第二部分-水轮发电机组3(调速器)演示幻灯片.ppt

调速器调速器主讲人：王华主讲人：王华昆明禄壹企业管理服务有限责任公司昆明禄壹企业管理服务有限责任公司1 1水电站水电站http:/ 2水电站水电站http:/ 1、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次、维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求；调频要求；v2 2、控制并联机组间有功功率的分配；、控制并联机组间有功功率的分配；v3 3、满足机组的正常操作要求；开停机、增减负荷，、满足机组的正常操作要求；开停机、增减负荷，以及空载时增减转速；以及空载时增减转速；v4 4、保证机组的安全运行；、保证机组的安全运行；v5 5、能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的、能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的经济运行，满足机组开停机、增减负荷的控制要经济运行，满足机组开停机、增减负荷的控制要求。求。3 3水电站水电站http:/ 4水电站水电站http:/ Y Y表示油压装置表示油压装置 WT WT表示微机调速器表示微机调速器 6000 6000可操作扭矩为可操作扭矩为60006000牛顿米（牛顿米（N.m)N.m)YWT YWT 系列微机调速器均为组合式结构，由系列微机调速器均为组合式结构，由PLCPLC调节器调节器、机机械液压随动系统械液压随动系统和和油压装置油压装置等组成。等组成。5 5水电站水电站http:/ 6水电站水电站http:/ 7水电站水电站http:/ 1、电源系统、电源系统 YWT调速器的采用AC220V和DC220V同时供电，互为热备用。其内部工作电压为24VDC/5VDC。YWT 调速器系统除了PLC工作电源外，还设计了+24V外部电源。外部电源“开关电源”，采用交、直流同时输入。每组电源内部工作原理相同。仅只是输出电压不同，原理框图如下：+24V供外部继电器、数字表、接力器反馈、电磁阀、操作终端和指示灯用8 8水电站水电站http:/ 2、工作过程、工作过程v由测频模块测量机、网频率，送至可编程控制器由测频模块测量机、网频率，送至可编程控制器CPUCPU模块，模块，在空载运行时，自动处于在空载运行时，自动处于“跟踪跟踪”工况。在电网频率正常情工况。在电网频率正常情况下，空载跟踪频给时其机内况下，空载跟踪频给时其机内PIDPID运算的频差量运算的频差量f(k)=ff(k)=f给给f f机，空载跟踪网频时机，空载跟踪网频时f(k)=ff(k)=f网网f f机。机。f f给给机内频率给定；机内频率给定；f f机机机组频率；机组频率；f f网网电电网频率网频率v由中控室及二次回路发出的开关量指令经输入模块送至由中控室及二次回路发出的开关量指令经输入模块送至PLCPLC的的CPUCPU模块，当模块，当PLCPLC扫描到这个指令进行相应的操作，并且将扫描到这个指令进行相应的操作，并且将操作、运算、处理后的操作、运算、处理后的结果输出至机械液压随动系统来控制结果输出至机械液压随动系统来控制水轮机组导叶的开度以达到控制机组转速的目的。水轮机组导叶的开度以达到控制机组转速的目的。v由由A/DA/D模块采样导叶开度信号、功率信号，参与开度调节或模块采样导叶开度信号、功率信号，参与开度调节或功率调节。功率调节。