西华大学：《水轮机调节及辅助设备》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 电气液压调速器

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第一节概述 电液调速器的形成和特点 随着电力系统的日益发展和用电部门对电能质量要求的不断提高,机械液压 型调速器已远不能满足要求。特别是高水头大容量的水轮发电机组及大容量抽水 蓄能杋组的岀现,对调速器提岀了更高的要求,門调节规律的电液调速器也难于 满足这些要求。因此,国内外对P|D电液调速器的研制发展迅速

水轮机调节 及辅助设备 一、电液调速器的形成和特点 随着电力系统的日益发展和用电部门对电能质量要求的不断提高，机械液压 型调速器已远不能满足要求。特别是高水头大容量的水轮发电机组及大容量抽水 蓄能机组的出现，对调速器提出了更高的要求，PI调节规律的电液调速器也难于 满足这些要求。因此，国内外对PID电液调速器的研制发展迅速

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第一节概述 电液调速器的形成和特点 电液调速器与机械液压型调速器相比较,有着明显的优点 以电气元件代替了机械元件,这可以大大减少机械加工的工作量,并降低成本。 ·灵敏度高,调节误差小。电液调速器的死区为0.05%~0.1%;而机调的死区为0.15 0.20%。转速或指令信号按规定型式变化,接力器不动时间:电调不大于0.2s,机调 不大于0.3s。 便于实现成组调节、遥控及计算机控制。特别是在计算机快速深入到国民经济及人民 生活各个领域的今天,计算杋也已开始引入到水电行业的各个方面,机组转速的调整就是 其中的一个重要方面。而电液调速器为实现计算机控制水电站、进行调速器的技术改造等 提供了极为方便的条件

水轮机调节 及辅助设备 一、电液调速器的形成和特点 电液调速器与机械液压型调速器相比较，有着明显的优点 。 • 以电气元件代替了机械元件，这可以大大减少机械加工的工作量，并降低成本。 • 灵敏度高，调节误差小。电液调速器的死区为0.05％～0.1％；而机调的死区为0.15 ％～0.20％。转速或指令信号按规定型式变化，接力器不动时间：电调不大于0.2s，机调 不大于0.3s。 • 便于实现成组调节、遥控及计算机控制。特别是在计算机快速深入到国民经济及人民 生活各个领域的今天，计算机也已开始引入到水电行业的各个方面，机组转速的调整就是 其中的一个重要方面。而电液调速器为实现计算机控制水电站、进行调速器的技术改造等 提供了极为方便的条件

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第一节概述 电液调速器的形成和特点 电液调速器与机械液压型调速器相比较,有着明显的优点。 ·各种信号的综合及各种参数的调整均很方便,工况的转换(如空载、负载参数的切换) 也易于实现;便于增设一些辅助性的调节回路,以利于改善调节品质(如微分环节、水压 反馈、人工失灵区回路等);有利于电站自动化、现代化水平的提高。 安裝、调整、试验、维修均较方便,如某回路岀现问题,更换一块插件便可再投入运 行 由于机械液压操作具有调节平稳、调速功较大这一特点,所以在电调中执行机构仍保 留了机械液压操作系统,现在的发展趋势是进一步提高油压(目前国内已应用到4MPa)

水轮机调节 及辅助设备 一、电液调速器的形成和特点 电液调速器与机械液压型调速器相比较，有着明显的优点 。 • 各种信号的综合及各种参数的调整均很方便，工况的转换(如空载、负载参数的切换) 也易于实现；便于增设一些辅助性的调节回路，以利于改善调节品质(如微分环节、水压 反馈、人工失灵区回路等)；有利于电站自动化、现代化水平的提高。 • 安装、调整、试验、维修均较方便，如某回路出现问题，更换一块插件便可再投入运 行。 由于机械液压操作具有调节平稳、调速功较大这一特点，所以在电调中执行机构仍保 留了机械液压操作系统，现在的发展趋势是进一步提高油压(目前国内已应用到4MPa)

水轮机僩节 及籲動银备西华大学能源与环镜学院 永磁机 发 机 测频冋路 综 电 合 频率给定 回 放大回路 转换器 引导阀 路 中间接力器 开限机构 软反馈 反 馈 位移传感器 硬反馈及 功率给定 综 合 位移传感器 主配压阀 人工失灵区 反馈杠杆 水 轮 接力器 机

水轮机调节 及辅助设备 二、电液调速器的组成

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第二节测频回路 测频回路的作用及型式 测频回路是电液调速器的基本环节之一,其作用是将机组运行的实际频率准确及 时地测量出来。一般是把频率信号变换成与其成正比的直流电压,用直流电压的高低 变化来反映输入信号频率的变化。这种变换常称为频率—一电压变换(F/)。 米Lc测频回路 米齿盘测频回路 米残压测频回路 隔河岩电厂齿盘测频示例

