調(diào)速器工作原理及試驗方法ppt課件

水輪機調(diào)節(jié) 發(fā)電公司第三期運維培訓(xùn) 2014年度 主講 楊平 主要內(nèi)容水輪機調(diào)節(jié)概述調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)品質(zhì)的影響調(diào)速器PID調(diào)節(jié)的基本原理調(diào)速器的試驗趕場調(diào)速器實例講解調(diào)速器的運行維護 水輪機調(diào)節(jié)概述 水庫 引水管道 導(dǎo)水機構(gòu) 轉(zhuǎn)輪 發(fā)電機 電力系統(tǒng) 調(diào)速器 發(fā)電機供是頻率f fg 水力發(fā)電過程 水輪發(fā)電機組把水能變成電能供用戶使用 用戶除要求供電安全可靠外 還要求電能的頻率及電壓保持在額定值附近的某一范圍內(nèi) 因此 必須根據(jù)負荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組的有功功率輸出 以維持機組轉(zhuǎn)速 頻率 在規(guī)定的范圍內(nèi) 這一功能就要依靠水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成 水輪機調(diào)節(jié)的任務(wù) 1 隨外界負荷的變化 迅速改變機組的出力2 保持機組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi) 最大偏差不超 0 5Hz 大電力系統(tǒng)不超過 0 2Hz 3 啟動 停機 增減負荷 對并入電網(wǎng)的機組進行成組調(diào)節(jié) 負荷分配 以達到經(jīng)濟合理的運行 水輪機調(diào)節(jié)原理水輪機與發(fā)電機連成的一個整體 稱之為水輪發(fā)電機組 我們可以把機組轉(zhuǎn)動部分看成一個圍繞定軸轉(zhuǎn)動的剛體 根據(jù)理論力學(xué)可以得出機組運動方程式 由此方程可見 當(dāng)Mt Mg 0時 機組轉(zhuǎn)速上升 當(dāng)Mt Mg 0時 機組轉(zhuǎn)速下降 當(dāng)Mt Mg 0時 機組轉(zhuǎn)速保持不變 所以當(dāng)負荷變化時 應(yīng)調(diào)節(jié)Mt 使Mt Mg n ne 所以 要使 C 一般不能改變H和效率 而是通過改變Q而達到改變主動力矩Mt的目的 調(diào)節(jié)流量Q的途徑 反擊式 通過改變導(dǎo)葉開度a0 ZZ 同時改變槳葉片轉(zhuǎn)角 沖擊式 通過改變噴嘴開度 水輪機調(diào)節(jié)的定義 隨著電力系統(tǒng)負荷變化 水輪機相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度 或針閥行程 使水輪機組轉(zhuǎn)速維持在某一預(yù)定值 或按某一預(yù)定的規(guī)律變化 這一過程稱為水輪機調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)實質(zhì) 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速水輪機調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)裝置稱為水輪機調(diào)速器 水輪機 導(dǎo)水機構(gòu) 調(diào)速器 水輪機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)速器主要有以下幾個部分組成 測量元件 測量機組轉(zhuǎn)速偏差 并把偏差信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰菩盘?然后輸出 綜合元件 將測頻 反饋來的信號綜合 輸送給放大元件放大元件 引導(dǎo)閥 輔助接力器 主配閥 主接力器 二級放大 位移變化 油壓變化 執(zhí)行元件 主接力器 控制導(dǎo)葉開度 改變流量反饋元件 緩沖器和杠桿機構(gòu) 用于保證調(diào)節(jié)的適度性和穩(wěn)定性 調(diào)速器手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種 手動調(diào)節(jié) 導(dǎo)水機構(gòu) 機組 電力系統(tǒng) 頻率表 運行人員 機械傳動 導(dǎo)水機構(gòu) 機組 電力系統(tǒng) 測量元件 放大元件 執(zhí)行元件 自動調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)速給定 反饋元件 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水輪機調(diào)速器和調(diào)節(jié)對象 包括引水系統(tǒng) 水輪機 發(fā)電機及負載 