SAFR2000水輪機(jī)調(diào)速器

SAFR2000水輪機(jī)調(diào)速器第一頁，共75頁。調(diào)速器的工作原理現(xiàn)代水輪機(jī)分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。反擊式水輪機(jī)有混流式、軸流式、貫流式等沖擊式水輪機(jī)有水斗式、斜擊式和雙擊式等調(diào)速器與機(jī)組構(gòu)成水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器是調(diào)節(jié)設(shè)備，機(jī)組是被調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)速器是作用于水輪機(jī)的，為水輪機(jī)服務(wù)。第二頁，共75頁。調(diào)速器的工作原理調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(導(dǎo)水機(jī))電能執(zhí)行元件敏感元件穩(wěn)定元件調(diào)節(jié)對象

(機(jī)組)綜合環(huán)節(jié)水能放大元件第三頁，共75頁。電能質(zhì)量指標(biāo)電壓：勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)整頻率：大型電力系統(tǒng)要求頻率波動±0.2HZ，中小型電力系統(tǒng)要求頻率波動±0.5HZ，頻率的調(diào)節(jié)可以分為一次調(diào)頻，二次調(diào)頻，甚至三次調(diào)頻多個過程來實現(xiàn)，參于頻率調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)也很多，最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)速器。第四頁，共75頁。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)調(diào)速系統(tǒng)的主要任務(wù)就是:把系統(tǒng)頻率對于其額定值的偏移限制在一個相當(dāng)小的范圍內(nèi)（如2%）。即根據(jù)負(fù)荷的變化不斷調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的功率輸出，并維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在規(guī)定的范圍內(nèi)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化、機(jī)組轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差時，通過調(diào)速器相應(yīng)的改變流入水輪機(jī)流量，以使水輪機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，以維持頻率在規(guī)定的范圍之內(nèi)。第五頁，共75頁。調(diào)速系統(tǒng)主要作用1、維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近，滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求；

電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定主要取決于系統(tǒng)內(nèi)有功功率的平衡，當(dāng)系統(tǒng)缺有功時，系統(tǒng)頻率就下降，當(dāng)系統(tǒng)有功功率多時，系統(tǒng)頻率就上升。水輪機(jī)調(diào)速器的主要任務(wù)就是發(fā)電機(jī)在空載時維護(hù)機(jī)組轉(zhuǎn)速在額定值左右，而在并網(wǎng)發(fā)電后調(diào)速器的主要作用是實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)同時以50HZ作為頻率調(diào)節(jié)的給定值，并維持機(jī)組頻率在50±人工死區(qū)范圍內(nèi)。一個性能良好的水輪機(jī)調(diào)速器可以保證發(fā)電機(jī)組和電力系統(tǒng)的安全可靠，并且可以提高發(fā)電機(jī)組和電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)．第六頁，共75頁。2、控制并聯(lián)機(jī)組間有功功率的分配3、滿足機(jī)組的正常操作要求：開停機(jī)、增減負(fù)荷，以及空載時增減轉(zhuǎn)速。4、保證機(jī)組的安全運行5、能接受電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)指令，實現(xiàn)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運行（AGC），滿足機(jī)組開停機(jī)、增減負(fù)荷的控制要求。第七頁，共75頁。調(diào)速器系統(tǒng)的組成主要由調(diào)速柜（電氣柜和機(jī)械柜）、接力器、油壓裝置三部分組成。1、調(diào)速柜控制水輪機(jī)的主要設(shè)備，能感受指令并加以放大，操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持在額定范圍內(nèi)。調(diào)速柜還可進(jìn)行水輪機(jī)開機(jī)、停機(jī)操作，并進(jìn)行調(diào)速器參數(shù)的整定。第八頁，共75頁。2、接力器調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，接力器控制水輪機(jī)調(diào)速環(huán)（控制環(huán)）調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，以改變進(jìn)入水輪機(jī)的流量。3、油壓裝置：提供調(diào)速系統(tǒng)動力，由壓力油罐，回油箱，油泵，漏油箱四部分組成。第九頁，共75頁。第二部分SAFR-2000功能特點及技術(shù)參數(shù)

2.1SAFR-2000微機(jī)水輪機(jī)調(diào)速器簡介2.2裝置硬件基本配置2.3SAFR2000微機(jī)調(diào)速器硬件系統(tǒng)2.4各插件面板說明2.5SAFR-2000型調(diào)速器的運行界面2.6微機(jī)測速裝置

第十頁，共75頁。2.1SAFR-2000微機(jī)水輪機(jī)調(diào)速器簡介國電自動化研究院于2000年初推出了SAFR-2000電氣控制柜采用了摩托羅拉公司的32位CPUMC68332作為控制核心，高級C語言編程其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖，其CPU內(nèi)部集成了QSPI同步串行總線模塊和TPU定時處理模塊以及MCU計算處理模塊等。QSPI同步串行總線可以和許多串行芯片，如A/D，D/A，D/I，D/O等器件接口，可處理有功功率、水頭、水壓等信號采集，導(dǎo)葉及槳葉模擬量輸出，增減令、開機(jī)令、停機(jī)令等開入信號采集，故障開出信號處理等。TPU模塊可處理導(dǎo)葉及槳葉行程采樣，頻率測量和控制輸出等MCU模塊則可處理PID調(diào)節(jié)計算等該CPU集成度高，功能完善，可以充分提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。

第十一頁，共75頁。SAFR-2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第十二頁，共75頁。2.2裝置硬件基本配置如下(見右圖)：

