水電調速係統介紹

調速係統的作用和係統組成

調速係統的作用

調速係統(Governor System)作用是控製水輪機和發電機的轉速（頻率）和有功功率。是水電站中重要的控製係統。

調速係統的組成

係統組成主要涉及

• 調速器 governor

• 水輪機 turbine

• 發電機 generator

調速器 Governor

• PID 控製器

• 執行機構 actuator

PID=Proportion-Integration-Differentiation 比例-積分-微分控製器

PID 控製器是一個(ge) 在工業(ye) 控製應用中常見的反饋回路部件。這個(ge) 控製器把收集到的數據和一個(ge) 參考值進行比較，然後把這個(ge) 差別用於(yu) 計算新的輸入值，這個(ge) 新的輸入值的目的是可以讓係統的數據達到或者保持在參考值。

執行機構是執行PID的輸出運算結果，例如液壓機，伺服電機等

水輪機

水輪機是水電站中將水流的動能轉化為(wei) 機械能的設備。通過水電站的大壩將水流集中，讓水通過水渠管道引至水輪機，衝(chong) 擊水輪機轉動，並由水輪機帶動與(yu) 其連接的發電機產(chan) 生電能。

按照工作原理，大致可分為(wei) 三類

• 衝(chong) 擊式水輪機 impulse turbine      

利用高速水流衝(chong) 擊水鬥或葉片做功

• 反擊式水輪機 reaction turbine    

 利用水流的壓力和動能來做功

• 水泵水輪機    

 一種可逆式水輪機，即可做水輪機，也可做水泵，一般用在抽水蓄能電站

衝(chong) 擊式水輪機 impulse turbine

典型代表：Pelton Turbine 佩爾頓式水輪機

利用水動能衝(chong) 擊水鬥來獲得能量。

主要部件

• Nozzle 噴嘴

• Deflector 變流器/折向器

• Runner 旋轉輪

• Jet of water 噴水柱/水槍

• Bucket or vane 水鬥或葉片

• Braking jet or nozzle 製動噴嘴

• Spear 長矛：用於(yu) 控製水流

適合水頭高度最高為(wei) 2000米，低流量，*水頭。

涉及的產(chan) 品應用

• Nozzle alignment 噴嘴對中      

噴嘴射出的水柱與(yu) 水鬥之間的對中，利用角位傳(chuan) 感器KINAX采集的信息，通過油壓機或電氣的方式

• The angle of deflector  折向器的角度    

折向器安裝在噴嘴和旋轉輪之間，用於(yu) 減少水輪機的輸出，可快速切斷水動能。角位傳(chuan) 感器KINAX係列 用於(yu) 采集折向角度。

反擊式水輪機 reaction turbine

典型代表1：Francis turbine 法蘭(lan) 西斯式水輪機 混流式：水流徑向流入轉輪，軸向流出。利用水流的壓力和動能來帶動軸上的葉片同心圓轉動來做功。

主要部件

• Stationary Vane 固定葉片

• Penstock 水渠

• Guide Vanes 導流葉片

• Scroll casing 蝸形殼

• Runner 旋轉輪

• Draft tube 尾水管

適合水頭高度最高為(wei) 700米，高流量，高水頭。

涉及的產(chan) 品應用

• The angle of guide vane 導流葉片的角度      

導流葉片的角度可以調整，用於(yu) 控製水流大小，進而控製水輪機的表現效率。角位傳(chuan) 感器KINAX係列 可以用於(yu) 測量葉片角度。

反擊式水輪機 reaction turbine

典型代表2：Kaplan turbine 卡普蘭(lan) 式水輪機

軸流式：水流沿轉輪軸向流入，軸向流出，水流方向始終平行於(yu) 主軸。水流從(cong) 水輪機四周水平方向向中心流入，然後轉為(wei) 向下方向推動轉輪葉片做功。

主要部件

• Runner blades 螺旋槳式刀鋒葉片

• Guide Vanes 導流葉片

• Scroll casing 蝸形殼

• Draft tube 尾水管

適合水頭高度最高為(wei) 80米，高流量，低水頭。

涉及的產(chan) 品應用

The angle of guide vane 導流葉片的角度      

導流葉片的角度可以調整，用於(yu) 控製水流大小，進而控製水輪機的表現效率。角位傳(chuan) 感器KINAX 可以用於(yu) 測量葉片角度，輸出信號給控製器。

The angle of runner blade 刀鋒葉片的角度      

刀鋒葉片的角度可以調整，提供良好的控製特性，在不受負載影響的恒定轉速下實現*佳效率。角位傳(chuan) 感器KINAX 可以用於(yu) 測量葉片角度，輸出信號給控製器。

水輪機選型參考

發電機

涉及的產(chan) 品應用 Monitoring of frequency and power 發電機的頻率和有功功率監測     發電機端的頻率和有功功率監測數據傳(chuan) 入調速器的PID控製器，與(yu) 預設好的參考值比較，並不斷地自我學習(xi) 調整優(you) 化。如監測到數據異常，調速器迅速動作調整。多功能電量變送器SINEAX CAM/ DM5係列可監測頻率和有功功率，支持多路模擬量信號輸出。

德國GMC-I高美測儀(yi) 產(chan) 品介紹

角位傳(chuan) 感器 KINAX係列

推薦 KINAX WT707/WT717

絕對位置角位變送器，用於(yu) 惡劣環境，直徑>100mm

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角位傳(chuan) 感器 KINAX係列

多功能電量變送器 SINEAX CAM

• 支持多種電氣係統

• 功率不確定度±0.2%

• 頻率不確定度±0.01Hz

• 最多支持8路模擬量輸出

• 支持多種通訊方式

• 可編程

多功能電量變送器 SINEAX CAM

多功能電量變送器 SINEAX DM5係列

• 支持多種電氣係統

• 功率不確定度±0.2%

• 頻率不確定度±0.01Hz

• 最多支持4路模擬量輸出

• 支持多種通訊方式

• 可編程

多功能電量變送器 SINEAX DM5係列