9 9水电站水电站http:/ 1）自动开机过程及空载循环）自动开机过程及空载循环 机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器迅速机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器迅速将接力器以第一斜率开启到开机顶点，然后，以第二斜率开将接力器以第一斜率开启到开机顶点，然后，以第二斜率开启导叶，机组转速上升，如果这时机频断线，系统自动将导启导叶，机组转速上升，如果这时机频断线，系统自动将导叶关至最低空载开度位置。当叶关至最低空载开度位置。当机组转速上升到机组转速上升到90%90%以上，进以上，进入空载循环，电气开限为空载开限，自动跟踪电网频率或频入空载循环，电气开限为空载开限，自动跟踪电网频率或频给。给。开机过程中，导叶开度小于等于空载开限。开机过程中，导叶开度小于等于空载开限。（2 2）并网带负荷运行）并网带负荷运行 当机组并网发电后，电气开度限制自动打开到当机组并网发电后，电气开度限制自动打开到100%100%，由频，由频率调节、开度调节、功率调节选择负载运行工况。率调节、开度调节、功率调节选择负载运行工况。负载运行负载运行有三种工况。有三种工况。1010水电站水电站http:/ a开度调节开度调节 该工况可以用于大电网及定开度运行，也就是这种工况下，接力器开度在该工况可以用于大电网及定开度运行，也就是这种工况下，接力器开度在转速人工死区范围内不随频率变化而变化，此时该工况采用转速人工死区范围内不随频率变化而变化，此时该工况采用PIPI调节规律。调节规律。b b功率调节功率调节该工况适用于大电网调节机组输出恒定有功功率的运行工况，这时取给定功该工况适用于大电网调节机组输出恒定有功功率的运行工况，这时取给定功率与实际功率之差进行率与实际功率之差进行PIPI调节，达到实际功率按给定功率输出的目的，在开调节，达到实际功率按给定功率输出的目的，在开度调节和功率调节工况，如果机组频率超差时，则自动地进行工况转换，变度调节和功率调节工况，如果机组频率超差时，则自动地进行工况转换，变成频率调节。功率调节时，若功率反馈故障，则自动转为开度调节模式。成频率调节。功率调节时，若功率反馈故障，则自动转为开度调节模式。c c频率调节频率调节 该工况一般用于地区负荷及小电网，采用该工况一般用于地区负荷及小电网，采用PIDPID调节规律，导叶开度随电网调节规律，导叶开度随电网频率改变而自动调节。采用该调节模式必须注意以下问题：机组应有足够的频率改变而自动调节。采用该调节模式必须注意以下问题：机组应有足够的功率可用于电网的频率调节。功率可用于电网的频率调节。1111水电站水电站http:/ 4）调相运行）调相运行v当机组并网后，中控室发调相令，调速器按两段关闭将接当机组并网后，中控室发调相令，调速器按两段关闭将接力器关回，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动力器关回，机组处于调相运行状态。如调相令解除，则自动回到空载位置回到空载位置。（5 5）停机）停机v停机为优先级最高的指令。任何工况，只要有停机令，就停机为优先级最高的指令。任何工况，只要有停机令，就会使机组停机，停机过程也是两段，先快速将接力器关回到会使机组停机，停机过程也是两段，先快速将接力器关回到设定空载开度，然后慢关到零，停机联锁调速器进入停机等设定空载开度，然后慢关到零，停机联锁调速器进入停机等待，机组处于备用状态待，机组处于备用状态。1212水电站水电站http:/ 1）球座式电磁阀）球座式电磁阀 球座式电磁阀是一种开关式液压控制元件，用开启截止球座式电磁阀是一种开关式液压控制元件，用开启截止两种状态的切换来控制液流方向和流量。自动工况，它是由两种状态的切换来控制液流方向和流量。