调速器在水电厂的运用.docx

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1、调速器在水电厂的运用一、调速器的功能和技术要求调速器是水电厂的一个重要控制设备。按国际电工委员会水轮机转速调节系统试验的国际规程，调速系统的定义是：用来检测转速偏差x, 并将它按一定特性转换成为主接力器行程偏差y 的一些装置和机构的组合体。大家知道，y 的变化也就是导水叶开度（对于双重调整机构还引起桨叶角度的改变）的变化，从而调整了流入水轮机的流量 Q, 改变了水轮机的主动力矩Mi, 力图减小或消除转速偏差x, 也就是保持保持机组转速恒定或在一定的允许范围之内。这是带孤立负荷机组调速器的基本任务之一。但调速器不仅维持机组转速不变, 而且还是机组主要控制设备之一。机组的启动、停机、并网和加减负荷

2、等操作也是调速器的主要功能。 近代大型电液调速器, 又有许多附加功能 , 如：有功功率的成组调节 , 按有差特性分配各机组之间的负荷 , 按水位调节, 按开度调节以及卡普兰机组的波动控制等。水轮机调速器同时还是安全监控系统的执行部分之一 , 当发生电气事故发电机突然跳闸以后, 调速器可以及时地将水轮机关闭 , 防止事态扩大。一旦事故消除, 调速器又能迅速起动机组, 增加了备用机组快速投入的灵活性。尽管调速器所完成的功能很多, 调速器的类型也很多, 但我们仍可以提出一些共同性的技术要求。衡量一台调速器好坏的技术标准, 可以从它的静态质量指标和动态特性的优劣来分析。静态质量指标主要指的是 调速器的

3、转速死区i x,双调整调速器随动系统的不准确度 iA,调速器静态特性的非线性度等。动态特性指的是调节过程的快速衰减和良好的稳定性。 评价过渡过程的好坏也有一系列技术指标, 如超调 量、超调次数、调整时间和衰减率等, 这些相应的指标都要满足技术条件的有关规定。关于这些品质指标的定义、测试方法、允许范围等, 在以后各章要陆续介绍。简要地说, 评价一台调速器质量的优劣, 主要看其各项技术指标是否满足有关规程的要求。也就是说, 稳态运行时应能维持一定的静态准确度 , 并能稳定地运行。在各种扰动信号作用下, 应能达到快速收敛 , 满足过渡过程品质各项指标。尤其甩负荷工况, 应能确保机组安全 , 使大波动

4、过渡过程品质也符合要求。通常以下技术要求是特别重要的。1) 空载稳定运行时, 维持频率的精确度。例如, 机组空载自动运行时 , 机组电流频率或机组转速波动值不得超过0.3%, 也就是不大于0.15%。2) 稳态运行时机组功率亦应维持在一定的准确度内。例如波动值不大于0.4%。3) 接力器不动时间TQ， 应小于规定值。例如对于一定的输入信号 , 不大于 0.2S。4) 调速器转速死区I X 小于规定值, 例如小于0.02%。5) 随动系统不准确度应小于规定值, 例如不大于1%1.5%。6)机组甩100%负荷时，其最大转速上升值B MAX 及最大水压上升值B MAX应满足调节保证计算要求，且调整时

5、间及其他动态指标均应满足调速器国家标准规定的技术指标。关于上述各项技术指标的具体规定值，情况和条件不同，数值也不一样，详细可参见有关国家标准。二、水轮机调节的任务水轮机调节系统包括调速系统和被控系统。在被控系统中， 有水轮机和与之相联系的引、排水系统， 还有装有电压调节器的发电机及 其所并入的电网。所以，在研究水轮机调节的同时，还必须研究电网和引、排水系统。以及它们的特性、给水轮机调节带来的影响等。机械都是在外力作用下运转的，外力分为驱动力和阻力两种。若驱动力所做的功随时都等于阻力所做的功，则机械将保持匀速运动。当驱动力所做的功大于阻力所做的功时， 出现盈功；当驱动力所做的功小于 阻力所做的功

6、时，出现亏功。从能量守恒定律可知，功的勇亏 将引起机械 动能的增减，从而引起机械运动速度的波动。在机械运动中，当动能作周期性变化时，其主轴的角速度也作周期性波动。主轴的角速度在经过一个运动周期后，又恢复到初始状态，机械速度的这种有规律的波动称为周期性速度波支。在周期性速度波动时，机械的支能并没有改变，因此在一个运动周期内，驱动力所作 的功等于阻力所作的功， 但在一个周期中的某一段时间隔中， 驱动力 所作的功和阻力所作的功往往并不是相等的，因而也出现了速度的波动。周期性的速度波动是由驱动力的周期性变化引起的。对于这种周 期性速度波动，可采用飞轮来进行调节。当驱动力所作的功大于阻力 所作的 功时，

