DL/TXXXX—XXXX
DL/Txxxx-xxxx 水轮机调速系统自动测试与被控对象实时仿真装置技术规程
1 范围
本标准规定了水轮机调速系统自动测试与被控对象实时仿真装置（以下简称装置）的基本技术条件。该装置可由水轮机调速系统自动测试系统（以下简称测试系统）和水轮机调速系统被控对象实时仿真系统（以下简称仿真系统）构成。
本标准适用于水电站混流式和转浆式水轮机调速系统自动测试与被控对象实时仿真装置的设计制造，符合本标准规定的水轮机调速系统自动测试仪，可进行水轮机调节系统的出厂验收、现场验收和技术鉴定测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T9652.1—2008水轮机调速器与油压装置技术条件
GB/T9652.2—2008水轮机调速器与油压装置试验验收规程
GB/T16726.4—1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变群抗扰度试验
DL/T496—2001水轮机电液调节系统及装置调整试验导则
DL/T563—2004水轮机电液调节系统及装置技术规程
DL/T792—2001 水轮机调速器及油压装置运行规程
JB/T8660-1997水电机组包装运输保管规范
3 工作条件
3.1 组成调速系统的调速器必须是数字式电液调速器，接力器位移传感器信号应为4mA～20mA,也可以是0 V～5V或0V～10V或-5V～5V，测速通道应在信号电平（RMS）为0.2V～150V之间可靠工作。
3.2 调速器容量选择正确，调节规律正确，仿真试验前应排除调速系统中可能存在的缺陷。
3.3 提供的水轮机、发电机和压力引水系统特性参数和数据正确、齐全。
3.4 在现场电磁干扰的环境中能正常工作。
1
4 系统功能及测试项目
4.1 调节对象实时仿真功能
4.1.1 依据提供的水轮机、发电机及引水系统的技术资料，利用本装置的软件模块建立调节对象的数学模型（水轮机应依据综合特性曲线建模）。
4.1.2 被控对象实时仿真系统应能输出水轮机蜗壳进口处水压信号和水轮发电机组频率信号。信号的形式和电平应能与调速设备相匹配，与水轮机调速器构成调速系统。
4.1.3 实时仿真模型主要特性参数可人为整定和校验。
4.2 试验和检测功能
4.2.1 装置具有对下述两种方式构成的水轮机调速系统进行试验和检测的功能。
a、由被控对象（引水系统、水轮机、发电机及负载）实时仿真模型与调速器所构成调速系统。
b、由实际水轮机、发电机、负载与调速器所构成调速系统。
4.2.2装置可进行调速系统试验、检测及其动态过程记录的项目如下：
4.2.2.1调速系统静态特性试验及转速死区指标、静态特性非线性度和永态转差系数检测。
4.2.2.2 电液随动系统静态特性试验及随动系统不准确度检测。
4.2.2.3电液随动系统动态特性试验。
4.2.2.4 电子调节器调节规律试验和调节参数K p、K i、K d的校验。
4.2.2.5 水轮发电机组开机过程试验。
4.2.2.6 水轮发电机组停机过程试验。
4.2.2.7 水轮机调速系统空载扰动试验。
4.2.2.8 水轮机调速系统手动工况和自动工况下空载频率摆动值测定。
4.2.2.9 水轮发电机组负荷调整（增、减）试验及水轮发电机组一次调频相关试验。
4.2.2.10 负荷扰动试验。
4.2.2.11 水轮机调速系统甩负荷试验
a．水轮机调速器接力器不动时间检测试验；
b．水轮机调速系统甩100%负荷时动态过程记录及调节时间t p和波动次数等动态特性指标检测。
4.2.2.12 调速系统故障模拟试验
a．频率信号消失；
b．接力器位移传感器故障；
c．电液随动系统故障；
2
d．交直流电源切换和交直流电源同时消失；
e．双机切换试验；
f．电液转换部件故障及双电液转换部件切换试验；
g．负荷反馈与设定故障试验；
h．水头信号故障试验。
4.2.2.13调速系统手、自动切换试验。
4.2.2.14自定义的功能试验。
4.2.2.15作为稳定的频率信号源及记录装置参与水轮机调速系统电磁兼容试验，其电磁兼容性应满足GB/T16726.4—1998的要求。
4.3 试验数据采集、存储和数据处理功能
4.3.1 装置的前置信号处理器和配套的传感器搭载到计算机平台上，加上配备的实时仿真、测试和分析软件应可实现数字化的数据采集、存储、曲线生成和特性参数的分析功能。
4.3.2对采集来的数据分析处理、特性指标计算均应符合GB/T9652.1-2008、GB/T9652.2-2008、DL/T496-2001、DL/T563-2004、DL/T792-2001和本标准的相应条款规定。
4.3.3装置应具有数据通讯接口，具备与打印、绘图等输出设备连接，输出图形、数据的功能。
4.4 信号频率检测及频率信号发生器功能
4.4.1装置应具有信号频率检测的功能，可检测的信号频率范围为0.5Hz～100Hz,可工作的电压为0.2V～150V(RMS)，短时可承受200V。
4.4.2装置应具有频率信号发生器的功能，信号波形为正弦波或方波，信号频率的范围0.5Hz～100Hz，频率可人为调整和设定，频率还可按约定的输出方式自动改变。
5 对自动测试方法的一般规定
5.1 调速器静特性及转速死区测试
5.1.1当接力器行程稳定在50%附近，开始试验时，通过升高或降低频率使接力器从50%向全关或全开方向运行时的测点不记录。
5.1.2当接力器行程稳定在50%附近，开始试验时，使接力器从50%向全关或全开方向运行时的频率值应渐变，不应是突变，频率变化速度（时间）应可设定。
5.1.3在正式开始试验记录前，接力器应保证全关或全开。
5.1.4在测试过程中，频率变化应是渐变的，每个测点的频率变化增量，两个相邻测点间的频率变化速度（时间），测量等待时间应可设置。为更好地检验调速器频率测量精度的影响，在静特性试验时，频率值在升或降方向的值可以不重合。为此，对自动静特性测试，频率值在升或降方向的
3
差值应可设定。
5.1.5静特性试验中记录的频率值，应是测量的实际频率值，不能用信号发生器的设定值作为记录的频率值。
5.1.6 试验完成后，应给出试验记录的数据表和试验结果（转速死区、非线性度和永态转差系数），并应以图形方式绘出静特性曲线。静特性可采用最小二乘法进行拟合。在静特性曲线上应明确地标出试验测点的位置。
5.2随动系统开环增益测定
5.2.1随动系统闭环，向随动系统输入端施加相当于接力器全行程约10%的阶跃扰动信号，自动记录在正负阶跃扰动时接力器的动作曲线，并确定计算接力器向开启侧运动和向关闭侧运动时随动系统可用增益。
5.2.2实际最大使用增益可为能保持随动系统稳定且波动次数不超过1.5次的最大开环增益。5.2.3计算可用增益下的随动系统开环放大倍数。
5.3 开机过程记录
5.3.1对开机过程，应记录开机过程中的最大频率值，并记录接力器开始开启至频率开始上升的时间，频率上升达到40Hz的时间、超调量、波动次数、调节稳定时间。
5.3.2超调量、波动次数、调节稳定时间的计算均从频率达到40Hz的时刻开始计算。