32位CPU主機(jī)模件2塊

信號測量采集模件2塊

控制輸出通道模件2塊

開關(guān)量輸入/輸出模件2塊

雙機(jī)切換及通訊模件1塊

交直流雙重供電模件2塊

組合開關(guān)電源模件2塊

控制及信號繼電器部件16個

液晶顯示工控機(jī)（人機(jī)界面）1套采用兩套完全相同的微機(jī)控制系統(tǒng)(A、B)，互為備用；通過故障自診斷進(jìn)行雙機(jī)切換，嚴(yán)重故障時（如伺服閥卡）可自動切換至手動運行。第十三頁，共75頁。2.3SAFR2000微機(jī)調(diào)速器硬件系統(tǒng)系統(tǒng)控制插箱簡介

A、B兩套系統(tǒng)均為標(biāo)準(zhǔn)8U插箱A系統(tǒng)右側(cè)比B系統(tǒng)多一塊雙機(jī)切換模件除此之外兩套系統(tǒng)完全一樣，以A套系統(tǒng)插箱為例，其插箱面板如圖所示第十四頁，共75頁。2.4各插件面板說明如下：

2.41雙重供電模件：

插件上有3個顯示燈，自上而下，為“AC220V交流輸入”“DC220V直流輸入”“OUT整流電源輸出”分別顯示電源當(dāng)前狀態(tài)。下方有2個按鍵開關(guān)，分別控制交流電源和直流電源的通斷。第十五頁，共75頁。

2.42組合電源模件：插件上有3個顯示燈，自上而下為“+5V輸出”“+12V輸出”“-12V輸出”分別顯示電源當(dāng)前狀態(tài)。面板下方有1個按鍵開關(guān)，用來控制電源的輸出第十六頁，共75頁。2.43主機(jī)模件：插件上有8個顯示燈，自上而下為“CAN總線指示”，“VCC電源指示”，“RXD1串口1接收”，“TXD1串口1發(fā)送”，“RXD0串口0接收”，“TXD0串口0發(fā)送”，“RUN運行”和“STAT狀態(tài)指示”。串口1（RXD1、TXD1）主要用于和監(jiān)控系統(tǒng)通訊，通訊時RXD1、TXD1將閃爍；RXD0、TXD0主要用于和工控機(jī)通訊，通訊時RXD0、TXD0將閃爍；運行時RUN燈將閃爍，調(diào)試狀態(tài)時熄滅；STAT狀態(tài)燈表示裝置故障/正常情況，其閃爍頻率指示了當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，正常時頻率為1HZ，一般故障時頻率為2HZ，嚴(yán)重故障時頻率為3HZ。面板下方左側(cè)的調(diào)試窗內(nèi)有1個調(diào)試串行口，1個BDM調(diào)試接口和復(fù)位鍵，用作在線編程調(diào)試。第十七頁，共75頁。2.44采樣模件：插件上有8個顯示燈，自上而下為“+12V電源”，“-12V電源”，“+5V電源”，“-5V電源”，“VCC電源”及3個備用燈，分別顯示電源當(dāng)前狀態(tài)。2.45控制模件：插件上有8個顯示燈，自上而下為“+12V電源”，“-12V電源”，“+5V電源”，“-5V電源”，“VCC電源”及3個備用燈，分別顯示電源當(dāng)前狀態(tài)。第十八頁，共75頁。2.46數(shù)字模件：插件上有8個顯示燈，自上而下為“開機(jī)令”，“停機(jī)令”，“導(dǎo)葉手動”，“調(diào)相令”，“增加令”，“減少令”和“油開關(guān)”，分別顯示各開關(guān)量輸入信號狀態(tài)。2.47切換模件：插件上有3個顯示燈，自上而下為“A套主機(jī)”，“B套主機(jī)”和“切換電源”。切換電源燈用來指示切換模件的電源狀態(tài)，當(dāng)A套為主機(jī)時，A套主機(jī)燈亮，B套主機(jī)燈滅；當(dāng)B套為主機(jī)時，A套主機(jī)燈滅，B套主機(jī)燈亮。面板下方有1個切換鍵，用于控制主/從機(jī)切換。第十九頁，共75頁。2.48繼電器層簡介繼電器層分為兩條，各為8個繼電器，如圖所示：各繼電器定義如下:WJ1-WJ4受A套脈沖增減控制；WJ9-WJ12受B套脈沖增減控制；WJ5，WJ13分別為導(dǎo)葉、輪葉自動/脈沖切換；WJ6-WJ7為模擬量輸出切換，WJ14-W15備用，WJ8，WJ16備用。 交流電消失報警與直流電消失報警繼電器安裝在后面；第二十頁，共75頁。2.5SAFR-2000型調(diào)速器的運行界面SAFR-2000裝置采用帶大屏幕（12’）液晶顯示的工控機(jī)作為顯示系統(tǒng)，內(nèi)置智能化人機(jī)接口軟件，以WindowsNT為操作系統(tǒng)配以三維中文圖形界面，智能顯示系統(tǒng)以三維圖形方式顯示機(jī)構(gòu)頻率表、導(dǎo)葉開度表、有功功率表、導(dǎo)葉開度限制表等。另還有多種故障光字顯示和各種信息顯示（模擬量、開關(guān)量、狀態(tài)量等），并通過設(shè)置界面可在線修改人工失靈區(qū)、電氣開限等，可通過觸摸屏或鼠標(biāo)鍵盤操作，非常方便。SAFR-2000型調(diào)速器的運行界面由5個窗口組成，分別為：主控窗、設(shè)置窗、信息窗、開關(guān)量窗和報警窗。通過點擊窗口下方的分頁欄可以選擇相應(yīng)的窗口。