7、机械系统的运动速度将会升高，由于飞轮惯性的原因，将会力图阻止系统速度迅速升高，这时候飞轮的动能增加，相当于将一部分多余的功以动能的形式贮存起来；反之，当驱动力所作的功小于阻力所作的功时，系统的速度将会降低，还是由于飞轮的惯性，又 力图阻止系统的速度 迅速将会降低， 还是由于飞轮的惯性，又力图阻 止系统的速度迅速降低并释放贮存的动能。因而在驱动力做的功发生波动时，飞轮能够减少有一定的转动惯量的原因。一些小型水轮发电机组往往需要装设一个飞轮，就是由于转动部分的质量不够大，需要 用飞轮来增加转动惯量。转动惯量对水轮发电机组以及电力系统的稳定性有着重要的作用，也对调速器的调节参数带来影响，因此一台水轮

8、发电机组应有合适的转动惯量。由于外界负荷的变化所造成的波动则是非周期性的速度波动，这种波动现象表现为驱动力或阻力突然发生变化，机械的转动速度也将随之发生变化。这种速度波动是不规则的，且没有一定的循环周期。机械在运转中，如红色动力所作的功在较长的一段时间内总是大于阻力所作的功，则机械将越转越快，导致飞车现象的发生，从而使机械损坏；反之，如驱动力所作的功总是小于阻力所作的功，则机械将越转越慢，直至最终停车为止。这两种状况都是不允许发生的。非周期性速度波动的调节要采用“调速器”。水轮发电机组的转动部分是作旋转运动的物体，由于水流的作用，在机组上有一个旋转动。同时在机组上还有一个阻力矩，它由两部分组成

9、， 一部分是发电机定子磁场对转子磁场的反作用；另一部分是轴承的摩擦损失、风阻损失及励磁机有功功率的。当动力矩等于阻力矩时，角速度不变，也就是转速不变；当动力矩大于阻力矩时，转速上升；当动力矩小于阻力矩时，转速下降。发电机的转速变化将导致发电频率的变化。水轮发电机组组水能转变成电能供用户使用，用户除要求供电安全可靠外，还要求电能的频率和电压保持在额定值附近的一定范围内，如频率偏离额定值过大，就会直接影响用户的产品质量。例如，纺织厂、造纸厂、广播电台等，对频率的变化都有严格的要求，如果电源的频率超过标准， 纺纱厂纺出的纱就会精细不匀、轧钢厂轧出来的钢板的厚薄就会超差等。 按规定，电力系统的频率应保

10、持在50Hz，其偏差不得超过士0.2Hz。此外，还应保证电钟指示与标准时间的误差在任何时候不大于1min; 对于大容系统，不大于30s。电力系统的负荷是在不断变化的，存在着变化周期为几秒钟至几十分钟的负荷波动，这种负荷波动的幅值可达系统总容量的2% 3%， 而且是不可预见的。此外，一天之内系统负荷有上午、晚上两个高峰和中午、后夜两个低谷，这种负荷变化虽是基本上可预见的，但是从低谷向高峰过渡的速度往往较快，如有的电力系统记录到每分钟增加负荷达系统总容量的1%。电力系统负荷的不断变化必然导致系统频率的不断变化。水轮机的出力反映在动力矩上，主要与过机流量、工作水头有关。由于水头在短时间内很少变化，因

11、此出力的变化纺要反映在流量的变化上。而流量的大小主要由导叶的开度来决定。为了使机组的出力能与外界负荷变化相适应，就需要用调速设备来改变导水机构的开度，调整进入水轮机的流量，使机组的出力与负荷相平衡，以保持机组转速的稳定，这就是水轮机调节的基本任务。水轮机自动调速器除完成上述基本任务外，还担任机组的启动、停机、增减负荷以及发生事故的自动停机等，还要完成并入电网的机组群的成组调节等职能。水轮机调速器除了在正常运行时作为调节装置使用外，在事故情况下它还应该是保护装置。三、水轮机调节的特点1、水轮机调节的特殊性水轮机的调节与其他原动机的调节有许多共同之处，但也有一些不同的特点。（1）水轮机是使用水作为