5.3.3调节稳定时间计算的终止时间为机组转速摆动值不超过稳态转速±0.5%额定值的时刻，稳态转速定义为机组转速波动峰-峰值连续30s不超过1%额定转速的平均值。
5.4 停机过程记录
记录停机过程中的机组转速、接力器位移曲线，并可自动统计接力器全关时对应的转速、接力器全关（或机组转速从100%）到转速下降至某一特征值（可设定，如30%）的时间、转速从设定值下降到5%的时间。
5.5 空载转速摆动试验
连续记录3min，计算在该时段内机组转速的摆动相对值，并以图形的方式显示记录过程，在该过程图中应给出试验结果，并标明转速最大值、最小值和转速的摆动相对值。
5.6 接力器不动时间测试
5.6.1接力器不动时间测试建议甩25%负荷状态下进行。
5.6.2 在试验开始至定子电流消失后1s内采样步长应≤1ms。
5.6.3测试系统制造厂家应在说明书中给出其自动计算接力器不动时间的方法和判据。如对采样数据进行了滤波，应给出滤波器的传递函数和参数。
4
5.7 机组甩负荷过程测试
调节时间计算的终止时间为机组转速摆动值与稳态转速的误差不超过国家标准规定值的首时刻，稳态转速的定义见5.3.3。
6 测试系统技术要求
6.1 硬件配置及要求
6.1.1测试系统由计算机和前置信号处理器构成。
6.1.2 计算机内存在512MB及以上，CPU主频在2.0GHz及以上。
6.1.3 各输入输出接口相互应是隔离的，无电路上的连接。前置信号处理器应配置下述输入输出接口
模拟量输入接口4路及以上
模拟量输出接口4路及以上
开关量输入接口4路及以上
开关量输出接口4路及以上
频率信号输入接口2路及以上
频率信号输出接口2路及以上
6.1.4模拟量输入通道应符合如下要求
a．分辨率：12bit 及以上，精度0.2级；
b．模拟量输入接口的测量范围应为0V~5V、0V~10V、-5V~+5V、-10V~+10V、4mA~20mA，以满足不同传感器的需要。模拟量输入接口应提供传感器电源，传感器电源应在5V~24V范围内可调或可选为5V、10V、12V、15V、24V。
6.1.5发电机定子电流，应直接采样发电机电流互感器的二次侧（输入信号范围为0A～5A（RMS）），且采用交流采样，其采样步长应≤1ms。
6.1.6模拟量输入回路对阶跃信号的响应达到90%稳定值时的时间应≤5ms。
6.1.7模拟量信号的采样步长应≤5ms，高速采样步长应≤1ms。
6.1.8 对模拟量输入通道，应提供零位校验和满度校验的方式和方法，以在开始试验前根据标准信号消除系统误差。
6.1.9 模拟量输出接口应符合如下要求
a．分辨率：12bit 及以上；
b．模拟量输出接口的信号范围应可选为0V~10V、4mA~20mA。
6.1.10 开关量输入回路应给出接口型式、接口电压和负载电流。开关量输入事件分辨率≤1ms。
5
6.1.11 开关量输出回路应给出接口型式、允许电压和负载电流。开关量输出信号滞后时间≤10ms。
6.1.12 对频率信号接口及测量要求如下：
测频范围：0.5 Hz ~100Hz
45Hz～55Hz范围内测频分辨率：≤0.002Hz
测频信号电压范围：0.2V~150V（RMS）
6.1.13对频率信号发生回路要求如下：
频率信号范围：0.5Hz~100Hz
45Hz～55Hz范围内信号分辨率：≤0.002Hz
信号波形：方波或正弦波
信号电平：≥5V（RMS）
负载能力：≥100mA
6.2 软件功能及要求
6.2.1测试系统软件应具有如下功能或模块：
a．系统设置与模拟量输入输出通道率定模块；
b．实时数据采集与存储示波器功能模块；
c．存储数据回放与图形显示模块；
d．输出频率信号调整模块；
e．随动系统特性测试模块；
f．调节器PID特性测试模块；
g．调速器静特性测试模块；
h．调速器动态特性测试模块；
i．调速器故障模拟及故障处理过程记录模块；
j．动态特性自动分析模块；
k．试验结果处理与动态特性半自动分析模块；
l．试验报告生成模块；
m．打印设置与图形输出模块；
n．自定义的功能模块。
6.2.2系统设置与模拟量输入输出通道率定模块
a．可方便地选择模拟量输入通道的接口测量范围；
b．可对每个模拟量输入通道进行零位校验和满量程率定；
6
c．输入输出通道（包括频率信号与开关量信号）对应的外部实际物理量名称设定；
d．可设定采样步长；
e．可设定每个输入通道采样信号的滤波方法与滤波器参数。
6.2.3实时数据采集与存储示波器功能模块
a．实时数据采集功能是指对选定的输入信号以普通示波器的方式将当前采样值显示在计算机屏幕上的图形画面中；
b．存储示波器功能是指对选定的输入信号进行一定时间段（可设定）的采集，并存入指定的数据文件中（文件名可设定）；或将当前感兴趣的图形曲线（前一定时间段和后一定时间段）存入指定的数据文件中（文件名可设定）。
6.2.4 存储数据回放与图形显示模块
通过该模块，能打开存储的数据文件，并将过程曲线显示在计算机屏幕上的图形画面中。对显示的过程曲线可进行放大和缩小，并可借助于光标进行读图和简单的数据处理。
6.2.5 输出频率信号调整模块
通过该模块可对频率发生器输出的频率信号进行调整，频率信号的调整可为阶跃式和渐变式，调整的幅值和变化的速度应可设定。两路频率信号应可分开调整和同步调整。
6.2.6 随动系统特性测试模块
a.测量记录随动系统的阶跃扰动特性，以确定和记录随动系统的可用增益。
b.电液随动系统静态特性试验及随动系统不准确度检测。
6.2.7 调速器PID特性测试模块
测量记录调节器的PID特性，并可根据PID特性计算调节器的调节参数K p、K i、K d（或b t、T d、T n）。
6.2.8 调速器静特性测试模块
自动进行调速器静特性测试，并绘制静特性曲线，计算转速死区、非线性度及永态转差系数。
6.2.9 调速器动态特性测试模块
调速器动态特性测试包括开机过程记录，停机过程记录，空载频率扰动、空载转速摆动、负荷扰动、接力器不动时间、机组甩负荷过程测试。
6.2.10 调速器故障模拟测试模块
用于对第4.2.2.12条所述的调速系统故障发生前后，对导叶开度、机组转速等量进行连续记录，以判定调速器的故障处理对策是否合理和正确。
6.2.11动态特性自动分析模块
7
动态特性自动分析模块应能对自动测试项目的动态过程图形进行分析，并自动计算和显示相应的动态性能指标。在需要时，还可自动生成相关的试验报告。
6.2.12试验结果处理与动态特性半自动分析模块
试验结果处理与动态特性半自动分析模块应能将记录的动态或静态过程曲线显示在计算机屏幕上的图形画面中。对显示的过程曲线可进行放大和缩小，并可借助于光标进行读图。借助于光标，通过一定的操作，应可获取过程曲线的相关性能指标，如波峰数、调节时间、超调量等。在需要时，还可借助半自动分析模块生成相关的试验报告。
6.2.13试验报告生成模块
试验报告生成模块，可在操作人员的干预下，将动态特性自动分析模块和试验结果处理与动态特性半自动分析模块生成的相关试验的试验结果嵌入到试验报告的对应位置，生成一个完整的试验报告。
6.2.14打印设置与图形输出模块