第二十一頁，共75頁。主控窗的界面如圖所示：主控窗是運行時的主窗口，在窗口上方正中顯示了當(dāng)前機(jī)組工況狀態(tài)和調(diào)速器的主要狀態(tài)，左右兩側(cè)分別顯示了機(jī)組頻率、水頭高度和導(dǎo)葉開度、有功功率的數(shù)值（分為模擬表計顯示與數(shù)字顯示），在窗口中央是增加、減少兩個按鍵，通過點擊它可以對機(jī)組轉(zhuǎn)速及負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。在按鍵下方是用來顯示輸出控制量的平衡表。第二十二頁，共75頁。設(shè)置窗的界面如圖所示：點擊設(shè)置窗口時要求輸入密碼和用戶名，密碼和用戶名均為“sysadm”,注意要小寫。密碼和用戶名正確后便可以再次點擊設(shè)置窗，設(shè)置窗主要用來對運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，窗口左邊顯示了幾個重要的控制量的當(dāng)前值，作為設(shè)置操作時的參考，左下方有一個“參數(shù)下發(fā)”按鍵和“發(fā)送指示”信息，點擊“參數(shù)下發(fā)”則將當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)下發(fā)至A、B系統(tǒng)，同時由“發(fā)送指示”顯示下發(fā)是否成功。右半部分提供了對水頭、功率梯度、開限、死區(qū)、調(diào)差、滑差、自動/人工水頭以及機(jī)頻是否跟蹤網(wǎng)頻進(jìn)行設(shè)置的窗口。第二十三頁，共75頁。信息窗的界面如圖所示：信息窗用來顯示系統(tǒng)的主要控制量及內(nèi)部參數(shù)的當(dāng)前值。窗口左右對稱，分別顯示A、B兩套系統(tǒng)較為詳細(xì)的狀態(tài)信息。顯示的信息包括：電網(wǎng)頻率、頻率給定、機(jī)組頻率、機(jī)組轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉給定、導(dǎo)葉行程、輪葉給定、輪葉行程、穩(wěn)零積分、電氣開限、空載開度、轉(zhuǎn)速備用、導(dǎo)葉輸出、輪葉輸出、運行水頭、功率給定等內(nèi)部參數(shù)。第二十四頁，共75頁。開關(guān)量窗口界面如圖所示：開關(guān)量窗口用來顯示外部開關(guān)量操作命令。窗口左右對稱，分別顯示A、B兩套系統(tǒng)的信息。顯示的開關(guān)量信號包括：油開關(guān)、開機(jī)令、停機(jī)令、導(dǎo)手令、調(diào)相令、增加令、減少令、輪手令。第二十五頁，共75頁。報警窗的界面如圖所示：報警窗用來顯示故障報警和故障診斷處理信息，故障一旦被檢測到，即使立刻消失，在窗口顯示中仍將一直保持報警，直到點擊窗口下方的“調(diào)速器故障復(fù)歸”按鍵后，當(dāng)前所有的故障顯示才被清除。這樣，即可實現(xiàn)對偶發(fā)故障的記錄。故障報警信息分為A、B兩套系統(tǒng)，包括：電源故障、電網(wǎng)頻率、機(jī)組頻率、齒盤一路、齒盤二路、通信故障、勵磁電源、導(dǎo)葉行程、輪葉行程、導(dǎo)葉液壓、輪葉液壓、水頭采樣、有功功率。第二十六頁，共75頁。2.6微機(jī)測速裝置

2.61概述一般微機(jī)測速裝置通常以發(fā)電機(jī)殘壓或永磁機(jī)電壓為測量信號，要求被測量信號具有一定幅值以上的較為理想的正弦波。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時，其正弦波的幅值及波形通常難以滿足要求，在機(jī)組剎車時波形畸變可能更甚。因此，這類測速裝置在機(jī)組剎車以及低速運轉(zhuǎn)的情況下，其轉(zhuǎn)速測量的準(zhǔn)確性和可靠性就會降低,如果裝置軟件處理不夠完善，甚至?xí)霈F(xiàn)誤動作。WJCS-2000型微機(jī)測速裝置使用先進(jìn)的測量元件（感應(yīng)齒盤和接近開關(guān)）構(gòu)成轉(zhuǎn)速測量通道，將發(fā)電機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成脈沖信號，這就使得轉(zhuǎn)速的測量與控制變得簡單、可靠，徹底地從根本上解決了常規(guī)測速和一般微機(jī)測速的缺陷和不足，真正做到了全范圍測速，即從低轉(zhuǎn)速情況下機(jī)組的蠕動，到高轉(zhuǎn)速情況下機(jī)組的過速，均能進(jìn)行精確的監(jiān)測。另外，當(dāng)測量元件（接近開關(guān)）掉電或發(fā)生其它故障時，單片機(jī)能進(jìn)行自動判斷，并將轉(zhuǎn)速測量信號切換到永磁機(jī)或殘壓測頻,仍能保持一般微機(jī)測速裝置的常規(guī)運行,大大提高了WJCS-2000型微機(jī)測速裝置的容錯功能和可靠性。第二十七頁，共75頁。2.62WJCS-2000主要技術(shù)參數(shù)1、測速范圍：0--400%Ne（額定轉(zhuǎn)速）2、裝置信號輸出（1）10路轉(zhuǎn)速信號輸出，每路均有兩對單獨的常開結(jié)點。（2）1路故障報警輸出結(jié)點(常開)。3、輸出結(jié)點動作容量：阻性負(fù)載：AC220V/3A(DC220V/0.5A)

感性負(fù)載：AC220V/1A(DC220V/0.1A)4、測量分辨率：小于0.005Hz5、可靠性指標(biāo)：無故障連續(xù)運行時間>20000小時6、模擬量輸出：一路D/A信號輸出（4-20mA或0-5V）5、工作電源：DC220V(±15%)AC220V(±15%)6、輸入信號要求：殘壓通道：0.2V—200V（有效值）,正玄或方波。齒盤通道：5V—20V（有效值）,方波。

