水轮机调速器的技术与选型探究

　　1 前言

　　近些年来，水轮机被广泛的应用到水力发电站中，其中水轮机调速器的多调节模式、控制技术等更是为水电站的发展带来极大的推动作用，本文主要对水轮机调速器的技术及选型进行研究。

　　2 水轮机调速器的技术研究

　　2.1 多调节模式

　　多调节模式是水轮机调速器的重要技术之一，尤其是在当前水电站结构发生改变的过程中， 整机组的负荷也会发生改变，在这个过程中多调节模式将会发挥出巨大的作用。 从实际中分析，多调节模式的运行并不是针对频率的调节，主要是针对整机组负荷的调节， 在调速器增加负荷方面做出正确的调节。 水轮机调速器在正常运行的情况下，主要分为手动和自动两种控制方式，手动控制方式主要是在系统故障的情况下而使用的，一般情况下都会采用自动的运行方式，而在自动运行方式之下为了满足不同的运行要求，也分为开度模式、频率模式、功率模式等三种模式，开度模式，主要是水轮机组按照给定的开度运行，而且，开度模式下一般没有人工死区，这样主要是为了机组在很小的频率范围内波动，这样才能确保机组的稳定运行；频率模式，水路级轮机组主要是按照给定的频率运行，而且在该模式下也无人工死区，同时在水轮机组并网前，调速器应以频率模式运行；功率模式，主要以给定的功率运行，而在该运行模式下，是有人工死区的。 以上所提到的三种模式是水轮机调速器技术的重要组成部分， 具体的应用要结合实际情况来定，这样才能充分体现出各个运行模式的优势。

　　2.2 控制技术研究

　　控制技术是水轮机调速器技术的重要组成部分，主要分为开机控制、导叶控制等两方面。 开机控制主要是设置两个启动开度，①为相应水龙头下的空载开度值，②为相应水龙头下的空载开度的 150%,在水轮机调速器接收到开机命令的情况下，将会从第二个启动开度，并逐渐提升水轮机组的转速，直到转速接近额定转速 90%Nr 的情况下，将会开启第一启动开度，从而实现对频率的跟踪功能，使水轮机组的转速逐渐接近系统的频率，将准备并网发电。 当然，开机控制运行的过程中，需要注意应根据运行工况来整定导叶开启的拐点、斜率、启动开度等联值。 另外，在导叶关闭的过程中，应根据水轮机组的负荷以及紧急停机时间的水压特性等进行分析，全面满足调保的计算要求，避免或降低水轮机转速上升过高的现象。 在机组低水头运行的情况下，甩负荷或紧急停机时间来关闭导叶的时间可能会长，带动的最大限制负荷开度较大，而在这个过程中的水轮机组的转速就会提升的较高，为了避免转速提升过高对水轮机的使用寿命带来影响，应适当的调整导叶的关闭时间，这样才能将分段关闭点进行滞后投入，从而有效的保障水轮机组调速器的运行效率。

　　3 水轮机调速器的选型研究

　　3.1 人机界面

　　对于水轮机的应用极为广泛，尤其是在水利发电中占有着举足轻重的地位，而调速器的设置将会对机组的正常运行效率带来直接的影响，同时也能够有效的对参数进行调节以及故障的显示等。 人机界面作为水轮机调速器的重要组成部分，在对水轮机调速器进行选型的过程中，应将其作为选型的重要参考因素， 由于水轮机调速器各个厂家设计的操作显示模板的不同，而如果选择不合理的话，就会造成主机外的连接，产生的显示模板故障率会偏高，不利于水轮机调速器的正常运行，因此，为了提高水轮机调速器的使用标准化、可靠性，应结合水轮机调速器的实际使用情况，适当的选用人机界面，尽量减少微机辅助电路以及复杂的连线方式，这样才能有效的提升水轮机组调速器的运行效率。

　　3.2 系统结构

　　系统结构是水轮机组调速器的重要组成部分，水轮机组调速器的选型应将其列入到选型参考标准中。 具体的选择相关人员应结合水轮机组调速器的实际使用情况来分析，就电站的发展特点来看， 主要选择为微机调节器和电液随动系统结构，或是选择电机伺服装置+微机调节器+机械液压随动系统结构等两种选择方式。 通过大量的实践证明，这两种选择方式非常适用于电站的水轮机调速器的使用和运行系统结构的选型，对确保系统运行的安全性以及提高水轮机调速器运行的可靠性、效率性等给予一定的帮助。

　　3.3 技术指标

　　在水轮机调速器选型的过程中， 需要做好技术指标的控制，如，转速死区指标应小于 0.08%;机组自动空载频率的摆动值应<士 0.25%;导叶接力器的实践应<0.3s;备用电源的切换，以及手动运行模式和自动运行模式切换时的导水叶开度变化应<±1%;在水轮机组稳定运行的情况下，导叶波动应<±5%等。

　　因此，水轮机调速器的选型非常关键，选型过程中必须要结合实际的使用情况以及各个技术指标等进行选择，这样才能确保水轮机调速器使用的适宜性。

　　4 结语

　　总之，在水轮机调速器使用的过程中，需要结合实际的使用要求来选取适宜的型号， 同时在科技不断发展的过程中，应对水轮机调速器技术展开更深层次的研究和开发，这样才能推动水轮机调速器技术迈向新的阶段，从而为水电站等方面提供高效的运行功效。 通过本文对水轮机调速器的技术及选型的研究分析，作者结合自身多年的工作经验，以及自身对水轮机组调速器的了解，主要从多调节模式和控制技术，以及人机界面、系统结构、技术指标等选型进行分析，希望通过本文的分析，能够进一步提高水轮机调速器选型的优化，确保运行效率。

　　参考文献：
　　[1]王 忠强，孔 德铭，石 月春，李 国怀。浅 析小浪底水电站水轮机调速器的频率调整功能[J].水力发电，2014（08）。
　　[2]高振华，张治宇，张建时，王彩森。在水轮机调速器开发中应重视标准液压件的应用[J].液压与气动，2013（02）。
　　[3]魏 守平，伍 永刚，林 静怀。水轮 机调速器与电网负荷频率控制（一）水轮机控制系 统的建模及仿真 [J].水 电自动化与大坝监测，2014（06）。
　　[4]俞鸿飞，刘安平，束炳芳，王霄，季余忠，李德红，尤玢。步进伺服电机式电-位移转换器在水轮机调速器上的应用[J].水电厂自动化，2015（01）。