可设置打印输出的格式，可选择打印单个试验结果和试验波形，可打印完整的试验报告，可对屏幕显示的图形按要求的格式打印输出。
6.2.15自定义功能模块
制造厂家自定义或用户要求的其它功能模块。
6.2.16对测试记录文件的要求
对所有测试项目，在记录文件和回放的图形文件中，应有试验项目名称、试验仪器名称及编号、试验人员、试验日期、试验时间、试验工况、试验参数以及试验结果。
7 被控对象实时仿真系统技术要求
7.1 实时仿真主要组成
利用数字实时仿真技术，仿真水电站引水系统水锤现象、水轮机的非线性特性、发电机惯性及负荷特性（见图A.3），系统硬件由计算机、前置信号处理器及传感器组成。在调速器制造厂内和水电厂机组投入运行前，与水轮机调速器闭环后进行试验，以检查调速器的动态特性及水电机组自动操作程序，并能初步整定调速器参数。试验获得的最大转速上升和水锤压力上升值具有一定的参照精度。
7.2 选用的水轮机特性
被控对象实时仿真系统应根据水轮机综合特性曲线（具有制动工况的信息）建立水轮机数学模型。
7.3 基本技术参数
8
数据准备阶段应能方便地输入、修改、复现、确认水轮机非线性特性、水轮发电机组惯性时间常数T a、水电站引水系统时间常数T w、水击波相时间常数T r、水轮机孤立运行条件下的负荷特性系数e g等原始参数。
7.4 引水系统水锤数学模型
对引水系统的仿真可选用刚性水锤数学模型、近似弹性水锤数学模型或弹性水锤数学模型，使用条件和计算公式参见附录A.3。
7.5 水轮机调节系统被控对象实时仿真系统计算步长的选取原则
实现被控对象实时仿真，应在满足规定的精度条件下，在一个合理的步长内完成相关量的采集、非线性差分方程组的求解、计算结果的输出和存贮。应尽可能缩小计算步长△T，以使输出的水轮发电机组频率更近似于一个连续量，可取△T≤0.04s。
7.6 被控对象实时仿真系统主要软件
7.6.1 实时仿真系统的软件主要由参数输入模块、实时仿真模块和仿真试验功能模块构成。
7.6.2 参数输入理模块
参数输入理模块应能方便地输入或选择如下参数：
a．水轮机力矩特性、流量特性参数表；
b．引水系统特性参数T w、T r及选择的水击计算模型；
c．水轮机型号、水轮发电机型号、水轮发电机组惯性时间常数T a及负荷特性系数e g；
d．计算步长△T；
e．仿真初始工况时的水轮机发电机组稳态参数（水头、频率、负荷、开度及流量等）；
f．相应于接力器全关、全开时传感器输出最小、最大读数，并自动率定。
7.6.3 实时仿真模块
a．水轮机力矩计算；
b．水轮机流量计算；
c．引水系统水锤计算；
d．水轮发电机组转速计算。
7.6.4 仿真试验功能模块
利用被控对象实时仿真系统与实际调速器构成闭环调节系统能完成第4.2.2条所列试验项目。
8 包装、运输、保管和验收
8.1装置应按规定程序批准的图纸和文件制造，交货前应按本标准和有关标准及订货协议由用户组织验收。验收的程序、技术要求及负责单位应按订货协议执行。
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8.2标志、包装、运输和保管应符合JB/T8660-1997的规定。
8.3在供货方代表在场或认可的情况下，进行开箱检查，检查内容如下：
a．产品是否完好无损，主件、配件是否符合合同要求。
b．检查随产品一起供给用户的技术文件：产品原理说明书，安装、维护调试说明，产品原理图、安装图，产品出厂检验报告，合格证及装箱清单。
c．随机供应的重要元（板）件应提供原制造厂的相关技术文件。
d. 随机的产品研制评审意见时效期为二年；本产品电磁兼容试验时效期为二年。
8.4在用户遵守保管使用规则的条件下，在供货商发货至用户之日起三年或投入使用后二年内（上述期限先到为准）因产品制造不良而发生损坏或不正常工作时，供货商应无偿为用户更换或修理。
8.5 供货方应按协议提供升级的软件及后续服务。
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11
附录A
（资料性附录）
水轮机调节系统被控对象实时仿真系统用
计算公式、计算方法及相应框图
A.1 计算公式
A.1.1 水轮机单位流量计算公式
()1111,n a f Q = ……………………………………（A.1）
A.1.2 水轮机单位力矩计算公式
()1111,n a f M = …………………………………（A.2）
A.1.3 水轮机单位转速计算公式
H
nD n 111=
………………………………………（A.3）
A.1.4 水轮机流量、力矩计算公式
H D Q Q 2111= ……………………………………
（A.4） H D M M 3111= ……………………………………（A.5）
A.1.5 相对参数值计算公式
用角标“o ”表征稳态值；“r ”表征额定值；“△”表征偏差值则有：
n n n o ?+= ………………………………………（A.6）
r o o n n x /= ………………………………………（A.7） r n n x /?= ………………………………………（A.8）
r o o H H h /= ………………………………………（A.9） r H H h /?= ………………………………………（A.10）
r Q Q q 111111/= ………………………………………（A.11） r M M m 111111/= ………………………………………（A.12）
max /Y Y y o o = ………………………………………（A.13）
12 max /Y Y y ?= ………………………………………（A.14）
在线性化假设条件下导叶相对开度max max //a a Y Y ==α，由以上相应公式可有水轮机相对单位转速、流量、力矩计算公式：
h h x x n n x o o r ++==//111111 ………………………
（A.15） h h q Q Q q o r +==11/ ………………………
（A.16） ()h h n
Q n Q h h m M M m r
r
r o r +???
?
???????
?
?????? ??=+==01111111111/)(/ηη ………………（A.17） A.1.6 差分方程的计算公式（图A.1）
DS
C BS
A X Y ++= ………………………………（A.18） 式中： Y —输出信号； X —输入信号； S —拉氏算子， 差分后有：
1
122222222Y T
D C T D
C X T
D C T B A X T D C T B A Y ?+
?-
-?+?-+?+?+
= …………………（A.19） 由t 1，t 2时刻的输入信号值X 1，X 2及t 1时刻的输出信号值Y 1可计算出t 2时刻的输出信号值Y 2。 A.2 水轮机力矩、流量特征矩阵的计算公式 A.2.1 水轮机的单位力矩特性及单位流量特性
输入至计算机的水轮机特性原始数据应具有制动工况区的信息，由此特性（图A.2）可有参数表A.1，并按规定格式输入计算机。 A.2.2 水轮机流量力矩特征矩阵的推导
可用n-1次多项式表征1a a =时的流量：
13
[]??