共同組成 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)與其他原動機調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比有以下特點 對調(diào)速器的基本要求為了保證水輪發(fā)電機組安全 可靠運行 改善電能品質(zhì) 水輪機調(diào)速器還應(yīng)滿足以下基本要求 在負載發(fā)生變化后 調(diào)速器應(yīng)能很快反應(yīng) 及時動作 并在盡可能短的時間內(nèi)使機組重新穩(wěn)定 調(diào)節(jié)過程中機組轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)發(fā)生波動是必然的 但是 波動的次數(shù)要少 幅度要小 調(diào)速器對導(dǎo)葉開度的控制應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確 要與負載變化的要求一致 調(diào)速器的分類1 按調(diào)速器元件結(jié)構(gòu)分 機械液壓 機調(diào) 和電氣液壓 電調(diào) 電調(diào)優(yōu)越性 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 電氣液壓 用電氣回路代替機調(diào)中的機械元件 2 按調(diào)節(jié)機構(gòu)數(shù)分 單調(diào) 雙調(diào) 單調(diào) 一個導(dǎo)葉起閉機構(gòu) 如混流和軸流定漿機組雙調(diào) 有兩個調(diào)節(jié)機構(gòu) 導(dǎo)葉開度 葉片轉(zhuǎn)置角 ZZ CJ 針閥 折流板轉(zhuǎn)動 3 按大小 容量 大型 活塞直徑80mm以上中型 操作功10000Nm 30000Nm小型 操作功小于10000nm 特小 小于3000Nm 調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)品質(zhì)的影響 水流慣性時間常數(shù)Tw 1 機組慣性時間常數(shù)Ta 2 負載慣性時間常數(shù)Tb 3 機組綜合自調(diào)節(jié)系數(shù)en 4 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt 5 緩沖時間常數(shù)Td 6 加速時間常數(shù)Tn 7 局部反饋強度b 8 永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp 9 接力器反映時間Ty 10 典型PLC水輪機微機調(diào)速器結(jié)構(gòu) 圖中由左至右的控制信息的傳遞通道 是任何一種結(jié)構(gòu)的調(diào)速器必須具備的主通道 包括通道u N 通道y1和通道Y 通道u N是微機 PLC 調(diào)節(jié)器的輸出通道 它的輸出可以是電氣量u 也可以是數(shù)字量N u N信號送到電 機轉(zhuǎn)換裝置作為其輸入信號 通道y1是電機轉(zhuǎn)換裝置的前向輸出通道 它輸出的主要是機械位移 也可以是液壓信號 是機械液壓系統(tǒng)的輸入控制信號 通道Y是機械液壓系統(tǒng)的輸出通道 它輸出的是接力器的位移 也是調(diào)速器的輸出信號 反饋通道 綜合比較點 與前向通道信息傳遞方向相反的通道 反饋通道有2 1 3 1 2 2 3 2和3 3 例如 反饋通道3 1是接力器位移Y經(jīng)過電肌轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為電氣量或數(shù)字量 再送給微機 PLC 調(diào)節(jié)器作為反饋信號的通道 綜合比較點是系統(tǒng)中前向通道和反饋通道信息的匯合點 位于微機 PLC 調(diào)節(jié)器 電 機轉(zhuǎn)換裝置和機械液壓系統(tǒng)中的3 圖中繪出了分別個比較點 Al A2 A3 在一般情況下 A1是數(shù)字量綜合比較點 AZ是電氣量綜合比較點 A3是機械量綜合比較點 PLC調(diào)節(jié)器 PLC水輪機微機調(diào)速器結(jié)構(gòu)框圖 水輪機微機調(diào)速器靜特性分析 對于水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說 最根本的要求是穩(wěn)定性 在系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上 還對其動態(tài)過渡過程品質(zhì)也有一定的要求 我們通常通過調(diào)速器靜特性試驗的方法來進行分析 下面將以一組具體的數(shù)值來分析分析頻率給定fc和開度給定Yc對微機調(diào)速器的靜態(tài)特性的影響 如圖所示為頻率給定分別等于50Hz和50 5Hz時的兩條微機調(diào)速器的靜特性 