率，最有效的方法和途徑是調(diào)節(jié)水輪機(jī)任務(wù)及途徑式中：——水輪機(jī)主動力矩(水流推動葉片做功)——發(fā)電機(jī)的阻力矩——機(jī)組慣性矩；——角加速度；水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程1/4/202349任務(wù)及途徑水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程12/29/20226任務(wù)及途徑所以當(dāng)負(fù)荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=ne又：要使，一般不能改變H和效率η，而是通過改變Q而達(dá)到改變主動力矩Mt的目的。1/4/202350任務(wù)及途徑所以當(dāng)負(fù)荷變化時，應(yīng)調(diào)節(jié)Mt，使Mt=Mg，n=n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。1/4/202351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)水輪機(jī)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功調(diào)節(jié)滯后易產(chǎn)生過調(diào)節(jié)水擊的反調(diào)效應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜1/4/202352水輪機(jī)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)必須具備足夠大的調(diào)節(jié)功12/29/20229水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成水輪機(jī)+導(dǎo)水機(jī)構(gòu)+調(diào)速器構(gòu)成水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)速器的作用以轉(zhuǎn)速偏差為依據(jù)，迅速自動地調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，達(dá)到改變出力恢復(fù)轉(zhuǎn)速的目的。1/4/202353水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成12/29/2022調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代，機(jī)械液壓型水輪機(jī)調(diào)速1944年第一臺電氣液壓型調(diào)速器20世紀(jì)70年代第一臺數(shù)字式調(diào)速器（微機(jī)調(diào)速器），中國是80年代開展了微機(jī)調(diào)速器的研制。分類按元件結(jié)構(gòu)分機(jī)械液壓型和電氣液壓型，電氣液壓分模擬型電氣液壓型和微機(jī)型電氣液壓調(diào)速器。按調(diào)節(jié)數(shù)目分為間調(diào)節(jié)調(diào)速器和雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。按工作容量分為特小型、小型、中型、大（巨）型調(diào)速器。大型工作容量50KNM以上，并按放大執(zhí)行元件主配壓閥直徑（80、100、150、200、250）來計算。1/4/202354調(diào)速器發(fā)展與分類發(fā)展12/29/202211水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理機(jī)械液壓型調(diào)速器電氣液壓型調(diào)速器微機(jī)液壓型調(diào)速器1/4/202355水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理機(jī)械液壓型調(diào)速器12/29/202212水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202356水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/202213水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202357水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/202214水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理1/4/202358水輪機(jī)調(diào)節(jié)的工作原理12/29/2022151/4/20235912/29/202216水輪機(jī)調(diào)速器的功能維持機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）承擔(dān)機(jī)組啟動、停機(jī)、并網(wǎng)和增減負(fù)荷有功功率分配機(jī)組安全控制，如事故停機(jī)。1/4/202360水輪機(jī)調(diào)速器的功能維持機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定（基本功能）12/29/2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性調(diào)節(jié)特性指標(biāo)圖。調(diào)節(jié)時間、最大轉(zhuǎn)速偏差、超調(diào)量、振蕩次數(shù)。1/4/202361調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性動態(tài)特性12/29/202218調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片1/4/202362調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性曲線照片12/29/202219調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)：調(diào)差率ep調(diào)速器靜態(tài)特性指標(biāo)：調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差率bp我們通常所說的調(diào)差率，都是指調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)。1/4/202363調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性12/29/202220調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片1/4/202364調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜動態(tài)特性靜態(tài)特性圖片12/29/202221并列運(yùn)行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）機(jī)構(gòu)的工作原理及作用作用：使調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性平行移動，以達(dá)到改變機(jī)組轉(zhuǎn)速（或改變機(jī)組所帶負(fù)荷）的目的。1/4/202365并列運(yùn)行中靜態(tài)分析調(diào)差及功給（或轉(zhuǎn)速調(diào)整）12/29/202并列運(yùn)行中靜態(tài)分析變動負(fù)荷在并列工作機(jī)組間的分配1/4/202366并列運(yùn)行中靜態(tài)分析變動負(fù)荷在并列工作機(jī)組間的分配12/29/并列運(yùn)行中靜態(tài)分析功給機(jī)構(gòu)的作用在機(jī)組并列運(yùn)行時，功給機(jī)組可調(diào)整機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷以及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速（頻率）1/4/202367并列運(yùn)行中靜態(tài)分析功給機(jī)構(gòu)的作用12/29/202224二、微機(jī)調(diào)速器的工作原理微機(jī)調(diào)速器的基本原理及原理框圖微機(jī)調(diào)速器的控制方式微機(jī)調(diào)速器的伺服系統(tǒng)微機(jī)調(diào)速器的電氣原理圖1/4/202368二、微機(jī)調(diào)速器的工作原理微機(jī)調(diào)速器的基本原理及原理框圖12/微機(jī)調(diào)速器的優(yōu)點(diǎn)（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)PI、PID調(diào)節(jié)規(guī)律，還可以實(shí)現(xiàn)其他更復(fù)雜的調(diào)節(jié)規(guī)律，如前饋控制、自適應(yīng)調(diào)節(jié)等。