??
??????????????=+++=--1
112111132111121121121111)()()(1,,)()()(n n n n x x x A A A A x A x A x A A q
…………………（A.20）
显然A 1…A 10各参数是导叶开度的函数，相类地用n-1次多项式表征，当i a a =时，有：
???
?
???
++++=++++=++++=---1
2321122
32221221
123121111n i nn i n i n n
n n i n i i n i n i i a a a a a a a A a a a a a a a A a a a a a a a A …………………（A.21）
由（式A.21）可以归纳出在表格中各结点上的参数ij q )(11及ij m )(11，这些参数构成了求解有关系数的已知条件，并可有矩阵关系式：
{}(){}(){}
(){}
ij nxn
ij nxn
ij
q nxn
ij q x a a 1111= ………………………………（A.22）
{}(){}(){}
(){}
ij nxn
ij nxn
ij m nxn
ij m x a a 1111= ………………………………（A.23）
{}????????
?
?????????=----121323312
22211211,,,1,,1,,1,,1n n n n n n n ij a a a a a a a a a a a a a ………………………………（A.24）
(){}
??
?
??
??
?
????????=----1111
3
1112
1111
112
n 112
3
1122
112
111113
112
111
1111)()()()()()()()()()()()(1
111n n n n n n nxn
ij x x x x x x x x x x x x x
，，，
………………………………(A.25)
矩阵{
}(){}
ij m ij q a a ，)(称作水轮机流量和力矩的特性矩阵，矩阵中各元素和分布规律综合表达了
14 不同类型水轮机的流量和力矩对导叶开度和转速变化的敏感程度。水轮机流量、力矩特性矩阵的表达式为：
(){}{}(){}(){}
,
111111
--=ij
ij
ij
ij
q x q a a …………………………………（A.26） (){}{}(){}(){}
,
111111
--=ij
ij
ij
ij
m x m a a …………………………………（A.27）
右端四个矩阵均可根据有关数据表A2.1得出，在实时仿真的主程序段，只要已知某一时刻的
t x 11和t a 就可很快计算出该时间的单位流量和单位力矩：
(
)(){}
????????????????=--1112111112111,,1n t t t ij
q n t t t t x x x a a a a q …………………………………（A.28） ()(){}
???????
?????????=--1112111112111,,1n t t t ij
m n t t t t x x x a a a a m …………………………………（A.29）
A.3 水锤计算公式 A.3.1 刚性水锤
S T q h G w -=???
?
?? …………………………………
（A.30） 使用条件： ；及2/6/>>r w r f T T T T A.3.2 近似弹性水锤
122
2+-=????
??S Tr S T q h G w π
…………………………………（A.31） 使用条件：,6/3< A.3.3 弹性水锤（A ：压力钢管末端，B ：引水管进口处） 15 ???? ??? -=-=?-?-?-A t t w r A t t B t B t t A t r w A t h T T q q q q T T h 2)-(2 ………………………………（ A.32） 使用条件：,3/ 图A.2 混流式水轮机单位力矩及流量特性示例 A.4 计算框图示例 A.4.1 水轮发电机组（刚性水击）实时仿真计算框图（图A.3） A.4.2 被控对象实时仿真框图（图A.4） 图A.1 参数的差分计算 图A.3 水电机组（刚性水锤）实时仿真计算框图16 注：图中x1及h1是x及h计算的中间参数，△1及△2是计算控制误差值。 图A.4 被控对象实时仿真框图 17 表A.1水轮机单位力矩及流量表 18 水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷 BWT-1B步进式可编程调速器 说明书 重庆水轮机厂水电控制设备分公司 2010.9 目录 一、系统概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、调速系统的技术标准--------------------------------------------------------------------------------------------------2 三、微机调速器主要技术性能和参数-----------------------------------------------------------------------------------2 1）基本技术参数------------------------------------------------------------------------------------------------------2 2）调节规律------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 3）机械液压部分主要参数------------------------------------------------------------------------------------------3 4）电源电压------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 5）油压装置主要技术参数------------------------------------------------------------------------------------------3 6）主要配置------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 7）技术指标------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 四、调速系统的工作性能-------------------------------------------------------------------------------------------------4 1）主要功能------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 2）在线故障诊断功能------------------------------------------------------------------------------------------------6 3）离线功能------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 4）孤立电网------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 5）故障保护------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 6）显示及操作功能---------------------------------------------------------------------------------------------------6 7）抗干扰措施---------------------------------------------------------------------------------------------------------7 8）计算机接口功能---------------------------------------------------------------------------------------------------7 五、调速系统的组成-------------------------------------------------------------------------------------------------------7 1）整体布置------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 2）调节规律------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 