從圖中可以清楚地看出 兩條靜特性線是平行的直線 其間的縱坐標(biāo)距離為0 5Hz 故調(diào)整頻率給定 相當(dāng)于縱向平移靜特性 當(dāng)水輪發(fā)電機組并入大電網(wǎng)運行時 可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz 當(dāng)頻率給定fc由50Hz調(diào)整到50 5Hz時 則由原來的0 5開啟到1 0 所以 此時調(diào)整頻率給定fc 可以增 減機組所帶的負荷 但是 由于水輪機微機調(diào)速器都設(shè)有開度給定環(huán)節(jié) 因此 一般不采用調(diào)整頻率給定的方法來增減負荷 而采用調(diào)整開度給定 或功率給定 的方法 如圖所示為開度給定Yc分別等于0 5和0 75時的兩條微機調(diào)速器的靜特性 從圖中可以看出 兩條靜特性線是平行線 故調(diào)整給定開度 相當(dāng)于橫向平移靜特性 其間的橫坐標(biāo)距離為0 25 當(dāng)水輪發(fā)電機組并入電網(wǎng)運行時 可認(rèn)為電網(wǎng)頻率保持為50Hz 當(dāng)yc由0 5調(diào)整到0 75時 Yc則由原來的0 5開啟到0 75 顯然 調(diào)整開度給定y 來改變微機調(diào)速器接力器的開度是正確的方法 調(diào)速器 調(diào)節(jié)的基本原理 PID調(diào)節(jié)的概念在工程實際中 應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例 積分 微分控制 簡稱PID控制 又稱PID調(diào)節(jié)PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差 利用比例 積分 微分計算出控制量進行控制的PID控制器問世至今已有近70年歷史 它結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定性好 工作可靠 調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一 在水輪機調(diào)速控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用 我司微機調(diào)速器大都采用PLC可編程控制器 利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制何為開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 1 開環(huán)控制系統(tǒng)是指被控對象的輸出 被控制量 對控制器的輸出沒有影響 這種控制系統(tǒng)中 不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路 2 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出 被控制量 會反送回來影響控制器的輸出 形成一個或多個閉環(huán) 閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋 若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反 則稱為負反饋 若極性相同則稱為正反饋 一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋 又稱負反饋控制系統(tǒng) 比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng) 眼睛便是傳感器 充當(dāng)反饋 人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作 如果沒有眼睛 就沒有了反饋回路 也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng) 比例 P 控制比例控制是一種最簡單的控制方式 其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系 當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后 系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差 積分 I 控制在積分控制中 控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系 對一個自動控制系統(tǒng) 如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng) 為了消除穩(wěn)態(tài)誤差 在控制器中必須引入 積分項 積分項對誤差取決于時間的積分 隨著時間的增加 積分項會增大 這樣 即便誤差很小 積分項也會隨著時間的增加而加大 