第二十八頁，共75頁。2.63WJCS-2000的操作說明第二十九頁，共75頁。齒盤顯示窗：顯示齒盤轉(zhuǎn)速值。殘壓/設(shè)定顯示窗：在運行時顯示殘壓值；在設(shè)定狀態(tài)顯示設(shè)定數(shù)據(jù)。功能窗：顯示所設(shè)定功能。殘壓燈：此燈表示殘壓信號狀態(tài)。齒盤1燈：此燈表示齒盤1信號狀態(tài)。齒盤2燈：此燈表示齒盤2信號狀態(tài)。運行燈：此燈閃爍，測速裝置處于運行狀態(tài)。故障燈：此燈亮，系統(tǒng)故障。故障繼電器動作。頻率值燈：此燈亮，數(shù)據(jù)顯示窗顯示為頻率值。轉(zhuǎn)速值燈：此燈亮，數(shù)據(jù)顯示窗顯示為轉(zhuǎn)速值。百分值燈：此燈亮，數(shù)據(jù)顯示窗顯示為百分值。最高值燈：此燈亮，數(shù)據(jù)顯示窗顯示為最高值。設(shè)置燈：此燈亮，測速裝置處于設(shè)置狀態(tài)，根據(jù)殘壓/設(shè)定顯示窗顯示數(shù)據(jù)值設(shè)置參數(shù)。設(shè)置鍵：用于設(shè)定WJCS-II微機(jī)測速裝置的各項數(shù)值。常按退出設(shè)定。增加鍵：用于調(diào)整WJCS-II微機(jī)測速裝置的設(shè)定參數(shù)。每按一下，加上光標(biāo)閃爍所在的權(quán)值一位，配合“減少”、“左移”使用。減少鍵：用于調(diào)整WJCS-II微機(jī)測速裝置的設(shè)定參數(shù)。每按一下，減少光標(biāo)閃爍所在的權(quán)值一位，配合“增加”、“左移”使用。左移鍵：此鍵為光標(biāo)左移鍵。配合“增加”、“減少”對顯示參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。確定/切換鍵：此鍵在設(shè)置狀態(tài)下為確定鍵。在運行狀態(tài)下切換顯示窗顯示數(shù)值。繼電器狀態(tài)指示1~10燈：相對于1~10個繼電器，顯示相對應(yīng)的繼電器動作。轉(zhuǎn)速計算公式：,n表示轉(zhuǎn)速，單位：轉(zhuǎn)/分，f為電機(jī)頻率，額定為50Hz，P為發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)。第三十頁，共75頁。第三十一頁，共75頁。第三部分ZFL/S型調(diào)速器液壓控制柜

ZFL系列液壓調(diào)節(jié)柜型號的含義：第三十二頁，共75頁。3.1特性采用了德國BOSCH比例伺服閥作為電液轉(zhuǎn)換元件。伺服比例閥的功能是把輸入的電氣控制信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出的流量控制。該伺服閥的閥芯裝備了位置控制傳感器反饋，可將反饋信號引入電路形成閉環(huán)控制，因此控制精度很高，閥的滯環(huán)和不重復(fù)性均很小。手動操作采用了接力器閉環(huán)反饋控制。手動操作仍然采用比例伺服閥做控制，同時引入了接力器電氣反饋，該反饋機(jī)構(gòu)和自動控制回路反饋互相獨立，這樣手動操作可以保證導(dǎo)葉接力器（或輪葉受油器）的閉環(huán)控制，不會產(chǎn)生漂移。第三十三頁，共75頁。采用了全液控自復(fù)式主配壓閥作為控制核心。主配壓閥的控制信號為流量輸入，由電液伺服比例閥直接控制。主配壓閥自身具有自動回復(fù)中位的特點，其自復(fù)機(jī)構(gòu)簡單可靠，不存在零點漂移現(xiàn)象，無需調(diào)整機(jī)械零位。電氣控制回路上，引入了與伺服比例閥相配套的BOSCH進(jìn)口功率放大板。所有液壓件都設(shè)計安裝在液壓集成塊上，液壓件之間的聯(lián)接由集成塊內(nèi)部的油道完成，全部取消明管，從而可大大提高操作油壓力。第三十四頁，共75頁。3.2整套裝置可以實現(xiàn)下列各種調(diào)節(jié)和控制

水輪機(jī)轉(zhuǎn)速單機(jī)調(diào)節(jié)；空載運行時，能自動跟蹤系統(tǒng)頻率；能保證機(jī)組在下列工況下自動及手動穩(wěn)定運行：空載、并列帶負(fù)載，調(diào)相及水泵工況運行；機(jī)組并入系統(tǒng)后，能根據(jù)系統(tǒng)要求自動調(diào)節(jié)所帶負(fù)荷并按照電網(wǎng)的調(diào)差要求自動調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率；當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)突然故障時，可自動緊急停機(jī)，以確保機(jī)組和系統(tǒng)的安全；實現(xiàn)機(jī)組的手動及自動開、停機(jī)；實現(xiàn)手動控制與自動控制之間的無擾動切換。第三十五頁，共75頁。3.3液壓系統(tǒng)原理圖