12、工作介质的机械，而水能的利用受到自然条件的限制，一般水轮机的工作水头常在几十米到一百多米。水 轮机前的压力只能有零点几兆帕到一点几兆帕，为能够发出较多的电能，就需要相当大的流量，水轮机在工作时，有大量的水流过水轮机的调节机构。对大型水轮机来说，其流量可达几百（甚至过千）立方米每秒，因而就使水轮机调节机构的尺寸很大。为推动笨重的导水机构并克服水力矩， 就需要有足够大的调节功。而用来感受机组转速变化的测量机构又必须极其灵敏，不可能产生较大的操作力。为满足操作的需要，调速器往往需要设置二级液压放大和外加能源，并采用较大的液压接力器作为执行元件。由于液压和机械系统的惯性，其时间 常数较大，达零点几秒到

13、几秒，这样，就容易产生过调节。当负荷变化时，导水机构不能突然动作，而是有一定的延迟时间，这就无法使动力矩迅速适应外界负荷的变化， 在这段时间内机组转速不断地继续升高（或降低）。当导水机械的开度变化到使动力矩与阻力矩相适应时，机组转速已偏离额定值有一定的数值了。要使转速回复到额定值又需要开关的数值。这种调节现象使水轮机调节系统变得不容易稳定。（ 2）由于水轮机工作介质的质量很大，水流的惯性也就很大，在水轮机的调节过程中，水流的惯性阻止水流的变化。因此，当导叶开度增大时， 在流量改变的起始瞬间，流入水轮机的水流速度会因导叶开大而有所下降，所以水轮机在导叶开大的瞬间出力反而会下降。同时，由于导叶开度

14、变化引起流速的变化，会在压力管道内引起水锤（即水轮机水头变化） 作用。水锤作用通常是与导水机构的调节作用相反。例如，关闭导水机构使机组输入能量与输出功率减少，但此时产生的水锤会使机组功率增加并部分抵消导水机构的调节作用；反之，若调节要求增加功率，而水锤作用却会使功率减少。由于存在这种水锤反应，作为调节对象的水轮机有了复杂的变化，因而给水轮机调节带来一定的难度。由于水锤作用引起的调节滞后作用的大小，常 用压力引水管道的水流惯性时间常数Tw 来表征。对于长引水管水电厂或低水头水电厂，调节滞后作用较显著水轮机调节系统的稳定性问题也就列加突出，为了抵消这一影响，就不得不设置较强的、时间常数较大的反馈元

15、件，使调节过程适应这种滞后作用，这样一来，就恶化了调速器的速动性。当Tw 值过大时，调节品质也就会很差，所以在压力引水系统设计时就要采取必要的措施，保证Tw 值过大时，调节品质也就会很差，所以在压力引水系统设计时就要采取必要的措 施，保证Tw 值不致过大；另外，为了限制压力引水管道中水压最大变化值，必须限制导水机构的运动速度，这也会给调节系统的动态特性带来不利影响。改善调速器的调节器质仅从调速器一方面考虑是不够的，应从调节系统的整体全面考虑。（ 3）有些水轮机具有双重调节机构，如转桨式水轮机和斜流式水轮机有导水机构及活动桨叶；水斗式水轮机有喷嘴和折向器；某些混流式水轮机装有控制水锤作用的调压阀

16、。于是调速器中需增加一套调节、执行机构（通常是随动系统），从而增加了调速器的复杂性。另外转桨式水轮机桨叶调节比导叶慢，它又增加了水轮机的出力滞后，对水轮机调节系统不利。（ 4）随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调节系统具有越来越多的自动操作和自动控制功能。这就使水轮机调速器成为水电厂中一个十分重要的综合自动装置。水轮机调节系统相对来说不易稳定，所以水轮机调速器的结构要复杂一些，放大元件的级数要多一些，反馈元件的时间常数要大一些，功能要强一些。2、防止飞逸的一些措施水轮发电机组在运行时，如果由于某种原因突然甩负荷，而此时刚好调速系统失灵，导水机构事故关闭装置也发生故障，不能关闭导叶