它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小 直到等于零 因此 比例 積分 PI 的調(diào)速器 可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差 微分 D 控制在微分控制中 控制器的輸出與輸入誤差信號的微分 即誤差的變化率 成正比關(guān)系 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn) 其原因是由于存在有較大慣性組件 機組慣性時間常數(shù) 或有滯后 水流慣性時間常數(shù) 組件 具有抑制誤差的作用 其變化總是落后于誤差的變化 解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 超前 即在誤差接近零時 抑制誤差的作用就應(yīng)該是零 這就是說 在控制器中僅引入 比例 項往往是不夠的 比例項的作用僅是放大誤差的幅值 而目前需要增加的是 微分項 它能預(yù)測誤差變化的趨勢 這樣 具有比例 微分的控制器 就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零 甚至為負值 從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào) 所以對有較大慣性或滯后的被控對象 比例 微分 PD 控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性 PID控制器的參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容 它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù) 積分時間和微分時間的大小 PID控制器參數(shù)整定的方法很多 概括起來有兩大類 一是理論計算整定法 它主要是依據(jù)系統(tǒng)的機組的特性參數(shù) 經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù) 這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用 還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改 二是工程整定方法 它主要依賴工程經(jīng)驗 直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行 且方法簡單 易于掌握 在工程實際中被廣泛采用 PID控制器參數(shù)的工程整定方法 主要有臨界比例法 反應(yīng)曲線法和衰減法 三種方法各有其特點 其共同點都是通過試驗 然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定 但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù) 都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善 現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法 利用該方法進行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下 1 確定比例系數(shù)Kp確定比例系數(shù)Kp時 首先去掉PID的積分項和微分項 可以令Ki 0 Kd 0 使之成為純比例調(diào)節(jié) 輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許輸出最大值的60 70 比例系數(shù)Kp由0開始逐漸增大 直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩 再反過來 從此時的比例系數(shù)Kp逐漸減小 直至系統(tǒng)振蕩消失 記錄此時的比例系數(shù)Kp 設(shè)定PID的比例系數(shù)Kp為當(dāng)前值的60 70 2 確定積分時間常數(shù)Ki比例系數(shù)Kp確定之后 設(shè)定一個較大的積分時間常數(shù)Ki 然后逐漸減小Ki 直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩 然后再反過來 逐漸增大Ki 直至系統(tǒng)振蕩消失 記錄此時的Ki 設(shè)定PID的積分時間常數(shù)Ki為當(dāng)前值的150 180 3 確定微分時間常數(shù)Kd微分時間常數(shù)Kd一般不用設(shè)定 為0即可 此時PID調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為PI調(diào)節(jié) 如果需要設(shè)定 則與確定Kp的方法相同 取不振蕩時其值的30 4 