武汉三联水电控制设备有限公司
在河流坡降较陡的河道上游，通过人工建造的引水道（明渠、隧洞、管道等）引水到河段下游来集中落差，再经高压管道引水至厂房，这种开发方式称为引水式开发。引水式又分为有压和无压引水式电站。
与坝式开发相比，引水式开发集中落差形成的水头相对较高，目前最大水头已达2030m（意大利劳累斯引水式水电站）；由于引水流量一般较小，又无蓄水库调节径流，故水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对比较小（最大达几十万kw）。
◆混合式电站
在一个河段上，同时才采用坝式和有压引水管道共同集中落差形
成水头的开发方式称为混合式开发。相应的电站称为混合式电站。
◆抽水蓄能
抽水蓄能电站是装设具有抽水和发电两种功能的机组，利用电力低谷负荷期间的剩余电能向上水库抽水储蓄电能，然后在系统高峰负荷期间从上水库放水发电的水电站。
◆潮汐水能开发
潮汐水电站是利用大海涨潮和退潮的时所形成的水头进行发电的。
1.3 水轮机的类型
由于河川水能的具体开发条件不同，出现了各种不同类型的水轮机。根据能量转换特征不同，近代水轮机可分为两大类：
反击式水轮机
主要利用水流的压力能转换为机械能的水轮机称反击式水轮机，它的特点是水流在压力流状态下经过转轮，水流充满整个流道。根据水流流经转轮的方式不同又可分为以下几类。
1） 轴流式水轮机
水流沿轴向进入转轮，轴向流出转轮的水轮机称为轴流式水轮机，如图（a）所示。根据转轮轮叶结构不同，轴流式水轮机又可分为定浆式（ZD）和转浆式（ZZ）两种。定
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浆式水轮机的轮叶装置角固定不变；转浆式水轮机的轮叶装置角可随水轮机工作状况的改变自动调整。转浆式水轮机高效率区较宽，能适应出力的变化，但结构复杂。
轴流式水轮机多用于低水头大流量的水电站，适用水头3～88m，多用于50m以下水头。
2） 混流式水轮机
水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮的水轮机称为混流式水轮机，又称轴向轴流式水轮机，如图（b）所示。
混流式水轮机适用水头范围30～700m，是应用最多的机型之一。我国目前混流式机组的水头最高达302m。
3） 贯流式水轮机 水流由管道进口导尾水管出口均为轴向流动，转轮与轴流式机组相同，称为贯流式机组，如图（d）所示。根据轮叶结构不同，有贯流定浆式和贯流转浆式两种。贯流式机组过流能力较好，适用于水头范围为1～30m的低水头与微水头开发，多用于河床式与潮汐式水电站中。
4） 斜流式水轮机
水流斜向流经转轮，叶片轴线与水轮机轴线有一夹角，称为斜流式水轮机，如图（c）所示。斜流式水轮机转轮叶片装置角可调整，高效率区较宽，其性能界于轴流式与混流式之间，适用水头范围在20～150m，可作为水泵—水轮机（可逆式机组）用于抽水蓄能电站。
冲击式水轮机
通过喷嘴将水流能量全部转换成高速射流的动能，冲击安装在转轮外围轮盘上的部分勺斗使转轮转动，将水能转换成机械能的水轮机称为冲击式水轮机。转轮在大气中工作，水流流经叶片（勺斗）时均为自由水面。
按射流是否在转轮平面内分，可有以下三种不同形式。 1） 切击式（水斗式）水轮机
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射流在转轮旋转平面之内，如图（a）所示。转轮旋转时，后续勺斗背面会对射流产生一定阻隔作用。
2） 斜击式水轮机 射流与转轮旋转
平面成一斜角α，射流由勺斗一侧进入，另一侧流出，增加了水轮机的过流量，如图（b）所示。由于射流避开了水斗背面的阻隔，提高了水能利用效率，但相应产生了轴向水推力。
3） 双击式水轮机
射流具有一个很宽的长方形截面，与主轴垂直。射流先从转轮外周流向中心，穿过中心空腔后再从内向外流出，二次对叶片发生作用，故称双击式，如图（c）所示。
1.4 水电站关键设备介绍
主机：包括水轮机、发电机。水能作用在水轮机的导叶和桨叶上，带动转轮转动，从而带动发电机旋转产生电能。
主机辅助系统：有一些必要的系统是水轮机组运行所必需的，以保证它安全可靠地运行，包括水、油、气系统。水系统一般指冷却水系统，它保证水轮机组的各个推力瓦以及水导瓦的温度不超过规定的安全运行范围；油系统来保证轴瓦之间的润滑；气系统一般用于刹车装置，使机组尽可能在额定转速下运转，避免在关机过程中长时间的低速运转。