3）电气部分------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 4）软件------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11 5）步进电机及驱动器------------------------------------------------------------------------------------------------11 6）电气反馈------------------------------------------------------------------------------------------------------------12 7）机械部分------------------------------------------------------------------------------------------------------------12 六、实验-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13 七、技术服务和人员培训--------------------------------------------------------------------------------------------------14 1）现场技术服务------------------------------------------------------------------------------------------------------14 2）服务承诺------------------------------------------------------------------------------------------------------------14 3）人员培训------------------------------------------------------------------------------------------------------------14 水电站复习思考题（1） 复习思考题（水轮机部分）（一） 1.水电站的功能是什么，有哪些主要类型？ 2.水电站的装机容量如何计算？ 3.水电站的主要参数有哪些（H、Q、N、N装、P设、N保），说明它们的含义？ 4.我国水能资源的特点是什么？ 5.水力发电有什么优越性？ 复习思考题（水轮机部分）（二） 1.水轮机是如何分为两大类的？组成反击式水轮机的四大部件 是什么？ 水轮机根据转轮内的水流运动和转轮转换水能形式的不同可分为反击式和冲击式水轮机两大类。 组成反击式水轮机的四大部件是：引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件 2.反击式和冲击式水轮机各是如何调节流量的？ 反击式水轮机：水流在转轮空间曲面形叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向。 冲击式水轮机：轮叶的约束下发生流速的大小和方向的改变，将其大部分的动能传递给轮叶，驱动转轮旋转。 3.什么是同步转速，同步转速与发电机的磁极对数有什么关系？尾水管的作用是什么？ 同步转速：电机转子转速与定子的旋转磁场转速相同(同步)。同步转速与发电机的磁极对数无关。 尾水管的作用：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能H2；③回收利用转轮出口的大部分动能 4.水轮机的型号如何规定？效率怎样计算？ 根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水轮机型式。第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。 水轮机的效率：水轮机出力（输出功率）与水流出力（输入功率）之比。?=P/Pw 5.什么是比转速？ n s 表示当工作水头H=1m、发出功率N=1kw时，水轮机所具有的转速n称为水轮机的比转速。 目录 前言 (1) 第1 章概述 (2) 第2 章液压缸的设计 (3) 第2.1 节工况分析 (3) 第2.2 节液压缸主要几何尺寸的计算 (5) 第2.3 节液压缸结构参数的计算 (6) 第2.4节液压缸主要零件的结构、材料及技术要求 (11) 第3章液压系统图的拟订和工作原理的确定 (13) 第3.2节制定基本方案 (13) 第3.2节绘制液压系统图 (14) 第3.3节系统工作原理的确定 第4章液压元件的选择 (17) 第4.1节液压泵的选择 (17) 第4.2节电动机的选择 (18) 第4.3节其他元件的选择 (18) 第5章液压系统的性能验算 (22) 第5.1节管路系统压力损失的验算 (22) 第5.2节液压系统的发热与温升计算 (24) 第5.3节油箱的尺寸设计 (26) 第6章液压装置的设计 (27) 第6.1节液压装置总体布局 (28) 第6.2节液压阀的配置形式 (28) 第6.3节集成块设计 (29) 第7章液压系统安装及调试 (27) 第7.1节液压系统安装 (29) 第7.2节调试前准备工作 (29) 第7.3节调试运行 (29) 第7.4节液压系统的用液及对污染的控制 (30) 第7.5节调试运行中应注意的问题 (29) 第8章液压系统的维护及注意事项 (27) 参考文献 (27) 总结 (28) 致谢 (29) 前言 毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。学生通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。通过这次检验，不但可以提高学生的综合训练设计能力、科研能力（包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力）、还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并从下个方面得到训练： （1）学会进行方案的比较和可行性的论证； （2）了解设计的一般步骤； （3）正确使用各种工具书和查阅各种资料； （4）培养发现和解决实际问题的能力。 利用所学的液压方面的知识，我选择这个课题为我的毕业设计，进行大胆的 尝试。设计中主要以课本和各种参考资料作为依据，从简单入手，循序渐进，逐 步掌握设计的一般方法，把所学的知识形成一个整体，以适应以后的工作需要。 当然，初次设计，知识有限，经验不足，一些问题考虑不周，也可能存在有某些 GYT型高油压 可编程水轮机调速器说明书 一概述 GYT型高油压可编程水轮机调速器，是在先进而成熟的电子、液压技术的基础上，研制成功的水轮机调速器。它具有结构简单、运行可靠、性能优良、操作维护方便等突 出特点，是水轮机调速器更新换代的理想产品。 二主要功能 ·测量机组和电网频率，实现机组空载及孤立运行时的频率调节； ·空载时机组频率自动跟踪电网频率，便于快速自动准同期； ·手动开停机、增减负荷及带负荷运行； ·自动开停机，并网后根据永态转差率（bp）自动调整机组出力； ·无条件、无扰动地进行自动和手动的相互切换； ·液晶屏采集并显示机频、网频、导叶开度等调速器主要参数，以及手动、自动等运行状态； ·通过按键及液晶屏整定、记忆并显示调速器的运行参数； ·检测到电气故障时，能自动地切为手动，并将负荷固定于故障前的状态； ·电控柜采用交、直流同时供电。任一种电源消失后调速器仍能运行。但如果厂用直流消失，调速器将不能进行手自动切换和紧急停机。 三电气部分的主要特点 ·采用可靠性极高的可编程（PLC），体积小，抗干扰能力强，能适应恶劣的工业环境，平均无故障时间达三十万小时以上； ·采用内部测频方式，可同时满足适时性和测频精度的要求，机频故障时可自动地切为手动； ·调节规律为 PID 智能控制，具有良好的稳定性及调节品质； ·具有可扩展通讯接口，通过外挂通讯模块与上位机通讯十分方便（外挂通讯模块需单独订货）。 四机械液压部分的主要特点 ·采用了电液比例随动装置、高压齿轮泵等现代电液控制技术，具有优良的速动性及稳定性，工作可靠，标准化程度高。 ·工作油压提高到16MPa，减少了调速器的液压放大环节，体积小,重量轻，结构简单。·采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不直接触，油质不易劣化，氮气极少漏失，不需经常补气,电站可省去相应的高压空气系统。 ·液压缸（即接力器，下同）与回油箱分开安装，便于电站布置。 ·具有液压锁定装置，确保机组停机可靠。 某水电站运行定岗考试题（问答） 姓名：成绩： 一、填空题：（每空格0.5分，共10分） 1同步发电机主要的额定参数有：额定功率P、额定电压U、额定电流I、额定频率f、额定效率、额定温升、额定功率因数、额定转速n 。 2、用准同期法进行并列操作时，发电机与系统必须电压相等，频率相同，相位一致。 3、一般规定发电机的定子电压变化范围在额定值的＋（-）5%以内，其频率偏差应在额定值的＋（-）0.5Hz以内。 