系統(tǒng)空載調(diào)試將機組開至空轉(zhuǎn) 對PID參數(shù)進行微調(diào) 直到滿足性能要求 PID參數(shù)調(diào)節(jié)的常用口訣 參數(shù)整定找最佳 從小到大順序查 先是比例后積分 最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁 比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣 比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢 積分時間降下來 曲線波動周期長 積分時間再加長 曲線振蕩頻率快 先把微分降下來 動差大來波動慢 微分時間應(yīng)加長 理想曲線兩個波 前高后低4比1 調(diào)速器參數(shù)的兩種表達方式第一種表達方式 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt緩沖時間常數(shù)Td加速時間常數(shù)Tn第二種表達方式 比例增益Kp積分增益Ki微分增益Kd兩種表達式之間的關(guān)系 調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式水輪機調(diào)速器主要有三種調(diào)節(jié)模式 頻率調(diào)節(jié)模式 開度調(diào)節(jié)模式 功率調(diào)節(jié)模式頻率調(diào)節(jié)模式 FM 其特點如下 1 用PID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié) 即Kd 02 適用于機組空載運行 機組并入小網(wǎng)或孤立電網(wǎng)運行 機組在并入大電網(wǎng)以調(diào)頻方式運行 3 在頻率調(diào)節(jié)模式下 功率給定Pc實時跟蹤機組實際功率Pg 不參與閉環(huán)調(diào)節(jié) 使當(dāng)由頻率調(diào)節(jié)切換至功率調(diào)節(jié)時實現(xiàn)無擾動切換 開度調(diào)節(jié)模式 YM 其特點如下 1 采用PI規(guī)律調(diào)節(jié) 即Kd 02 適用于機組帶基本負荷運行3 在開度調(diào)節(jié)模式下 功率給定Pc實時跟蹤機組實際功率Pg 不參與閉環(huán)調(diào)節(jié) 使當(dāng)由頻率調(diào)節(jié)切換至功率調(diào)節(jié)時實現(xiàn)無擾動切換 功率調(diào)節(jié)模式 PM 這是水輪發(fā)電機組并入電網(wǎng)后采用的調(diào)節(jié)模式 其特點如下 1 用PID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié) 即Kd 0 2 在閉環(huán)調(diào)節(jié)中機組的功率Pg作為反饋值 并構(gòu)成調(diào)速器的功率調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)3 適用于機組并網(wǎng)運行4 在功率調(diào)節(jié)模式下 開度給定Yc實時跟蹤機組實際導(dǎo)葉接力器開度值Yg 不參與閉環(huán)調(diào)節(jié) 使當(dāng)由功率調(diào)節(jié)切換至頻率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式時時實現(xiàn)無擾動切換 三種調(diào)節(jié)模式之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖給出了三種調(diào)節(jié)模式之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 實際根據(jù)需要還可以增加一些其它切換條件 1 機組開機進入 空載 工況運行時 調(diào)速器在 頻率調(diào)節(jié) 模式下運行 2 機組斷路器投入 并入大電網(wǎng)工作時 調(diào)速器自動進入 功率調(diào)節(jié) 模式工作 3 機組在并網(wǎng)的工況下 可以選擇任一種調(diào)節(jié)模式 4 調(diào)速器工作于功率調(diào)節(jié)模式時 若檢測出機組功率傳感器有故障 則自動切換至開度調(diào)節(jié)模式運行 5 調(diào)速器運行于功率調(diào)節(jié)模式或開度調(diào)節(jié)模式時 若電網(wǎng)頻差偏離額定值過大 持續(xù)一段時間 則自動切換至頻率調(diào)節(jié)模式 頻率調(diào)節(jié) 功率調(diào)節(jié) 開度調(diào)節(jié) 斷路器合 開度調(diào)節(jié) 機組開機 功率調(diào)節(jié) 功率傳感器故障 頻率超差 頻率調(diào)節(jié) 斷路器合 