第三十六頁，共75頁。第三十七頁，共75頁。液壓控制裝置系統(tǒng)組成

1）導(dǎo)葉控制部分：主要包括自動控制通道（含伺服比例閥V6D及電磁切換閥V5D）、手動控制通道（含脈沖增減閥V4D、節(jié)流閥V3D、V9D、電磁切換閥V2D）、緊急停機(jī)通道（含急停電磁閥V7）、主配壓閥V1D等；2）輪控制部分：主要包括自動控制通道（含伺服比例閥V6L及電磁切換閥V5L）、手動控制通道（含脈沖增減閥V4L、節(jié)流閥V3L、V9L、電磁切換閥V2L）、主配壓閥V1L等；3）反饋傳感器部分：從圖中還可以看出，除了在主接力器上安裝了位置變送器外，在伺服比例閥、主配壓閥的閥芯都加裝了位移傳感器，這樣和控制電路部分組成多級閉環(huán)控制，使得整個系統(tǒng)的控制精度很高、響應(yīng)速度更快。4）2套雙切換濾油器：包括兩只濾芯、前后兩只壓力表、一只壓差發(fā)訊器。第三十八頁，共75頁。3.4系統(tǒng)的控制方式導(dǎo)葉自動控制主回路為：電氣控制柜通過輸出繼電器控制V5D接通，然后輸出控制信號（連續(xù)電壓）→伺服閥功放→伺服比例閥V6D→切換閥V5D→主配壓閥V1D→接力器，該控制的穩(wěn)定性和精度靠三個閉環(huán)反饋來實現(xiàn)：伺服閥位移反饋、主配壓閥位移反饋、主接力器數(shù)字式位移反饋。手動控制通路為：用機(jī)柜面板上的手動開關(guān)切除伺服閥V6D，即V5D關(guān)閉，V2D接通，然后操作手動控制開關(guān)（斷續(xù)脈沖）→脈沖增減閥V4D→節(jié)流閥V3D→主配壓閥→接力器，通過主配壓閥的自動復(fù)中功能來保證操作結(jié)束時接力器穩(wěn)定不動。調(diào)整節(jié)流閥V3D、V9D的開口可以控制手動增減的速度。緊急停機(jī)操作回路為：當(dāng)出現(xiàn)機(jī)組事故緊急停機(jī)信號時，系統(tǒng)將緊急停機(jī)電磁閥V7投入，同時關(guān)閉V5D、V2D，切除手動和自動操作回路，實現(xiàn)導(dǎo)葉緊急關(guān)閉，機(jī)組可靠停機(jī)。異常情況下（在伺服閥發(fā)生故障時），裝置自動切除伺服閥控制，并切換到容錯控制閥組，其通路為：電氣控制柜輸出控制信號（斷續(xù)脈沖）到容錯控制閥組。即：（斷續(xù)脈沖）→脈沖增減閥V4D→節(jié)流閥V3D→主配壓閥→接力器，此時仍能維持接力器自動閉環(huán)控制，但精度有所降低。輪葉自動控制、容錯控制、手動控制回路和導(dǎo)葉相同。第三十九頁，共75頁。3.5工作原理說明自動控制回路包括兩種方式，正常情況下通路為：電氣控制柜輸出控制信號（連續(xù)電壓）—伺服閥功放—伺服比例閥—主配—接力器，該控制的穩(wěn)定性和精度靠三個閉環(huán)反饋來實現(xiàn)：伺服閥位移反饋、主配壓閥位移反饋、主接力器數(shù)字式位移反饋。緊急停機(jī)操作是通過操作緊急停機(jī)閥，同時切除伺服比例閥通路來完成的，并直接控制主配壓閥完成關(guān)方向動作。手動控制通路為：手動控制開關(guān)（斷續(xù)脈沖）—綜合控制模塊—伺服比例閥—主配—接力器。通過主配壓閥自動復(fù)中以及模擬式位移傳感器完成手動狀態(tài)的閉環(huán)控制。第四十頁，共75頁。系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理框圖第四十一頁，共75頁。3.6主要液壓元件原理介紹ZFL/S系列全液控自復(fù)式主配壓閥伺服比例閥雙聯(lián)可切換濾油器機(jī)械外罩正面元件布置說明開關(guān)機(jī)時間整定主配傳感器調(diào)整第四十二頁，共75頁。圖中所示為系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時全液控自復(fù)式主配壓閥（以下簡稱：主配）的平衡位置（即中位或零位）。P腔為操作壓力油進(jìn)油腔；A、B腔分別為主接力器關(guān)閉腔或開啟腔的二個控制腔；T腔為回油腔；C、D腔分別為使閥芯上下運動的二個液控腔；Q1、Q2控制油路把伺服比例閥的二個控制口分別與“主配”液控腔C、D聯(lián)接起來。當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，即“主配”閥芯處于“零位”（中間位置）時，主油腔P、T、A、B之間皆不通，不向主接力器配油，主接力器位置不動。當(dāng)電氣信號使電液伺服閥的壓力腔P與“主配”液控腔Q2相通時（同時電液伺服閥的回油腔T也與“主配”液控腔Q1相通），“主配”閥芯在D腔油壓作用下壓縮下彈簧向下移動，促使“主配”A腔與進(jìn)油腔P相通，B腔與回油腔T相通，于是“主配”通過A腔向主接力器關(guān)閉腔配油，而主接力器開啟腔的油通過B腔回油到回油箱。結(jié)果，主接力器就向關(guān)閉方向移動。此時接力器位移傳感器向電氣綜合放大環(huán)節(jié)送出一個負(fù)反饋信號，電液伺服閥于是回復(fù)“中位”，“主配”液控腔Q1、Q2不與伺服比例閥的P或T聯(lián)通，因此“主配”C與D腔之間無壓力差，“主配”閥芯在下端彈簧的作用下向上移動，直至定位件被下端主閥套定位端面阻擋為止，“主配”回復(fù)到中間位置即“零位”。此時，“主配”停止向主接力器配油，主接力器停止移動。當(dāng)電氣信號使伺服比例閥壓力腔P與“主配”液控腔Q1相通，回油腔T與“主配”液控腔Q2相通時，“主配”閥芯運動過程及主接力器移動過程與上述情況相反?！爸髋洹鄙隙酥行难b有二個調(diào)節(jié)螺母，用來分別限制主配操作油開口大小，從而限制操作油的流量，達(dá)到調(diào)節(jié)主接力器開關(guān)時間的目的。3.61ZFL/S系列全液控自復(fù)式主配壓閥結(jié)構(gòu)圖

