水轮机结构组成和控制原理讲座ppt课件.ppt

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1、水轮机调速器的结构组成和控制原理武汉国测三联水电控制有限公司水轮机调速器的结构组成和控制原理一.水轮机调速器的电气结构组成二.水轮机调速器的机械结构组成三.水轮机调速器的控制原理四.水轮机调速器液压系统介绍五.水轮机调速器故障分析六.水轮机调速器现状和发展趋势2一.水轮机调速器的电气结构1.供电电源及操作电源2.核心控制器3.测频部分4.反馈测量部分5.驱动部分6.人机界面7.通讯8.其他元器件31.调速器的供电电源和操作电源冗余供电系统：交流电源输入：AC85V～264V，40～70HZ直流电源输入：DC120V～240

2、V操作电源：DC24V42.核心控制器核心控制器的主要类型：1.德国西门子PLC(具有本体高精度测频）2.法国施耐德PLC3.日系PLC4.国产PLC5系统频率：机组频率（冗余测频）1.残压测频2.齿盘测频(SSG)3.测频部分64.反馈测量部分导叶反馈测量桨叶反馈测量（轴流转桨式，灯泡式机组）喷针、折向器反馈测量（冲击式机组）功率反馈测量水头反馈测量主配反馈流量反馈测量功率给定测量开度给定测量转速给定测量流量给定测量常用的测量信号源：0-10V,4-20mA，+-10V光电耦合器：数字阀驱动步进电机驱动器伺服驱动器比例阀驱动

3、器5.驱动部分8触摸屏用于调速器的数据显示，参数设置，故障追忆，点量监视，流程显示等6.人机界面97.通讯常用的通讯的物理口：RS485，RS232，RS422，以太网常用的通讯的规约：Modbus，profibus，MPI，MB+，TCP/IP10继电器开关端子旋钮指示灯8.其他元器件11二.水轮机调速器机械结构组成主配压阀按流道通经分为：φ16、φ32、φ50、φ80、φ100、φ150、φ200、φ250按控制结构分为：引导阀式、直驱式(无引导阀）电液转换器比例阀式、数字阀式、步进电机式、伺服电机式、冗余式12◆数字阀式

4、特点：采用PWM控制方式，带有微调控制，操作简单，维护方便，一般用于中小型水电机组调速器13◆步进电机式该装置包括筒体，与筒体连接的电机，电机轴通过连结装置与滚珠丝杆副穿入筒体中，滚珠丝杆通过丝杆螺母与联结套连接。联结套穿过两彼此分开的具有一段行程的弹簧套，复中弹簧设在弹簧套中，筒体设有两弹簧套的限位装置。电一位移转换过程由纯机械传动完成，滚珠丝杆运动灵活、可靠、摩擦阻力小，并且能可逆运行。传动部分无液压件，无油耗。14◆比例数字冗余式调速器机械液压系统由主配压阀1、先导控制级2、底板3、阀盖4、压力油过滤器5、压力表开关及压

5、力表6、主配位移传感器7、开机时间调整螺母8、关机时间调整螺母9、比例伺服阀10、带手动操作的关机电磁球阀11、带手动操作的开机电磁球阀12、比例阀或电磁球阀为主用的功能分选阀13、紧急停机电磁阀14、先导控制级活塞15等组成15◆比例数字冗余式主配压阀1由阀体、衬套及活塞组成，活塞上行为开机组接力器，活塞下行为关机组接力器，其活塞的位移控制由先导级来实现。主配压阀活塞采用液压反馈定位复中，不需要调整机械零位。先导控制级2由缸体及活塞组成，其活塞位移的控制由比例伺服阀或电磁球阀来完成。16◆主配压阀（引导阀式）主配压阀为锻件整

6、体加工件料均优质合金钢40CrM，粗加工后进行高温时效处理（消除心部应力，提高切削性能），半精加工后进行渗碳、淬火处理（提高表面硬度和耐磨性），最后进行精加工和表面防锈处理或手动研磨。这样加工出的零件既具有好的心部韧性，又有高的表面硬度和耐磨性，表面洛氏硬度处理可达HRC:60-64度。主配压阀加工精度高，无泄漏，外形美观，耐磨损、抗油污。17◆主配压阀（直驱式）18三.调速器控制原理调速器控制系统图调速器控制流程水轮机调速器静态个动态特性调速器控制PID算法调速器测频原理19◆调速器控制系统图（冗余式）20◆调速器控制系统图

7、（双比例阀）21水轮机数字式（微机）电液调速器步进电机系统原理框图22水轮机数字式（微机）电液调速器比例伺服阀＋自复中系统原理框图23水轮机数字式（微机）电液调速器◆典型结构步进电机（速度环）电液转换器/机械液压随动系统型步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器框图24◆调速器控制流程25◆水轮机调节系统的静态和动态特性技术标准对Ta和Tw的规定：水轮机引水系统水流惯性时间常数Tw：对于PID型调速器，不大于4s；对于PI型调速器，不大于2.5s；机组惯性时间常数Ta：对于反击式机组，不小于4s；对于冲击式机组，不小于

8、2s。比值Tw/Ta不大于0.4。26步进电机电液转换器/机械液压随动系统型调速器方块图二.水轮机数字式（微机）电液调速器27交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型：交流伺服电机电液转换器/电液执行机构型调速器框图二.水轮机数字式（微机）电液调速器28交流伺服电机电液转换器