4、同步发电机主要有铁损、铜损、机械损耗、附加损耗等内部损耗。 5、潇湘电站厂用变压器保护有电流速断、过电流、零序电流、母线无压、备用电自投（BZT）。 6、潇湘电站水轮发电机额定容量为14.4MV A 。 7、电力变压器的冷却方式主要有油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环三种。 8、变压器并联运行的条件有变压比相等、联接组别相同、短路电压相同。 9、变压器油是起绝缘和散热的作用。 10、高压配电装置包括开关设备、测量仪器、连接母线、保护设施及其它辅助设备。 11、三相交流母线涂漆按我国部颁规范规定，A相为黄色，B 相为绿色，C相为红色。中性线不接地时为紫色，中性线接地时为黑色。 12、水电站的三大主设备是：水轮机、水轮发电机、电力变压器。 13、水轮机是把水流能量转变为机械能的一种动力机械，是利用水电站的水头和流量来做功的。而水轮发电机又是把机械能转变为电能的一种动力机械。 14、水轮机主要包括的基本参数有：工作水头、流量、出力、效率和转速。 15、根据保护对被保护元件所起的作用，继电保护可分为主保护、后备保护和辅助保护。 16、水电站中央信号按其用途可分为：事故信号、预告信号和位置信号。 17、电气安规规定，不论高压设备带电与否，值班人员不得单独移开或越过遮栏进行工作；若有必要移开遮栏时，必须有监护人在场，并符合规定的安全距离。 18、潇湘水电站水轮发电机保护有：纵联差动保护、复合电压闭锁过电流、过电压、失磁保护、负序过流、过负荷、定子回路一点接地、转子回路一点接地、逆功率。 19、运行人员应达到的三熟是：熟悉设备、系统和基本原理；熟悉操作和事故处理；熟悉本岗位的规章制度；三能是：能分析运行状况；能及时发现故障和排除故障；能掌握一般的维修技能。 20、发电厂二次回路按电源性质来区分，可分为：交流电流回 水轮机 水轮机+ 发电机：水轮发电机组 功能：发电 水泵+ 电动机：水泵抽水机组 功能：输水 水泵+ 水轮机：抽水蓄能机组。 功能：抽水蓄能 水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。 第一节水轮机的工作参数 水轮发电机组装置原理图 定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率η，工作力矩M、机组转速n。 一、水头(head)：作用于水轮机的单位水体所具有的能量，或单位重量的水体所具有的势能，更简单的说就是上下游的水位差，也叫落差。142米 1. 毛水头(nominal productive head) H M=E U-E D=Z U - Z D 2. 反击式水轮机的工作水头 毛水头 - 水头损失=净水头 H G =E A - E B =H M - h I -A 3. 冲击式水轮机的水头 H G =Z U - Z Z - h I-A 其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。 4. 特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。 最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A 最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A 设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。 平均水头： H av =Z 上av -Z 下av 二、流量(m 3/s)(flow quantity)：单位时间内通过水轮机的水量Q 。单机12.2m 3/s Q 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定； 当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。 在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 三、出力 (output and)：水轮机主轴输出的机械效率。N(KW)： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量),即水流效率，与a.作用于水轮机的有效水头；b.单位时间通过水轮机的水量，即流量Q ；c.水体容重γ成正比。其公式为：QH QH N w 8.9==γ γ指水体容重（即单位容积水所具有的重力，比重）： 水的比重=1000kg/m 3、G=9.8N/Kg γ=9800N/m 3 )(8.9)/(9800)/(9800)()/()/(33kw QH s J QH s m N QH m H s m Q m N N w ==?=??=γ 水轮机的输出功率：ηηQH N N w 8.9== 四、效率(efficiency )：输入水轮机的水能与水轮机主轴输出的机械能之比，又叫水轮机的机械效率、能量转换效率。η 第一章 发电启动控制的组成及过程 在水力发电过程中，首先将水能通过水轮机转换为旋转的机械能，再经由同步发电机转换为三相交流电能，然后电能通过变电、输电、配电及供电系统送至电力用户消耗。当电力系统有功负荷（电能消耗）发生变化时，必然引起整个系统能量的不平衡，从而引起系统频率发生波动。为了保证电能的频率稳定，必须对水轮发电机组的转速进行控制。水轮机调速器承担着控制机组转速的任务，调速器通过检测机组的转速与给定值比较形成转速偏差，转速偏差信号再经过一定的控制运算形成调节型号，然后通过功率放大操纵导水机构控制水能输入，使水能输入与电力有功负荷相适应。同样，当电力系统电力无功不平衡时，将会引起系统电压发生波动，励磁装置承担着稳定电压的作用，并且励磁系统能够改善并网运行发电机的功角稳定性。 2.水轮机调节系统的组成及各元件的作用 水轮机自动调节系统是由水力系统、水轮发电机组及电力系统所组成的调节对象和调速器组成的。调速器包括了测量元件、比较元件、放大元件、执行元件和反馈元件等。 测量元件（离心飞摆）作用是将机组转速信号转换为相应的机械位移信号。 放大元件（配压阀和接力器构成的液压放大器）作用是把测量元件输出的机械位移量进行功率放大，通过执行元件操作控制笨重的倒水机构。 设置反馈元件的目的是对放大元件进行校正，改变调速器的控制规律，以保证水轮机调节系统动态稳定性。 接力器兼作执行元件，操作水轮机的开度。 比较元件（由弹簧、轴承、滑环等组成）在A点位置保持不变时，人为调整转速给定把手，弹簧力发生变化，离心力必须相应变化，相当于离心飞摆转速或机组转速发生了变化。 4.水轮机调速器是如何分类的？ 1.按元件结构分：a机械液压型调速器（元件均是机械的）b电气液压型调速器（模拟电气液压型；数字电气液压型又名微机调速器） 2.按系统结构分：a辅助接力器型调速器（跨越反馈）b中间接力器型调速器（逐级反馈）c调节器型调速器（随动系统） 3.按控制策略分：PI调节型，PID调节型，智能控制型 4.按执行机构数目分：单调节调速器，双调节调速器 0000101AZ 水轮机安装说明书1/16 目录 1、安装前的准备工作 (2) 2、安装前厂房建筑应具备的主要条件 (2) 3、部件组装 (3) 3.1 尾水管组装 (3) 3.2 座环组装 (4) 3.3 转轮室预装 (4) 3.4 导水机构组装 (5) 3.5 转轮解体组装 (6) 3.6 预装主轴轴承 (7) 3.7 检测受油器 (7) 4、水轮机安装 (7) 4.1 安装尾水管 (7) 4.2 安装座环（整体吊装方案） (8) 4.3 安装座环（土办法安装） (9) 4.4 安装流道盖板基础 (13) 4.5 安装接力器 (13) 4.6 安装导水机构 (13) 4.7 安装主轴－轴承 (14) 4.8 安装转轮室下半部分 (15) 4.9 安装转轮 (15) 4.10 安装主轴密封和组合轴承密封 (15) 4.11 安装受油器 (15) 4.12 安装油、水、气管路及仪表管路 (16) 4.13 安装转轮室上半部分 (16) 4.14 安装地板扶梯及其它 (16) 0000101AZ 水轮机安装说明书2/16此文件仅对XX水轮机安装过程中的主要特点及特殊技术要求作简要说明， 其目的是提醒安装单位在安装水轮机的过程中应注意的事项，不包括为确保质量 所必须执行的全部内容，水轮机的安装还应满足GB8564?88《水轮发电机组安装 技术规范》和DL/T5038?94《灯泡贯流式水轮发电机安装工艺导则》要求。 1安 装 前 的 准 备 工 作 1.1 安装前安装人员应熟悉下列文件及规程： a.《水轮发电机组安装技术规范》GB8564?88及《灯泡贯流式水轮发电机安装工艺导 则》DL/T5038?94； b.本安装说明书； c.随机供给的图纸及图中规定的技术要求； d.水轮机其它技术文件； e.制造厂提供的试验及检查记录。 1.2 安装现场应清洁干净 ； 1.3 认真检查各大件的重量和起重设备能力，预先考虑大 件的起吊搬运方法； 1.4 按各部套的安装工具图纸，检查、熟悉制造厂提供的专用工具。 1.5 检查零部件的X、Y线、标记、编号。 