第四十三頁，共75頁。第四十四頁，共75頁。3.62ZFL/S（雙調(diào)節(jié)）系列液控系統(tǒng)功能緊急停機(jī)控制：當(dāng)出現(xiàn)機(jī)組事故緊急停機(jī)信號時，系統(tǒng)將V4D投入，向“主配”Q2供油，Q1回油，同時，用V3D切斷V2D（伺服控制）油路，“主配”以最大開口向主接力器關(guān)閉側(cè)供油，導(dǎo)葉緊急關(guān)閉，機(jī)組停機(jī)。第四十五頁，共75頁。機(jī)柜現(xiàn)場安裝布置示意圖

第四十六頁，共75頁。第四十七頁，共75頁。第四十八頁，共75頁。3.63伺服比例閥伺服比例閥的功能是把輸入的電氣控制信號成比例轉(zhuǎn)換成輸出的流量控制，所謂調(diào)速系統(tǒng)處于伺服運行工況，即是指伺服比例閥在運行的情況下，其閥芯裝備了位置控制傳感器，使得滯環(huán)和不重復(fù)性均很小。在電磁鐵斷電時，閥具有“故障保險”位置，即第四位置。（4/4伺服比例閥）伺服比例閥閥位機(jī)能圖第四十九頁，共75頁。該閥的最大特點是電磁操作力大，為環(huán)噴式和雙錐式電液伺服閥電操作力的5倍以上。它結(jié)合了伺服閥和比例閥的優(yōu)點，既有伺服閥的高精度高響應(yīng)性又有比例閥的出力大，耐污染能力及防卡能力強(qiáng)等高可靠性，因此是普通電液伺服閥所無法比擬的。第五十頁，共75頁。3.64雙聯(lián)可切換濾油器油質(zhì)處理采用了雙聯(lián)可切換濾油器（如右圖），它有兩只濾芯，總?cè)萘繛?×190L/min，過濾精度10μm，在濾芯的前后級各有一壓力表，用它可直接讀出濾芯前后的壓力差，另外，還加裝了一只壓差發(fā)訊器，當(dāng)濾芯前后壓差達(dá)到0.35MPa，發(fā)訊器就點亮機(jī)柜面板上的指示燈報警，提示更換正在使用的這只濾芯。更換是時，只要把雙切換手柄拔向另一只濾芯，即可在機(jī)組正常運轉(zhuǎn)的情況下更換臟濾芯。濾油器在切換過程中，輸出油流不會中斷。因為本濾油器濾芯的安裝方式是由下至上壓緊，且過濾油流的方向是從外向內(nèi)，故在更換濾芯的過程中不會帶進(jìn)新的污染，另外，因濾芯是由各種有機(jī)、無機(jī)高分子材料復(fù)合而成，它既不會象紙質(zhì)濾芯那樣掉毛，亦不會象粉末冶金濾芯那樣脫粉，總之，它自身不生污染。

第五十一頁，共75頁。3.65機(jī)械外罩正面元件布置說明

“操作電源”：操作回路的DC24V、DC220V電源監(jiān)視電源，正常時常亮，若燈不亮，則表示DC24V、DC220V操作電源至少一個消失，此時手自動切換及手動增減均不能進(jìn)行，需緊急處理，檢查DC24V、DC220V操作電源。如果只是DC24V消失外部緊急停機(jī)失效，可以操作面板緊急停機(jī)按鈕操作急停。“輪葉功放”：燈常亮?xí)r表示輪葉功放模件工作正常，燈滅時表示功放保護(hù)動作，可能是傳感器，伺服閥反饋斷線以及伺服閥過流所引起，需作緊急處理。若恢復(fù)正常需將功放模件電源斷開再合上，可將調(diào)速器切至手動方式，操作柜內(nèi)開關(guān)FU1進(jìn)行，再將調(diào)速器切至自動方式?！拜喨~手動”：當(dāng)輪葉控制手自動把手位于手動時，該燈被點亮，切換回自動方式時燈滅。鎖錠拔出，鎖錠投入:當(dāng)鎖錠拔出和投入時分別被點亮，用于監(jiān)視鎖錠的狀態(tài)，當(dāng)鎖錠投入燈亮?xí)r，不允許進(jìn)行手動操作導(dǎo)葉接力器，否則會造成鎖錠損壞?！坝蜑V堵塞”:當(dāng)濾油器前后的壓差達(dá)到一定數(shù)值時，該燈被點亮，壓差可通過波油器前后的壓力表觀察到，當(dāng)發(fā)生堵塞時，應(yīng)及時進(jìn)行濾油器切換或更換工作部分濾油器濾芯?！熬o急停機(jī)”：當(dāng)緊急停機(jī)操作執(zhí)行時燈亮并自保持，此時須再執(zhí)行復(fù)歸才可使燈滅。緊急停機(jī)燈點亮表示調(diào)速器進(jìn)入緊急停機(jī)狀態(tài)，其他操作都被禁止。導(dǎo)葉手動：當(dāng)導(dǎo)葉控制手自動把手位于手動時，該燈被點亮，切換回自動方式時燈滅?！皩?dǎo)葉功放”：與“輪葉功放”燈類似，燈常亮?xí)r表示導(dǎo)葉功放模件工作正常，燈滅時表示功放保護(hù)動作，可能是主配傳感器伺服閥反饋以及伺服閥過流所引起，需作緊急處理，若恢復(fù)正常需將功放模件電源斷開再合上，可將調(diào)速器切至手動方式操作柜內(nèi)開關(guān)FU1進(jìn)行，再將調(diào)速器切至自動方式。第五十二頁，共75頁。機(jī)械外罩正面元件布置第五十三頁，共75頁。3.66開關(guān)機(jī)時間整定開關(guān)機(jī)時間整定可以通過調(diào)整開側(cè)調(diào)節(jié)鏍母和關(guān)側(cè)調(diào)節(jié)鏍母來實現(xiàn)。當(dāng)關(guān)側(cè)調(diào)節(jié)鏍母靠近調(diào)節(jié)支架時，關(guān)閉時間變長，反之則時間變短。同理，若整定開啟時間，當(dāng)開側(cè)調(diào)節(jié)鏍母靠近調(diào)節(jié)支架時，開啟時間變長，反之則時間變短。開關(guān)機(jī)時間整定可以通過手動來操作，利用秒表來記時。整定好后可以將開關(guān)側(cè)調(diào)節(jié)鏍母固定。

