水电厂调速器选型方法

　　摘要：文章阐述了调速器的构成和分类，并介绍了调速器的选型原则，以此为基础从机组特点、系统结构、性能指标、功能设置要求以及素质和质量五方面阐述调速器的选型法则，为水电厂机组选择适合的调速器提供了借鉴。 　　关键词：调速器；选型方法；水轮机组；产品模件；自动控制设备；励磁调节器 　　中图分类号：TV664 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0131-03 　　在改建或者新建水电厂时总会遇见关于调速器选型等问题。当选型不适当时往往会带来种种预想不到的后果，以至于威胁到电机组稳定安全的运行，因此对于水电厂的建设来说正确地选择合适的调速器显得格外重要。本文介绍了调速器的构成和分类，并详细阐述了调速器选型的各种方法和原则，以帮助正确选择水电厂的调速器。 　　1 水轮机调速器的构成和分类 　　2 选取调速器的选型原则 　　在对调速器进行选型时，一般根据各自的特点和预期的问题进行选型，综合各方面的特点、研究和实践经验列取以下几点作为选择调速器时要考虑的因素： 　　（1）考虑调速器的组成系统结构。要考察调速器的组成系统结构是否拥有可维护性、可靠性、先进性。 　　（2）考虑技术性能方面的指标要求。对调速器要考察能否达到行业标准与国际标准中规定的技术要求与性能要求。 　　（3）考虑功能设置方面的要求。对调速器要考察其能否全面满足水电厂综合自动化与安全发电的需要。 　　（4）考虑制造单位的质量保证及素质要求。对调速器生产单位素质和产品质量的考察是最基本的条件。 　　3 选取调速器的法则 　　3.1 机组特点 　　3.2 系统结构 　　3.2.2 微机型式与先进性，目前要选取标准化和工业控制级型的微型计算机应用到微机型调速器中，且考虑到产品的先进性和严格的工艺及质量，要求尽量选用全球专业化国际大公司生产的产品。 　　3.2.3 产品模件标准化、系列化，从水电站自动控制方面技术的发展需要来看，要保证其自动控制设备具有高可靠性及可维护性，总线结构就应当具备标准化结构。另外在选型时要考虑调速器的总线标准与机组方面控制装置和微机型励磁调节器的总线标准是否相一致。 　　3.2.4 电气装置相关系统结构。因双微机系统形式的调速器拥有较强的可靠性及可维护性，可在整个机组的运行时提升其利用率和可靠性，故建议选取双微机系统形式的调速器。 　　3.2.5 工作电源具有可靠性。为了调速器能够长期稳定并可靠地运行，就需采用可靠的供电方式与工作电源。可选用两种电源形式的双重供电方式，并选取工业型式稳压电源。 　　3.3 性能技术指标 　　在对调速器进行选型时还要考虑其技术性能指标能否达到国家规定的标准，目前常用的调速器一般都能到达国家规定的标准，但不见得都能达到国际标准，为了使调速器具有高质量和高性能，可以再参考国际标准上对技术性能方面的要求，需要注意以下几点： 　　3.3.1 可靠性能设计的相关指标，比如电调液压组成部分要用哪种设计比较可靠，为将整机的可靠性提高要采取的新技术有哪些等。 　　3.3.2 电液转换配置的技术性能指标，此装置是调速器主要关键部件中重要的部件之一。由于在水电机组甩负荷、溜负荷的时候不能将导叶关闭而引起电液转换器发卡或者有零漂而使其转速过快，故电液转换配置要抗油污强、零漂小、不会发卡且具有很好的频率响应性，尤其对于需要远距离进行输电的水电站来说，其稳定性格外重要。 　　