水轮机调节 及辅助设备 一、测频回路的作用及型式 测频回路是电液调速器的基本环节之一，其作用是将机组运行的实际频率准确及 时地测量出来。一般是把频率信号变换成与其成正比的直流电压，用直流电压的高低 变化来反映输入信号频率的变化。这种变换常称为频率——电压变换（F/V）。 ❊ LC测频回路 ❊ 齿盘测频回路 ❊ 残压测频回路 隔河岩电厂齿盘测频示例

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第二节测频回路 典型残压测频回路 该电路以集成电路N101、N102为主构成。 C05 VDY10,1020R13 R107 01T101 Vi021211 本机P.T R108 0.2-110V C101+0102R10N0110 至R301 C10334 R112X28 R040+C1040R105 R1*101x103 至转速显示 测频故障检测

水轮机调节 及辅助设备 一、典型残压测频回路 该电路以集成电路N101、N102为主构成

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第二节测频回路 典型残压测频回路 测频电路 由发电机端电压互感器送来的交流电压经隔离变压器T101后,送入由R101、 C101、R102、C102构成的起抗干扰作用的RC滤波电路,再经过二极管VD101、 VD102双向限幅送入集成电路N101的输入端 N101为专用的频率一电压变换电路,当输入频率为f交流信号时,其输出为一个 与频率成正比的直流电压U,即 U102=K·f 式中,K为与VDW101,102,C104,R104有关的常数。 N102为一通用型双运算放大器,构成两级有源低通滤波放大器。它一方面将 N101的输出电压中的脉动成分削弱,同时将直流成分适当放大,从而在本单元 输出端(N102之10脚)获得所需电压值

水轮机调节 及辅助设备 一、典型残压测频回路 1. 测频电路 由发电机端电压互感器送来的交流电压经隔离变压器T101后，送入由R101、 C101、R102、C102构成的起抗干扰作用的RC滤波电路，再经过二极管VD101、 VD102双向限幅送入集成电路N101的输入端。 N101为专用的频率—电压变换电路，当输入频率为f的交流信号时，其输出为一个 与频率成正比的直流电压U，即 U102=K·f 式中，K为与VDW101，102，C104，R104有关的常数。 N102为一通用型双运算放大器，构成两级有源低通滤波放大器。它一方面将 N101的输出电压中的脉动成分削弱，同时将直流成分适当放大，从而在本单元 输出端（N102之10脚）获得所需电压值

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第二节测频回路 典型残压测频回路 2.测频电路运动方程 对于上述电路,测频回路运动方程为 △U104=KGf△f 式中,K和即为测频回路放大系数。即 △U104 k/=0"H2) Kf的调整通过RW101完成。测试值应满足设计值

水轮机调节 及辅助设备 一、典型残压测频回路 2. 测频电路运动方程 对于上述电路，测频回路运动方程为 ΔU104=Kf·Δf 式中，Kf即为测频回路放大系数。即 (V/Hz) Kf的调整通过RW101完成。测试值应满足设计值。 f U K f    104

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第三节人工死区及PD调节 此部分电路是PD调节器的核心,它分为三部分电路:单元输入、人工死区、P|D 调节 +!V R3140 R353 门1 VT301 K101-2 K102y00K301R3008R3p R32500R327 R321-15Y K13-:R302R304 X302 R334 RNII b口 Rgs Nan 综合放大 至P1D K12-2c306 +15VR328 R3410 R220R24 0R39 T02 Y305 R345 R311O R3130 01-2 开度 至功给

水轮机调节 及辅助设备 此部分电路是PID调节器的核心，它分为三部分电路：单元输入、人工死区、PID 调节

水轮机僩节 或助各西华大学能源与环镜管院 第三章电气液压调速器 第三节人工死区及PD调节 单元输入电路 SN3n1-2 +15v R60 该电路的作用是将测频回路 R353 的输出——代表机组实际频率的 VT301 电压(U104)与给定值—来自 K10l-2 频率给定回路或电网测频回路的 K102V301K301|R3008R017 R R32500R327 0R321-5V 电压输出,进行代数相加运算 K3-R302 R330 X302 并将结果适当放大,得到代表频柳动 率偏差的电压U△f—U301。 煮搬·2 K30-3 R303 3086 3N30 至P1D 4X301 K12-2c305 R305 R307 “303 R309 R318 YD305 6R346 303 C309C310 K301-2 15V

水轮机调节 及辅助设备 一、单元输入电路 该电路的作用是将测频回路 的输出——代表机组实际频率的 电压（U104）与给定值——来自 频率给定回路或电网测频回路的 电压输出，进行代数相加运算， 并将结果适当放大，得到代表频 率偏差的电压UΔf ——U301