第五十四頁，共75頁。3.67主配傳感器調(diào)整

一般主配位移傳感器在拆卸、更換以及零點偏移時需要重新調(diào)整零位，該調(diào)整對于調(diào)速器的自動運行非常重要，方法如下：1.將導(dǎo)葉（或輪葉）液壓控制部分切換到手動狀態(tài)，操作增減把手，使接力器保持在中間某位置不動。2.測量傳感器的供電電源（+15V及-15V），電源應(yīng)保持對稱且不低于±14V。若供電電源為+12V，則不應(yīng)低于+11V。3.測量傳感器的反饋電壓，如偏離零伏電壓，則慢慢調(diào)整傳感器的鐵芯，使反饋電壓接近零伏，然后用內(nèi)六角扳手調(diào)整傳感器側(cè)面的鏍母進(jìn)行微調(diào)，直到零伏電壓。第五十五頁，共75頁。3.7插裝閥式調(diào)速器原理介紹

調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)是由四只插裝閥組成一個三位四通閥與一個伺服比例閥并聯(lián)后去對導(dǎo)葉主接力器的控制。因為插裝閥其實就是一個大流量的開關(guān)閥，它不能實現(xiàn)連續(xù)精確的流量調(diào)節(jié)，所以如果只用它去直接控制主接力器是很難的。而伺服比例閥可以連續(xù)精確的流量調(diào)節(jié)，其響應(yīng)和精度均很高，但其流量較小。所以我們就將此兩種閥結(jié)合在一起取長補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)點，同時彌補(bǔ)各自的不足。在系統(tǒng)需要大調(diào)節(jié)時插裝閥與伺服比閥同時對主接力器配油，當(dāng)與設(shè)定值還差3%-5%時，插裝閥關(guān)閉，此時只有伺服比例閥繼續(xù)對主接力器配油，直至到設(shè)定值為止。這樣的系統(tǒng)配置即滿足了系統(tǒng)對速動性的要求同時又滿足了系統(tǒng)對控制精度的要求。第五十六頁，共75頁。滿拉插裝閥式調(diào)速器液壓原理圖第五十七頁，共75頁。第五十八頁，共75頁。從液壓系統(tǒng)原理圖中可看到插裝閥V1、V2、V3、V4是由先導(dǎo)電磁換向閥V7來控制，V1和V3組成一組，V2和V4成一組，當(dāng)V7閥a端電磁線圈通電后V1和V3兩插裝閥的上控制腔通回油，V2和V4兩插裝閥的上控制腔通壓力油，這時V1和V3打開，V2和V4關(guān)閉，這時操作油P通過V3進(jìn)入主接力器關(guān)腔，主接力器開腔的油通過V1進(jìn)入回油箱，這時主接力器快速關(guān)閉，通過調(diào)節(jié)V1閥蓋板上的螺桿就可以調(diào)整V1閥的開口量，從而實現(xiàn)對快關(guān)速度（時間）的整定。反之當(dāng)V7閥b端電磁線圈得電后V1和V3關(guān)閉，V2和V4打開使主接力器快速開啟，通過調(diào)節(jié)V4閥蓋板上的螺桿可以實現(xiàn)對快開速度（時間）的整定。當(dāng)V7閥兩電磁線圈均不得電時V1和V3;V2和V4的上控制腔均通壓力油，所以它們此時均關(guān)閉。從系統(tǒng)圖中可看出，伺服比例閥V5的輸出口是與插裝閥組的兩輸出口并聯(lián)在主接力器的開關(guān)油路上的，伺服比例閥可以對主接力器實現(xiàn)精度的位置控制。該系統(tǒng)中有一個手動控制電磁閥V9，它的輸出口也是并聯(lián)在主接力器的開關(guān)油路上的，通過分別對V9閥a、b電磁線圈的通電實現(xiàn)對主接力器的慢關(guān)與慢開，手動開關(guān)機(jī)速度可以通過安裝在V9閥下面的V8疊加式單向節(jié)流閥上的兩調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整。系統(tǒng)的緊急停機(jī)也是通過V7閥的a電磁線圈來實現(xiàn)的。系統(tǒng)中的V6電磁閥是對V5伺服比例閥的切除閥，當(dāng)系統(tǒng)緊急停機(jī)或手動操作時V6電磁閥得電，將V5伺服比例閥從控制油路中切除，以防止在以上兩種工狀下伺服比例閥對系統(tǒng)的干擾。V5伺服比例閥有事故保護(hù)位（第四位），有了此位，在系統(tǒng)全部掉電時，可以保證主接力器不動。第五十九頁，共75頁。系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理框圖說明第六十頁，共75頁。自動控制回路包括兩個通路，小調(diào)節(jié)情況下通路為：電氣控制柜輸出控制信號（連續(xù)電壓）—伺服閥功放—伺服比例閥—接力器，該控制的穩(wěn)定性和精度靠二個閉環(huán)反饋來實現(xiàn)：伺服閥位移反饋、主接力器位移反饋。大調(diào)節(jié)情況其通路為：電氣控制柜輸出開關(guān)量信號（斷續(xù)脈沖）—快開（快關(guān)）閥—插裝閥—接力器。當(dāng)接力器行程給定與反饋值小于程序設(shè)定值時快開快關(guān)閥退出，接力器行程與給定的差異通過伺服比例閥調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。緊急停機(jī)操作是通過操作快關(guān)閥完成，其直接控制插裝閥完成關(guān)方向動作。手動控制通路為：手動控制開關(guān)（切換閥-斷續(xù)脈沖—手動閥—接力器）。通過手動閥自動復(fù)中和模擬式導(dǎo)葉開度傳感器來保證接力器穩(wěn)定在某個位置。第六十一頁，共75頁。3.8機(jī)械過速保護(hù)及事故關(guān)機(jī)裝置