17、，这时机组的转速将急聚上升，直到与随转速上升而增加的损失相平衡时为止，这种工况叫飞逸工况。此时机组的最大转速叫飞逸转速。如果在水头最大、导叶开度最大、叶片安放角较小时发生飞逸工况，这时的飞逸转速称为最大飞逸转速。转速升高，离心力则以角速度的平方倍增加，所以，水轮发电机组在飞逸转速下运行，可能引起轴承损坏、机组转动部分破坏，机组、厂房振动，产生噪声。机组的飞逸工况是一种应该尽量避免的工况，虽然一般制造厂都保证机组在飞逸工况下运行2min,但是在水电厂的设计和运行时，要尽量减少逸工况的发生和缩短飞逸时间。为限制转速上升，往往需要导水机构快速关闭，但导水机构的快速关闭又会引起水系统的水压升高，给引水

18、管、机组甚至厂房带来危险。为了限制转速的最大上升值，除了选用合理的调节参数和合适的转动惯量外，通常还采用以下一些方法。（ 1 ）、装置快速闸门我国有不少水电厂根据运行和检修的需要，在水轮机前面装快速闸门，它兼做机组飞逸转速的保护装置。中、低水头的水电厂，一般装平板快速闸门或蝴蝶阀，高水头水电厂一般装球形阀。当机组发生飞逸转速时，快速关闭闸门，使之在短时间内截断水流，缩短水轮机在飞逸转速下运行的时间。一般的机组可在1050s 内达到飞逸转速转速，而快速闸门关闭时间为23min,我国水轮机制造厂一般保证机组在飞逸转速下运行2min 不受破坏。这样，快速闸门就起到了保 护作用（ 2）、采用带事故配压

19、阀的过速限制器在调速器中装事故配压阀。当调速器失灵时，通过它来操作接力器关闭导叶。这种方法在我国应用比较普遍，它能缩短飞逸时间。过速限制器和事故配压次的整定一般要保证两种情况：一是当机组转速升高到额定转速的115%，而主配压阀仍未动作时，事故配压阀应立即投入；第二种是当机线转速上升到额定转速的150%以上时，不论主配压阀是否动作，都应立即投入事故配压阀。（3）、导水机构自关闭所谓导水机构自关闭，是指作用在导叶上的水力矩（或附加其他作用力）使导叶有向关闭方向作用的特性。在接力器开腔无油压的情况下，导叶能在水力矩（或附加力矩）的作用下，克服磨擦力而自动关闭，截断或减小水轮机的流量，以保证机组不发生

20、飞逸。但这种方法不太可靠， 因为随着导叶角度的变化，作用在导叶上的水力矩也在发生变化。一般不容易使导叶在全行程中都具有自关闭特性。（ 4）、制动喷嘴用于冲击式水轮机，当冲击式水力机组发生飞逸时，它可手动或自动打开，让制动水流冲击到斗叶的背面，使机组很快地停下来（ 5）、装反射板也用于冲击式水轮机，当调速器失灵，机组发生飞逸时，可利用特殊形状的反射板，将射柱重新引入斗叶，并作用于反转方 向。三、降低水锤压力的一些措施水是具有惯性的，聚然启闭导叶（或阀门）时，将会导致管内流速的急剧变化，水流的惯性在压力管道内引起压力升高或降低，这种 现象称为水锤。当发生水锤时，流速及压力随时间和位置而变化。水力机

21、组在实际运行中，经常会遇到负荷在较大范围内的突然变化，调速器将快速地开启或关闭导叶。由于水流的惯性这一特殊性，在调节过程中将会引起过水压力系统的水压和机组转速的急剧变化，这些变化可能会威胁到水利枢纽、机组本身以及电力系统运行的安全。例如，当压力输水管、蜗壳、尾水管内发生水锤所引起的水压升高（正水水）水或降低（负水锤）超过额定的允许值时，有可能使水电厂发生压力水管爆破或压扁的恶性事故，严重影响到水利枢纽的安全。又如，当机组的转速在较大程度上偏离额定值时，就不能保证电力系统的供电质量，并有可能破坏电力系统的稳定运行。为减少水锤带来的影响，必须设法降低水锤的压力。一方面，要通过分析计算，求出合理的调

22、节参数，从而协调机组过水压力系统、机组转动部分的飞轮力矩（转动惯量）、调速器特性等方面的关系。另一方面还可采用以下的一些措施。1、减小压力水管的长度减小压力水管长度，就可使压力水管内总水体减少。质量的减小，就会使惯性力减小，因而水锤压力减小。由于水锤产生的压力波要到自由水面才能反射，因此在较长的引水系统中可设置调压室（井）， 利用调压室（井）的自由水面和较大的断面积来反射水锤波，以达到缩短水管的目的。调压室（井）的位置应尽可能靠近厂房，以缩短压力水管的长度2、减小压力水管中水流的速度当管中水流速度减小时，若调节时间不变，则流速的变量减少（即加速度减小），从而降低了水锤压力。但流速的减小就意味着

