發(fā)布時間：2022年5月11日                     作者：德國GMC-I高美測儀（上海電勵士）

水電調(diào)速系統(tǒng)組成主要涉及 ：

• 調(diào)速器 governor  

• 水輪機 turbine 

• 發(fā)電機 generator

調(diào)速器 Governor 

    ? PID 控制器

    ? 執(zhí)行機構(gòu) actuator

PID=Proportion-Integration-Differentiation 比例-積分-微分控制器 PID 控制器是一個在工業(yè)控制應用中常見的反饋回路部件。這個控制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個參考值進行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值 的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達到或者保持在參考值。 執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行PID的輸出運算結(jié)果，例如液壓機，伺服電機等

水輪機 Turbine

水輪機是水電站中將水流的動能轉(zhuǎn)化為機械能的設備。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，沖擊水輪機轉(zhuǎn)動，并由水輪機帶動與其連接的發(fā)電機產(chǎn)生電能。--角位傳感器應用

按照工作原理，大致可分為三類：

? 沖擊式水輪機 impulse turbine 

  利用高速水流沖擊水斗或葉片做功 

? 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

水輪機介紹

沖擊式水輪機 impulse turbine  

典型代表：Pelton Turbine 佩爾頓式水輪機利用水動能沖擊水斗來獲得能量。

主要部件 

? Nozzle 噴嘴 

? Deflector 變流器/折向器 

? Runner 旋轉(zhuǎn)輪

? Jet of water 噴水柱/水槍 

? Bucket or vane 水斗或葉片 

? Braking jet or nozzle 制動噴嘴 

? Spear 長矛：用于控制水流適合水頭高度不超過2000米，低流量，極高水頭。

涉及的產(chǎn)品應用 

? Nozzle alignment 噴嘴對中 

噴嘴射出的水柱與水斗之間的對中，利用角位傳感器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(zhuǎn)輪之間，用于減少水輪機的輸出，可快速切斷水動能。角位傳感器KINAX 用于采集折向角度。

反擊式水輪機 reaction turbine  

典型代表1：Francis turbine 法蘭西斯式水輪機 

混流式：水流徑向流入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪 

? Draft tube 尾水管 適合水頭高度不超過700米，高流量，高水頭。

涉及的產(chǎn)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(diào)整，用于控制水流大小，進而控制水輪機的表現(xiàn)效率。角位傳感器KINAX 可以用于測量葉片角度。

反擊式水輪機 reaction turbine  

典型代表2：Kaplan turbine 卡普蘭式水輪機 

軸流式：水流沿轉(zhuǎn)輪軸向流入，軸向流出，水流方向始 終平行于主軸。水流從水輪機四周水平方向向中心流入， 然后轉(zhuǎn)為向下方向推動轉(zhuǎn)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不超過80米，高流量，低水頭。

涉及的產(chǎn)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(diào)整，用于控制水流大小，進而控制水輪機的表現(xiàn)效率。角位傳感器KINAX 可以用于測量葉片角度，輸出信號給控制器。 

? The angle of runner blade 刀鋒葉片的角度刀鋒葉片的角度可以調(diào)整，提供良好的控制特性，在不受負載影響的恒定轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)好的效率。角位傳感器KINAX 可以用于測量葉片角度，輸出信號給控制器。

水輪機選型參考

發(fā)電機

涉及的產(chǎn)品應用

? Monitoring of frequency and power 發(fā)電機的頻率和有功功率監(jiān)測 

發(fā)電機端的頻率和有功功率監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入調(diào)速器的PID控制器，與預設好的參考值比較，并不斷地自我學習調(diào)整優(yōu)化。如監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常，調(diào)速器迅速動作調(diào)整。多功能電量變送器SINEAX CAM/ DM5系列可監(jiān)測頻率和有功功率，支持多路模擬量信號輸出到PID控制器。