自动工况，它是由电气输出的脉冲信号控制的、手动工况则是通过手动的按钮电气输出的脉冲信号控制的、手动工况则是通过手动的按钮控制，与普通伺服阀相比该阀无零位搭叠量，切换时间短、控制，与普通伺服阀相比该阀无零位搭叠量，切换时间短、频率响应高。频率响应高。（2 2）紧急停机电磁阀）紧急停机电磁阀 紧急停机是采用紧急停机是采用4WE4WE型电磁换向阀。电磁阀线圈在调速器型电磁换向阀。电磁阀线圈在调速器正常运行时，无需长期带电。在任意工况都可以用遥控操作、正常运行时，无需长期带电。在任意工况都可以用遥控操作、手动工况能操作（现地）紧急停机电磁阀。手动工况能操作（现地）紧急停机电磁阀。1414水电站水电站http:/ 3）插装阀）插装阀 采用插装阀，能够实现小压力损失下的高压、大容量、高采用插装阀，能够实现小压力损失下的高压、大容量、高速、无冲击换向。速、无冲击换向。（4 4）调速阀）调速阀 通过旋转阀上的调节螺钉，可以方便地调整接力器最短开通过旋转阀上的调节螺钉，可以方便地调整接力器最短开关机时间关机时间。（5 5）压力管路过滤器）压力管路过滤器 该过滤器效果好，滤芯采用玻璃纤维过滤材质，具有过滤该过滤器效果好，滤芯采用玻璃纤维过滤材质，具有过滤精度高、通油能力大、原始压力损失小、纳污量大等优点；精度高、通油能力大、原始压力损失小、纳污量大等优点；而且该过滤器设有压差发讯装置，当滤芯污染堵塞到进口压而且该过滤器设有压差发讯装置，当滤芯污染堵塞到进口压差达到一定的值时，既发出开关信号，此时更换滤芯，以达差达到一定的值时，既发出开关信号，此时更换滤芯，以达到保护系统安全的目的。到保护系统安全的目的。1515水电站水电站http:/ 6）主接力器）主接力器 主接力器在球阀控制下往返运动，带动导叶开关。主接力器在球阀控制下往返运动，带动导叶开关。（7 7）位移传感器位移传感器 接力器有效行程根据电站主机导水机构转角确定，接力接力器有效行程根据电站主机导水机构转角确定，接力器全行程对应的输出为器全行程对应的输出为直流直流0 010V10V的精密电位器，通过钢丝的精密电位器，通过钢丝绳与接力器伸出杆相连，调整极其方便。绳与接力器伸出杆相连，调整极其方便。（8 8）事故配压阀事故配压阀 事故配压阀采用标准液压元件及集成块装配组成，它已把事故配压阀采用标准液压元件及集成块装配组成，它已把传统过速限制器上电磁配压阀、油阀、事故配压阀集成一体。传统过速限制器上电磁配压阀、油阀、事故配压阀集成一体。1616水电站水电站http:/ 系列可编程调速器系统框图1717水电站水电站http:/ 1、回油箱、回油箱 回油箱是蓄存无压力油的箱型容器，又是调速器的基座，回油箱是蓄存无压力油的箱型容器，又是调速器的基座，回油箱有滤油器，可定期进清洗。侧面装有液位显示计，可回油箱有滤油器，可定期进清洗。侧面装有液位显示计，可观察油位高低。观察油位高低。2 2、高压齿轮泵、高压齿轮泵 齿轮油泵的主要优点是结构简单、紧凑，重量轻，自吸齿轮油泵的主要优点是结构简单、紧凑，重量轻，自吸力强，转速范围大，对油污杂质的敏感性不高，耐污染，不力强，转速范围大，对油污杂质的敏感性不高，耐污染，不易咬死，工作可靠，故用于水轮机调速器之中是比较合适的。易咬死，工作可靠，故用于水轮机调速器之中是比较合适的。其容积效率低，流量脉动大，不足可由油压系统中设置蓄能其容积效率低，流量脉动大，不足可由油压系统中设置蓄能器来弥补流量脉动大的特点。器来弥补流量脉动大的特点。1919水电站水电站http:/ 3、气囊式蓄能器、气囊式蓄能器 其主要作用如下：其主要作用如下：（1 1）储存能量）储存能量 当系统瞬时需要大量压力油时，由蓄能器和油泵同时供当系统瞬时需要大量压力油时，由蓄能器和油泵同时供油，故可减少电机油泵的启动次数。