23、加大管径，而管径是由动能经济计算来决定的，为了减小水锤压力而采用加大管径，而管径是由动能经济计算来决定的，为了减小水锤压力而采用加大管径的办法往往是不经济的。3、加大导叶关闭时间加大导叶关闭时间可以使流速变量减小，从而降低水锤压力。但 增加导叶关闭时间又会使机组转速上升率超过允许值， 因此，在不处长导叶关闭时间时，可以通过下列一些措施来解决。（1）设置调压阀（又称减压阀或放空阀）。调压阀一般装置在反击式水轮机蜗壳的进口。设置调压阀后，当机组丢弃负荷时，在关闭导叶的同时调压阀即自动开启，使管道中一部分流量从调压阀排泄泄。在导叶完全关闭时，调压阀流量达到最大值，随后调压阀在一定时间内缓慢关闭， 这

24、样就在转速上升率不增加的情况下降低了水锤压力值。 调压阀只用于丢弃负荷，对增加负荷升高限制在0.15-0.20 。为 了减小调压阀的迟滞时间，目前生产的调压阀大都以液压控制系统取代机械控制系统，从而极大地缩短了迟滞时间。此外，为了防止调压阀失灵、水锤值过大，一般在控制系统中设置了控制导叶关闭的装置，其原理是利用调压阀在动作时排出的压力油来推动导叶迅速关闭，如 调压阀不动作，则导叶不会快速关闭。调压阀一般用于不调频的中小水电厂（ 2）设置折流器（偏流器）。折流器用于水斗式水轮机。其作用和调压阀一样，在丢弃负荷时，偏流器以较快的速度进入水流，使喷嘴射流偏折，水流离开转轮，从而防止机组转速过大；喷嘴

25、针阀则以较慢速度关闭，减小管中水锤压力。（ 3）设置水阻抗。在丢弃负荷时，投入水阻抗作为机组的替代负荷，使机组仍处于带负荷状态运行，然后逐步切除水阻坑，使转速和压力不超过允许值。水阻抗一般利用转速继电器来控制，当转速升高到某一定值时投入。水阻抗的容量可以人为调定。水阻抗的缺点是，由于电气接点容易失灵，有拒投入的危险。因此，对于有单独供水管的机组，则应以一台机组的水阻抗拒投入考虑备用水阻抗的配置。水阻抗常用于不调频的中小型水电厂。（ 4）设置安全爆破膜或安全阀。安全膜为一金属薄膜，当压力超过一定数值时即爆破，此时部分流量流出，避免了压力上升过在，但爆破后需停机更换薄膜很不方便。安全阀可代替爆破膜

26、，能自动启闭，但可靠性不够。通常这种装置用于小型水电厂。（ 5）设置飞轮。设置飞轮以增加机组的转动惯量，从而减少了转速的变化。用于小型水电厂。6）合理的开度变化规律。水锤是由于水流速度改变而产生的性力， 因此水流变化的速率，即开度变化的规律直接关系到水锤值的大小。为达到既限制机组的转速上升又减少水锤产生的压力上升，可以使导叶的关闭速度先快后慢，这就是平常所说的折线关闭规律或称为分段关闭规律。即在丢弃负荷时，导水机构先以较高速度关闭于空载开度附近的某一位置时（这个位置应通过计算和试验确定），然 后再以低速缓慢关至零。大、中型水电厂几乎都采用这种方法。四、水轮机调节的方式机组的动力矩与转速有一定的

27、关系。在发电机负荷发生变化，水轮机导叶开度还没有来得及改变，机组的力矩平衡受到破坏后，水轮 发电机组能够自行从一个转速改变到另一个转速，重新调整动力矩使之与阻力矩使之与阻力矩互相平衡，使机组能在新的转速下重新稳定运行，这就是水轮发电机组的自调节（自平衡）作用。虽然自调节作用是水轮发电机组能够实现稳定运行的根本，但是 单纯依靠自调节作用是无法满足电力系统对电能质量的基本要求的，即自调节作用不能保证交流电频率和电压的稳定性。由于负荷是不断变化的，因而水轮机调节也要不断进行，为此大多数水电厂都装有能对水轮机进行自动调节的调速器。由于水轮机的型号和种类比较多，因而其调速设备的种类也比较多。但就调节方式