三種調(diào)模式之間的轉(zhuǎn)換 調(diào)速器的試驗 調(diào)速器調(diào)整試驗的基本內(nèi)容靜態(tài)試驗 充水前試驗 當(dāng)調(diào)速器組裝完畢 通過充油及電氣部分的線路檢查無異常后 就可做調(diào)速器靜態(tài)特性試驗 調(diào)速器的靜特性 是指在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下 調(diào)速器轉(zhuǎn)速n 或頻率f 和接力器行程y之間的關(guān)系 即y f n 通過對調(diào)速器靜特性的測定 確定調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)ix 校驗永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp值 借以綜合鑒別調(diào)速器的制造 安裝或大修質(zhì)量 試驗條件 bp 6 開環(huán)增益為整定值 切除人工死區(qū) 微分系數(shù)Kd為最小值 積分系數(shù)為Ki為最大值 比例系數(shù)Kp為中間值 頻率給定為額定值 試驗方法 用穩(wěn)定的頻率信號源輸入額定頻率信號 以開度給定將導(dǎo)葉接力器調(diào)整到50 行程附近 然后升高或降低頻率使接力器全關(guān)或全開 調(diào)整頻率信號值 使之按1個方向逐次升高或降低 在導(dǎo)葉接力器每次變化穩(wěn)定后 記錄該次信號頻率值及相應(yīng)的接力器行程值 分別繪制頻率升高和降低的調(diào)速器靜態(tài)特性曲線 2條曲線間的最大區(qū)間即轉(zhuǎn)速死區(qū)ix ix f fn 靜態(tài)特性曲線斜率的負數(shù)即永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp 國標(biāo) GB T9652 21997 規(guī)定中型調(diào)速器ix 0 08 小型調(diào)速器ix 0 10 動態(tài)試驗 充水后試驗 為了檢查調(diào)速器的質(zhì)量 保證機組在突變負荷時能滿足調(diào)節(jié)保證計算的要求和所規(guī)定的動態(tài)指標(biāo) 掌握機組在過渡過程中的狀態(tài)和各調(diào)節(jié)參數(shù)變化的范圍以及參數(shù)變化時對機組過渡過程規(guī)律的影響 從而找出最佳參數(shù) 提高機組運行的穩(wěn)定性及可靠性 檢查機組設(shè)計及檢修質(zhì)量 保證機組安全運行等 1 單機空載穩(wěn)定性觀測 即空擺測定 手動空載擺動值測試 檢查機組各部分均已具備啟動條件后 手動操作調(diào)速器使導(dǎo)葉慢慢開啟至空載開度附近 當(dāng)機組轉(zhuǎn)速升至80 后 慢慢調(diào)整導(dǎo)葉開度使機組頻率穩(wěn)定在50Hz附近 停止操作導(dǎo)葉接力器 待穩(wěn)定一段時間后用頻率計測量機組頻率 并記錄連續(xù)3min機組頻率擺動值的最大值fmax和最小值fmin 則頻率擺動范圍為 f fmax fmin 如以相對量表示 則為 x 2 fmax fmin 此時的頻率波動 一般均系水力不平衡或機組本身問題所致 與調(diào)速器無關(guān) 自動空載擺動測試 將調(diào)速器切為自動運行 測量機組轉(zhuǎn)速擺動值 測試方法與手動運行時測試方法基本相同 只不過需進行參數(shù)的選優(yōu)工作 最優(yōu)參數(shù)應(yīng)是空載擾動試驗的優(yōu)化參數(shù) 國標(biāo) GB T9625 1 1997 中規(guī)定對于中小型調(diào)速器若水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速相對值不大于 0 3 則自動空載擺動值不得大于 0 25 否則只需小于手動空載擺動值就算達標(biāo) 2 空載擾動試驗機組需在各種工況下運行 欲使水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)獲得良好的性能 必須合理選擇系統(tǒng)中的有關(guān)參數(shù) 空載擾動試驗方法如下 通過突變頻率給定值來進行頻率擾動試驗 擾動量一般為 8 10 fn 擾動試驗需記錄頻率擾動的超調(diào)量和過渡過程時間 調(diào)節(jié)次數(shù)等有關(guān)數(shù)據(jù) 通過若干組有關(guān)數(shù)據(jù)的比較 就可確定系統(tǒng)的最佳參數(shù) 國標(biāo)對該試驗無考核要求 3 甩負荷試驗通過甩負荷試驗可進一步考驗機組在已選定的調(diào)速器空載參數(shù)下調(diào)節(jié)過程的速動性和穩(wěn)定性 更主要是檢驗調(diào)保計算參數(shù) 保證機組安全 試驗?zāi)康?