水轮机调速器培训教的程.doc

三联水电 水轮机数字调速器 （培训教材） 武汉三联水电控制设备有限公司 2004年10月15日 目 录 第一章 水轮机调节的基本任务 3 一、水轮机调节系统的结构 4 二、水轮机调节系统的特点 4 第二章 水轮机调速系统的标准和特性 7 一、水轮机调速系统的标准 7 二、水轮机调速系统的特性 8 三、水轮机调速器的动态特征 9 四、水轮机调节系统的动态特性 13 第三章 水轮机调速器的控制算法 15 一、PID控制算法 15 二、桨叶控制器 18 第四章 水轮机微机调速器的硬件 23 第五章 水轮机微机调速器的形式 27 一、调速器的发展 27 二、调速器的分类 28 三、冗余式可编程调速器 29 第六章 水轮机微机调速器的功能和运行 34 一、参数可调范围 35 二、功能要求 36 三、软件 49 第七章 水轮机微机调速器的机械液压执行机构 58 一、比例伺服阀＋数字阀＋机械开限/纯手动组成机械冗余结构 58 二、步进式机械液压系统 59 第八章 水轮机微机调速器的故障处理 63 一、空载频率摆动 63 二、负载漂移 63 三、接力器抖动 64 四、切换故障 65 五、甩负荷 65 六、与水头有关的故障 66 七、自检 66 第一章 水轮机调节的基本任务 水轮发电机组把水能转变为电能供生产、生活使用。用户在用电过程中除要求供电安全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。按我国电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量的5％～10％；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2％～3％。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。因此，不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务。 水轮机调速器是水电站发电机组的重要辅助设备，他与电站那二次回路或计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。水轮机调速器还可以与其他装置一起完成自动发电控制（AGC）、成组控制、按水位调节等任务。 水轮发电机组转动部分的运动方程为： Jdω/dt=Mt-Mg 式中： J—机组转动部分的惯性矩（kg·㎡）； ω＝πn/30—机组转动角速度（rad/s）； n—机组转动速度（r/min）； Mt—水轮机转矩（N·m）； Mg—发电机负荷阻力矩（负载转矩）（N·m）。 上式表明，保持机组转速（频率）为恒值的条件是dω/dt＝0，即要求Mt＝Mg，否则就会导致机组转速（频率）偏离额定值，从而出现转速（频率）偏差。 水轮机转矩 Mt＝ρQHηt /ω 式中： Q—通过水轮机的流量（m3/s）））））））. 水轮机调节系统的静态特性 当给定信号恒定时，水轮机调节系统处于平衡状态，被控参量偏差相对值与接力器行程相对值的关系如图1所示，在工程实际中，有时也采用图2所示的静态特性图—将图1所示的被控参量偏差值改用被控参量绝对值表示。 图1和图2中： 图 图1 图2 Fr=pmr/60—额定频率Fr=50Hz； Xn=n/nr=xf机组转速的相对值； N—机组转速（r/min）—机组额定转速（r/min）—发电机极对数 Y=Y/YM—接力器行程相对值 Y—接力器行程（M） YM—接力器最大行程（M） 1．1 永态差值系数 （1）永态差值系数bp 在图1所示水轮机调节系统静态特性曲线上，取某一规定点（例如，图示中的A点），过该点作一切线，其切线斜率的负数就是该点的永态差值系数： bp=-dxr/dy (1-1_) 对于图2所示的静态特性曲线，其对应的值为50bpHZ（当额定功率为fr=50HZ时） （2）最大行程的永态差值系数bs 在图1所示水轮机调节系统静态特性曲线上，在规定的给定信号下，得出接力器在全关（y=0）显然，对于一条曲线型的静态特性线，选取不同的A点，会得到不同的bp值。但是，实践表明，对选择了合适接力器位移变送器的水轮机微机调速器来说，其静态特性十分接近于一条直线。因此，在这种情况下，如果取bs作为bp，也不会有过大的误差。 1．2 转速死区ix 给定信号恒定时，被控参量的变化不起任何调节作用的两个值间的最大区间，称为死区，当被控参量为转速时，即为转速死区ix。其在静态特性图上的表述如图3所示。 图3 1．3 随动系统不准确度 随动系统中，对于所有不变的输入信号， 相应输出信