28、来说无非是手动和自动两种。手动调速装置只能用在对电能频率要求不业的小型机组上，而大、中型机组，特别是并入电网中运行的机组，是一定要安装自动调整速器的。国家标准BG1067-89 中对水轮机调速器的定义为：由实现水轮机调速及相应控制作用的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。外界负荷的变化，会引起水轮发电机组转速的变化，调速系统首 先 要感受到这种变化，然后将变化了的值与标准值进行比较，得出偏 差，再根据偏差的大小和方向去调节相应的执行机构，从而使机组的转速回到标准值。这就是完成水轮机调节的一般方法。手动调速设备是靠人监视仪表（频率表、电压表）来感受负荷的变化，并通过操作调速设备的手轮，从

29、而改变导水机构的开度，达到 调节流 量的目的，使水轮机的出力与发电机的负荷相平衡。自动调速器通常由测量、综合比较、放大、执行和反馈等元件组成，水轮机自动调节系统是由调速器和作为调节对象的水轮机、引水系统和发电机所组成。它们之间的关系是，机组的转速信号（被调节参数）送至测量元件，测量元件把频率信号转化成位移或电压信号，然后送至综合比较元件与给定的标准信号相比较，确定频率是否有偏 差及偏差的方向，并根据偏差情况发出调节命令，调节命令被放大后，送到执行元件去推动导水机构，反馈元件又把开度变化的信息返回综合比较五一节，从而避免因导叶开（关）过头而引起的过调节。五、调速器油压装置水轮机调速器的特点之一就

30、是需要有外加能源，不然就无法克服巨大的水力矩和操作笨重的导水机构，油压装置就是作为外加能源而设置的。另外，水轮机的导水机构接力器和转轮接力器的容积都比较大，动作一次消耗的油量也就比较多。由于液体的不可压缩特性，当大量用油时，会造成油压大幅度降低，为了使油压能保持只在一定的 范围内变化，水轮机调速器的油压装置都采用压缩空气来作为弹性，、油压装置的作用油压装置是专门供给机组控制系统（调速器）以及其他机构（蝴蝶阀、球阀、调压阀等）操作用压力油的能源设备。因此对油压装置的要求是与水轮机调节的特点有关的：由于外界负荷的不断变化，水 轮发电机组的出力也要随着外界负荷的变化而变化，水轮机的调节是不断进行的，

31、 并且这种变化事先无法预知，因此作为调节系统外加能源的油压装置必须随时都保持着工作状态。油压装置是一种储能装置，能量是利用油作为工作介质来传递的。能量反映在油的压力和流量上，油压装置必须随时保证调速器操作用油所需的压力和流量。由 于调速器是一套液压工作系统，其工作状态的好坏与工作介质的压力变化有一定的关系，工作介质的压力变化范围不能太大，且不能有较大的冲击，所以油压装置除了储能外，还要保持稳定性。油压装置的作用主要有以下内容：（ 1 ）储存液压功率，随时满足调节系统的需要。（2）滤去油泵流量中的脉动效应。（ 3）吸收由于负载突然变化时产生的冲击。（ 4）获得动态稳定性。由于油压装置是对机组进行

32、操作的能源设备， 所以要求它的工作必须可靠和有较高的自动化水平，使其能确保控制系统的需要。因而 要求能对压力油源要有严密的监视，如能自动补油、自动充气，即自动保持压力油罐内正常压力和正常油位，当压力油罐内的油压过低时能发出信号和使机组停机。过去也曾使用过4.0Mpa, 油压装置的额定压力随着机组容量的增加和制造水平的提高而不断提高，现在有的油压装置的工作压力已提高到6.0Mpa,还有提高到7.0Mpa的趋势。油压装置的工作能力由压力油罐的总容积来标志，型号后面的数字表示油压罐的总容积，单位为m3。压力油罐内油的容量和压力， 必须保证机组的所有控制机构在任何可能发生的运行工况下，都能可 靠运行。

33、如：由于大量消耗油而使压力油罐内油压降到事故停机压力时，压力油罐内还有足够的油来保证停机。中小型调速器的油压装置与调速器柜组成一个整体，大型调速器的油压装置往往是与调速器分开安装的。二、油压装置的设备油压装置由压力油罐（压油槽），回油箱（集油槽）、带电动机的油泵、补气装置以及各种表计和信号计等组成。如图9-1 所示。1、压力油罐压力油罐是一个圆筒形的承压容器，两头为半球面（这是为了承压的需要）。它由锅炉钢板焊接而成，焊接后要进行热处理，经过探伤检查，并根据一事实上的规程进行水压试验。压力油罐通常装成立式。大型油压装置有时把压力油罐和回箱分开，或者将压力油罐直接装在回油箱上面的框架上，更大型的油