2安装前厂房建筑应具备的主要条件 2.1一期混凝土工程已经完成并符合设计要求。 2.2预埋管件、地脚螺钉孔、各支墩尺寸、标高均符合设计要求。 2.3进水流道及尾水管混凝土应符合设计要求 。 3部件组装 3.1尾水管组装 尾水管分三节，即进口节（小节）、中间节和出口节（大节），每节分 三瓣，三节尾水管正立放置拼装焊接，整体翻身吊装就位。 3.1.1按照图纸制作并埋设一期埋件，包括基础板、锚钩等埋件。 3.1.2尾水管拼装平台制做： ?平台应该水平并且有足够大的面积； ?平台基础支撑应该用型钢； ?平台应该有很好的接地措施。 3.1.3在拼装平台上按照尾水管各节大口的图纸直径尺寸划线。 3.1.4吊装一瓣瓦片，大口朝下，沿着划的线就位，临时固定后，用千斤顶或楔子板调整瓦 水轮机调速器常见故障分析与处理 为便于今后阐述水轮机调速器的故障案例，本文归纳了以下六种基本的故障类别，并分析了其故障发生的原因及相关的处理措施。 一、机组自动空载频率摆动值大 其现象分为以下四种情况： 1、机组手动空载频率摆动达~，自动空载频率摆动为~ 分析：机组手动空载频率扰动大，调速器参数整定不当 处理：进一步调整PID调节参数（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和调整接力器反应时间常数 / Ty，尽量减小机组自动空载频率摆动值 2、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动达~，且调整PID调节数 bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd无明显效果 分析：接力器反应时间常数Ty值过大或过小 处理：调整电液（机械）随动系统放大系数，从而减小或加大接力器反应时间常数Ty，当调节过程接力器高频抽动，则Ty过小，当接力器动作迟缓且过调，则Ty过大 3、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动大于等于上述数值，调PID参数无 明显改善 分析：接力器至导水机构和/或导水机构机械/电气反馈有过大的死区 处理：处理机械液压系统和减小反馈机构死区 4、微机调速器使被控机组频率跟踪于待并电网频率，后者摆动大而导致机组频率摆动大 , 分析：被控机组待并入的电网是小电网，电网频率摆度大 处理：调整微机调速器的PID调节参数：Tn向稍大的方向改变 二、机组并网运行接力器开度自行减小 机组并网自动运行时，出现导叶接力器开度自行减少（又称“溜负荷”），其现象分为以下四种情况： 1、接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/功率调节模式自动切至频率调节模式工作 分析：电网频率升高，调速器按静态特性（bp）减小负荷 处理：如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp值，并使调速器在开度模式或功率模式下工作 2、由三个因素构成①Y PID在较大位置②电液转换器平衡电流（电压）在开启方向③导叶向关闭方向运动 分析：电液转换器卡阻于关闭侧 处理：检查并处理电液转换器①切换并清洗滤油器②检查电液转换器并排除卡阻现象 } 3、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度Yg一致②机组所带负荷在空载附近③机组二次回路电源消失或切换 分析：机组油开关误动作 处理：检查送入微机调速器的机组油开关辅助接点，保证机组二次回路电源不间断。有的微机调速器在机组油开关断开时，即将电气开限以一定速度减至空载，或者立刻将其关至空载位置 4、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度反馈指示表基本一致②导叶实际开度明显小于Y PID③调速器发出“导叶故障”信号 分析：导叶行程电气反馈移位 处理：将调速器切至手动运行，检查导叶接力器位移，调整并可靠固定开度变送器锁紧定位螺钉 三、导叶接力器呈现跳跃式运动或抖动现象 调速器接力器抖动现象分为以下四种情况： 1、由两个因素构成①调速器外部功率较大的电气设备启动/停止②调速器外部直流继电器或电磁铁动作/断开 分析：机频与接力器出现抖动调速器受外部干扰 、 处理：①检查并妥善处理微机调速器的机柜和微机调节器壳体的接地 技术问答题库 一、问答型 2、装设接地线时，为什么规定先装设接地端？拆除接地线时应先拆卸哪一端？ 答：装设接地线时，应先将接地线接地端可靠接地；如错误地先将接地线与拟接地设备连接，此时，接地线接地一端未接地，如拟接地设备仍带电或带有部分电压、以及突然来电，将直接导致实施接地作业人员触电，危及自身生命安全。 拆除接地线时应先断开接地线被接地设备一端；如实施作业人员错误地线将接地端拆除，则接地保护安全措施已解除，可能危及作业人员自身安全。 3、办理工作票的安全措施中：取下PT二次熔断保险的目的和作用是什么？ 答：其作用和目的是：通过断开PT二次回路，防止发生从PT二次侧发生错误逆送电时在PT一次侧产生高电压，危及人身安全。 4、励磁变压器的作用是什么？本厂励磁变压器的额定视在功率是多少？ 答：励磁变压器的作用是为发电机励磁装置提供满足符合一定技术要求的励磁电源。本厂励磁变压器的额定视在功率为630kV A。 6、电流互感器的作用是什么？ 答：电流互感器的作用是：将数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来对一次设备进行控制、测量、保护等用途。 7、二次设备停送电的操作顺序是什么？ 答：（1）二次设备停电时，先退压板，后退装置电源；二次设备上电时，先投装置电源，再投压板。（2）二次设备交、直流两路电源停送电顺序：停电时，先停直流，后停交流；送电时，先送交流，再送直流。（3）二次设备停电时，先停负载电源，后停总电源；送电时，先送总电源，再送负载电源。 8. 水轮机导叶剪断销剪断如何处理？ 答：（1）检查是哪个剪断销剪断，是否误动作；（2）若检查确定是剪断销剪断，应将调速器转换至“手动”运行，并调整机组负荷使机组振动最小；（3）若无法在运行中处理，并威胁机组的稳定和安全时，应停机处理。 9. 水轮机调速器压力油罐油压下降如何处理？ 答：(1).检查油罐的压力，即刻手动操作启动任意一台油泵将油压上升至工作油压值；(2).如手动启动失败，检查动力电源保险和复归热偶，检查电源电压，接线是否良好；(3).检查调速器系统各部位是否有漏油、跑气现象，如有应立即 A access door 检修门 accessory 附件、零件 accuracy 准确性、精密度 acting head 有效水头 action turbine 冲击式水输机 action wheel 主动轮、冲击式水轮 active power 有功功率 Adjustable and fixed-blade propeller hydraulic turbine 轴流式水轮机adjustable blade propeller turbine 轴流转浆式水轮机 adjustable bolt 调整螺栓 adjustable clearance 可调间隙 adjustable ring 控制环 adjusting nut 调整螺母 adjusting screw 校正螺丝、调整螺丝 air conduit 通风道、风管 air cooler 空气冷却器 air cooling system 气冷系统 air currant 气流 air cylinder 气缸 air draft 通风道、排气道 air inlet 进气口 air-inlet valve 进气阀门 air-release valve 放气阀门 air valve 空气阀、气阀、气门 annual energy output 年发电量applied hydraulics 实用水力学 applied mechanics 应用力学 assemble 装配 assembler 装配工 assembler drawing 装配图 assembly shop 装配车间 automatic control 自动控制 automatic control valve 自动控制阀 automatic governor 自动调速器 automatic pressure reducing valve自动减压 阀 automatic regulation (autoregulation) 自动 调节 auxiliary apparatus 辅助设备 auxiliary equipment 辅助设备 auxiliary machinery 辅助机械 auxiliary station 辅电厂、辅厂房 available capacity 有效容量 available discharge (flow) 可用流量 available head 可用水头 available hydraulic head 有效水头 available power 可用出力 available storage 有效库容 average flow 平均流量 average head 平均水头 average over-all efficiency 平均总效率 average speed 平均速率、平均转速 average velocity 平均速度 axis 轴线 axial cam 轴向凸轮 axial flow 轴流 axial flow hydraulic turbine轴流式水轮机 axial force 轴向力 axial inflow velocity 轴向流入速度 B Babbitt 巴氏合金 Back view 后视图 Ball bearing 滚珠轴承、球轴承 Banki turbine 双击式水轮、彭基式水轮机 Base 基础、基线 Base flow 基本流量 Base level 基准面 Base line(basic line) 基线、底线 Bearing 轴承 Bearing pad 钨金轴承 Bearing body 轴承体 Bearing flange 轴承法兰 Bearing ring 轴承套圈 Blade 叶片 Blade seal ring 叶片密封装 Bolt 螺栓 Bolt pin 螺栓销 Bottom cover 底盖 Bottom outlet 泄水底孔 Bottom view 底视图 Brake 制动闸、制动器 Brake horse power(B.H.P.) 