試驗注意事項甩負荷試驗一般分4次 甩25 50 75 100 額定負荷 由小到大順序進行 甩25 額定負荷 主要是檢查接力器的不動時間是否符合要求 同時也檢查轉(zhuǎn)速上升率和蝸殼水壓上升率以及調(diào)節(jié)時間 分析下次所甩負荷增長后可能的變化趨勢 從而進一步驗證所選定的調(diào)節(jié)參數(shù)是否為最佳 甩50 和75 額定負荷的目的主要是分析其變化趨勢 最后甩100 額定負荷時 機組轉(zhuǎn)速上升率 蝸殼水壓上升率 尾水管真空度 關(guān)機時間和過渡過程調(diào)節(jié)時間等均應(yīng)滿足調(diào)節(jié)保證計算值和國標(biāo)要求 趕場電廠調(diào)速器實例 調(diào)速器構(gòu)成液壓系統(tǒng)原理圖講解操作調(diào)試維護及故障處理 結(jié)構(gòu)組成和功能簡介 電氣部分一 柜體前門各元件1 平衡表2 觸摸屏3 指示燈4 杠桿開關(guān) 回油箱 電機及油泵 安全閥 調(diào)速器電氣柜面板 電氣柜內(nèi)各元件 機械部分 電液比例閥 先導(dǎo)控制閥 脈沖閥 座閥式電磁換向閥也稱為電磁換向球閥 是一種二位三通型方向控制閥 它在液壓系統(tǒng)中大多作為先導(dǎo)控制閥使用 換向速度也比一般電磁換向滑閥快 電 液轉(zhuǎn)換器比例伺服閥 它是一種電氣控制的引導(dǎo)閥 比例伺服閥的功能是把微機調(diào)節(jié)器輸出的電氣控制信號轉(zhuǎn)換為與其成比例的流量輸出信號 用于控制帶輔助接力器 液壓控制型 的主配壓閥 比例伺服閥的表示符號 比例伺服閥控制主配壓閥原理框圖 手動操作閥 手自動切換閥及壓力繼電器 緊急停機閥 雙液控單向閥 單向節(jié)流閥 支撐架及鎖定 安全閥 儲能器 壓力表 系統(tǒng)工作原理 一 自動調(diào)節(jié)1 閉環(huán)開機2 頻率調(diào)節(jié)3 頻率跟蹤4 功率調(diào)節(jié)5 自動停機二 手動操作1 手動操作2 手動自動切換三 緊急停機 調(diào)速器的安裝 調(diào)整和試驗 安裝機械部分調(diào)整電氣部分調(diào)整試驗 調(diào)速器液壓系統(tǒng)原理圖講解 識圖動作原理講解 調(diào)速器的常見故障和原因分析 判別 調(diào)速器故障及分類為了便于分析和處理 常將調(diào)速器系統(tǒng)的故障按引起原因歸為兩大類 一類是由調(diào)速器引起 也稱為內(nèi)因引起的故障 另一類是由被控制系統(tǒng)引起的 也稱為外因引起的故障 分析故障的基本方法1 全面掌握故障現(xiàn)象如 接力器不穩(wěn)定 為了查出其主要原因并及時排除 首先要全面掌握故障的現(xiàn)象 如接力器是否呈周期性擺動 擺動的頻率如何 幅值多大 又如接力器的擺動與機組轉(zhuǎn)速 出力等工作參數(shù)有無聯(lián)系 是怎樣的關(guān)系 擺動的變化趨勢如何 等等 2 分析與調(diào)試相結(jié)合故障的分析處理不能孤立 靜止地進行 應(yīng)當(dāng)在調(diào)整 試驗的過程中結(jié)合進行 在試驗當(dāng)中找出引起故障的主要問題 3 遵循合理的程序1 先外因 后內(nèi)因 外部原因引起的故障往往伴隨一些其他現(xiàn)象 而且外因引起的故障單從調(diào)速器著手是很難解決的 因此首先分析和排除外因是很重要的 2 先空載 后負載 3 先靜態(tài) 后動態(tài) 常見的外因及故障現(xiàn)象1 過水壓力系統(tǒng)水壓不穩(wěn)定水輪機過水壓力系統(tǒng)包括壓力管道 蝸殼 尾水管等 一旦發(fā)生水壓波動 勢必影響機組的運行 表現(xiàn)為接力器開度及機組出力呈周期性擺動 這樣的擺動頻率較低 但幅值可能較大 發(fā)生擺動時可觀察到蝸殼壓力及尾水管真空明顯的周期性擺動 為了判明水壓波動是否是引起不穩(wěn)定的主要原因 可將機組切換成手動運行 手動狀態(tài)下仍發(fā)生擺動 則是水壓波動造成的不穩(wěn)定運行的特征 2 水輪機運行不穩(wěn)定例如 反擊型水輪機發(fā)生嚴(yán)重氣蝕時 轉(zhuǎn)輪四周水力不平衡 以及導(dǎo)葉或輪葉發(fā)生渦列時 水輪機自身工作不穩(wěn)定 調(diào)節(jié)系統(tǒng)也就不可能穩(wěn)定運行 但是水輪機原因引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象 往往隨機組的工作參數(shù)變化 如低水頭 低負荷時發(fā)生 或者在某個出力附近發(fā)生 水力不平衡引起的擺動 則隨出力的增加而加劇 為此 可在不同工況下檢查接力器的擺動情況來加以分析 3 發(fā)電機運行不正常發(fā)電機若運行不正常 如三相負載不平衡 勵磁裝置工作不穩(wěn)定 也會造成機組運行不穩(wěn)定 這種不穩(wěn)定現(xiàn)象常隨負載增加而加重 在開機過程中 如果達到額定轉(zhuǎn)速 不勵磁時接力器能穩(wěn)定 一旦勵磁 升電壓就不穩(wěn)定 則明顯是發(fā)電機及勵磁裝置方面的問題