34、压装置由于容量大，需将压力油罐做两个，一个为气罐，另一个为油罐，然后用管道和阀门连接起 来。压力油罐做成两个，一个为气罐，另一个为油罐，然后用管道和 阀 门连接起来。压力油罐内充满了油和压缩空气，压缩空气占总容积的三分之二左右，其余是油。在调节系统的工作过程中，压力油罐连续提供一定压力的油去操作机组的导水机构或其他机构。压力油罐内的压缩空气具有储存能量的特点，罐内的压缩空气，相当于一个大弹簧，利用它 可以减小压力 油罐内的压力波动。由于有一定数量的压缩空气溶解于压力油内，在调节过程中被压力油带走，并有一定数量的空气从密封不严的缝隙里漏掉，为此，需 要向压 力油罐内补充压缩空气。因此，水电厂一般

35、都要设置专用的高压空气压缩机，以备向压力油罐内输送压缩空气，形成压力。由压气机来的压缩空气经阀门和逆止阀向压力油罐充气。为了使空气干燥，有的电厂备有专门的储气罐，经截止阀送入压力油罐。压力油罐中的消耗于调节系统的工作用油和不严密处的漏油，由油泵及时给予补充。在调节系统工作时，工作过的油流回回油箱，油 泵又 从回油箱吸油，并将压力油送到压力油罐内，以补充所消耗掉的油量和能量。当压力油罐内的油压达到额定油压上限时，压力信号器 使用油泵电动机电源切断，停止螺杆泵运转；当压力油罐内的油压降低到压力信号整定的额定压力下限时，又启动螺杆泵运转。在压力油罐上还装有压力表、油面计以及压力信号器和油面信号 器，

36、压力表用来监视罐内压力；油面计用来监视罐内的油位；压力信 号器用来控制油泵的启动和停止、发信号和紧急停机；油面信号器用来发出油位过低和过高信号。有的压油装置还装有温度计，监视回油箱内油的温度。2、回油箱回油箱是一个方箱，用来储存工作用油、收集调速器的回油和漏油装置送上来的油。它由薄钢板焊成，底部略呈倾斜，以便检修时放空油箱并清理油箱。回油箱的上盖焊接成一个承重框架，并浇筑在厂房的楼板上，也作为回油箱的支撑，上盖与地面平齐，油箱就悬挂在框架的下面。在回油箱的上盖面上装有螺杆泵。回油箱装设有浮子式油位指示装置，以便监视油面。在上盖还设置有用来检查和清理油箱的进入孔及框式滤油网。带矩形滤网的内隔板将

37、回油箱分隔成回油区和清洁油区，一部分为回油区，接力器和控制机构排油腔排回的油和漏油泵送来的油进入这一部分；这些油经过滤网进入清洁油区，再被油泵吸出，输入到压力油缺罐。3、螺杆泵油压装置中广泛采用螺杆泵对压力油罐供油，泵的吸油管浸没在回油箱的清洁油区。油泵由交流电动机带动旋转。每套油压装置一般设两台螺杆泵，为了保证供油的可靠性，需设置一台工作油泵和一台备用油泵，并定期相互切换（切换油泵是调速器运行的定期工作之一）。工作油泵不需要连续运行，当压力油罐内油压降至一定数值时，启动工作油泵向压力油罐送油，使油罐的压力升高，泵启动后，在油压回升至额定油压时，停止工作油泵的运行。若在工作油由于某种原因造成油

38、压继续下降，达到一事实上值时，应该启动备用油泵。对大型机组，有的还设置第三台油泵，专供事故配压阀操作机组紧急停机时的用油。油压装置的检修工作，一般应遵守以下规定：（1）参与检修的全体工作人员应事先了解其结构和动作原理，并由一个了解设备且技术熟练的人主持检查工作。（ 2）设备拆卸前，应找到相互配合的部件和零件的标记，若标记不清或没有标记，应作好相应的标记。（ 3）检修中使用的工具应合适，不可凑合。（ 4）对于有销钉的组合面，在拆卸时应先松螺钉后拔销钉，装配时应先找销钉后紧螺钉。拆下来的螺丝舛和销钉，当零件拆除后，最好拧回原处，以免丢失。不能装回原处的，应收集妥善保管。（ 5）零件的清洗，应用干净