直流屏和UPS：电站的后备电源。
励磁装置：调节励磁电流改变磁场，调整机端电压、配合调速器改变发电机的输出功率。
水机保护和线路保护：水机保护主要监视水轮机组运行中各辅助系统的状况以及各辅助设备的工作状态，当某环节出现故障时根据实际情况来进行相应的动作；线路保护监视电网的状况以及监测电网的各种参数，判断是否正常工作状态，发生状况时及时把水轮机发电机的输出端和电网断开。
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调速器：调节水流量以调节空载机组的转速和负载时机组的负荷。辅助设备包括油压装置和自动补气装置（常规油压）。
监控系统：整体统筹各个设备的运行，监视各设备的运行情况和参数，根据各种需要对各个设备发送控制关命令。
二 调速器概况
2.1 调速器在水电站的作用和地位
电能是一种特殊的商品，电能是一种能量形式的转换，它要求生产与消费同时完成，从这个特点出发，在运行时就要求经常保护电源和负荷之间的平衡。另外保证电能的良好质量也是电能生产过程中的重要任务。通常衡量电能质量的主要指标是电压和频率，其次是波形。频率的偏差将严重影响电力用户的正常工作。对电动机来说，频率降低将使电动机的转速下降，从而使生产率降低，并影响电动机的寿命；反之，频率增高将使电动机的转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。特别是某些对转速要求较严格的工业部门（如纺织、造纸等），频率的偏差将大大影响产品质量，甚至产生废品。另外频率偏差将对发电厂本身造成更为严重的影响。例如，在火电厂对锅炉的给水泵和风
机之类的离心式机械，当频率降低时其出力将急剧下降，从而迫使锅炉的出力大大见小，甚至引起紧急停炉，这样势必进一步减少系统电源的出力，导致系统频率进一步下降。另外，在频率降低的情况下运行时，汽轮机叶片将因震动加大而产生裂纹，以至缩短汽
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轮机的寿命。因此，如果系统频率急剧下降的趋势不能及时制止，势必造成恶性循环以致整个电力系统发生崩溃。
按我国电力部门的规定，电网的额定频率为50Hz，大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其总容量的5%～10%；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2%～3%。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动，因此不断得调节水轮机发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务。
总之，水轮机调速器是水电站水轮发电机组的重要辅助设备，它与电站二次回路以及计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。水轮机调速器还可以去其他装置一起完成自动发电控制、成组控制、按水位调节等任务。另外在电网发生故障时，配合断路器跳闸快速稳定完成甩负荷过程，保护水轮机组使其尽快恢复额定转速。
总之，水轮机调速器的基本任务归纳如下： ◆机组的正常操作 ◆保证机组的安全运行 ◆合理分配并联机组的负荷
2.2 水轮机调速器的类型
1） 从被控制对象的多少来分，可分为单调调速器和双调调速器。一般单调调速器用于反击式机组中各类型的定浆式机组。被控对象只有导叶，靠调节导叶的开度大小来控制经过水轮机叶片的水流量。双调调速器用于各类反击式转浆机组类型。被控制对象为导叶和浆叶，依靠调节导叶的开度以及浆叶的角度来控制水流对水轮机的出力，一般来说，转浆类机组存在导叶与浆叶的协联控制。
此外，冲击式机组被控制对象比较多，我们归其为另一类n喷n折或者n喷1折型调速器，专门用于冲击式机组。根据冲击式机组的喷针数量以及折向器的数量不同，调速器的控制对象也不同。
2） 水轮机调速器从整体上讲是一种机电一体化产品，机械执行部分我们采用液压控制。根据电液转换方式来划分，可分为数字式（SLT）、步进式（BWT）、比例数字式（PSWT）调速器，一般数字式和比例式结合在一起使用。数字式调速器利用电磁阀用数
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