油，故可减少电机油泵的启动次数。（2 2）缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡，延长油泵）缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡，延长油泵使用寿命。使用寿命。（3 3）当停电故障时，可以保证利用蓄能器的有效排量，开或关至少一个）当停电故障时，可以保证利用蓄能器的有效排量，开或关至少一个全行程。全行程。皮囊充氮气压力为皮囊充氮气压力为7.5MPa,7.5MPa,长时间使用后，氮气压力降为长时间使用后，氮气压力降为5MPa5MPa时，必须人时，必须人为补充氮气。为补充氮气。4 4、溢流阀、溢流阀 溢流阀在系统内作为安全阀使用，溢流阀安装在油泵出口处，其作用溢流阀在系统内作为安全阀使用，溢流阀安装在油泵出口处，其作用是当系统压力高于额定压力而油泵仍在工作时，将油泵输出的高压油直是当系统压力高于额定压力而油泵仍在工作时，将油泵输出的高压油直接排入回油箱，调整阀内弹簧的预压量可整定其动作值。接排入回油箱，调整阀内弹簧的预压量可整定其动作值。2020水电站水电站http:/ 5、油源部分、油源部分 对于有两组高压油泵的油压装置，两组高压油泵中，一对于有两组高压油泵的油压装置，两组高压油泵中，一组工作、一组热备用，运行中主用泵和备用泵可相互切换，组工作、一组热备用，运行中主用泵和备用泵可相互切换，增加了油源可靠性。其中主油路中安全阀、压力继电器、电增加了油源可靠性。其中主油路中安全阀、压力继电器、电接点压力表的整定，接点压力表的整定，例如例如YWT-1000/FPYWT-1000/FP整定值为：安全阀调定为整定值为：安全阀调定为16.5MPa,16.5MPa,停泵停泵压力（调压力继电器）为压力（调压力继电器）为16.0MPa,16.0MPa,启泵压力（调压力继电器）启泵压力（调压力继电器）为为14.0Mpa,14.0Mpa,电接点压力表低于电接点压力表低于13.0MPa13.0MPa时，另一组泵自动启时，另一组泵自动启动，因此主系统压力在动，因此主系统压力在13.0-16.0MPa13.0-16.0MPa之间运行。之间运行。2121水电站水电站http:/ 1）导叶开度约为）导叶开度约为0%0%；（2 2）机频为）机频为0HZ0HZ；（3 3）显示）显示“停机备用停机备用”，“调速器正常调速器正常”状态。状态。5.5.锁定拔出；锁定拔出；此时，调速器已经满足开机条件。此时，调速器已经满足开机条件。2424水电站水电站http:/ 1、满足开机条件，调速器处在停机备用状态；、满足开机条件，调速器处在停机备用状态；2 2、给开机令，并保持；状态画面显示、给开机令，并保持；状态画面显示“开机开机”，导叶以第，导叶以第一斜率打开到开机顶点；一斜率打开到开机顶点；3 3、转速开始上升，机频开始显示；、转速开始上升，机频开始显示；4 4、当频率小于、当频率小于45Hz45Hz时，导叶以第二斜率打开，导叶开度不时，导叶以第二斜率打开，导叶开度不超过空载开限；超过空载开限；5 5、当频率大于、当频率大于45Hz45Hz时，自动进入时，自动进入PIDPID调节，导叶关至空载开调节，导叶关至空载开度，机频跟踪电网频率；度，机频跟踪电网频率；6 6、同期条件满足，即可并网；、同期条件满足，即可并网；7 7、并网后，状态画面有、并网后，状态画面有“并网并网”指示，电气开限为指示，电气开限为100%100%。