制动马力 Bucket（浇混凝土的）吊桶、（冲击式水轮 机的）水斗 Bulb tubular turbine 灯泡型贯流式水轮机 Buried depth 埋设深度 Buried penstock 埋藏式压力水管 Butterfly valve 蝴蝶阀 by-pass 支流，溢流渠，旁通管 by-pass tunnel 旁通隧洞 by-pass valve 旁通阀 C Cage screen 笼形拦污栅 Cam 凸轮 Calculated flow rate 计算流量 Capacity 容量，功率 cast-iron 铸铁，生铁 cast-steel 铸钢 cavitation 汽蚀 cavitation coefficient 汽蚀系数 cement 水泥 centrifugal nozzle 离心式喷嘴 centrifuge 离心机 chamber 室 characteristic curve 特性曲线 circulate circulation 循环，环流 circulating current 环流 circulating pipe 循环水管 水轮机调速系统 1、水轮机自动调节系统主要由那几个基本部分组成？各主要元件的作 用是什么？ 答: 水水能电能 转速给定 自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈（或稳定）元件构成。测量元件负责测量机组输出电能的频率，并与频率给定值比较，当测得的频率偏离给定值知，发出调节信号 放大元件负责把调节信号放大，然后通过执行元件去改变导水机构的开度，使频率恢复到给定值 反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定 2、水轮机调速器的主要作用是什么？ 答：（1）根据发电机负荷的增、减，调节进入水轮机的流量，使水轮机的出力与外界的负荷相适应，让转速保持在额定值，从而保持频率（f=50Hz） 不变或在允许范围内变动 （2）自动或手动启动、停止机组和事故停机 （3）当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷 3、水轮机调速器分哪几种类型？调速器型号的含义是什么？ 答：按照测速元件的不同型式，可分为机械液压型调速器（简称机调）、电气液压型（简称电液）调速器和微机调速器 按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。如混流式和轴流定桨式水轮机，只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调；而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量，此种方法叫双调；冲击式水轮机在改变喷针行程的同时，还采用协联动作改变折向器的方法调节流量，也叫双调 4、电液调速器由那几部分组成？其主要元件叫什么？ 答：由电气和机械液压两部分组成。其主要元件包括：永磁（也称测速）发电机、测频回路、信号综合放大回路，调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。 此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等 5、电液调速器中，永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用？答：永磁发电机是装在机组主轴上，用以反映机组频率（或转速）变化的测速发电机，它供给测频回路频率偏差信号，同时供给调速器中各电气回路的电源 测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调 水轮机调速器常见故障分析与处理 2016-09-18 05:50 水轮机调速系统故障诊断技术服务推荐107 次 为便于今后阐述水轮机调速器的故障案例，本文归纳了以下六种基本的故障类别，并分析了其故障发生的原因及相关的处理措施。 一、机组自动空载频率摆动值大 其现象分为以下四种情况： 1、机组手动空载频率摆动达~，自动空载频率摆动为~ 分析：机组手动空载频率扰动大，调速器参数整定不当 处理：进一步调整PID调节参数（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和调整接力器反应时间常数 Ty，尽量减小机组自动空载频率摆动值 2、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动达~，且调整PID 调节数 bt 、Td、Tn或Kp、Ki、Kd 无明显效果 分析：接力器反应时间常数Ty 值过大或过小 处理：调整电液（机械）随动系统放大系数，从而减小或加大接力器反应时间常数Ty，当调节过程接力器 高频抽动，则Ty 过小，当接力器动作迟缓且过调，则Ty过大 3、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动大于等于上述数值，调PID 参数无 明显改善 分析：接力器至导水机构和/ 或导水机构机械/ 电气反馈有过大的死区 处理：处理机械液压系统和减小反馈机构死区 4、微机调速器使被控机组频率跟踪于待并电网频率，后者摆动大而导致机组频率摆动大 分析：被控机组待并入的电网是小电网，电网频率摆度大 处理：调整微机调速器的PID 调节参数：Tn 向稍大的方向改变 二、机组并网运行接力器开度自行减小 机组并网自动运行时，出现导叶接力器开度自行减少（又称“溜负荷”），其现象分为以下四种情况： 1、接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/ 功率调节模式自动切至频率调节 模式工作 分析：电网频率升高，调速器按静态特性（bp）减小负荷 处理：如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp 值，并使调速器在开度模式或功率模式下工作 2、由三个因素构成① Y PID 在较大位置②电液转换器平衡电流（电压）在开启方向③导叶向关闭方向运动 分析：电液转换器卡阻于关闭侧 处理：检查并处理电液转换器①切换并清洗滤油器②检查电液转换器并排除卡阻现象 3、由三个因素构成① Y PID 与导叶实际开度Yg一致②机组所带负荷在空载附近③机组二次回路电源消失或切换 分析：机组油开关误动作 处理：检查送入微机调速器的机组油开关辅助接点，保证机组二次回路电源不间断。有的微机调速器在机组油开关断开时，即将电气开限以一定速度减至空载，或者立刻将其关至空载位置 4、由三个因素构成① Y PID 与导叶实际开度反馈指示表基本一致②导叶实际开度明显小于Y PID ③调速器发出 “导叶故障”信号 分析：导叶行程电气反馈移位 处理：将调速器切至手动运行，检查导叶接力器位移，调整并可靠固定开度变送器锁紧定位螺钉 三、导叶接力器呈现跳跃式运动或抖动现象 调速器接力器抖动现象分为以下四种情况： 1、由两个因素构成①调速器外部功率较大的电气设备启动/ 停止②调速器外部直流继电器或电磁铁动作/ 断开 分析：机频与接力器出现抖动调速器受外部干扰 处理：①检查并妥善处理微机调速器的机柜和微机调节器壳体的接地 ②外部直流继电器或电磁铁线圈加装反向并接（续流）二极管；接点两端并接阻容吸收器件（100 Ω 电阻与630V，μF 电容器串联） 2、开机过程中，机组转速未达到额定转速，残压过低；或机组空载，未投入励磁；机组大修后第一次开机，残压过低，机频信号出现跳动，接力器跟随抖动 分析：机组频率信号源受干扰 处理：机组频率信号（残压信号和/或齿盘信号）均应采用各自的带屏蔽的双绞线接至微机调速器，屏蔽层 应可靠地在一点接地。频率信号线不要与强动力电源线或脉冲信号线平行、靠近布置水轮机的选型设计说明
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