39、的汽油和少毛的棉布（或丝绸）进行。对各阀门、活塞等的节油边缘（棱边）不应受到碰撞、损伤，应格外加以保护。对于较小的油孔应注意保持畅通。清洗干净、并经检查合格的零部件、最好及时回装，若暂时不能回装，应妥善保管。螺丝杆泵中的螺旋杆，最好垂直悬吊起来，带有孔口的零件，应将孔口用布包起来，以免灰尘或杂物进入，切忌用布头或棉纱头塞进孔口内封堵孔口。（ 6）组装前应检查零件有无毛刺，否则应用油石、砂布研磨消除。组装时，零件应涂以与所用型号相同的汽轮机油加以润滑，组装应按标记进行， 组合螺钉应对称均匀的拧紧。组装后各活动部件动作应灵活、平 稳、无卡涩。（ 7）机件相互间的配合间隙，如轴销配合、活塞等应符合设

40、计图纸规定。若误差过大应更换或改进。（ 8）各部分使用的垫的厚度和大小，应保持原设计要求，以免影响活塞的行程、应有的间隙或管路的长度。（9）凡与压力油或排油腔相通的螺孔的螺栓，在拧入前，丝扣上均应包缠聚四氟乙烯带或其他止漏材料，以防从丝扣处漏油。（10）回油箱内的滤油网安装时应注意方向，滤网上细铜丝的一面必须朝向回油区，不能装反，以免回油冲坏滤网。（ 11）回油箱及压力油罐的所有管路及其附件应进行耐压试验，阀门应进行渗漏试验。除此以外，按照国家有关规定，承压容器还需定期进行检查试验。六、现代水轮机电液调速器简介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

41、足要求。特别是高水头大容量的水轮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的研制发展迅速。 在国外，这方面的工作已经积累了丰富的运行经验。现在，这种模拟式电调已有被微机调速器逐渐取代的趋势。水电站大多地处边远山区。近年来，我国一些大型水电站在建设初期，地区负荷较小，当与大电网相联的输电线路出现故障时，机组突然丢掉大部分负荷，就较难保证电力系统的稳定性。因而就不能充分发挥水轮发电机组的作用，甚至不得不弃水。这种情况，在国内并不是个别现象。众所周知，用大容量水轮发电机组进行调频是很经济的，技术上也是合理的。但这也就对机组的调速设备提出了更高的要求，希望机

42、组能对电力系统及负荷的变化，有很好的跟随性。上述这些要求，也是应用机械液压型调速器难于满足的。电液调速器与机械液压型调速器相比较，有着明显的优点。（ 1）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。（ 2）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：对电调不大于0.2S , 机调不大于0.3S。（ 3） 便于实现成组调节、遥控及计算机控制。特别是在计算机以飞快的速度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，机组转速的调整则是其中的一

43、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。（ 4） 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。5）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（目前国内已应用到来MPA ）。在我国电气液压调速器自60 年代以来得到了较快的发展，一些大中型水电设备

44、制造厂，机械工业部、水利电力部两部的一些科学研究单位、水电控制设备的专门生产厂等，近年来进行了试制，有些已批量生产出各种类型的电液调速器。目前仍在进一步发展、完善中。目前我国生产的电液调速器，除个别为特殊需要而生产的电子管电调外，大都是日暮途穷体管或集成电路电调。从发展趋势看，对于新建电站（特别是大、中型电站），必将以电调取代机调。国内一些电站，为了提高调节品质或为了适应用计算机进行梯级电站的合理调度，亦正考虑以电调取代机调。对于技术落后地区的中、小型电站及农村水电站来说，机械型调速器可能还会延续一段时间，但最后终究要有相当数量的电站会被先进的电调所取代。就目前我国大批量生产的电调而言，其基本结构型式主要有两大类，即具有中间接力器及无中间接力器两种，这两种型式的调速器，目前在国内外均同时并存。当前，我国生产的电液调速器，PID 调节规律的调速器逐渐增多，但老产品还有相当数量的PI 调节规律的电调七、微机调速器国内外发展现状及趋势日本是率先研制微机调速器的国家之一。日立公司研制的微机调速器样机于80 年代初期即应用于抽水蓄能机组。ABB 公司起步早，发展快的企业，也是我国进口最多的调速器， 括福建的沙溪口、贵州天生桥等。法国的奈尔皮克（NEYRPIC）公司与我国合作较多，广州的 4台抽 水蓄能机组为该公司产品。德国、奥地利的西门子（S