2525水电站水电站http:/ 1、开度调节时，由远方（监控系统或中控室）通过功率增、开度调节时，由远方（监控系统或中控室）通过功率增减脉冲实现功率调节，或通过现地操作终端的增减按钮实现减脉冲实现功率调节，或通过现地操作终端的增减按钮实现功率增减；功率增减；2 2、功率调节时，监控系统可通过通讯下达功率给定，由调、功率调节时，监控系统可通过通讯下达功率给定，由调速器维持机组功率恒定；速器维持机组功率恒定；3 3、功率调节时，如果通讯故障或功率反馈故障，也可通过、功率调节时，如果通讯故障或功率反馈故障，也可通过远方或现地操作终端实现功率增减。远方或现地操作终端实现功率增减。2626水电站水电站http:/ 1、在自动工况下，给停机令，状态画面有、在自动工况下，给停机令，状态画面有“停机停机”指示，自动减负荷；指示，自动减负荷；2 2、当负荷减到零时，跳油开关；、当负荷减到零时，跳油开关；3 3、导叶继续关到零；、导叶继续关到零；4 4、当转速下降到、当转速下降到15Hz15Hz以下时，调速器进入停机备用以下时，调速器进入停机备用状态；状态；5 5、机组停稳，停机过程完成。、机组停稳，停机过程完成。2727水电站水电站http:/ 1将柜体面板上的导叶切换把手切至将柜体面板上的导叶切换把手切至“手动手动”，此时触摸屏监视画面显，此时触摸屏监视画面显示示“导叶手动导叶手动”，PLCPLC开始跟踪导叶开度；开始跟踪导叶开度；2 2操作小波动开操作小波动开/关阀，将导叶开至安全空载开度的关阀，将导叶开至安全空载开度的1.31.51.31.5倍开度，机倍开度，机组转动，机频上升至组转动，机频上升至40HZ40HZ左右将导叶关回至安全空载开度，左右将导叶关回至安全空载开度，例如：安全空载开度为例如：安全空载开度为20%20%，则首先将导叶开至，则首先将导叶开至2630%2630%，机组转动，机，机组转动，机频在频在40HZ40HZ时，关导叶开度至时，关导叶开度至20%20%，然后，微调导叶开度，使机组频率逐渐，然后，微调导叶开度，使机组频率逐渐稳定于稳定于50HZ50HZ，完成开机过程；当导叶需要大动作时，可操作大波动开，完成开机过程；当导叶需要大动作时，可操作大波动开/关关阀。阀。3 3、同期条件满足即可并网增减负荷。、同期条件满足即可并网增减负荷。注意：如果机组安全空载开度过小，开至安全空载开度的注意：如果机组安全空载开度过小，开至安全空载开度的1.31.51.31.5倍时机倍时机组不转动，可以酌情将导叶开度开至机组能转动的开度，机频上升至组不转动，可以酌情将导叶开度开至机组能转动的开度，机频上升至40HZ40HZ左右，导叶开度关至安全空载开度。左右，导叶开度关至安全空载开度。2828水电站水电站http:/ 1柜体面板上的导叶切换把手切在柜体面板上的导叶切换把手切在“手动手动”位置，触摸屏监视画面显示位置，触摸屏监视画面显示“导叶手动导叶手动”；2 2操作小波动关阀，将机组负荷减至零时跳油开关，并继续关导叶至全关操作小波动关阀，将机组负荷减至零时跳油开关，并继续关导叶至全关位置；位置；3 3随着导叶开度关至随着导叶开度关至0%0%，机频逐渐将至，机频逐渐将至0HZ0HZ，停机完成。，停机完成。七、紧急停机七、紧急停机1 1、紧急停机适用于处理突发紧急事件，平时正常停机不采用；、紧急停机适用于处理突发紧急事件，平时正常停机不采用；2 2、紧急停机可以通过下发、紧急停机可以通过下发“紧急停机紧急停机”指令，紧急停机电磁阀动作，将导指令，紧急停机电磁阀动作，将导叶开度迅速关至叶开度迅速关至0%0%，也可以在电气控制失灵的情况下手动操作紧急停机电磁，也可以在电气控制失灵的情况下手动操作紧急停机电磁阀投入；阀投入；3 3、事故处理完后，应通过复归令或手动操作复归电磁阀复归紧急停机。、事故处理完后，应通过复归令或手动操作复归电磁阀复归紧急停机。