機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置，包括下列部分：1、過速擺；2、過速擺對面的平衡塊；3、機(jī)械液壓閥；4、用于指示或關(guān)機(jī)的機(jī)械限位開關(guān)；5、液壓閥及安裝板的安裝、固定螺栓螺母；6、半法蘭盤安裝固定件；7、過速擺拆卸專用工具及安裝塊；8、2個半園緊固圈；第六十二頁，共75頁。工作原理機(jī)械液壓過速保護(hù)器的兩個半法蘭圓環(huán)安裝在水輪機(jī)主軸上，過速擺安裝在半法蘭圓環(huán)之間，液力閥安裝在過速擺外側(cè)半法蘭圓環(huán)徑向位置d處。當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速增大時，由于離心力增大的緣故，安裝在水輪機(jī)主軸兩個半法蘭圓環(huán)間的過速擺中的柱塞發(fā)生徑向位移；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到過速保護(hù)設(shè)定值，過速擺中的柱塞會由于徑向位移大于d值而觸動液壓閥，液壓閥從而切換壓力油，以此實現(xiàn)對機(jī)組的過速保護(hù)。第六十三頁，共75頁。液壓閥有三個接口，機(jī)組正常工作時，壓力油由接口P（進(jìn)口）進(jìn)入，流經(jīng)液壓閥后從壓力油接口A（出口）出來（機(jī)組正常工作時P-A處于開通狀態(tài)），此時A口帶壓；當(dāng)液壓閥被觸動后，壓力油接口A與P管路通道被液壓閥關(guān)閉，同時液壓閥將接口A管路切換到與泄油管接口R相連通狀態(tài)，此時A口無壓。過速保護(hù)值在出廠時精確整定，不需要在現(xiàn)場調(diào)試。液壓閥具有自保持功能并可用手動復(fù)位。本設(shè)備同時裝有與液壓閥聯(lián)動的限位開關(guān)，可用于連接指示燈或其它電氣輔助信號提供。第六十四頁，共75頁。第六十五頁，共75頁。3.9分段關(guān)閉裝置

在實際工程中有時要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如油缸）有兩段關(guān)閉速度，而又不影響其在任何位置時以一個較快速度開啟。有些水電廠在水輪機(jī)控制時就有這個要求，目的是防止水錘對機(jī)組的傷害。它要求在開始階段機(jī)組以較快的速度關(guān)閉，在關(guān)到一定程度后以一個較前一段關(guān)閉速度慢的速度關(guān)閉至機(jī)組全關(guān)。第六十六頁，共75頁。我們知道調(diào)速器分段關(guān)閉的曲線圖如下所示要求導(dǎo)葉在分段關(guān)閉拐點以上時能快速關(guān)。到達(dá)關(guān)閉拐點時，要以較慢的速率慢關(guān)到導(dǎo)葉全關(guān)位置，同時要求導(dǎo)葉在任何位置（包括分段關(guān)閉拐點以下位置）均能快速開啟。工作原理

第六十七頁，共75頁。當(dāng)導(dǎo)葉開度在分段關(guān)閉拐點之上時，先導(dǎo)電磁閥（6）(或行程閥)不得電，此時壓力油從B口經(jīng)過插裝閥2及節(jié)流式插裝閥3通到導(dǎo)葉接力器關(guān)腔，分段關(guān)閉裝置不起節(jié)流作用，導(dǎo)葉接力器快速關(guān)閉。當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)到分段關(guān)拐點時，電磁(或行程閥)先導(dǎo)閥6得電，這時插裝閥2控制腔5通壓力油，插裝閥2關(guān)閉，B口的壓力油只能通過節(jié)流式插裝閥3進(jìn)入導(dǎo)葉接力器關(guān)腔，導(dǎo)葉接力器即以較慢的速度關(guān)閉，而第二段的關(guān)閉速度是由節(jié)流式插裝閥上的調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)定的。當(dāng)要求第二段關(guān)閉速度再慢一些時將螺桿向里旋入一些，反之要求第二段關(guān)閉速度快一些時螺桿向外旋出一些即可。所以說該分段關(guān)閉裝置的分段關(guān)拐點是由先導(dǎo)電磁閥6的得電來決定的，而第二段的關(guān)閉速度是由節(jié)流式插