2、調(diào)節(jié)參數(shù)的速寫和修改方便，運(yùn)行狀態(tài)的查詢和轉(zhuǎn)抽象靈活。3、機(jī)組的開、停機(jī)規(guī)律可方便地用軟件程序?qū)崿F(xiàn)。即停機(jī)過程可根據(jù)調(diào)節(jié)保證計算要求，靈活實(shí)現(xiàn)折線關(guān)閉規(guī)律；開機(jī)過程可根據(jù)機(jī)組增速及引水系統(tǒng)最大壓力降的具體要求進(jìn)行設(shè)定。4、簡化了操作回路。各種運(yùn)行操作相互間的邏輯關(guān)系均可用軟件程序完成，取消了相應(yīng)的繼電器，降低了成本，提高了可靠性。5、便于直接與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元進(jìn)行信息交互，有利于實(shí)現(xiàn)全廠的綜合控制，提高水電站的自動化水平。1/4/202369微機(jī)調(diào)速器的優(yōu)點(diǎn)（較電氣型）1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅微機(jī)調(diào)速器的基本原理微機(jī)調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1/4/202370微機(jī)調(diào)速器的基本原理微機(jī)調(diào)速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12/29/20微機(jī)調(diào)速器的基本原理目前微機(jī)調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PID型，個別的采用了適應(yīng)式變參數(shù)PID。按算法不同可分為位置型、增量型和仿真量型三種，按所采用的伺服系統(tǒng)不同，又有電液隨動系統(tǒng)型和數(shù)液型伺服系統(tǒng)型。1/4/202371微機(jī)調(diào)速器的基本原理目前微機(jī)調(diào)速器按其調(diào)節(jié)規(guī)律來說多數(shù)是PI微機(jī)調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202372微機(jī)調(diào)速器的原理框圖位置型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29/微機(jī)調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202373微機(jī)調(diào)速器的原理框圖增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29/微機(jī)調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖1/4/202374微機(jī)調(diào)速器的原理框圖仿增量型數(shù)字PID微機(jī)調(diào)速器圖12/29微機(jī)調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖1/4/202375微機(jī)調(diào)速器的原理框圖桐子壕電站調(diào)速器原理圖12/29/202微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式三種模式：頻率、開度、功率1、頻率調(diào)節(jié)模式（YM）：適用于機(jī)組空載自動運(yùn)行、單機(jī)帶孤立負(fù)荷或機(jī)組并入小電網(wǎng)運(yùn)行、機(jī)組并入大電網(wǎng)作調(diào)頻方式運(yùn)行等情況。主要特征：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部切除。2）采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)不為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPID，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）該模式下，功率給定Pc實(shí)時跟蹤機(jī)組實(shí)際功率Pg，其本身不參加閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。1/4/202376微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式12/29/202233微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)后采用的一種調(diào)節(jié)模式。主要用于機(jī)組帶基荷運(yùn)行工況，其特點(diǎn)是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自PID調(diào)節(jié)器的輸出YPI，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）微機(jī)調(diào)節(jié)器通過開度給定Yc變更機(jī)組負(fù)荷，而功率給定不參與閉環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)，功率給定Pc實(shí)時跟蹤機(jī)組實(shí)行功率，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“功率調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。1/4/202377微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式2、開度調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)后帶基荷運(yùn)行工況優(yōu)先采用的一種調(diào)節(jié)模式。其特點(diǎn)是：1）人工頻率死區(qū)、人工開度死區(qū)和人工功率死區(qū)等環(huán)節(jié)全部投入工作。2）采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，即微分參數(shù)為零。3）調(diào)差反饋信號取自機(jī)組功率Pg，并構(gòu)成調(diào)速器的靜態(tài)特性。4）功率調(diào)節(jié)模式特別適合于水電站實(shí)施AGC工況。在該模式下，微機(jī)調(diào)節(jié)器通過功率給定（或者由上位機(jī)下達(dá)功率給定值）使機(jī)組變更負(fù)荷。而開度給定不參與閉環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)，開度給定Yc實(shí)時跟蹤機(jī)組導(dǎo)葉接力器開度值，以保證由該調(diào)節(jié)模式切換至“開度調(diào)節(jié)”模式時無擾動轉(zhuǎn)換。1/4/202378微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式3、功率調(diào)節(jié)模式（YM）：是機(jī)組并入大網(wǎng)微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式4、調(diào)節(jié)模式之間的相互轉(zhuǎn)換1）機(jī)組自動開機(jī)后進(jìn)入“空載”工況，調(diào)速器處于“頻率調(diào)節(jié)模式”；2）當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合時，機(jī)組并入電網(wǎng)工作，若機(jī)組帶基荷運(yùn)行機(jī)制，此時調(diào)速器自動選擇“功率調(diào)節(jié)”模式工作。機(jī)組并網(wǎng)后，也可以人為地選擇三種調(diào)節(jié)模式中任何