2929水电站水电站http:/ 2）调速器机械部分的巡检调速器机械部分的巡检（1）喷针及折向器开度表指示正确，折向器开度应为）喷针及折向器开度表指示正确，折向器开度应为100%；油压在正常范围内；油压在正常范围内；（2）各液压阀及喷针、折向器供油管路、接头无漏油；）各液压阀及喷针、折向器供油管路、接头无漏油；（3）油泵控制开关位置正确；）油泵控制开关位置正确；（4）调速器压油装置油压在正常值范围；）调速器压油装置油压在正常值范围；（5）压力油罐，油、气面在合格范围内（）压力油罐，油、气面在合格范围内（1/3油、油、2/3气）；气）；（6）各部无漏油现象；）各部无漏油现象；（7）油质合格，无乳化浑浊现象；）油质合格，无乳化浑浊现象；（8）油泵无频繁启动现象，无振动异常响声，电动机无异）油泵无频繁启动现象，无振动异常响声，电动机无异常发热现象。常发热现象。3333水电站水电站http:/ 1、调速器溜负荷、调速器溜负荷v现象:v在没有接到上位机调整负荷的指令情况下，机组负荷自行减少（或增加）。v原因：v（1）调速器调节参数设置不正确，人工频率死区小于0.3Hz；v（2）单向液控阀动作失灵对接力器平衡锁闭油路的作用消失，使接力器零点飘移；v（3）反馈回路故障使调节和反馈信号不平衡；v（4）数字球座阀及液压件卡涩动作不灵活v处理：v（1）将调速器切为手动方式加强监视运行。通知专责人员检查处理；v（2）若电网频率超过500.3Hz，调速器将会随电网频率转为调频运行，这属正常现象。应向电网调度报告，调整频率在合格范围内；v（3）清洗数字球阀及液压元件，消除卡涩现象，并滤油或换油。3535水电站水电站http:/ 2、接力器位移传感器故障、接力器位移传感器故障v现象：失去反馈信号，使调速器不稳定、抽动，喷针、折向器开度异常，有可能造成折向器挡水引起机组振动水机室喷水。v原因：v（1）传感器联接螺丝松脱；v（2）二次回路断线或接触不良；传感器损坏。v处理：v立即向调度申请停机检查反馈回路和传感器是否损坏，恢复正常后经调整试验正常后重新开机。3636水电站水电站http:/ 3月月2626日日v地点地点:禄劝云龙坝后电站禄劝云龙坝后电站v现象：现象：运行中的调速器拒动运行中的调速器拒动v检查与分析：检查与分析：v调速器在进行远方加减负荷时，步进电机动作，但调速器调速器在进行远方加减负荷时，步进电机动作，但调速器无开度变化，通过关闭进水阀门减少有功分断断路器停机。无开度变化，通过关闭进水阀门减少有功分断断路器停机。3737水电站水电站http:/ 5、调速系统的主要作用：、调速系统的主要作用：（1）维持机组转速在额定转速附近，满足电网一次调频要求；（2）控制并联机组间有功功率的分配；（3）满足机组的正常操作要求；开停机、增减负荷，以及空载时增减转速；（4）保证机组的安全运行；（5）能接受电站计算机监控系统指令，实现机组的经济运行，满足机组开停机、增减负荷的控制要求。4242水电站水电站http:/ 1、一次调频：是指由发电机组调速系统的频率特性一次调频：是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。2 2、二次调频：是指当电力系统负荷或发电出力发生、二次调频：是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。二次调频分为手动调频及自动采用的调频方式。二次调频分为手动调频及自动调频。调频。3 3、一次调频和二次调频关系：一次调频是有差调节、一次调频和二次调频关系：一次调频是有差调节,不能维持电网频率不变，需要借助二次调频，电不能维持电网频率不变，需要借助二次调频，电网频率才能精确地保持恒定值。网频率才能精确地保持恒定值。4444水电站水电站http:/