3.3.3 液压部分相关技术要求，此主要考察下面几点：一是此系统结构选取不带有中间接力器的那种一等级别电液随动组成系统较好；二是自动闭环此控制系统中导叶反馈回的信号最好选用直接来自接力器发出的无接触形式电信号直接反馈形式；三是减少或者取消机械杠杆以简化此系统的结构；四是满足现成没有值班的特殊情况和与综合自动化技术水平适应，手动/自动转换装置可设置为远方便可操作控制的电液切换构件；五是此设备要具有配置上的灵活性，可集中于发电机层安装，亦可分散于被控设备周围安装；六是电气部分不应和液压部分相互合柜配置，为防止出现油雾污染。 　　3.4 功能设置方面的要求 　　调速器的功能设置最好能满足水电厂机组实际运行情况的需要，进而提高设备可靠性，降低维护设备工作量，使运行操作便捷及易调试维护。在对调速器进行选型时要依据一些原则和实际运行方面的要求来确定需要设置的有哪些功能。以下为调速器中各项功能必须具备的功能： 　　3.4.1 自动紧急情况停机、工况转换、调相、并网且带负荷、单机且带负荷、空载运行、起动以及停机等必备设备控制功能。 　　3.4.2 空载频率进行跟踪的功能。此功能有助机组并网迅速、启动平稳以及缩短开机并网所用时间。 　　3.4.3 全面容错操作控制功能。此功能能够增加调速器的可利用率与可靠性以及抗干扰性。 　　3.4.4 实时进行自身诊断功能。此功能发挥计算机的分析能力与判断能力，能判断得出调速器液压和电气系统出现的故障类型，再自动决策，以发挥容错控制和变结构控制这些功能与其他一些有效措施来达到最终的良好处理效果。 　　3.4.5 有输入水头信号的功能。由于贯流式机组运行水头的改变范围与变化幅度较大，故水头是干扰调节参数的主要参变量。另还要考虑现场安装了的水位与水头传感器于实际使用中会存在的不同问题，故要有人工可以输入水头值的方法。 　　3.4.6 有现场检验调速器试调试功能。此功能为水电厂维修养护人员提供现场检验调试方法，有助于检查中省时、省力、便捷地完成任务。 　　3.5 素质与质量 　　调速器质量的好坏也是调速器选型的一个重要依据，产品的高品质与生产厂家的素质和质量保证是分不开的。因此在对调速器进行选择时还要看制作厂家的素质和其是否具有质量完整的保证体系。这些综合素质和质量的保证包括：厂家的综合经济和技术实力、开发手段的先进性、生产规模的标准化与模件化、生产规模上的完整质量保证体系、良好的信誉、定期的技术培训、良好的售后服务以及是否有科研、服务、生产等队伍等。在选型过程中用户需对产品制造单位的质量保证体系进行考察。同时要考察出厂与型式试验、整机与机件检验、电气和机械模件加工、元器件老化筛选与检验、装配机件及元器件采购等这些都应严格地被考察。 　　4 结语 　　目前调速器为机电一体化结构的高科技技术产品，它还会随着自动控制、液压技术以及微机技术的不断发展而继续前进并且推陈出新。因此在建设水电厂或者改建水电厂时要了解市场上调速器的发展情况，选择适合本水电厂特点的型号，这样才能既保证调速器使用的稳定性和长期有效性，并能促进水电厂生产的稳定发展。 　　参考文献 　　[1] 高杜生，张玲霞.可靠性理论与工程应用[M].北京：国防工业出版社，2002. 　　[2] 孙青，庄弈琪，王锡吉，等.电子器件可靠性工程[M].北京：电子工业出版社，2002. 　　[3] 叶鲁卿.水力发电过程控制理论[M].武汉：华中科技大学出版社，2002. 　　[4] 吴应文.水轮机微机调速器选型有关问题的讨论[J].水电设备，2004，（5）：1-3. 　　[5] 罗禹权，郭建业.水轮机调速器的高油压电液比例随动装置[J].长江科学院院报，2000，17（2）：51-53. 　　[6] 李建华.伺服比例阀在水轮机调速器中的应用[J].水力发电，2000，（1）：26-27. 　　（责任编辑：秦逊玉）